تعدين القصدير في دارتمور

كانت أقدم وسائل الاستخلاص، والمعروفة باسم "الاستخراج بالتدفق" أو "الاستخراج بالتدفق"، تعتمد على جمع الرواسب الطميية من قيعان الأنهار والجداول حيث تراكمت بعد تآكلها من عروق الخام . غالبًا ما نتج عن العمليات الجيولوجية التي أدت إلى ترسب الكاسيتريت في قيعان الجداول حصى قصدير نقي جدًا، والذي كان يختلط بحصى معادن أخرى غير مرغوب فيها، مثل الكوارتز والميكا والفلسبار، والمعروفة مجتمعة باسم "الشوائب" . ^{[ 7 ]} كان من السهل نسبيًا فصل هذه المعادن بناءً على اختلاف كثافتها النوعية اختلافًا كبيرًا - حوالي 7 للكاسيتريت و3 للشوائب أو أقل. ^{[ 7 ]} كان الفصل يتم بتمرير تيار من الماء فوق الحصى: حيث كانت الشوائب تُغسل أسرع من حصى القصدير المطلوب. ^{[ 8 ]}

بمجرد تحديد وادٍ غني بالقصدير، كان عمال المجاري المائية يُجهزون مجرى مائيًا، يُرجح أنه يُنقل عبر قناة من أعلى الوادي، ويبدأون من أدنى نقطة في الرواسب بحفر خندق (يُعرف باسم "الخندق") بأقصى عمق ممكن لغسل الرواسب الدقيقة. ^{[ 9 ]} ومن هناك، يبدأون العمل صعودًا في الوادي، مستخدمين تيار الماء لغسل الحطام الذي أزالوه من قاع الوادي بالمعاول. ^{[ 9 ]} تترك هذه الطريقة في العمل آثارًا مميزة في الوديان - سلسلة من التلال من مادة الرواسب الأكبر حجمًا، تكون أحيانًا عمودية تقريبًا على خط الوادي، وأحيانًا متوازية معه، وأحيانًا تبدو عشوائية، وكلها محاطة بجرف يُحدد حافة الأرض المُعالجة، ويتناسب ارتفاعه مع عمق الرواسب. ^{[ 10 ]}

تم استخراج الرواسب الإلوفية - وهي الرواسب التي تآكلت من العرق المعدني بالطريقة المعتادة، ولكن لم تنقلها المياه الجارية - وكانت هذه الرواسب عادةً أقل جودةً بسبب نقص الفرز الذي يوفره مجرى مائي، كما أنها لم تكن تتمتع عادةً بإمدادات مائية كافية لاستخراجها. وتوجد هذه الرواسب على سفوح التلال المنحدرة بلطف. وحيثما أمكن، كانت المياه اللازمة لاستخراج هذه الرواسب تُنقل عبر قناة من أقرب نهر متاح، أو إذا كان الموقع أعلى من هذه المصادر، فقد تم إنشاء خزانات لتجميع مياه الأمطار والجريان السطحي من سفوح التلال. ^{[ 11 ]}

أظهرت دراسة أن مرحلة من التراكم حدثت في وادي إرمي بين القرنين الرابع والسابع الميلاديين، مما يُقدّم دليلاً على نشاط تعدين القصدير في هذا الوادي خلال أواخر العصر الروماني أو أوائل العصر ما بعد الروماني. ^{[ 12 ]} وأكدت الدراسة نفسها ما تشير إليه الأدلة الوثائقية أيضاً: ازدهار إنتاج القصدير في القرن الثالث عشر. ويعود أقدم سجل مكتوب لتدفق القصدير إلى القرن الثاني عشر. ^{[ 13 ]}

بحلول القرن الخامس عشر، أصبحت مصادر القصدير النهري نادرة، ونظرًا لأن الطلب على القصدير كان قويًا كما كان دائمًا، فقد اعتُبر استخراج القصدير مباشرةً من عروقه خيارًا مجديًا رغم الجهد الأكبر المطلوب في كلٍ من الاستخراج والتكرير. ^{[ 14 ]} أطلق عمال القصدير اسم "أعمال العوارض" على مواقع استخراج القصدير التي تتبعها عملية الحفر من السطح، ولا تزال الأخاديد الضخمة الناتجة عن ذلك من المعالم البارزة في المنطقة حتى اليوم. تحمل العديد من هذه الأخاديد أسماءً تتضمن كلمة " عارضة" : مثل "عارضة جيبي" و"عارضة ويلا بيم" و"عارضة سكودلي". وتُعرف أيضًا باسم "الأعمال المفتوحة" أو "الأخاديد". ^{[ 15 ]}

تضمنت إحدى طرق التعدين السطحي حفر حفر على فترات منتظمة على طول العرق المعدني، وهو ما عُرف باسم "التعدين الخلفي للعرق". في بعض الأحيان، كانت هذه الحفر تُحفر في أزواج على طول الجزء الخلفي من العرق، ويمتد العرق تحت الأرض بينها. ^{[ 16 ]} ربما كانت هذه الطريقة بمثابة مقدمة لتقنية الحفر باستخدام العوارض في عدد من المواقع، ولكن وجود عدد كافٍ من حفر التعدين الخلفي للعرق يشير إلى أنها كانت تقنية منفصلة. ^{[ 15 ]} كان على مديري المناجم أن يقرروا ما إذا كان من المجدي إزالة الطبقة السطحية الزائدة لتشكيل قناة تسمح بالتعدين على أعماق أكبر في العرق. ^{[ 16 ]}

على غرار أعمال تسوية المجاري المائية، استُخدم الماء بكثرة لإزالة التربة السطحية والرواسب. عند حفر الأخاديد الكبيرة، كانت التربة السطحية، التي تتكون جزئيًا على الأقل من الجرانيت المتحلل ("جروان")، تُفكك باستخدام المعاول، ثم يُستخدم الماء لغسل المواد غير المرغوب فيها بدلًا من التعامل معها يدويًا. ^{[ 16 ]} لطالما ارتبطت وسائل تجميع المياه وتحويلها وتخزينها بالأعمال المكشوفة. في بعض الحالات، عندما كانت مصادر المياه شحيحة، بُنيت أنظمة معقدة من الخزانات. ^{[ 16 ]}

تراجعت أهمية صناعة القصدير في دارتمور خلال أوائل القرن الثامن عشر، وتوقفت تمامًا بحلول عام ١٧٣٠. ^{[ ١٧ ]} ويعود ذلك إلى عدة عوامل، ولعل أهمها استنزاف الرواسب سهلة الوصول. ^{[ ١٨ ]} ولم يُستأنف التعدين في دارتمور على نطاق واسع إلا بعد أن غذّت الثورة الصناعية الطلب على جميع المعادن، ووفرت أيضًا التكنولوجيا اللازمة لاستخراجها. ^{[ ١٨ ]}

على الرغم من أن تقنية التعدين تحت الأرض كانت متاحة لعدة قرون، فمن المرجح أن المشاكل المشتركة المتمثلة في صلابة صخور الجرانيت ووفرة المياه الجوفية بالإضافة إلى سهولة استخراج المعادن من المناطق القريبة من السطح جعلت التعدين العميق غير مجدٍ اقتصاديًا حتى أواخر القرن الثامن عشر. ^{[ 19 ]}

بدأت العديد من مشاريع التعدين الصغيرة في دارتمور أواخر القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، حيث يُعرف أن 48 منجمًا أنتجت كميات من القصدير خلال هذه الفترة. ^{[ 20 ]} لم ينجح الكثير من هذه المشاريع، على الرغم من تسميتها بأسماء متفائلة مثل "ويل فورتشن" و"ويل لاكي" و"ويل بروسبر" (البادئة الشائعة "ويل" كلمة سلتية تعني "منجم" أو "أعمال"). مع ذلك، ظلت بعض المناجم الأكبر حجمًا، مثل "إيلزبارو" ومجمع " فيتيفير - بيرش تور"، منتجة لسنوات عديدة. ^{[ 18 ]}

أعادت معظم المناجم تحت الأرض معالجة عروق معدنية سبق استخراجها من السطح. ^{[ 19 ]} ونظرًا لوفرة المياه الجوفية، كان من الضروري حفر أنفاق أفقية في سفوح التلال لتجفيف المناجم. وقد ساعدت تضاريس دارتمور، التي تتخللها وديان عميقة، في ذلك، وفي كثير من الحالات كان من الممكن الحفر إلى عمق معقول دون الحاجة إلى ضخ المياه. ^{[ 21 ]} وتتصل هذه الأنفاق بآبار إما محفورة رأسيًا إلى الأسفل أو تتبع خط عرق المعدن شديد الانحدار. ثم يتم استخراج المعدن من العرق عن طريق إزالة الطبقات الأفقية بالطريقة المعتادة. ^{[ 22 ]}

عندما دعت الحاجة إلى حفر نفق أعمق من أدنى نقطة فيه، كان من الضروري ضخ المياه. استُخدمت دواليب مائية كبيرة لهذا الغرض، وعندما كان البئر أعلى من مستوى إمداد مائي جيد، وُضعت الدولاب المائي أسفل سفح التل، ونُقلت الطاقة إلى البئر بواسطة نظام " القضيب المسطح ". لا تزال آثار هذه الأنظمة باقية في شكل صفين مزدوجين من الأحجار ذات أخاديد في أعلاها، حيث كانت هذه الأحجار تحمل البكرات التي توجه القضبان المعدنية. ولا تزال هذه الصفوف الحجرية ظاهرة في إيليسبارو وهيكسورثي. ^{[ 23 ]}

كان لاكتشاف رواسب القصدير الواسعة في مالايا في أواخر القرن التاسع عشر أثر كبير على صناعة دارتمور، وهاجر العديد من عمال المناجم. ^{[ 24 ]} أُغلق آخر منجم للقصدير في دارتمور قبيل الحرب العالمية الثانية ، على الرغم من أن منجم هيمردون ، أو هيمردون بول، استُخرج منه التنجستن والقصدير على أساس تجريبي في ثمانينيات القرن العشرين، مما أدى إلى إعادة فتحه وبدء الإنتاج فيه عام 2015.

استخدم عمال المناجم الأوائل، الذين كانوا يعملون على نطاق صغير، كتلة من الحجر الصلب كمدقة، وربما قطعة خشبية مربوطة بمعدن أو كرة من الحجر كمدقة لتكسير الخام عند الضرورة، ^{[ 25 ]} ولكن الحصى الغني لم يكن يتطلب سوى القليل من التكسير أو لم يتطلب أي تكسير على الإطلاق قبل تركيزه. ^{[ 26 ]} واستخدمت تقنية لاحقة تُسمى "التشقق" زوجًا من الأحجار الدائرية تُستخدم كأحجار الرحى، حيث يدور الحجر العلوي على الحجر السفلي الثابت. وكان يُوضع الحصى الخشن أو الخام المسحوق في حفرة في مركز الحجر العلوي ويُحوّل إلى رمل ناعم. ولم يُعثر إلا على ثلاثة أمثلة فقط من هذه المطاحن المُشققة؛ وفي منجم غوبيت، لا يزال الحجران ظاهرين. ^{[ 27 ]}

مع ازدياد الحاجة إلى معالجة قطع الصخور الحاملة للخامات، والتي كانت كبيرة جدًا بحيث لا يمكن طحنها مباشرةً في مطحنة التشققات، تم إدخال عملية الدق. تضمنت هذه العملية استخدام مطارق عمودية تعمل بواسطة عجلة مائية في مطحنة الدق ، والتي يُعرف وجود ما لا يقل عن 60 مطحنة منها في دارتمور. ^{[ 26 ]} يعود تاريخ أول دليل موثق على وجود مطحنة دق في دارتمور إلى عام 1504، على الرغم من أنه من شبه المؤكد أنها كانت قيد الاستخدام قبل ذلك التاريخ (على سبيل المثال، يعود أول ذكر لها في كورنوال إلى عام 1400). ^{[ 28 ]} عُرفت مطاحن الدق أيضًا باسم مطاحن "الطرق" أو "التكسير"؛ ويشهد وادي ناكينج ميل غلف، وهو وادٍ جانبي ضحل في أعالي نهر إيرم ، على وجود مثل هذه المطحنة هناك في وقت ما. ^{[ 29 ]}

كانت المطارق أو "الطوابع" في مطحنة الدق عبارة عن قطع خشبية عمودية، ذات قواعد حديدية، تُرفع بواسطة كاميرات متصلة بعمود إدارة عجلة الماء، وتُسقط بشكل متكرر على الخام الموضوع على كتلة من الجرانيت تُعرف باسم حجر الدق. عادةً ما كان هناك اثنان أو ثلاثة من هذه الطوابع في صف واحد، تعمل بنفس المحرك وبالتتابع. ^{[ 28 ]} في البداية، كانت هذه العملية تُجرى على الخام الجاف، الذي كان يُجرف ويُزال يدويًا. ومع ذلك، في ابتكار أوروبي من القرن السادس عشر، أُحيطت رؤوس الطوابع بصندوق خشبي ذي شبكة مثقبة بدقة في أحد طرفيه، وكان الخام يُغسل إلى داخل الصندوق بتيار من الماء الذي كان يغسل أيضًا الخام المسحوق بمجرد أن يصبح ناعمًا بما يكفي للمرور عبر الشبكة. كان هذا تحسنًا كبيرًا مقارنةً بالدق الجاف لأنه كان عملية مستمرة أوقفت أيضًا إنتاج الغبار الناعم غير المرغوب فيه. ^{[ 28 ]}

المؤشر المميز لمطاحن الختم القديمة هو حجر الهاون. وهي عبارة عن كتل من الجرانيت يصل طولها إلى متر واحد، ذات أسطح مستوية تحمل تجويفين أو ثلاثة أو (نادرًا) أربعة تجاويف دائرية أو بيضاوية الشكل، يبلغ  قطرها عادةً حوالي 17 سم وعمقها حوالي 10  سم. تحتوي العديد من أحجار الهاون هذه على تجاويف في أكثر من وجه، مما يدل على أنها كانت تُخرط وتُعاد استخدامها عندما تصبح التجاويف عميقة جدًا بحيث لا تسمح بالختم الفعال. ^{[ 30 ]}

شهدت تقنية الدق تحسينات في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، تمثلت في زيادة عدد رؤوس الدق واستبدال حجر الهاون الجرانيتي بطبقة سميكة من الكوارتز المسحوق داخل صندوق مبني من الطوب أو الحديد. ^{[ 31 ]} وبحلول القرن العشرين، كان هناك عدة أنواع مختلفة من الطوابع قيد الاستخدام: الطوابع الكورنيشية، والطوابع الكاليفورنية، وطوابع هولمان الهوائية، وغيرها. ^{[ 32 ]}

على الرغم من أن حبيبات أو حصى القصدير الغريني التي جُمعت بتقنية الصهر بالتدفق كانت غالبًا ذات نقاء عالٍ، إلا أنه كان من الضروري عادةً إزالة الشوائب غير المرغوب فيها قبل صهر الخام. وقد ازدادت الحاجة إلى هذه العملية، المعروفة بمعالجة الخام، مع استغلال مصادر القصدير الغريني الأقل نقاءً. وكان مبدأ التركيز نسخةً مُحسّنة من المبدأ الذي استخدمه مُصنّعو القصدير الأوائل بتقنية التدفق بالتدفق: إذ اعتمد على الفرق الكبير في الكثافة النوعية بين خام القصدير المطلوب والشوائب. وقد استُخدمت العديد من الطرق الميكانيكية المختلفة، بما في ذلك الأحواض المستطيلة والدائرية ، وطاولات ويلفلي ، وطاولات الطين الدوارة، والجيوب، والغربال الدوار، وحتى الفصل المغناطيسي.

كانت إحدى طرق الفصل المبكرة هي الحوض المستطيل، وهو عبارة عن سطح مائل قليلاً يُغسل عليه الخام المسحوق بتيار ماء خفيف. ^{[ 31 ]} يترسب الخام الأثقل قرب قمة المنحدر، بينما يترسب الخام الأخف في الأسفل أو يُغسل من الحوض تمامًا. ونظرًا لوجود تدرج في الجودة من الأعلى إلى الأسفل، تكمن مهارة عامل المنجم في تحديد مكان خط الفصل بين الخام المطلوب والنفايات. غالبًا ما كان الفصل يتم على ثلاثة أجزاء: "الرؤوس"، التي تمثل أجود أنواع الخام؛ و"الوسط"، التي غالبًا ما يُعاد معالجتها؛ و"المخلفات"، التي تُلقى في المنجم.

ابتداءً من عام 1848 تقريبًا، تم إدخال شكل دائري للحوض. ^{[ 33 ]} حيث يُوضع الخام المسحوق، المعلق في الماء، على مخروط مركزي ويُوزع للخارج على سطح مخروطي مائل قليلاً. تترسب "الرؤوس" بالقرب من المركز و"المخلفات" على الحافة الخارجية. كان الابتكار الرئيسي للحوض الدائري هو مجموعة من أذرع الكنس، التي تعمل بواسطة عجلة مائية، تدور فوق الحوض وتحمل فرشًا أو قطعًا من القماش تُسحب على سطح الرواسب المترسبة. من خلال تحريك سطح الرواسب باستمرار، توقف هذه الأذرع تشكل الجداول الصغيرة وسمحت بالحصول على فصل أفضل. يُشغل الحوض حتى يتراكم الرواسب إلى عمق يتراوح بين 15  و30  سم. بعد ذلك، تُستخرج الرواسب على ثلاث مراحل، وغالبًا ما يُعاد معالجة "الأجزاء الوسطى" في حوض آخر بمواصفات مختلفة قليلاً. ^{[ 31 ]}

كانت أقدم طريقة لاستخلاص المعدن من خام القصدير تتطلب عمليتي صهر: الأولى كانت تُجرى في أو بالقرب من محطة معالجة المياه، ولم تتضمن سوى حرق الخام على النار؛ أما الثانية فكانت تُجرى في إحدى مدن القصدير . ^{[ 34 ]} لا يُعرف الكثير عن تفاصيل هذه الممارسات، لكن وجودها مؤكد من خلال وثائق قديمة تشير إلى فرض ضرائب على عمليتي الصهر. ^{[ 35 ]} سمح إدخال عملية النفخ الفعالة حوالي عام 1300 باستخدام عملية صهر واحدة فقط. ^{[ 34 ]} وفي وقت لاحق، استُخدمت أفران الصهر العاكسة . كان كلا النوعين مستخدمًا في منجم إيلسبارو في النصف الأول من القرن التاسع عشر، وهو آخر مكان في دارتمور يُجرى فيه الصهر. ^{[ 20 ]}