Minería y metalurgia en la antigüedad

26/04/2006, Fernan Gómez Filgueira

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Fernan Gómez Filgueira

Profesor Titular de Ciencia dos Materiais

e Inxeniería Metalúrxica.

Ferrol, Universidade da Coruña

 

Algunos importantes registros paleometalurgicos de Gallaecia

El conjunto de materiales identificados como registros paleometalúrgicos, por el autor de este documento, en distintos hallazgos y excavaciones, están identificados y contextualizados en los yacimientos, además de otros ya estudiados por equipos de arqueólogos también en el mismo territorio. Así, en el yacimiento de “O Peto” los elementos de caracterización histórica del contexto no estaban perfectamente definidos anteriormente por la excavación, como resultado del estudio arquemetalúrgico se han podido identificar los restos de estructuras y que actividades allí tenian, podemos afirmar que es un interesante hallazgo del noroeste peninsular, en cuanto a registros de actividad metalúrgica de la Edad del Hierro Prehistórica de Gallaecia, por constituir un conjunto minero-metalúrgico en donde los restos del complejo metalúrgico, identificados por medio de analíticas, corresponden a hornos de obtención de hierro por el método directo y labores auxiliares, la mina identificada con los mismos medios está situada al lado, en ella se realizaba la extracción de mineral de hierro mediante zanjas en V, siguiendo la vena de mineral de hierro en gossen sobre pegmatita, técnica minera similar a la practicada en otras minerías como por ejemplo en la antigua mina de oro de Cobarradeiras (Cobas-Ferrol, A Coruña) y otras localidades del Noroeste.

Forma de las zanjas de La explotación minera galaica prerromana de O Peto - Vedra

 

Cobarradeiras

Ya en el anterior número de la revista Columba , año 2005 hice una breve referencia a este significativo topónimo como el matriz del de Cobas, porque hace referencia a la singularidad de la primitiva y original mina de oro, pero hay más, y es que la actividad en dicha mina en un pasado remoto le dio su aspecto característico que hoy podemos observar en sus profundas y angostas zanjas. como resultado de la extracción de oro en yacimiento filoniano primario. En este tipo de minas y en época antigua, estamos a referirnos a la época galaico-romana, el laboreo minero se llevaba a efecto desintegrando la roca mediante fuego y agua, es decir, calentando fuertemente las paredes laterales de la zanja mediante combustión de madera de pino y enfriándolas bruscamente con agua producían el cuarteamiento de la piedra que luego hacian resquebrajar y saltar con grandes mazas pendulares, hechas de una roca mas dura y tenaz, como las de  basalto, mazas encontradas en castros vecinos de Lobadíz en Doniños y otros, y luego machacaban los pedazos resultantes en morteros de piedra para a continuación separar las partículas de oro por decantación mediante agua como ya se venia haciendo para beneficiar el oro aluvial o de yacimiento secundario. El fuerte calentamiento de las paredes de las zanjas de la mina producen una coloración rojiza característica en la superficie de la roca, por efecto de la oxidación del hierro que contienen, unido a esto la estructura en zanjas profundas que configuró el tipo de explotación minera, me ha permitido asociar todo esto con el topónimo COBASRRADEIRAS detectado en varios registros medievales como ya indique en el anterior numero de Columba, en el que ofrecía como posible significado y origen del topónimo al que en resumen definitivamente paso a completar en la siguiente exposición lingüistica :

     COBAS ==> de CUMBA (céltico; del córnico alto-medieval) (explicado en el referido articulo, de la revista Columba 2005), significa zanja, trinchera, pequeño valle angosto y profundo.

     RADEIRAS ==> RUD (pronunc. RLD = rojizo) = > ROJIZAS; desde RUD en dialecto Cornico alto-medieval; también irlandes ruad y otros dialectos célticos, galés rhudd, bretón ruz y antiguo galo roudos.

Es lo mismo que rubicundo, rubefactado, tambien en galego roibo,(Latin rufus => rubus , desde un dialecto itálico) en ingles red, aleman rot, es léxico común indoeuropeo.

Con esta breve pero expresiva deducción es probable que el topónimo COBARRADEIRAS signifique zanjas o trincheras rojizas, en alusión a la forma y color en la antiquísima mina de oro de Cobas.

Mina antigua de oro de yacimiento primario en O Caurel (Lugo), similar al yacimiento primario de Cobarradeiras-Cobas Ferrol

Las gentes que así bautizaron al lugar de la mina de oro de Cobas probablemente fueron ártabros o mas bien bretones procedentes de Cornualles, aunque ambos pueblos coexistieron en la Alta Edad Media (siglo VI y sgss), me inclino al origen bretón porque vinieron a esta parte de Galicia como feudatarios del Imperio Romano, como también los suevos, y por ello tomaron posesión del gobierno de los legados del Imperio de Roma, ya en decadencia, así las minas de oro entre otras posesiones, que eran trabajadas por los ártabros. Dado que los dos pueblos, fuera de toda duda, son de estirpe céltica, fue propicio el sincretismo y mestizaje entre ambos, por lo que no es fácil separar sus huellas históricas. Las investigaciones científicas siguen, lo que nos permitirá llegar a descubrir e interpretar sus registros históricos y conocer mas sobre nuestros antepasados.

La lingüística, la arqueología, registros documentales, etc., por ultimo la arqueo-metalúrgia nos van aportando novedades en estos ultimos años que nos hacen confiar en completar el conocimiento de la realidad histórica de nuestra tierra, muy lejos de la novela histórica a que se dedican últimamente algunos locuaces personajes, lejos de la investigación y método científicos que a veces se ignoran o no son convenientemente tratados en los medios de comunicación, en detrimento del conocimiento de la verdadera historia de nuestros pueblos.

Situación de los diversos lugares relacionados con el yacimiento de la mina de oro antigua de Cobasrradeiras-Cobas: Lobadiz-Doniños, Quintá-O Val, Meiras-Valdoviño

Pasamos a dar a continuación unos complementos que científicamente me permiten explicar los fundamentos metalúrgicos del funcionamiento del horno metalúrgico de Santa Comba en Cobas, cuya datación, mediante radiocarbono, carbono-14, que ha sido recientemente hecha publica por el director de la excavación, refleja una antigüedad de siglo II a.C. al  I a.C., que lo sitúa como horno ártabro en funcionamiento hasta la conquista romana, es decir, ha estado en funcionamiento cerca de 200 años.

Análisis avanzados han sido practicados a escorias y otros registros, especialmente por su utilidad para la interpretación arqueometalúrgica, fiabilidad y precisión de sus resultados, se utilizaron los siguientes: DIFRACCIÓN DE RAYOS X (DRX), FLUORESCENCIA DE RAYOS X (FRX), ANALIZADOR E.I.R. para CARBONO AZUFRE, ETC., los estudios de las analíticas me permiten afirmar la existencia de siderometalúrgias locales diferentes, cada una con sus propios y característicos registros arqueometalúrgicos en todo el noroeste peninsular. Los procesos Paleometalúrgicos identificados hasta hoy, son semejantes a los del resto de Europa y se pueden agrupar en tres tipos diferentes:

 

1.  Método indirecto:

Dispone de un horno principal, esencialmente un horno de cuba o de taza que dispone de un crisol perfectamente definido, mas un horno complementario, o convertidor, donde se realizaba un primitivo pudelaje, la cuba estaba constituida por una estructura que forma un robusto crisol. Dispone el horno principal de entradas de aire a las toberas y de tapón de arcilla para sangrados de escorias. Estas escorias antiguas son ácidas y semicristalinas por estar formadas esencialmente de fayalita y hercinita y fases vítreas, los bajos contenidos en óxidos de hierro (de entre 7 %  al 15 %), indica un proceso de alto rendimiento de mineral. Este sistema dió origen a los Altos Hornos actuales y además el horno secundario evolucionó a una serie de convertidores de fundición en acero, como los hornos de pudelaje y los convertidores modernos.

Esquema de los hornos. Método indirecto de obtención de hierro antiguo

La instalación consistía en la combinación de los dos hornos. Un horno bajo metalúrgico (de cuba con crisol) dedicado a la metalúrgica de reducción y fusión, con sangrado de escorias y obtención de lupia de fundición de sinterizados de hierro y un segundo horno (de crisol), dedicado a la refusión de la fundición obtenida en el primer horno, para su conversión en acero mediante una labor antigua de pudelado, es decir, un horno convertidor, cuyos precedentes están ya en antiguas labores metalúrgicas del de cobre, oro, etc., realizadas por los mismos pueblos que desarrollaron éste método de siderometalúrgia. Hallazgos de este tipo serian los Hornos de Hüttenberg, Austria (s. V a. C.), China (s. IV a.C. en donde además se hacían ya objetos de hierro colado con formas de los moldes de bronce), y otros de Francia y Gran Bretaña. Es el método menos común en los hallazgos prehistóricos. En nuestro entorno tenemos especialmente el hallazgo de Santa Comba (Cobas, Ferrol – A Coruña). Hallazgos del mismo tipo en el castro de Lobadíz (Hornos y Escorias) y en el de Quintá (Escorias), ambos cercanos al castro de Sta. Comba, estudiados con las mismas técnicas analíticas, permiten afirmar que se utilizaron las mismas técnicas metalúrgicas. Un hacha hallada en Quintá resulto ser de un hierro de alto contenido en carbono, equivalente a un acero hipereutectoide de algo mas de 0.8% de Carbono, no justificado por cementación sino por proceder de conversión de fundición de hierro, dicha pieza además estuvo templado (ver analiticas mas adelante) y se forjó por plegado como se comprobó por radiografía de RX..

Hasta ahora los hallazgos correspondientes a la misma época y similares culturas en el resto del noroeste peninsular no me han permitido constatar iguales características, ya que sus registros consisten en hornos y escorias de hierro de otro tipo, los análisis realizados indican una tecnología diferente, la utilización del método directo de obtención de hierro, con sus variantes.

La clave del funcionamiento del horno metalúrgico de Santa Comba, es que por debajo de la línea de toberas, es decir, en el crisol del horno, se encontraba un lecho de carbón que se mantenía incandescente en combustión reducida, lo cual favorecía la carburación del hierro, que le llegaba de la zona de reducción del mineral en la cuba del horno. Esta carburación permitía obtener una fundición de hierro. Actualmente tenemos un sencillo horno de refundir que funciona bajo el mismo principio, como es el CUBILOTE y que sirve par refundir fundición de hierro sin que se oxide y por ello se descarbure. El origen de esta labor metalúrgica se encuentra en los hornos de metalurgia del cobre prehistóricos que funcionaban con lecho de carbón incandescente, así el cobre metálico que se iba formando quedaba por debajo de dicho lecho de carbón vegetal incandescente que flota encima por su menor densidad y todo por debajo de la línea de toberas, evitándose de éste modo la oxidación del metal obtenido, esto aún se hacia en el siglo XIX en pequeñas metalurgias de cobre. Los ártabros, consumados metalurgistas, con una gran experiencia de la metalurgia del cobre y bronce, como ya indicaron los historiadores greco-romanos, especialmente Posidonio, aplicaron éste saber a la metalurgia del hierro con los resultados que ya conocemos por los hallazgos de Santa Comba y otros asentamientos vecinos. En este saber común de aquellas gentes , es mi opinión, que compartían el laboreo en la mina de oro de Cobasrradeiras y por ello también la metalurgia de los metales, cobre, oro, bronce y como quedo reflejado por las investigaciones científicas, especialmente en lo referido a la metalurgia del hierro, mediante la cual podían obtener el hierro necesario para forjar los útiles de laboreo minero, también utillaje agrícola y por supuesto armas, en este punto tengo que decir, que basandome en mi experiencia arqueológica en los registros metalúrgicos de los yacimientos que he trabajado, deduzco que los romanos obligaron a clausurar estas instalaciones de metalurgia por razones de estrategia para evitar la rebelión.

CUBILOTE PARA FUNDICIÓN DE HIERRO, aquí se aprecia el anillo de toberas por encima del crisol en el cual se sitúa el lecho de carbón incandescente y por debajo de este se recibe la fundición que se cuela entre el carbón así como la piquera de sangrado de escoria y la de sangrado de fundición en el fondo del crisol

El hecho de que varios castros de la zona  de Cobas-Ferrol compartan este acervo técnico me lleva a afirmar que formaban una confederación. Los historiadores greco-romanos  cuando se refirieron a la organización político-militar de las ciudades de los ártabros le dieron el nombre, póleis sunoikoménas (Estrabon, Geografica, III, 3, 5), es decir, sinecismo, ciudades agrupadas.

 

2.  Método directo

Se utilizan hornos de chimenea que alcanzan temperaturas menos elevadas que en el anterior caso, debido a ello se obtienen lingotes de hierro sinterizado en estado pastoso y escorias ácidas a base de fayalita y wustita, dichas escorias tienen un alto contenido en óxidos de hierro entre el 60 % y el 80 %, son escorias ácidas pesadas, cristalinas y algo magnéticas. Por el alto contenido en óxidos de hierro el rendimiento metalúrgico del proceso es inferior al de los hornos de cuba anteriores. Su evolución dió, entre otros,  a las Forjas Catalanas, pero no son los precursores de los actuales Altos Hornos. Se tienen dos variantes, en especial, según el lugar de acomodo de las escorias:

Esquema de los hornos. Método directo obtencion de hierro antiguo.jpg

 

2.1  Método directo sin sangrado de escorias:

Utiliza un horno bajo, tipo chimenea, con tragante y entradas de toberas. Es el tipo de horno mas antiguo, empleado en la metalurgia del hierro, el mas común en la mayor parte de los yacimientos indígenas del noroeste, antes y durante la romanización, así el de Orellán en las Medulas (León), Campa de Torres (Asturias), Fazouro (Lugo), O Peto (Sarandones, Vedra – A Coruña), etc..

Consiste también, en la reducción del mineral de hierro por medio del monoxido de carbono, pero el  metal obtenido no se funde, solamente las escorias compuestas principalmente de fayalita y Wustita llegan a fundirse. Al final de la tarea metalúrgica quedará un nódulo de escoria en el fondo del crisol y encima de dicho nódulo se habrá formado una lupia o nódulo de un sinterizado de hierro metálico (con muy poco carbono <<0.1 % C) y que contiene inclusiones de escorias, fúndente, mineral de hierro y carbón, estas inclusiones son eliminadas casi totalmente por posteriores labores de forja.

Horno principal de Santa Comba (Cobas, Ferrol)

 

2.2  Método directo con sangrado de escorias:

Introducido en el noroeste por el Imperio Romano pero con precedentes en un castro prerromano recientemente excavado, por posible influencia mediterránea, fenicio, griego, es una evolución mejorada del anterior, capaz sobre todo de mayor producción de hierro y de mejor calidad.

Utiliza un solo horno bajo, tipo chimenea, normalmente de mayor altura que los anteriores, en el que además de las entradas de aire para las toberas, dispone de un tapón de arcilla en el lateral del crisol que permite hacer el sangrado de las escorias en un momento dado, de manera parecida a los hornos del método directo comentados anteriormente, dichas escorias presentan la forma lenticular de una escoria de sangrado, con alto contenido en óxidos de hierro (60% a 80%), de similar composición que las del tipo sin sangrado, es decir son escorias ácidas pesadas. Así la lupia de hierro que se obtiene puede ser mayor y con menos inclusiones. Abunda sobre todo en los LIMES del Imperio Romano. Registros correspondientes a esta técnica y consistentes en escorias típicas y que he tenido la satisfacción de investigar, son los de Santa Eulalia de Boveda (Lugo) y A Pousada – Santiago (A Coruña).

Horno auxiliar de conversión por pudelaje (Cobas, Ferrol)

En estos hornos la situación muy baja de las toberas propicio unas condiciones oxidantes en el fondo del horno lo que dio lugar a un tipo de escorias de alto contenido en óxidos de hierro y sobre todo que NO permitió mantener un lecho de carbón incandescente para carburar el hierro, debido a lo cual no pudieron obtener fundición de hierro como en el caso de los hornos anteriores ya comentados en este articulo, sino un grueso nódulo de hierro sinterizado, lupia, pobre en carbono, que era carburado ligeramente, y superficialmente en laminas previamente forjadas  y cementadas con ayuda de fraguas dispuestas al efecto.

 

Disposición de los hornos de Santa comba en Cobas

MATERIAS PRIMAS EN EL PROCESO PALEOMETALURGICO DEL HIERRO ANTIGUO

Los minerales

Los minerales empleados eran óxidos e hidróxidos de hierro, principalmente contenidos en los gossen sobre pegmagitas alteradas, o como consecuencia de la oxidación en húmedo (laterización), de los yacimientos de piritas de hierro, ocurrido en el Período Terciario.

Composición de Gossen

Esta laterita  es el Gossen (Gran Bretaña) o el Chapeau de Fer (Francia), que es un conglomerado de:

- Hidróxidos de hierro
Principalmente - (Limonitas, Hematites Parda, Ocres: proporción de hierro en el mineral puro  aprox. 60%; 2Fe3On2HO, de color amarillento ocre, blandas y FÁCILES de reducir debido a su macroestructura porosa, sobre todo y especialmente las LIMONITAS OOLITICAS ).

- Hidróxido de aluminio.

- Nódulos de hematites  y goetita
(Hematites Roja, Oligisto, Goetitas: proporción de hierro aprox. 70% ; 2Fe3O, de color rojizo a gris y negro, mas duras que la limonita y menos fáciles de reducir por ser mas compactas que aquella).

Este mineral, previamente desecado, era deshidratado en el proceso metalúrgico dentro del horno. El motivo es que los minerales mojados forman en el tragante capas espesas que dificultan el paso de los gases. Los minerales muy secos, penetrando por entre los carbones, rebasan las cargas y van a caer, no reducidos, en el fondo del horno, sobre todo si son demasiado finos. La distribución será con los mas gruesos hacia las paredes del horno y los mas finos hacia el interior, de esta manera se consigue una marcha mas regular del horno. En Gran Bretaña esta constatado que se había empleado el llamado HIERRO DE LOS PANTANOS  una variedad de limonita que además también presenta cierta cantidad de fósforo y potasio, con características similares a los minerales explotados en la Edad del Hierro en Galicia.

Reconstrucción ideal del horno metalúrgico y estructura complementaria

El fósforo presente en estos minerales provoca una disminución de la temperatura de fusión de la fundición de hierro, pudiendo llegar a casi 200 ºC dicha disminución, circunstancia que posiblemente propició el descubrimiento en algunas localidades de la fusión del hierro carburado. Por otra el hierro fosforoso es mas duro pero mas quebradizo.

 

Combustible

El carbón empleado en el proceso metalúrgico dentro del horno, provenía de la tostación de maderas duras, principalmente del torgo, que es la raíz y tronco del brezo blanco o uz, era el mejor, y todavía era  empleado en las fraguas locales hasta mediados del siglo XX, era obtenido en "carboneras" especiales para carbón de torgo, hechas en los mismos bosques. Este carbón de madera es ligero y de consistencia porosa pero tiene la ventaja de que es menos friable que otros carbones vegetales, de bastante pureza y prácticamente exento de azufre y apropiado para procesos de forja y metalúrgicos.

La función como combustible, consiste en aportar el calor necesario para la marcha del proceso metalúrgico, como en deshidratar los minerales y la fusión de los materiales para las reacciones complementarias y separación de los productos obtenidos, las escorias y el hierro. La función principal es como reductor indirecto, en este caso esencialmente en forma de monóxido de carbono, sobre los óxidos de hierro principalmente, transformándolos a hierro metálico, esto constituye la clave de procedimientos metalúrgicos antiguos. El carbón vegetal también protege al metal, que se forma en el crisol del horno, de la oxidación.

Escoria de sangrado [E2] de Santa Comba (Cobas, Ferrol)
Gráfica E2
Tabla análisis semicuantitativa por FRX (muestra E2)

 

El comburente

El oxígeno necesario para la combustión del carbón y la oxidación de las impurezas, proviene del aire insuflado al horno por medio de fuelles, descargando aire a presión en el horno por medio de unas cañas posiblemente de cobre (se encontraron restos encapsulados en trozos de escorias), que a modo de lanzas terminaban deslizándose dentro de unas piezas de cerámica tubular, las toberas, inyectaban así, aire hacia dentro del horno donde se situaba el carbón, el mineral y el fúndente. En la zona de toberas era precisamente donde se alcanzaban altas temperaturas.

 

El fundente

El fundente utilizado era arena silícea extraída de lechos de río o de playas, etc..

La función de la arena de sílice era formar una escoria, esencialmente FAYALITA, fusible y relativamente fluida dentro del horno que facilitaba la oxidación de las impurezas, a través del oxido ferroso, OFe, y la eliminación de la ganga del mineral de hierro en forma de silicatos y óxidos complejos.

Las escorias silicatadas ferrosas originadas, escorias ácidas, terminan componiéndose de sílice y un oxido complejo de hierro, la FAYALITA, con una TEMPERATURA M.P. de 1270 ºC, y además dependiendo principalmente de la temperatura alcanzada, óxidos complejos de tipo espínela como HERCINITA, material vítreo e inclusiones primarias y secundarias de los materiales procesados, La cristalinidad depende de la cantidad de óxidos de hierro, sílice y de la velocidad de enfriamiento. Las escorias ácidas pesadas de los métodos directos tienen mas wustita, OFe, y magnetita, OFeO3Fe2 , mas que en las escorias ligeras del método indirecto, en este caso hay mas espínelas y fases vítreas.

En nuestro caso el fósforo y el calcio provienen esencialmente de los minerales de nuestra zona.

Escoria de Orellán, las Medulas (León)
Tabla análisis semicuantitativa por FRX (muestra SCH)

 

Funcionamiento del horno en el proceso metalúrgico. Esquema y reacciones de control en el  Horno de Santa Comba

El horno de primera fusión previamente calentado se rellenaba de una serie de capas con secuencia alternativa de una capa de carbón y encima una capa de mineral y fúndente, colmando intermitentemente con esta combinación el horno durante la etapa de funcionamiento, hasta llenar la capacidad de metal prevista para el crisol del horno.

El proceso metalúrgico del Horno Bajo, parece ser que era principalmente el de reducción del mineral de hierro por el monóxido de carbono. Este gas arde con llama de un azul intenso cuando la proporción es como mínimo del 13 % , circunstancia que se lograba en el tragante del horno, ya que cuando las condiciones eran las idóneas para la reducción del mineral de hierro se alcanzaba la concentración suficiente de este gas con alrededor de un 28 %  en el tragante del horno, adecuada  para la buena marcha del proceso, en estas condiciones se dice que el horno funcionaba "ahogado", es decir, en proceso reductor, además así su calentamiento es mas regular y estable, y las condiciones en el horno son mas controlables. La temperatura de los gases en el tragante alcanzaba y se mantenía alrededor de 600 ºC, datos justificados por experimentos realizados con replicas hechas por diversos Institutos de Investigación.

El control del proceso era visual, por el color azulón de la llama del monóxido de carbono en el tragante y de este modo sabían que el horno funcionaba en óptimas condiciones, detalle que se podía detectar claramente trabajando por la noche.

Escoria de Quintá (O Val, Narón)
Graficia análisis hacha de Qintá (O Val, Narón)
Tabla del análisis FRX sobre el hacha de Qintá (O Val, Narón)

 

Elementos y compuestos rastreados en las  analíticas del hacha de Quintá

De la composición cuali-cuantitativa de elementos químicos, se detectan dos grupos de elementos:

 - Un grupo constituido por aquellos elementos procedentes del tipo de fúndente empleado, en este caso de arena silícea, esencialmente compuesta de sílice.

 - Un grupo constituido por aquellos elementos provenientes del mineral, con alto contenido de limonita tipo  Gossen, Chapeau de Fer, a la que acompañan desde su origen, paragénesis, conjuntamente el Al, ya que la sílice y el azufre se han perdido por laterización. De aquí tenemos Fe, Al ,P ,K , Ca, As, acompañados de  pequeñas cantidades de Ni, Co, Cu, Zn, S, Ti, Ag  y Au. El Al y el As junto con otros elementos indican precisamente que se ha utilizado limonita de los Gossen.

 - El carbón vegetal empleado aporta cantidades poco significativas de los elementos encontrados, excepto en el caso del carbono y el potasio y a veces de calcio. Es de notar el aporte de la cantidad de potasio por el empleo de carbón vegetal. La cantidad de carbono en las escorias es un índice inverso de la carburación del hierro que se obtiene.

 - La relativa alta proporción del fósforo esta causada esencialmente por el origen local del mineral de hierro. Aunque a este se le podría añadir testimonialmente el fósforo y calcio provenientes de rituales propiciatorios del inicio de la fusión en el horno, ya que aportando huesos facilitaban la formación de escorias más fusibles, detectables en los estudios.

  - La razón que tenían en emplear arena silícea, en proporciones convenientes, era el conseguir, a las temperaturas factibles para aquellos hornos, la separación de la ganga del mineral de hierro en el horno, mediante la formación de escorias ácidas de monosilicatos complejos, que eran fusibles en un amplio intervalo de temperaturas, disolvían la alúmina y fluían con facilidad, aunque con ellas se pierde un porcentaje del hierro del mineral en forma de compuestos como la hercinita y sobre todo de fayalita con wustita y magnetita. La fayalita indica con su contenido en óxidos de hierro el rendimiento del procedimiento, cuestión que se mejoraba al reciclar parte de las escorias, como se ha constatado en el resto de Europa, facilitando por otra el inicio de la fusión.

La fluidez de estas escorias ácidas antiguas facilitaba, además de los procesos físico-químicos, la circulación de los gases que intervenían en el proceso metalúrgico y por ello el buen funcionamiento metalúrgico de los hornos. Dicho Horno funcionaba en condiciones reductoras, es decir "ahogado", como en algunos hornos de fabricación de la cerámica oscura castreña, un indicio de que trabajaban en la misma condición aunque no eran iguales estructuralmente, así tenían un funcionamiento mas regular y controlable, en condiciones reductoras similares también funcionaban los hornos metalúrgicos para el cobre y el estaño, aunque estructuralmente tenian diferencias con los de hierro.

FUNCIONAMIENTO DEL HORNO EN EL PROCESO METALÚRGICO.-Esquema y reacciones de control en el Horno de Santa Comba

 

CIENCIA Y TECNOLOGIA ARQUEOMETALURGICA

Métodos de análisis y utilidad de las analíticas

En general para el estudio de las escorias se han utilizado técnicas de análisis avanzado global, es decir, que la analítica refleje la composición global de los registros sin tener que acudir a muestras masivas ni tampoco a analíticas de localización puntuales que falsearían la caracterización de los registros, excepto si se decide la búsqueda de trazadores o indicadores cualitativos secundarios que normalmente pueden revelar el origen metalúrgico. En el primer modo se han empleado DRX, FRX, Análisis Elemental de Carbono y de Azufre, en la segunda modalidad se han empleado Análisis por Microscopía Petrográfica y Análisis por medio de Microscopio Electrónico de Barrido con Sonda Analítica.

Hacha de Qintá (O Val, Narón)
Hacha de Qintá (O Val, Narón)
Difractograma DRX del hacha de Quintá (O Val, Narón)

 

ESPECTROFOTOMETRO DE INFRARROJO CON FUENTE “LECO”

Fundamentos

Espectrofotometría de absorción I.R. por medio de una fuente “LECO”    y “beamsplitter” con transformada de Fourier. Permite analisis cuali-cuantitativo , en nuestro caso de los elementos Carbono y Azufre, operando con combustión de una muestra y analizando los gases resultantes. Así se analizaron Carbono ( C ) y Azufre (  S ) en muestras de escorias, aleaciones, etc..

Analítica de replica metalográfica del hacha de Quintá (O Val, Narón)
Analítica de replica metalográfica del hacha de Quintá (O Val, Narón)

 

DIFRACCIÓN DE RAYOS X  - DRX -

Fundamentos

La mas ampliamente utilizada para la identificación de fases o materiales cristalinos por medio de sus características bandas espectrales de difracción de los Rayos X, es un método semi destructivo ya que requiere de la pulverización  de la muestra, pero no afecta a su composición de fases cristalinas ni a su composición en elementos químicos. Los parámetros de caracterización son el ángulo de difracción y la intensidad de difracción, detectados con el difractometro de polvo cristalino, del que se obtiene un registro gráfico de las señales que los haces difractados originan en detectores cuánticos de radiación. Es la modalidad que he elegido para la obtención de las analíticas de DRX debido a su fiabilidad y precisión. Aporta una valiosa información de la presencia de los compuestos cristalinos de las escorias, tales como FAYALITA, WUSTITA, HERCINITA,etc., ya que su presencia y cantidad indican las características y modalidad del proceso metalúrgico, y también para discernir entre verdaderas escorias antiguas o modernas y pseudo-escorias antiguas y modernas, así en este caso la detección de cenizas vitrificadas como subproducto de operaciones auxiliares, tal por ejemplo, precalentamiento de los hornos, etc.. También permite la identificación de minerales cristalinos y fundentes, empleados como materias primas, materiales de estructuras de los hornos, etc..

Hoy día se dispone de equipos analíticos por DRX, portátiles y ligeros para análisis locales de muestras arqueológicas.

 

FLUORESCENCIA DE RAYOS X  - FRX -

Fundamentos

Si irradiamos con rayos X una muestra, de composición desconocida, dicha muestra emitirá las radiaciones características de los elementos que la componen. Detectores de semiconductores permiten descomponer el espectro de fluorescencia en sus componentes monocromáticas, Del análisis de las longitudes de onda (en realidad energia de los reyos X) se puede conocer la composición cualitativa en elementos de la muestra, mientras que de la medida de las intensidades (en realidad “Counts” recuento de impulsos) tendremos la composición cuantitativa. Estas medidas se reflejan conjuntamente en las tabulaciones de las analíticas de F.R.X. presentadas en el informe arqueometalurgico del yacimiento. La interpretación de estas analíticas nos permite identificar el tipo de escorias y dentro de estas las materias primas que intervinieron en el proceso metalúrgico y que las han originado, composición de aleaciones de objetos metálicos y cerámicos, tipo de fúndente, minerales, etc.. Es una analítica semidestructiva con escorias, cerámicas, por razón de resultado global de la muestra, y no destructiva con objetos de aleaciones metálicas, como hachas , espadas puntas de flecha, etc..

Hoy día se dispone incluso de dispositivos portátiles ligeros basados tanto en FRX como FRG(isotópicos) para obtención de analíticas no destructivas.

Equipo portátil FRX

 

MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO Y MICROSONDA DE  - DFRX – XEDS EN TEM -

Fundamentos

Se basa en la detección de radiación electrónica secundaria, provocada por barrido de electrones de la superficie de la muestra y la mezcla con un foco de (TRC), utilizado como contraste de imagen y barrida como en un receptor de televisión, obteniéndose una imagen micrográfica de la superficie de la muestra, que permite detectar las distintas fases vítreas y estructuras cristalinas correspondientes a los materiales que componen la muestra. La microsonda permite hacer microanaliticas puntuales de las heterogeneidades estructurales superficiales detectadas en el barrido superficial. Estas técnicas son útiles para detectar las fases vítreas o cristalinas y su microanalisis por DFX y FRX, sobre todo en pequeñas muestras, con presencia de elementos trazadores para interpretación arqueometalúrgica, que pueden ofrecer pistas del origen de las muestras. Se aplica a la identificación de aleaciones metálicas, escorias, cerámicas, etc..

 

 

Conclusiones

La interpretación arqueometalúrgica no es fácil pues requiere muchas horas de estudio y practica, ya que a veces es solo cuestión de pequeños detalles, cuya interpretación es posible con un grupo importante de conocimientos previos; Históricos, de Paleometalúrgia, de técnicas de análisis avanzadas, de Ingeniería Metalúrgica, Ciencias de los Materiales, Minería, etc..

No obstante la Arqueometalúrgia se ha demostrado en estos últimos años como una valiosa disciplina cientifico-técnica que está abriendo nuevas perspectivas en la interpretación de la Historia.

En muchos casos la Arqueometalúrgia ha sido decisivamente reveladora en la interpretación del yacimiento, como así ya sucedió con del yacimiento de Santa Comba por ejemplo entre muchos mas de la antigua Gallaecia, O PETO es también una importante referencia de la Paleometalúrgia y de la Arqueología y por ello una valiosa aportación de la Edad del Hierro Prehistórica en Galicia, pero recientemente siguen apareciendo, de algunos de los cuales ya tengo conocimiento directo, pueden ser una estupenda revelación y avance en el conocimiento de nuestra Paleometalurgia y de nuestra Historia.

 

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