التكبيل

الموسوعة الحرة
أفران التكليس من القرن السادس عشر (حسب أغريكولا )

التكرير بالنحاس هو عملية تكرير في علم المعادن، حيث تُسخّن الخامات أو المعادن المُسبّكة إلى درجات حرارة عالية جدًا وتُخضع لعمليات مُتحكّم بها لفصل المعادن النفيسة، كالذهب والفضة ، عن المعادن الأساسية ، كالرصاص والنحاس والزنك والزرنيخ والأنتيمون والبزموت ، الموجودة في الخام . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ويعتمد التكرير بالنحاس على مبدأ أن المعادن النفيسة تتأكسد أو تتفاعل كيميائيًا عند درجات حرارة أعلى بكثير من المعادن الأساسية. عند درجات الحرارة العالية، تبقى المعادن النفيسة منفصلة، ​​بينما تتفاعل المعادن الأخرى مُشكّلةً خبثًا أو مركبات أخرى. [ 4 ]

منذ العصر البرونزي المبكر ، استُخدمت هذه العملية لاستخلاص الفضة من خامات الرصاص المصهورة. [ 5 ] [ 6 ] وبحلول العصور الوسطى وعصر النهضة ، أصبحت عملية التكرير بالرصاص من أكثر العمليات شيوعًا لتكرير المعادن الثمينة. في ذلك الوقت، استُخدمت اختبارات الحرق لتحليل المعادن: اختبار المعادن الخام مثل الرصاص والمعادن المُعاد تدويرها لتحديد نقائها لصناعة المجوهرات والعملات . ولا تزال عملية التكرير بالرصاص مستخدمة حتى اليوم . [ 4 ] [ 7 ]

عملية

عملية الاقتران واسعة النطاق

الفضة الخام عنصر نادر. ورغم وجودها منفردة، إلا أنها توجد عادةً في الطبيعة متحدة مع معادن أخرى، أو في معادن تحتوي على مركبات فضية، غالباً على شكل كبريتيدات مثل الغالينا (كبريتيد الرصاص) أو السيروسيت (كربونات الرصاص). لذا، يتطلب الإنتاج الأولي للفضة صهر خامات الرصاص الحاملة للفضة ثم معالجتها بالكوبيل. [ 8 ] [ 4 ]

ينصهر الرصاص عند 327  درجة مئوية، وأكسيد الرصاص عند 888  درجة مئوية، والفضة عند 960  درجة مئوية. لفصل الفضة، تُصهر السبيكة مرة أخرى عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 960  و1000  درجة مئوية في بيئة مؤكسدة. يتأكسد الرصاص إلى أحادي أكسيد الرصاص ، المعروف حينها باسم الليثارج ، الذي يمتص الأكسجين من المعادن الأخرى الموجودة. يُزال أكسيد الرصاص السائل أو يُمتص بفعل الخاصية الشعرية في بطانات الموقد. يمكن اعتبار هذا التفاعل الكيميائي [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] بمثابة

Ag (s) + 2 Pb (s) + O2 (g) → 2PbO(ممتص) + Ag(l)

حُفرت قاعدة الموقد على شكل قدر وغُطيت بمادة خاملة مسامية غنية بالكالسيوم أو المغنيسيوم ، مثل الأصداف أو الجير أو رماد العظام. [ 12 ] كان لا بد أن تكون البطانة كلسية لأن الرصاص يتفاعل مع السيليكا (مركبات الطين) لتكوين سيليكات الرصاص اللزجة التي تمنع امتصاص الليثارج المطلوب، بينما لا تتفاعل المواد الكلسية مع الرصاص. [ 8 ] يتبخر جزء من الليثارج، ويمتص الباقي بواسطة بطانة الأرض المسامية لتكوين "كعكات الليثارج". [ 10 ] [ 13 ]

تكون قوالب الليثارج عادةً دائرية أو مقعرة محدبة،  ويبلغ قطرها حوالي 15 سم. وهي أكثر الأدلة الأثرية شيوعًا على عملية التكوير في العصر البرونزي المبكر . [ 14 ] من خلال تحليل تركيبها الكيميائي، يستطيع علماء الآثار تحديد نوع الخام المستخدم، ومكوناته الرئيسية، والظروف الكيميائية المستخدمة في العملية. وهذا يتيح فهمًا أعمق لعملية الإنتاج، والتجارة، والاحتياجات الاجتماعية، والأوضاع الاقتصادية.

الاقتران على نطاق صغير

تعتمد عملية التكليس على نطاق صغير على نفس مبدأ التكليس في موقد التكليس؛ ويكمن الاختلاف الرئيسي في كمية المادة المراد اختبارها أو الحصول عليها. يجب سحق المعادن وتحميصها وصهرها لتركيز المكونات المعدنية وفصل المعادن النفيسة . وبحلول عصر النهضة، تنوعت استخدامات عمليات التكليس: فحص خامات المناجم، واختبار كمية الفضة في المجوهرات أو العملات المعدنية، أو لأغراض تجريبية. [ 4 ] [ 15 ] [ 16 ] وكانت تُجرى في أوعية صغيرة ضحلة تُعرف باسم "الأكواب".

بما أن الغرض الرئيسي من عملية التكليس على نطاق صغير هو تحليل واختبار المعادن، كان لا بد من وزن المادة المراد اختبارها بدقة. أُجريت التحليلات في فرن التكليس أو فرن التحليل، الذي يجب أن يحتوي على نوافذ ومنفاخ للتأكد من أكسدة الرصاص بواسطة الهواء ، ولضمان إزالة الكأس بعد اكتمال العملية. يجب إضافة رصاص نقي إلى المادة المراد اختبارها لضمان فصل الشوائب بشكل كامل. بعد امتصاص الرصاص بواسطة الكأس، تتشكل كتل من الفضة وتستقر في وسطه. [ 7 ] إذا احتوت السبيكة أيضًا على كمية معينة من الذهب، فإنه يترسب مع الفضة ، ويجب فصلهما معًا . [ 17 ]

كوبلز

قوالب نحاسية لصنع الكؤوس

كانت الأداة الأساسية لتحليل المعادن على نطاق صغير هي الكأس. صُنعت هذه الكؤوس بعناية فائقة، وكانت عبارة عن أوعية صغيرة على شكل مخروط ناقص مقلوب، مصنوعة من رماد العظام. ووفقًا لجورج أغريكولا [ 18 ]، كان أفضل المواد يُستخرج من قرون الأيائل المحروقة، مع إمكانية استخدام أشواك الأسماك أيضًا. كان الرماد يُطحن إلى مسحوق ناعم ومتجانس، ثم يُخلط بمادة لزجة لتشكيل الكؤوس. صُنعت القوالب من النحاس بدون قاع ليسهل إخراج الكؤوس منها. وكان يُحدث تجويف ضحل في وسط الكأس باستخدام مدقة مستديرة. وتعتمد أحجام الكؤوس على كمية المادة المراد تحليلها. وقد ظل هذا الشكل نفسه مستخدمًا حتى يومنا هذا.

أظهرت الدراسات الأثرية، بالإضافة إلى التحليلات الأثرية المعدنية والنصوص المكتوبة من عصر النهضة ، وجود مواد مختلفة لتصنيعها؛ إذ كان من الممكن صنعها أيضًا من مخاليط العظام ورماد الخشب، حتى لو كانت رديئة الجودة، أو صبّها بمزيج من هذا النوع في الأسفل مع طبقة علوية من رماد العظام. [ 5 ] [ 19 ] [ 7 ] وتختلف الوصفات باختلاف خبرة الفاحص أو الغرض المحدد من صنعها (مثل اختبارات سك العملات ، والمجوهرات، واختبار نقاء المواد المعاد تدويرها أو العملات المعدنية). وتشير الأدلة الأثرية إلى أنه في بدايات صناعة الصب على نطاق صغير، استُخدمت شظايا الفخار أو قوالب الطين. [ 17 ] [ 20 ] [ 21 ]

تاريخ

كان أول استخدام معروف للفضة في الشرق الأدنى، وتحديدًا في الأناضول وبلاد ما بين النهرين، خلال الألفية الرابعة والثالثة قبل الميلاد، [ 22 ] [ 23 ] أي في العصر البرونزي المبكر . وقد دُرست الاكتشافات الأثرية لقطع من الفضة والرصاص، بالإضافة إلى قطع من الليثارج والخبث، في مواقع متعددة. ورغم أن بعض الدراسات فسّرت ذلك على أنه استخلاص للفضة من خامات الرصاص، فقد اقتُرح أيضًا أن الرصاص أُضيف لاستخلاص الفضة من معادن الفضة المرئية المُضمنة في الصخور المضيفة. وفي كلتا الحالتين، تُستخلص الفضة من معدن الرصاص عن طريق التكوير. [ 6 ]

خلال العصر الحديدي اللاحق ، كانت عملية التكليس تتم عن طريق صهر المعادن الأساسية مع فائض من الرصاص. ثم يُسخّن المعدن الخام الناتج عن هذا الصهر في فرن التكليس لفصل المعادن النفيسة. [ 24 ] أصبحت مناجم مثل ريو تينتو ، بالقرب من هويلفا في إسبانيا ، موقعًا سياسيًا واقتصاديًا هامًا حول البحر الأبيض المتوسط ، وكذلك لوريون في اليونان . [ 25 ] في عام 483  قبل الميلاد، ساهم ازدياد الإنتاج من مناجم لوريون في تمويل توسيع الأسطول الأثيني إلى 200 سفينة حربية ثلاثية المجاديف بحلول عام 480  قبل الميلاد. [ 26 ]

خلال العصر الروماني ، احتاجت الإمبراطورية الرومانية إلى كميات كبيرة من الرصاص لدعم الحضارة الرومانية على مساحة شاسعة؛ فبحثت عن مناجم مفتوحة للرصاص والفضة في المناطق التي غزتها. وأصبحت العملات الفضية وسيلة التبادل السائدة، ومن ثمّ منح إنتاج الفضة والسيطرة على المناجم قوة اقتصادية وسياسية. في العصر الروماني، كان استخراج خامات الرصاص مجديًا إذا كان محتواها من الفضة 0.01% أو أكثر. [ 27 ]

لا يُعرف أصل استخدام الكوبلة في التحليل. ومن أقدم الإشارات المكتوبة إلى الكوبلة ما ذكره ثيوفيلوس ديفيرس آرس في القرن الثاني عشر الميلادي. [ 28 ] ولم يطرأ تغيير يُذكر على هذه العملية حتى القرن السادس عشر. [ 21 ]

قد يُعتبر اختبار التكوير على نطاق صغير أهم اختبار ناري طُوّر في التاريخ، وربما أصل التحليل الكيميائي. [ 5 ] تعود معظم الأدلة المكتوبة إلى عصر النهضة في القرن السادس عشر. كتب فانوتشيو بيرينغوتشيو ، [ 29 ] وجورج أغريكولا ولازاروس إركر ، وغيرهم، عن فن استخراج واختبار الخامات، بالإضافة إلى وصف تفصيلي لاختبار التكوير. وقد وُجدت أوصافهم وافتراضاتهم في العديد من الاكتشافات الأثرية في أوروبا خلال العصور الوسطى وعصر النهضة. وبحلول ذلك الوقت، ازداد عدد اختبارات النار بشكل ملحوظ، ويرجع ذلك أساسًا إلى اختبار الخامات في المناجم لتحديد مدى إمكانية استغلالها. كان الاستخدام الأساسي لاختبار التكوير مرتبطًا بأنشطة سك العملة، كما استُخدم أيضًا في اختبار المجوهرات. [ 21 ] منذ عصر النهضة، أصبح اختبار التكوير طريقة تحليل موحدة لم تتغير كثيرًا، مما يدل على كفاءته. وقد أثر تطوره على مجالات الاقتصاد والسياسة والحرب والسلطة في العصور القديمة.

العالم الجديد

إنّ الكمّ الهائل من الحليّ الفضية التي تعود إلى ما قبل الحقبة الإسبانية، والمعروفة بشكل خاص من بيرو وبوليفيا والإكوادور ، يثير تساؤلاً حول ما إذا كانت حضارات ما قبل الحقبة الإسبانية قد حصلت على المادة الخام من خامات طبيعية أم من خامات الرصاص والفضة. ورغم أن الفضة الطبيعية قد تكون متوفرة في الأمريكتين ، إلا أنها نادرة كما هي في العالم القديم . وتشير النصوص الاستعمارية إلى أن الإسبان افتتحوا مناجم فضة في العصر الاستعماري من المكسيك إلى الأرجنتين ، وكان من أهمها مناجم تاسكو في المكسيك وبوتوسي في بوليفيا.

وُصفت في النصوص الاستعمارية أنواع من أفران الصهر تُسمى "هوايراتشيناس"، باعتبارها أفرانًا بتقنية محلية استُخدمت في بيرو وبوليفيا لصهر خامات الفضة المستخرجة من مناجم الفضة التي كانت مملوكة للإسبان. ورغم عدم وجود دليل قاطع، يُعتقد أن هذه الأفران استُخدمت قبل الغزو الإسباني. وقد أشارت الدراسات الإثنوأثرية والأثرية في بلدية بوركو ، بوتوسي ، بوليفيا ، إلى استخدام "هوايراتشيناس" قبل وصول الأوروبيين . [ 30 ]

لا توجد روايات أثرية محددة حول صهر الفضة أو استخراجها في جبال الأنديز قبل حضارة الإنكا . وقد عُثر على مصنوعات يدوية من الفضة والرصاص في المرتفعات الوسطى لبيرو، يعود تاريخها إلى ما قبل حضارة الإنكا وفترة الإنكا. وبناءً على وجود الرصاص في المصنوعات الفضية، يرجّح علماء الآثار أن عملية التكليس قد حدثت هناك. [ 31 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ ريرين، ث.، مارتينون توريس، م، 2003
  2. ↑ بايلي، ج.، ريهرن، ث. 2007
  3. ↑ كرادوك، بي تي 1995
  4. 1 2 3 4 بايلي، ج. 2008
  5. 1 2 3 ريهرن، ث.، إيكشتاين، ك. 2002
  6. وود ، جيه آر؛ هسو، واي تي؛ بيل، سي. (2021). "إعادة لوريون إلى المستقبل: فضة العصر البرونزي ومصدر الالتباس" . علم الآثار على الإنترنت . 56 (9). doi : 10.11141/ia.56.9 . S2CID 236973111 . 
  7. 1 2 3 هوفر، هـ. وهوفر، هـ. 1950[1556]
  8. 1 2 كاسيانيدو، ف. 2003
  9. ↑ كرادوك، بي تي 1995:223
  10. 1 2 بايلي، ج.، كروسلي، د. وبونتينغ، م. (محررون). 2008
  11. ↑ بيرنيكا، إي. وآخرون، 1998
  12. ↑ بايلي، ج.، إيكشتاين، ك. 2006
  13. ↑ بيرنيكا، إي.، وآخرون 1998
  14. ↑ بايلي، ج. 2008: 134
  15. ^ مارتينون توريس، م.، ريرين، ث. 2005 أ
  16. ^ مارتينون توريس، م. وآخرون. 2009
  17. 1 2 جونز، د. (محرر) 2001
  18. ↑ هوفر، هـ. وهوفر، هـ. 1950 [1556]
  19. ^ مارتينون توريس، م. وآخرون. 2009
  20. ↑ كرادوك، بي تي 1991
  21. 1 2 3 مارتينون توريس, إم., ريرين, ث. 2005 ب
  22. ↑ بيرنيكا، إي. وآخرون 1998
  23. ↑ كارستن هـ. وآخرون، 1998
  24. ↑ ريهرن، ث.، إيكشتاين، ك. 2002
  25. ↑ تايلكوت، آر إف 1992
  26. ↑ "الحضارة اليونانية القديمة: الحروب الفارسية الأخيرة" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يونيو 2026 .
  27. ↑ تايلكوت، آر إف، 1992
  28. ↑ في ريهرن، ث. 2003
  29. ↑ كتاب "التقنيات الحرارية لفانوتشيو بيرينغوتشيو" ، ترجمة سيريل ستانلي سميث ومارثا تيتش غنودي ، نيويورك: المعهد الأمريكي لمهندسي التعدين والمعادن، 1942، الصفحات 136-141
  30. ↑ فان بورين، م.، ميلز، ب. 2005
  31. ↑ هاو، إي.، بيترسن، يو. 1994

فهرس

  • بايلي، ج. 1995. تكرير المعادن الثمينة، في صحائف بيانات جمعية علم المعادن التاريخية: https://web.archive.org/web/20160418021923/http://hist-met.org/hmsdatasheet02.pdf (تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2010)
  • بايلي، ج. 2008 تكرير المعادن الثمينة في العصور الوسطى: مقارنة بين علم الآثار والنصوص المعاصرة، في مارتينون-توريس، م. وريهرن، ث. (محرران) علم الآثار والتاريخ والعلوم: دمج المناهج للمواد القديمة. دار نشر ليفت كوست: 131-150.
  • Bayley, J., Eckstein, K. 2006. كعك الليثارج الروماني والعصور الوسطى: البنية والتكوين، في J. Pérez-Arantegui (ed) Proc. كثافة العمليات 34. ندوة عن علم الآثار. معهد فرناندو إل كاتوليتو، CSIC، سرقسطة: 145-153. (بي دي إف)
  • بايلي، ج.، ريهرن، ث. 2007. نحو تصنيف وظيفي ونمطي للبواتق، في لا نيس، س. وكرادوك، ب. (محرران) المعادن والمناجم. دراسات في علم آثار المعادن. كتب أركيتايب: 46-55
  • بايلي، ج.، كروسلي، د.، وبونتينغ، م. (محررون). 2008. المعادن وتشكيلها: إطار بحثي لعلم آثار المعادن. جمعية علم المعادن التاريخي 6.
  • كرادوك، بي تي 1991. التعدين والصهر في العصور القديمة، في بومان، إس. (محرر)، العلم والماضي، لندن: مطبعة المتحف البريطاني: 57-73..
  • كرادوك، بي تي 1995. التعدين والإنتاج المعدني المبكر. إدنبرة: مطبعة جامعة إدنبرة.
  • هوفر، هـ. وهوفر، هـ. 1950 [1556]. جورجيوس أغريكولا دي ري ميتاليكا . نيويورك: دوفر.
  • هاو، إي.، وبيترسن، يو. 1994. الفضة والرصاص في أواخر عصور ما قبل التاريخ في وادي مونتارو، بيرو. في سكوت، د.، ومايرز، ب. (محرران) علم الآثار للمواقع والتحف ما قبل الكولومبية: 183-197. معهد جيتي للحفظ.
  • لوريون وثوريكوس (تمت الزيارة في 15 يناير 2010)
  • جونز، جي دي 1980. المناجم الرومانية في ريوتينتو، في مجلة الدراسات الرومانية 70: 146-165. جمعية تعزيز الدراسات الرومانية.
  • جونز، د. (محرر) 2001. علم الآثار المعدنية. مركز المبادئ التوجيهية الأثرية. منشورات التراث الإنجليزي. لندن.
  • كارستن، هـ.، هاوبتمان، هـ.، رايت، هـ.، والون، ر. 1998. دليل على إنتاج الفضة في الألفية الرابعة قبل الميلاد في فاطمة علي-كاليسيك، شرق الأناضول. في كتاب Metallurgica Antiqua: تكريمًا لهانز-جيرت باخمان وروبرت مادين، بقلم باخمان، هـ. ج.، مادين، روبرت، ريهرن، ثيلو، هاوبتمان، أندرياس، موهلي، جيمس ديفيد، المتحف الألماني للتعدين: 57-67
  • كاسيانيدو، ف. 2003. الاستخلاص المبكر للفضة من خامات متعددة المعادن المعقدة، في كرادوك، ب. ت. ولانغ، ج. (محرران) التعدين وإنتاج المعادن عبر العصور. لندن، مطبعة المتحف البريطاني: 198-206
  • Lechtman, H. 1976. A metallurgical site survey in the Peruvian Andes, in Journal of field Archaeology 3 (1): 1-42.
  • مارتينون توريس، M.، ريهرين، ث. 2005 أ. المواد الخزفية في ممارسات فحص الحرائق: دراسة حالة لمعدات المختبرات في القرن السادس عشر، في MI Prudencio وMI Dias وJC Waerenborgh (eds)، فهم الناس من خلال الفخار، 139-149 (Trabalhos de Arqueologia 42). لشبونة: المعهد البرتغالي للآثار.
  • مارتينون-توريس، م.، ريهرن، ث. 2005ب. الخيمياء والكيمياء وعلم المعادن في عصر النهضة الأوروبية. سياق أوسع لبقايا فحص النار، في علم المعادن التاريخي: مجلة جمعية علم المعادن التاريخي، 39(1): 14-31.
  • مارتينون-توريس، م.، ريهرن، ث.، توماس، ن.، مونجياتي، أ. 2009. تحديد المواد والوصفات والخيارات: بعض الاقتراحات لدراسة الأواني الفخارية الأثرية. في: جيوملا-ماير، أ. وآخرون، علم المعادن الأثري في أوروبا: 1-11. ميلانو: AIM
  • Pernicka, E., Rehren, Th., Schmitt-Strecker, S. 1998. إنتاج الفضة في أوروك المتأخر بواسطة cupellation في حبيبة كبيرة، سوريا في Metallurgica Antiqua  : تكريما لهانس-جيرت باخمان وروبرت مادين بواسطة Bachmann، H. G، Maddin، Robert، Rehren، Thilo، Hauptmann، Andreas، Muhly، James David، Deutsches متحف بيرجباو: 123-134.
  • Rehren, Th.1996. Alchemy and Fire Assay – An Analytical approach, in Historical Metallurgy 30: 136-142.
  • ريهرن، ث. 2003. البواتق كأوعية تفاعل في علم المعادن القديم، في بي تي كرادوك وجيه لانج (محرران)، التعدين وإنتاج المعادن عبر العصور، 207-215. لندن. مطبعة المتحف البريطاني.
  • Rehren, Th., Eckstein, K 2002. تطور التكوير التحليلي في العصور الوسطى، في E Jerem و KT Biró (محرران) علم الآثار 98. وقائع الندوة الحادية والثلاثين، بودابست، 26 أبريل - 3 مايو 1998 (سلسلة أكسفورد بار الدولية 1043 - سلسلة أوروبا الوسطى 1)، 2: 445-448.
  • ريهرن، ث.، شنايدر، ج.، بارتلز، ك. 1999. صهر الرصاص والفضة في العصور الوسطى في سيغرلاند، ألمانيا الغربية. في: علم المعادن التاريخي: مجلة جمعية علم المعادن التاريخي. 33: 73-84. شيفيلد: جمعية علم المعادن التاريخي.
  • تايلكوت، آر إف 1992. تاريخ علم المعادن. الطبعة الثانية. ماني لمعهد المواد. لندن.
  • فان بورين، م.، ميلز، ب. 2005. هوايراتشيناس وتوكوتشيمبوس: تقنية الصهر التقليدية في جبال الأنديز الجنوبية، في العصور القديمة لأمريكا اللاتينية 16(1):3-25
  • وود جيه آر، هسو واي تي، وبيل سي. 2021. إعادة لوريون إلى المستقبل: فضة العصر البرونزي ومصدر الالتباس، علم الآثار عبر الإنترنت 56. https://doi.org/10.11141/ia.56.9