انسان‌های زمان قدیم فلزات را چگونه استخراج می‌کردند؟

یورونیوز: ساخت آلیاژهای فلزی مانند آلیاژهای موجود در گوشی‌های تلفن همراه و فضاپیماها، سابقه‌ای دیرینه دارند. پیشینه آن‌ها به عصر برنز برمی‌گردد، زمانی که مردم برای اولین بار شروع به مخلوط کردن فلزات کردند.

این روزها، استخراج و فرآوری فلزات به یک صنعت عظیم تبدیل شده است، با این حال نخستین انسان‌هایی که به این مواد براق دست یافتند، این کار را با استفاده از ابزارهای سنگی و آتش‌های معمولی انجام دادند.

در ابتدا، تنها فلزاتی که در دسترس اجداد ماقبل تاریخ ما بود، فلزاتی بودند که از قبل به شکل طبیعی خود در طبیعت وجود داشتند، به این معنی که آن‌ها را می‌توان به شکل قطعات واقعی یافت و با عناصر دیگر در سنگ‌ها مخلوط نشده‌اند. به این ترتیب، آنها نیازی به استخراج نداشتند و می‌توانستند آن‌ها را در رودخانه‌ها یا با حفاری کمی به دست آورند.

اینگونه است که قدیمی‌ترین مصنوعات مسی شناخته شده حدود ۸ هزار سال قدمت دارند، اما اقلام ساخته شده از طلا چند هزار سال بعد ظاهر می‌شوند. در این برهه از تاریخ، فناوری مورد نیاز برای استخراج آهن از دل زمین هنوز دور از دسترس بود، اگرچه که باید گفت مصریان باستان با استفاده از آهن شهاب‌ سنگی توانستند اشیاء مختلفی مانند تیغه‌هایی مقبره توتانخ آمون را بسازند.
عبور از عصر حجر به عصر مس
همه چیز در حدود ۵ هزار سال پیش بوقوع پیوست و آن وقتی بود که به لطف ظهور گداخت فلزات، انسان‌ها از عصر حجر به عصر مس وارد شدند. این فرآیند شامل حرارت دادن سنگ معدن مس در بوته‌ها (ظرف‌های سنگی یا سرامیکی به منظور جداسازی فلز از ناخالصی‌های آن) بود.

اگرچه هیچ سابقه و مدرکی در مورد چگونگی دستیابی بشر به این دانایی و توانایی وجود ندارد، اما به احتمال زیاد چند فرد خلاق در دوره باستان توانستند با فکر خود، به منظور بالا بردن دمای کوره تا درجه ذوب، ایده دمیدن هوا با چوب‌ها یا نی‌های توخالی را عملی کنند.

آهنگرهای آن زمان بدون این که به احتمال زیاد فرایند واقعی را بدانند با دمیدن هوا در این چوب‌‌های توخالی باعث می‌شدند که کربن موجود در چوب با اکسیژن موجود در سنگ معدن واکنش داده و آن را به دی اکسید کربن تبدیل کرده و مس موجود در سنگ معدن را از آن جدا می‌کردند.

با همه این اوصاف، مس فلز مناسبی برای کار کردن بود و امکان ساخت ابزار و سلاح‌های جدیدی را فراهم ‌می‌کرد که بسیار بهتر از نمونه‌های سنگی آن بودند. مهمتر از همه، زمانی که چکش می‌خورد سخت می‌شد و حتی می توانست ذوب شود و در قالب ریخته شود تا اشیاء متحدالشکل درست شود.
به عصر برونز خوش آمدید
از طرفی، مس را می‌توان با مخلوط کردن آن با قلع حسابی بهبود بخشید و آلیاژی به نام برنز ایجاد کرد. این ترکیب فلزی نه تنها هنگام چکش کاری سخت‌تر از مس خالص بود، بلکه در دمای بسیار پایین تری ذوب می‌شد و فرآیند ریخته‌گری را بسیار آسان‌تر می‌کرد.

استفاده گسترده از این مخلوط از حدود ۳ هزار سال قبل از میلاد مسیح، آغاز عصر برنز را رقم زد – دوره‌ای که مردم آن با افزودن فلز روی و سایر فلزات به فلز برنز سراغ ساخت آلیاژهای متعدد و جدیدی رفتند. این فرآیند واقعاً هنوز هم متوقف نشده و همچنان به ایجاد آلیاژهای جدید با طیف وسیعی از کاربردهای آینده‌نگرانه منجر می‌شود.

درست مثل این آلیاژهای مدرن که کمک می کنند انسان‌های عصر حاضر بیشتر به عصر فضا نزدیک شوند، پیشرفت‌های تکنولوژیکی عصر برنز نیز باعث شد تا تمدن‌های قدرتمند جهان باستان شکل گیرند.
عکس تزئینی از آهنگری در قدیمذوب برونز که آسان‌تر بود، پس چرا می‌باید وارد عصر آهن می‌شدیم؟
با این حال، وقتی که مردم فهمیدند چگونه آهن را از سنگ‌ها جدا کنند و مواد مفیدتری تولید کنند، سرانجام این دوران نمادین نیز به پایان رسید و بشر وارد عصر آهن شد.

کوره‌‌های باستان در ابتدا به حدی نبودند که به دمای کافی بالا برای ذوب فلز آهن برسند. بنابراین آهنگران نخستین، مجبور بودند به «آهن‌های کارشده‌ای» بسنده کنند که با جداسازی از مواد زائد تولید شده هنگام ذوب سنگ آهن به دست می‌آوردند.

بعدها و نزدیک به ۳۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، فلزکاران چینی دمنده‌ای اختراع کردند که از آن برای ایجاد آتش‌هایی با حرارت کافی برای ذوب آهن استفاده می‌کردند.

جالب آنکه، در واقع آهن به سختی برنز نیست و اقلام ساخته شده از فلز آهن معمولاً کیفیت پایین‌تری نسبت به آلیاژهای قبلی خود داشتند.

با این حال، تولید آهن بسیار ارزان‌تر از برنز بود – عمدتاً به این دلیل که فراوان‌تر از قلع است و بعدها برای ایجاد فولاد مورد استفاده قرار گرفت و به یکی از ضروری‌ترین مواد عصر مدرن تبدیل شد.