R. F. Tylecote. Historie metalurgie. z anglického originálu

R. F. Tylecote

Historie metalurgie

z anglického originálu R. F. Tylecote A History of Metallurgy Maney 2002

1

Toto online vydání představuje zkrácenou verzi práce, původně vydané v anglicky tištěné verzi A History of Metallurgy, vydané nakladatelstvím Maney, s autorskými právy v držení Maney Publishing Ltd Hudson Road Leeds, Leeds LS9 7DL, United Kingdom. Povolení k překladu knihy z vydavatelství Maney z Anglického jazyka do Českého jazyka, vztahující se pouze na použití textu knihy, bez použití obrázků a grafů. Vydavatel knihy poskytl povolení pouze na elektronický překlad knihy, bez jakéhokoliv komerčního využití. Překlad bude sloužit jako doplňkový studijní materiál souběžně k originální anglické knize. Přeložená kniha bude zahrnuta v elektronické formě do veřejné databáze výstupů projektů Ministerstva vzdělávání České republiky, financovaných Evropskou unií. Rozsah použití přeložené knihy bude ve volném přístupu široké veřejnosti, odkazující k originální anglické verzi knihy. A licence for the translation of the above Maney title from the English language into the Czech language only for the use of text of the books without the use of figures and graphs to provide a text in Czech language to be used as supplementary study material to the original English language edition of the book. The translated book will be included in electronic form in the public database of project outputs the Ministry of Education of the Czech Republic financed by the European Union. The range of using the translated book will be in free access of the general public, provided that reference is made to the original English edition of this book. Překlad knihy z anglického originálu do českého jazyka vyhotovila v roce 2014 překladatelská agentura theBESTtranslation, U Michelského mlýna 33, 140 00 Praha 4, zastoupená Mgr. Lucií Butcher. Odbornou recenzi českého překladu knihy provedla v roce 2014 společnost Archaia Brno o.p.s, Bezručova 15, 602 00 Brno, zastoupená Mgr. Davidem Mertou. Překlad, recenze a povolení k překladu hrazeny z projektu v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost, Registrační číslo: CZ.1.07/2.1.00/32.0035. Název projektu: Vyšší kvalita studia na VOŠ, prostupnost do bakalářského studia blízkého oboru VŠ.

2

HISTORIE METALURGIE Druhé vydání R. F. Tylecote Maney publishing The Institute of Materials

Kniha B0789 Poprvé vydaná v brožované verzi v roce 2002 Maney Publishing 1 Carlton House Terrace Londýn SW1 Y SDB The Institute of Materials První vydání v roce 1976 Dotisk v roce 1979 Druhé vydání v roce 1992 © The Institute of Materials 1992 Všechny práva vyhrazena ISBN 1-902653-79-3

Vytištěno a svázáno ve Velké Británii Antony Rowe Ltd

3

Obsah Předmluva k druhému vydání

vii

Úvodní slovo

viii

Poděkování

ix

Úvod

xi

1 Kovy a rudy v období neolitu

1

2 Technologie a vývoj počátků pyrometalurgické výroby mědi

7

3 Raná doba bronzová

18

4 Vrcholná doba bronzová

35

5 Straší doba železná

47

6 Doba římská

62

7 Doba stěhování národů a raného středověku

75

8 Metalurgie v období pozdního středověku

95

9 Období průmyslové revoluce, 1720 – 1850

122

10 Moderní období, 1850 - 1950

164

Přílohy:

188

Technický slovník

188

Poznámky k váhovým jednotkám, mechanickému namáhání a tvrdosti kovů

190

Periodická tabulka prvků

190

Přibližné údaje o počátcích období zpracování kovů

191

Čínská chronologie

191

Doporučená periodika a zkratky

191

Základní doporučená literatura

193

Mapy 1-6

194-198

Věcný a jmenný rejstřík

199

4

Předmluva k druhému vydání První vydání vyšlo v roce 1976 a od té doby došlo k enormnímu nárůstu obecného zájmu o obor archeometalurgie. Tento zájem směřuje zejména k raným obdobím a byl diskutován ve sbornících z mezinárodních konferencí. Z tohoto důvodu došlo ke změnám v následujících pasážích věnovaných prehistorickému vývoji metalurgie. Kapitoly o pozdní době římské vyžadovaly přepracování, odrážející výsledky výzkumných prací provedených v Evropě a zároveň byly přidány dodatky ke kapitole o průmyslové revoluci. Poslední tři kapitoly však byly ponechány v originálním stavu jako v původním vydání. Dokončení nové práce K. C. Barraclougha nazvané „Steelmaking 1850 – 1900“ je spojené s důležitou revizí, kterou prošla kapitola 10. Tato kniha je vřele doporučena všem, kteří se chtějí dozvědět více o nových metodách výroby oceli. Zbývající kapitoly o poslání metalurgů a jejich problémech zůstávají nepozměněny. Do budoucna se tyto kapitoly jeví jako zajímavé téma ke zvážení a případné revizi. Na závěr bych rád podotknul, že mé tvrzení z roku 1976 o přechodu k nekovovým materiálům, je ještě více aktuální, než jsem se dříve domníval. R. F. Tylecote

5

Úvodní slovo Jak profesor Tylecote upozornil v Úvodu k druhému vydání, všeobecný zájem o archeometalurgii enormně vzrostl od prvního vydání „Historie metalurgie“, kterou vydala The Metals Society v roce 1976. Tento zájem se také odrazil v úspěchu edice historické metalurgie The Institute of Metals, jíž byl profesor Tylecote hlavním editorem. Je pro nás tedy zadostiučiněním, že Institute of Materials vydává toto druhé vydání, zároveň však pociťujeme lítost nad ztrátou vzácného přítele a vynikajícího odborníka. Doufáme, že toto vydání poslouží jako projev uznání za jedinečné osobní přispění k vývoji oboru, opírající se o značné znalosti a rozsáhlé praktické zkušenosti v široké škále odbornosti. Ronnie Tylecote chybí mnoha svým kolegům a přátelům z institutu i mimo něj. Praktická poznámka: čtenáře tohoto díla by mohlo zajímat, že mimo publikace „Steelmaking: 1850-1900“, zmíněné profesorem Tylecotem v úvodu, je dalším souvisejícím zdrojem informací k tématu kovů kniha „The Industrial Revolution in Metals“, kterou nedávno vydal institut za přispění profesora Tylecota a jejíž editorkou byla paní Joan Day.

Keith Wakelam The Institute of Materials Londýn

6

Poděkování Kniha tohoto typu není nikdy výhradně výsledkem jednoho autora, ale závisí na práci mnoha vědců z celého světa, kteří přímo či nepřímo do knihy přispívají. Chci poděkovat všem, kteří mi nějakým způsobem pomohli, a zejména jsou to: Dr. Beno Rothenberg, profesor Alexandru Lupu, Dr. V. Karageorghis, J. R. Marechal, Ing. R. Thomsen, Bernard Fagg, H. H. Coghlan, profesor Peter Shinnie, T. A. Wertime, Dr. R. Moorey, Dr. Hugh McKerrell, Dr. Radomír Pleiner, profesor W. U. Guyan, Dr. Inga Serning a profesor N. Barnard. V závěrečných kapitolách jsem velmi vděčný pracím zesnulého G. R. Mortona. Zejména bych velmi rád poděkoval mé ženě Elizabeth Tylecotové za jazykovědnou pomoc a za shromáždění většiny pramenů. Velká část knihy byla sepsaná na psacím stroji paní Ednou Oxleyovou, které jsem za to nesmírně vděčný. Reprodukce mnoha ilustrací by nebylo možné publikovat bez svolení vlastníků autorských práv. Velký vděk patří všem, kteří mi v této věci pomohli, a jsem rád, že zde mohu vyslovit následující poděkování; Metals and Materials za obr. 2, který pochází z mého článku „Early Metallurgy in the Near East“, str. 291, obr. 4, květen 1970; Dr. Benu Rothenbergovi za obr. 3 a 7; Michaelu Thompsonovi za obr. 8, který se objevuje v jeho překladu A. L. Mongaita „Archaeology in the USSR“, publikovaném v Penguin Books Ltd, Harmondsworth, v roce 1961; Dr. V. Karageorghisovi za obr. 9 a 18, které pocházejí z článku o tavené mědi na Kypru ve zprávě Department of Antiquities, Kypr 1971; The American School of Classical Studies v Athénách za obr. 10, který se objevuje v J. L. Caskeyho článku Lerna in Hesperia, svazek XXIV, 1955, obrazová příloha 14; Dr. Benu Rothenbergovi a profesoru A. Lupuovi za obr. 16; správci z The British Museum za obr. 19 a 27; Dr. C. Stortimu za část obr. 24, který se objevuje v článku H. H. Coghlana a J. Rafteryho v Sibrium, svazek VI, 1961; The American Journal of Archaeology za obr. 25, který se objevuje v článku Herberta Maryonyho v AJA, 1961, 65, 173, obr. 17; Inventaria Archaeologica za obr. 26; profesoru M. J. O’Kellymu za obr. 31; Georgeovi Jobeymu a Archaeologia Aeliana za obr. 32; The Iron and Steel Institute za obr. 33; The Science Museum, Londýn, za obr. 35 (královské autorské právo); The Pitt Rivers Museum, Oxford, za obr. 36 a 37, které se objevují v jejich Occasional Paper No. 8 v „Early Iron in the Old World“, od H. H. Coghlana; Bernardu Faggovi za povolení publikovat obr. 38, který se poprvé objevil je sborníku HMG, 1968, 2, (2), 81, obr. 1; The lron and Steel Institute za obr. 40; Robertu Thomsenovi, Yarde, za obr. 42; Edwardu Arnoldovi Ltd (vydavatel), za obr. 43; The Museum of Antiquities, University of Newcastle upon Tyne, a South Shields Corporation, za obr. 46; Georgeovi Boonovi za obr. 48, který se poprvé objevil v jeho článku v Apulum,1971, 9, 475; profesoru H. O’Neillovi a Edwardu Arnoldovi Ltd za obr. 51; Martinu Biddlemu, řediteli Winchester Research Unit, za obr. 53 a 54; profesoru C. S. Smithovi a Chicago University Press za obr. 55, ze Smithovy a Hawthorneho verze „On Divers Arts“ od Theophila; The Ulster Journal of Archaeology za obr. 61 a 62, které jsou převzaté z K. Marshallova článku v UJA, 1950,13, 66, obr. 1-5 a 11; Dr. A. Raistrickovi a The Newcomen Society za obr. 64; D. W. Crossleyovi za obr. 71; The Science Museum, Londýn za obr. 72 (královská autorská práva); M. Davies-Shieldovi a Historical Metallurgy Group za obr. 74; The Institution of Metallurgists za obr. 75; profesoru C. S. Smithovi za obr. 77; The Public Record Office za obr. 81 a 82 (odkaz SP12/122/63, královská autorská práva); The Newcomen Society za obr. 84; The Iron and Steel Institute za obr. 85, který se objevuje v článku G. R. Mortona a W. A. Smitha v J. Iron Steel lnst., 1966, 204, 666, obr. 7; The lron and Steel Institute za obr. 90, který se objevuje v článku G. R. Mortona a N. Muttona v J. Iron and Steel Inst., 1967, 205, 724, obr. 1; The Newcomen Society za obr. 93; Dr. J. D. Gilchristovi za zakreslení Cowperova ohřívače větru na obr. 99; J. R. M. Lyne a The Historical Metallurgy Group za obr. 104; The Iron and Steel Institute za poskytnutí kopie obr. 106 z Reaumura; The Cumberland County Record Office za obr. 108, 110 a 112, které byly převzaté z Curwenovi kolekce, odkaz D/Cu. 5/96; The Boulton a Watt Collection, Birmingham Reference Library za obr. 109, který byl převzatý z portfolia 239; profesoru Aubreymu Burstallovi a P. Elliottovi za obr. 113, znovu otištěný se svolením Faber and Faber Ltd. z „A History of Mechanical Engineering“; J. K Harrisonovi a North East Industrial Archaeology Society za obr. 114; profesoru Sten Lindrothovi za obr. 117; D. W. Hopkinsovi za obr. 121; E. J. Cocksovi za obr. 125; Edwardu Arnoldovi Ltd (vydavatel) za obr. 134; The Iron and Steel Institute za obr. 138; Firth Brown Ltd, Sheffield za obr. 139; Dr. E. G. Westovi za obr. 140; Ronaldu Bensonovi a Edwardu Arnoldovi Ltd (vydavatel), za obr. 143; Dr. R.N. Parkinsovi za obr. 145; profesoru J. F. Nyeaovi a Royal Society za obr. 146; The Addison-Wesley Publishing Co. Inc. a L. H. Van Vlackovi za obr. 148. 7

Zdroje ostatních ilustrací jsou následující: obr. 12 je obrazová příloha XVIII z publikace „Life of Rekhmara“, 1900, Londýn, od P. E. Newberryho; obr. 34 pochází z „Technologie“ od H. Blumnera, 152, svazek 4, obr. 8; Obr. 49 je obrazová příloha LVIII v W. Gowlandově článku „Early metallurgy of silver and lead“, obr. příloha I (olovo), v Archaeologia, 1901, 57, (2), 359; obr. 53 je z Tapisérie z Bayeux; obr. 60 je z J. H. Lefroy: Arch. J., 1868, 2S, 261; litografie od Royal Artillery Institute, Londýn; obr. 83 je z A. Fello: „The early iron industry of Furness and District“, 1908, obrazová příloha naproti str. 241; Obr. 91 je z Percy: „Iron and steel“, obr. 127 a129; obr. 97 je od Johna Gibbonse: „Practical remarks...“ 1839, Corbyn’s Hall, Staffordshire; obr. 98 je z T. Turner: „The metallurgy of iron and steel“, 1895, Londýn, obr. 28, str. 117; obr. 99a je ze stejného zdroje, obr. 3 a 35, str. 122; obr. 101a je z J. H. Hassenfratz: „La Siderotechnique“, svazek 2, 165,1812, Paříž; obr. 101b je z Jars: svazek l, obrazová příloha I, obr. 1; obr. 102a je z Dufrenoy: svazek 1, obrazová příloha VI, obr. 6 a 7; obr. 103 je z Percy: „Iron and Steel“, obr. 61 (překresleno); obr. 105 je z Jars: svazek 1, obrazová příloha VI, obr. 6; obr. 106 je z R.A.F. de Reaumura: „L’Art de Convertir le Fer Forge en Acier et L’Art D’Adoucir le Fer Fondu“, obrazová příloha 13, 1722, Paříž; obr. 107 je z C. Tomlinson: „Cyclopaedia of Useful Arts“, 345, 1852, svazek 1, obr. příloha II; obr. 111 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha III, obr. 4; obr. 115, neznámý zdroj; obr. 116 je z Diderot: „Recueil de Planches sur les Sciences, Les Arts Liberaux et les Arts Mechaniques, avec leur explication“, 1767, Paříž, 559, 1969, Readex Microprint Corporation; obr. 118 je z L. Ercker: „Beschreibung aller furnemisten mineralischen Ertzt und Bergwerck sarten“, 1629, Frankfurt n. M.; obr. 119 je z Schluter: svazek II, obrazová příloha XLII; obr. 120 je z Schluter: vol: II, obrazová příloha LI; obr. 122 je z Diderot: 563; obr. 124 je od Dufrenoye: svazek 2, obrazová příloha XVIII, obr. 1-5; obr. 126 je z Diderot: 564; obr. 127 je z Diderot: 297; obr. 128 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha XIV, obr. 3 a 4; obr. 129 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha XIV, obr. 5 a 6; obr. 130 je z Percy: „Lead“, obr. 56 a 57; obr. 131 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha XIV, obr. 1; obr. 132 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha XVI, obr. 5 a 6; obr. 133 je z Percy: „Lead“, obr. 11, str. 126; obr. 135 je z Diderot: 567; obr. 136 je z Percy: „Refractories“, 1875, obrazová příloha 2; obr. 141 je z W. Gowland: „The metallurgy of the non-ferrous metals“, 1918, Londýn, obr. 14; obr. 142 je z Phil. Trans. Roy. Soc., 1829, 119, 1, obrazová příloha I; obr. 147, D. L. Mendeleeff: Journal of the Russian Chemical Society, 1869, 1, 60.

8

Úvod Tato kniha je úvodem do historie metalurgie od nejranějších dob téměř do současnosti. Studie tohoto rozsahu zahrnující mnoho zemí světa nemůže být dostatečně pojednána v jednom svazku a je v plánu postupem času pokrýt tuto plodnou oblast ve vícesvazkové práci. Zdá se však, že ze strany studentů metalurgie a archeologie existuje poptávka po jednosvazkové práci, nehledě na další počet zájemců o studium historie techniky. Autor o tomto tématu dříve již dříve pojednal detailně od raných období až do roku 1600 n. l. se zvláštním důrazem na oblast britských ostrovů. V aktuálním svazku se dotýkáme více důležitých témat, jako je vzestup metalurgie na Blízkém východě a průmyslová revoluce v západní Evropě. Zpracování tohoto tématu kopírovalo strukturu předchozí práce s maximálním důrazem na věcné důkazy a méně na písemné údaje. Nejedná se o kritiku druhého typu pramenů, ale pouze o konstatování faktu, že písemné údaje opomíjejí detaily, jako jsou konstrukce pecí a složení vyráběných kovů, které jsou pro praktické metalurgy důležité. Z období středověku, a zejména pozdního středověku jsme získali detailní popisy používaných technik, a plně je zde využili. V dnešní době je na metalurgii nahlíženo jako na vědní obor věnující se kovům, ale až do 18. století byla zaměřena pouze na praktickou metalurgii, zahrnující tradiční metody redukce, tavení a zpracování kovů. Šíření těchto znalostí nebylo jednotné napříč světem, ale záleželo na schopnosti civilizací objevit nové a využít známé technologie. Skutečnost, že jsme objevili velmi zjevnou chronologii používaných kovů, vyskytující se napříč různými částmi světa, jen potvrzuje, že se zabýváme difúzními procesy. Například posloupnost zpracování čisté mědi, arsenové mědi, cínového bronzu a železa se objevuje v různých oblastech, v některých případech oddělených časově více než 2000 lety. Není to ale pravidlem, zejména pokud se zabýváme získáním úplné posloupnosti pro části Afriky, kde postupujeme od neolitických technologií s výrobou nástrojů z pazourků a keramiky přímo k civilizaci starší doby železné. Samozřejmě, že pro to máme dobré důvody – neolitické civilizace ne vždy dosahovaly technologických standardů, na základě kterých by byly schopny vytvořit měděnou kulturu, nebo v jiném případě, neměly obchodní kontakty, které by jim umožňovaly profitovat ze současného šíření nových technologií. Další možný důvod pro fungování chronologie kovů navrhují geologové. Nejdůležitější základní ložiska měděných rud na světě zvětrávají v řadě vrstev, ve kterých se od shora dolů postupně vyskytují oxidační zóny obsahující ryzí (kovovou) měď a oxidované minerály jako je malachit. Směrem dolů jsou to dále obohacené sulfidické zóny, které ve velkých koncentracích obsahují nečistoty, jako je arsen. Tento fakt může být odpovědný za všudypřítomnost mědi s vysokým obsahem arsenu ve druhé fázi naší chronologie kovů. V pozdějších dobách, pravděpodobně v pozdní době bronzové, měli hutníci k dispozici obsah ze spodních částí nalezišť s nižší kvalitou sulfidických rud, která máme k dispozici také v dnešní době. Po dlouhou dobu byla všeobecně archeology přijímána difúzní teorie myšlenek a technik. V dnešní době, kdy se rozrostly podrobné znalosti, je obecná difúzní teorie sporná. Zdá se však, že i při rozšiřování našich znalostí o oblast metalurgie existuje stále dobrý důvod přijmout obecnou platnost difúzní teorie. Současně si ale musíme uvědomit, že přírodní měď byla dostupná každému, kdo ji chtěl použít, a většina lidí mohla nezávisle provést několik prvních kroků ve vývoji metalurgie. Je pravděpodobné, že tyto skupiny byly předstiženy hlavním proudem technologických dovedností předtím, než měly čas rozvinout vlastní metalurgii. Použití radiokarbonových datačních technologií zapříčinilo určitou revizi předchozích datování archeologických nalezišť a následkem toho i počátků výrobních procesů. Radiokarbonová data se v různých částech světa znatelně liší od některých konvenčních historických dat a sama radiokarbonová technika je v procesu neustálého zpřesňování. Datace 14C nyní směřuje k dřívějším datům, než bylo původně vypočteno na základě starších předpokladů o neměnnosti aktivity kosmického záření a poločasu rozpadu izotopu14C. Technologie pyrometalurgické výroby mědi se rozvinula v Anatolii nebo Íránu pravděpodobně již v 6. tisíciletí př. n. l. a dospěla na Britské ostrovy a do Číny na počátku 2. tisíciletí př. n. l. Je pravděpodobné, že výskyt pyrometalurgicky vyrobené mědi v Jižní a Střední Americe na začátku 1. tisíciletí n. l. je případem nezávislého vývoje. V Anatolii doba železná začala mezi roky 1500 a 1000 př. n. l. a dorazila do Číny, Británie a Nigérie 9

okolo roku 400 př. n. l. Severní Amerika, Jižní Amerika a Austrálie získaly znalosti zpracování železa spolu s evropskou kolonizací, která začalo kolem 15. století n. l. (viz příloha 4). Tato kniha byla uspořádána na základě archeologické chronologie až po příchodu doby železné a z toho důvodu by neměl být čtenář překvapen, nalezne-li zmínku o přírodní mědi používané americkými Indiány ve 14. století n. l. v jedné kapitole společně s informacemi o používání mědi civilizacemi z 6. tisíciletí př. n. l. na Blízkém východě. Z tohoto důvodu byly kultury starší doby železné z Nigérie a Japonska zahrnuty do stejné kapitoly o starší době železné jako evropské železářství. Ovšem až po římském období, kdy se zabýváme hlavně Evropou, neboť je nezbytné rozdělit témata do jednotlivých historických období. Ve snaze zpřístupnit speciální metalurgické termíny archeologům a historikům, začlenil jsem do práce technický slovník (viz příloha 1), ale obvyklejší technické výrazy je možné nalézt ve většině technických slovníků.

10

Kapitola 1 - Kovy a rudy v období neolitu Když pátráme po počátcích metalurgie, je nezbytné věnovat pozornost určitým technikám běžně používaným společností doby kamenné, neboť užití kovů vyplynulo ze zkušeností pravěkých lidí s materiály, které obsahovaly kovy. Využití červených oxidů železa v rituálních a pohřebních praktikách je velmi známé na širokém území od nejranějších dob. Neolitický člověk pomocí těchto oxidů také zdobil stěny obydlí a v Eridu a Súsách byly přibližně okolo roku 4000 př. n. l. použity kousky hematitu na vlešťovanou keramiku. Zelené a modré minerály mědi byly jistě pro dřívější společnost přitažlivé a jejich použití je doložené v kosmetických prostředcích v Egyptě a Mezopotámii. Na Krétě byly také objeveny malé kousky azuritu v sídelní vrstvě datované přibližně do doby 6000 př. n. l.1 Není pochyb o tom, že když během období neolitu vešla ve známost znalost výroby keramiky, zelené minerály byly používány pro zdobení keramiky, a mohla tak být brzy rozpoznána jejich nestabilita, neboť měděné minerály na rozdíl od červených oxidů železa při ohřevu v oxidačním prostředí tmavnou. Efekt redukčních podmínek na vznik kapiček kovového olova při vypalování olověných glazur je dobře známý a je možné uvažovat o tom, zda tímto způsobem nemohlo být objeveno tavení kovů. Pro tuto domněnku nemáme žádné důkazy, ale fakt, že uzavřené pece, ve kterých mohlo být docíleno vhodných redukčních podmínek, nejsou známy až do doby měděné, může nasvědčovat tomu, že za objevení pyrometalurgické výroby mědi byla odpovědná takováto náhoda. Glazury byly známé dříve než sklo a glazovaný steatit (mastek) se datuje do jednoho z nejranějších období v Egyptě (Badarské období, přibližně 5000 př. n. l.), nemáme však žádné důkazy o použití mědi v těchto glazurách.2 Měď se však vyskytovala v glazovaných křemičitých sklovitých hmotách známých jako „fajáns“, nikoli však ne v období před 18. dynastií (1600 - 1300 př. n. l.). V oblasti Tigridu byla objevena hliněná destička obsahující dva recepty na zelené glazury, datovaná okolo roku 1600 př. n. l. 3 Oba tyto předpisy obsahovaly značné množství mědi.

Měď Nyní se však věnujme kovům samotným. Existence ryzí mědi a meteoritického železa je velmi dobře známá, ale četnost výskytu ryzí mědi je pravděpodobně větší, než se všeobecně ví. Zdá se, že velká i malá ložiska měděných rud mají svůj podíl ryzí mědi. Malé předměty z mědi, jako jsou korálky, špendlíky a šídla, se ojediněle objevují ve velmi raných archeologických kontextech kolem devátého až sedmého tisíciletí př. n. l. jak v Ali Kosh v západním Íránu,4 tak v Cayönü Tepesi u Ergani v Anatolii.5 Není možné od sebe odlišit přetavenou ryzí měď a měď pyrometalurgicky vyrobenou z čistých rud, ale pokud není čistá měď přetavena, je určení možné. Ryzí měď byla považována za mnohem čistší, než byl kov získaný z čistých rud. Nedávné studie však ukázaly, že toto rozlišení je velice nejisté. Bylo publikováno mnoho analýz7 a v tabulce 1 jsou uvedeny některé nové analýzy ryzích kovů se srovnatelnou nižší čistotou. Hlavním problémem ryzí mědi je její extrémní heterogenita. Některé kusy jsou složeny z velmi velkých zrn, další se však skládají z malých hranatých krystalů, mezi nimiž se objevují velké dutiny nebo jiné minerály (například kalcit). Prvky jako vápník, hliník, hořčík a křemík byly z toho důvodu v analýzách uvedených v tabulce 1 vynechány, protože je téměř jisté, že se zde vyskytují jako částice nečistot. Detailní zkoumání také prokázalo přítomnost nehomogenních oblastí, které jsou naleptávány odlišně od hmoty vlastního kovového materiálu, a předpokládá se, že souvisejí s nepatrnými změnami ve složení, pravděpodobně s přítomností arsenu a stříbra. Obsah stříbra s hodnotami 0,052, 0,042, 0,116 a 0,024 % byl prokázán u jediného vzorku. Zdá se, že zatímco stříbro dosahuje hodnot až 0,6 %, zlato není obvykle detekováno nebo úplně chybí. Prvky jako arsen, nikl, olovo, antimon a železo mohou být obsaženy ve značném množství, i když antimon jen vzácně. První čtyři prvky tvoří hlavní rozpoznávací znaky pro určení původu raných kovových artefaktů a zdá se, že složení ryzí mědi velkou měrou odráží ložisko, ze kterého pochází. Hrouda ryzí mědi získaná z pece v Ergani Maden v roce 1968 vážila 1,4 kg a skládala se z přibližně 12 „zón“. Každá zóna obsahovala seskupení krystalů a některé vykazovaly i znaky dvojčatění. Elektronová mikroanalýza prokázala, že měď obsahuje značné množství síry a malé množství Fe, As a Ni (viz tabulka 1). Fáze hlušiny mezi jednotlivými zónami kovu obsahovaly mnoho titanu spolu s oxidy železa a křemíkem, ale neobsahovaly 11

antimon. Tyto výsledky kontrastují s iránskou mědí z Talmessi a Aranaku, která obsahuje 15 % As, 0,1 % Ag a nízký podíl dalších prvků. Začíná být jasné, že nečistoty v ryzí mědi mohou být vysoce izolované, a že výsledky získané analýzami velmi závisí na druhu použité analýzy. Většina ryzí mědi je mnohem čistší než příklady uvedené v tabulce 1 a rudy se vyskytují obecně s nižším stupněm ryzosti. Je zde proto vysoká pravděpodobnost, že pokud předmět nalezený v kontextu raného období neobsahuje mnoho nečistot, byl vyroben z ryzí mědi. Tabulka 1 Složení některých méně čistých ryzích mědí, hmotnostní % Prvek

Ag

Talmessi (Irán)4

Rhodésie7

Aran Moor (Donegal/Irsko)7

Anarak (Irán) 10

Takhtul Chalgan (Rusko)8 0,6

Ankara (Turecko)18

0,023 0,004 0,005 ~ 0,1 0,014 Au stopy 0 As 0,08 ND 0,002 0,1-1,0 0 Sb ND ND ND 0,4 Pb < 0,0001 0,0005 0,0005 0,3 Ni ND ND 0,003 ND 0,5 Co 0,1 ND Hg 0,001-0,01 Fe 0,005 0,1 ~ 0,2 přítomné 0,02 0,17 Bi 0,00005 0,0006 0,0003 ND 0,003 Sn stopy Zn ND 0,1 S ND nedetekováno; - nehledáno; Detekční limity použitých metod se liší, ale s kvalitní aparaturou se pohybují obvykle < 0,0001

Ergani (Turecko)41 ND ND 0,15 ND ND 0.84 0,4 ND ND ND 0,13

Pokud byl artefakt zhotoven kováním ryzí mědi a nebyl zahřátý nad určitou teplotu, budou převládat charakteristické vlastnosti ryzí mědi. Během žíhání mají nečistoty obsažené v blízkosti hranic zrn tendenci se usazovat na hranicích zrn a zabraňují rozpustným segregátům difundovat ven, dokud není překročena teplota blížící se 600°C. Přítomnost stříbra v ryzí mědi je nepochybně převážně odpovědná za zvyšování rekrystalizační teploty ryzí mědi, kterou často nalézáme v tvářeném stavu s tvrdostí kolísající od 63 do 102 HV (Vickersova stupnice). Experimenty ukázaly, že ryzí měď nemůže být intenzivně zpracovávaná bez průběžného žíhání. 6 Velmi záleží na původní velikosti zrn a možnosti šíření trhlin po hranicích zrn. Bylo prokázáno, že za předpokladu, že je šíření trhlin okamžitě zabráněno během kování, může být síla kusů mědi z Michiganu a Íránu zmenšena až o 96 %, a je tak možné zhotovovat korálky, nebo dokonce i malé čepele sekerek.4 Zkoumání malého měděného korálku z Ali Kosh v Íránu, který se datuje do sedmého tisíciletí př. n. l. a nyní je zcela zoxidovaný, se zjistilo, že byl vyroben srolováním měděného plechu o tloušťce 0,4 mm.4 Stejného polygonálního tvaru bylo dosaženo experimentem a domníváme se, že byl vyroben z ryzí mědi. Jehlice ze severního pahorku v Sialk (Írán) datovaná do poloviny pátého tisíciletí př. n. l se zachovala v mnohem lepším stavu. Mikrostruktura odhalila, že jehlice byla zhotovena z intenzivně tvářené ryzí mědi, identické s nově zpracovaným kouskem iránské mědi. Chemické složení bylo velmi podobné a tvrdost dosahovala 109 HV. Mnohem charakterističtější předmět, nepochybně vyrobený z ryzí mědi, je šídlo z Tell Magzallia, také v Iráku.14 Jedná se o vysoce čistou měď s 0,2 % částečně segregovaného stříbra. Šídlo je značně zkorodované a ve zbylém kovovém jádře jsou zastoupeny tyto prvky: Sn 0,09, Pb 0,01, Zn 0,08, Fe 0,02, Ni 0,001 a Bi 0,0001 %. Mikrotvrdost je 106 HV a spolu se strukturou vykazuje účinek intenzívního zpracování za studena. S původem ze 7. tisíciletí př. n. l. se jedná o nejstarší známý předmět z tvářené ryzí mědi. Při tavení ryzí mědi jsou složky hlušiny odděleny a vyplouvají na povrch. Rozpustné segregáty mají tendenci se rozpouštět a kov se stává homogenním s typickou litou dendritickou strukturou a nižší tvrdostí. V jednom z případů poklesla tvrdost z 84 až na 37 HV. 12

Většina našich znalostí o předmětech zhotovených z ryzí mědi pochází z Ameriky. Dobře řemeslně provedené předměty byly vyráběny ve velkém množství z nepřetavené ryzí mědi v oblasti Hořejšího jezera v Severní Americe v období 3000 př. n. l. až 1400 n. l. 11, 12 Zkoumány byly hlavice kopí náležející „Staré měděné kultuře“ Old Copper Culture (3000-1500 př. n. l.).4 V některých případech jsou hlavice opatřeny řapem (zahrocené pro uchycení do násady) a v jiných případech byly pečlivě zpracovány do poloviční tulejky. Všechny vykazují intenzivní mechanické vytvrzení a průměrná tvrdost jednotlivých artefaktů kolísá mezi 59 až 108 HV. Pozorované struktury těchto předmětů vykazovaly zpracování žíháním se závěrečným tvářením zastudena nebo bez něj. Na základě toho zjištění se usuzuje, že běžným postupem bylo střídavě kovat a žíhat měď, dokud nebylo dosaženo finálního tvaru a následně bylo provedeno dokončení předmětů lokálním nebo plošným kováním zastudena. V několika případech byly předměty ponechány v plně vyžíhaném stavu. Tato zjištění poukazují na to, že tehdejší lidé byli schopni jít o krok dále. Nekovali pouze ryzí měď, ale a dokázali i využít znalost ohřevu v ohni, který způsobuje změkčení kovu, a umožňuje tak jeho další zpracování. Ačkoliv žíhací teplota byla často vyšší než 800 °C, nedošlo k roztavení kovu, protože pro dosažení bodu tání mědi (1084 °C) bylo nutné použít nucený přívod vzduchu. Železo Pravěcí lidé měli k dispozici také meteoritické železo. Obvykle obsahuje okolo 10 % Ni a z toho důvodu je mnohem tvrdší a obtížněji zpracovatelné. Meteoritické železo může být snadno rozpoznáno, protože obsah niklu v něm kolísá mezi 4 a 26 % a zdá se, že neexistují žádné rudy, schopné poskytnout při přímé redukci toto množství niklu v homogenní formě. Odhaduje se, že na zemi je ještě minimálně 250 t meteoritického železa a že 99,4 % z něj je kujného.13 Problémy jsou zde však stejné jako s ryzí mědí. Při kování za studena má materiál tendenci praskat podél dobře definovaných krystalových rovin. Pokud se postupuje opatrně a použije se žíhání nebo tváření zatepla, mohou být zhotoveny malé artefakty. Lidé v oblasti mysu York v západním Grónsku vyráběli nástroje z meteoritického materiálu obsahujícího okolo 8 % Ni. Během dlouhotrvajícího zpracování při zvýšených teplotách dochází po čase ke ztrátě struktury meteoritického železa, ale materiál bude vždy rozpoznatelný podle chemického složení. Dalším zdrojem železa je telurické železo. Malá zrna se vyskytují v některých čedičích a jsou dostatečně veliká pro kování do plátků, které mohou být vloženy do rukojeti z organického materiálu, a může tak být vyroben nůž se zubatou čepelí. Některá takováto zrna výjimečně obsahují více než 3 % niklu. V Grónsku nacházíme příklady jak meteoritického, tak telurického železa. Hlavním zdrojem prvního typu je takzvaný meteorit z mysu York, který se rozpadl v atmosféře a byl rozptýlen na širokém území. Jednalo se o typický středně veliký oktaedrit s obsahem 8 % niklu. Některé části tohoto meteoritu a množství eskymáckých nástrojů z něho vyrobených se vykytují ve skandinávských sbírkách. Některé z nich zkoumali Buchwald a Mosdal. Většina z nich byla zpracována zastudena, ale žádný z nich s jistotou nebyl zpracován zatepla. Příčinou je pravděpodobně nedostatek paliva. Tvrdosti se pohybují v rozmezí od 200 HV pro nezpracované meteority do 330 HV pro čepele kované zastudena. Žíhání snižuje tvrdost na 155 HV. Původní materiál byl zcela nepochybně přetvořen před dotykem se zemí. Při experimentech nebyl problém zmenšit tloušťku materiálu o 92 % pomocí ocelového kladiva o hmotnosti 2,2 kg. Telurická železa se vyskytují na ostrově Disko nedaleko grónského pobřeží ve dvou formách. První, kujná forma obsahuje v průměru okolo 0,3 – 2,5 % Ni a 0,1 – 1,0 % C. Druhá, nekujná bílá litina obsahuje 1 - 2 % Ni a 1 - 4 % C. Maximální obsah niklu je meteoritické železo příliš nízký pro a obsah uhlíku naopak příliš vysoký. První typ se vyskytuje ve formě malých zrn o průměru 1 - 5 mm. U druhého typu, který se vyskytuje ve větších kouscích v čedičových valounech, při kování dochází ke tříštění. Nedávný nález ukazuje použití meteorického železa u bronzové sekery z čínské dynastie Šang, které se navzdory téměř úplné mineralizaci podařilo identifikovat i po téměř 3000 letech.16 Malý kousek meteoritického železa byl použit ke zdokonalení břitu sekery. Charakteristická widmanstattenova alfa-gama struktura byla při použití elektronové mikrosondy stále identifikovatelná, protože v korozních produktech byly stále přítomné lamely s nízkým a vysokým obsahem Ni. Lokálně došlo k nepatrné difůzi niklu, muselo však také dojít k jeho celkové ztrátě, protože u meteoritického železa nelze předpokládat obsah Ni pouze 1,76%. Proniknutí bronzu do prasklin v železe dokazuje, že sekera byla vyrobena odléváním bronzu na železný břit vložený do formy.

13

Určité množství železných předmětů bylo objeveno v archeologických kontextech předcházejících dobu železnou a u mnoha z nich byl analýzami zjištěn obsah niklu. Výsledky těchto analýz jsou zaznamenané v tabulce 2. U některých nálezů byla prokázána absence niklu a vyvstaly tak některé otázky. Buď se dostaly do starších archeologických vrstev nedopatřením a byly špatně datované, nebo je jejich nález v kontextu doby měděné nebo bronzové možným výsledkem tavby za takových podmínek, že železo bylo redukováno z železitých tavidel nebo strusek během pyrometalurgické výroby mědi. Tato možnost bude zvažována v souvislosti s počátky doby železné. Jeden z těchto artefaktů byl nalezen v pyramidě v Gíze a datuje se do 3. tisíciletí př. n. l. Jistě není meteoritického původu, ale tvoří jej redukované kousky oxidů železa kované dohromady, ovšem bez obvyklé strusky, která je běžně přítomná ve svářkovém železe. Může se zdát, že někteří kováři byli schopni vyrábět a zpracovávat železo nemeteoritického původu už takto brzy. Meteoritické železo byly pravděpodobně nevědomě používáno ve starší době železné a snad i později.22 U železné sekery s tulejí datované do halštatského období (800-300 l. př. n. l.) bylo zjištěno, že obsahuje průměrně 4 % niklu.23 Obsah niklu byl vzhledem k lamelární struktuře, která obsahovala ve střední části sekery 8-10 % Ni, v mezích meteoritického rozsahu. Kováři v tomto období často svařovali částečky železa rozdílného původu a zdá se, že jeden z použitých kusů byl meteoritického původu. Nicméně je možné, že tenké vrstvy s vysokým obsahem niklu v železe byly získány během oxidace snadněji oxidovatelného železa při předehřevu, který předcházel kování, a to obohacením povrchu tvářeného železa niklem. Lamely s vysokým obsahem niklu mohly být vytvořeny paketováním, tj. opakovaným překládáním, kováním a svářením jednoho kusu. Tabulka 2 Složení železných artefaktů s předpokládaným meteoritickým původem Artefakt

Provenience

dýka korálky nůž nůž nůž sekera

Ur Gerzeh Eskymáci Deir El Bahari Eskymáci Ras Shamra

dýka opěrka hlavy plaketa

Théby, Tutanchámon Théby, Tutanchámon

hlavice palcátu

Trója

Alaca Hüyük

Datace 3000 př. n. l. 3500 př. n. l. současnost 2000 př. n. l. 1818 n. l. 1450 - 1350 př. n. l. 1340 př. n. l. 1340 př. n. l. 2400 - 2200 př. n. l. 2400 - 2200 př. n. l.

Fe 89,1 92,5 91,47 88,0 84,9

Složení, % Ni Co 10,0 7,5 7,78 0,53 10,0 11,83 stopy 3,25 0,41

Reference Cu 0,016 stopy 0

18 18 17 2 19 20

-

přítomnost přítomnost

-

-

20 20

-

3,44 (NiO)

-

-

20

-

3,91 (NiO)

-

-

20

Zlato Dalšími z ryzích kovů jsou zlato a platina. Zlato se vyskytuje zcela výhradně v ryzí kovové formě. Pokud se však nenachází ve formě nugetů, je jeho použití primitivními společnostmi obtížné, protože drobné částice získávané rýžováním a propíráním v korytech potoků jsou obtížně spatřitelné a zároveň se těžko spojují tavením. Protože se nugety dodnes nacházejí na zemském povrchu (v roce 1983 byl v Brazílii nalezen nuget vážící 63 kg) 32, musely být v raných dobách mnohem běžnější. Materiálové složení nugetů je v podstatě stejné jako u materiálu těženého z hloubky a bohužel neznáme žádný způsob, jak rozlišit materiál dávných nugetů od zlata těženého z hloubky. Ani s ohledem na analýzy uvedené v tabulce 3 neexistuje bezpečný způsob určení původu zlatých nálezů jen na základě chemického složení. Všechno ryzí zlato je znečištěné a obvykle kvantitativně obsahuje okolo 10 % stříbra a až 1 % mědi. Jeden z průzkumů 24 souborů evropských zlatých artefaktů dokazuje, že jsou zde předměty zastoupeny nejméně ve dvou skupinách. Jedna skupina byla podobná zlatu údajně pocházejícímu z pohoří Wicklow (Irsko) a další, která zahrnovala většinu předmětů, přicházela z jiného zdroje, pravděpodobně ne irského. U dalšího zkoumaného souboru maďarsko-rumunského původu bylo zjištěno, že se podobá první skupině.25 S velkou pravděpodobností existují značné rozdíly v obsahu nečistot v ryzím zlatě, ale nemáme žádné důkazy, že toto zjištění má nějaký archeologický význam. 14

Aby došlo ke kompenzaci bělícího efektu stříbra v ryzím zlatě, naučili se lidé velmi brzo přidávat měď. Přirozený obsah mědi ve zlatě v souladu s analýzami, které provedl Ch. Eluere, může být nižší než 0,1 %.26 Některé ryzí zlato, jak je vidět v tabulce 3, však může dosahovat i vyšších hodnot, a to až do 1 %. Pokud obsah mědi v artefaktech převyšuje tuto hodnotu, je velmi pravděpodobné, že měď byla záměrně přidána. Je zajímavé, že neznáme žádný zlatý artefakt datovaný dříve než z konce 5. tisíciletí př. n. l., přestože lidé doby kamenné zlaté nugety nepochybně nacházeli a vzhledem ke snadné zpracovatelnosti i využívali. Můžeme se pouze dohadovat, jestli bylo zlato pro dřívější vlastníky příliš hodnotné na to, aby se vkládalo do hrobů, nebo bylo brzy vykradeno a vráceno nazpět do oběhu. To naznačuje, že většina zlata pocházejícího ze třetího a čtvrtého tisíciletí př. n. l. představuje opakovaně použitý materiál. Platina Platina se vyskytuje stejně jako zlato ve formě vodou unášených zrníček v naplavených štěrcích. Tato zrnka obsahují od 50 do 80 % Pt a zbývající část se skládá z kovů platinové skupiny spolu s malým množstvím obecných kovů. Většina známých nalezišť se nacházela v Jižní Americe, zejména v Kolumbii a Ekvádoru.36 Další zdroj se nachází v pohoří Ural v Rusku. Zde byly nalezeny malé nugety vážící až 36 g, jež se staly základem ruské měnové soustavy novodobého mincovnictví.37 V tomto regionu nemáme žádný důkaz o záměrném použití platiny v období pravěku, přestože se platina může vyskytovat jako běžná inkluze ve zlatých předmětech a mohla způsobovat starým zlatníkům velké množství problémů.38, 39 Bohužel, chemické složení vměstků neumožňuje zjištění původu zlata. Předměty obsahující velké množství platiny byly nalezeny v Jižní Americe, a malé artefakty dokonce také v Egyptě.2 Nejsou však tolik obvyklé, neboť tento kov nebyl rozpoznán dřívějšími lidmi jako samostatná entita. Slitina obsahující zlato, platinu a stříbro v poměru 70:18:11 byla nalezena mezi raným materiálem z Ekvádoru, který byl v držení Inků, Obsah platiny ve zlatých předmětech zhotovených předkolumbovskými indiány40 kolísal mezi 26 a 72 %. Zdá se, že tyto slitiny byly vyráběny tavením přirozeně se vyskytujících rýžovaných směsí drahých kovů z naplaveninových ložisek. Čas od času byla zrna platiny extrahována, aby se vyvarovali stříbřitému zlatu. V některých případech byly zlaté artefakty plátovány platinou, pravděpodobně kovářským svářením tenkého platinového plíšku se zlatem. Tabulka 3 - Složení ryzího zlata Původ Ural Ural Nižnij Tagil Archangelsk Doněck Ural Ural Altaj Ural Ural Německo Německo Itálie, řeka Pád Itálie, řeka Pád Itálie, řeka Pád Itálie, Janov Finsko Finsko Finsko Irsko Irsko Irsko

Druh výskytu plavené částice krystal krystal neznámý neznámý krystal krystal žilka nuget nuget plíšek písek písek nuget plavené částice plavené částice plavené částice nuget plavené částice plavené částice

Složení %

Reference

Ag

Cu

ostatní

0,16 4,34 8,35 9,45 14,71 20,34 28,30 38,38 5,78 3,96 6,60 8,42 4,69 6,40 6,37 10,30 1,79 9,61 21,90 5,10 6,17 8,85

0,35 > 0,33 >0,29 0,35 >0,08 >0,66 >0,84 0,31 >0,21 >0,12 0 0,02 1,4 >0,21 >0,89 > 1,0 >2,9* >0,73 0

Fe; 0,05

Si02: 0,08

Fe; 0,033

Pt; 0,007 Fe; 0,16

2,9 Fe; 0,78 Si02: 0,14

27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 28 27 27 15

Irsko Anglie, Devon Anglie, Devon Anglie, Devon Anglie, Cornwall

plavené částice dendrity dendrity dendrity plavené částice

8,10 1,89 7,47 8,41 9,05

stopy 0 0 0 0*

Wales, Clogau Wales, Clogau Wales, Dollgellau Skotsko, Wanlockhead Skotsko, Sutherland Skotsko, Sutherland Skotsko, Sutherland Rumunsko, Sedmihradsko Rumunsko, Sedmihradsko Rumunsko, Sedmihradsko Rumunsko, Sedmihradsko

žíla žíla "jemný" "jemný" žíla žíla žíla žíla

9,26 9,24 13,99 12,39 18,47 19,86 20,78 26,36 14,68 20,90 29,40

stopy <0,02* stopy <0,66* 0* 0* 0* >0,2 0,04 >1,0 > 1,0

Rumunsko, Sedmihradsko Rumunsko, Sedmihradsko Rumunsko, Sedmihradsko Indie, Kolar Indie, Kolar Austrálie, Coolgardie Brazílie

plíšek plíšek plíšek ingot ingot nuget nuget

0 0 >0,77 0,38 0,93 -

Západní Afrika Řecko, Thassos Longcleugh, Lanark, Skotsko Sperrin, Severní Irsko * Lišící se

zrna zrna zrna zrna

27,60 33,20 38,74 6,38 7,30 1,05 20 (přibližně) 2,20 16,50 okolo 5,0 9,80

0,1 <0,01 <0,1

Fe: 2,1 0 0 0 Si02 + Fe2O2: 0,83 0,58 0,91 1,12 Fe; 0,35 Si02: 0,26 Fe; 0,12 0 Fe: 0,13

Si02: 0,42

Hg: 0,03 Sn: <0,01

27 27 27 27 27 27 27 27 29 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 30 30 31 32 42 33 34 35

Literatura 1 J. D. EVANS: Atti CISPP, 222, 1965, 2. 2 A. LUCAS: "Ancient Egyptian materials and industries", 4 ed., (revised J. R. Harris), 1962, London, Edward Arnold. 3 C. J. GADD a R. CAMPBELL THOMPSON: Iraq, 1936, 3, 87. 4 C. S. SMITH: Actes XI Congr. Int. d"Hist. Sciences. Waršava - Krakow, 237, vol. VI, 1965. 5 M. J. MELLINK: AJA, 1965, 69, 138. 6 H. H. COGHLAN: "Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World", 1975 (2nd Ed.), Pitt Rivers Museum Occ. Paper No. 4, Oxford. 7 H. H. COGHLAN: PPS, 1962, 28, 58. 8 I. R. SELIMKHANOV: ibid., 1964, 30, 66. 9 E. VOCE: Man, 1948, 48, 19. 10 R. F. TYLECOTE: Metals and Materials, 1970, 4, (7), 285. 11 D. L. SCHROEDER and K. C. RUHL: American Antiquity, 1968, 33, 162. 12 K. WINTERTON: "Dating of some museum objects by metallurgical means", Jul. 1957, Ontario Research foundation, Department of Engineering and Metallurgy. 13 G. F. ZIMMER: f. Iron Steel Inst., 1916, 94, (11), 306.

16

14 N. V. RHYNDINA a L. K. YAKHONTOVA: "The earliest copper artefact from Mesopotamia", Soviet Arch, 1985, (2), 155-165. 15 V. F. BUCHWALD a G. MOSDAL: "Meteoric iron, telluric iron and wrought iron in Greenland", Man and society 1985, 9, 3-49. 16 LI CHUNG: "Studies on the meteoric iron blade of a Shang dynasty bronze Yueh-axe", Peking Institute of Iron and Steel Technology, 1976, 259-289 17 T. A. RICKARD: JIM, 1930, 43, 297 18 C. H. DESCH: 1st Report, Sumerian Committee, British Association, 1928, 437 19 H. H. COGHLAN: "Notes on prehistoric and early iron in the Old World", 1977, (2 ed.), Pitt Rivers Museum Occ. Paper No. 8, Oxford 20 J. K. BJORKMAN: "Meteors and meteorites in the ancient Near East", Centre for Meteorite Studies, Arizona State Univ. 1973, June 30 21 EL S. EL GA YAR a M. P. JONES: "Metallurgical investigation of an iron plate found in 1837 in the Great Pyramid at Gizeh", JHMS, 1989, 23, (2), 75-83. 22 J. ZIMNY: Z. Otchlany Wiekow, 1966, 32, 29. 23 J. PIASKOWSKI: J. Iron and Steel Inst., 1960, 194, 336. 24 A. HARTMANN: "Some results of spectrochemical analysis of Irish gold", Ogam Tradition Celtique, 1965, (98), Suppl. to Celticum, 12. 25 A. HARTMANN: MAGW, 1964-5, 93-5, 104. 26 CHRISTIANE ELUERE: Les Ors Prehistoriques, Paris, 1982. 27 H. OTTO: "Die chemische Untersuchungen des Goldringes von Gahlstorf un seine beziehungen zu anderen funden", Jahresschrift des Folkmuseums, Bremen, 1939,48-62. 28 G. A. J. COLE: "Memoir and maps of localities of minerals of economic importance and metalliferous mines in Ireland", HMSO, Dublin, 1922. 29 A. J. S. BROOK: "Technical description of regalia of Scotland", PSAS 1889-90, 12, 89-92. 30 B. L. MUNJANATH (Ed.), "The Wealthofindia", CSIR, New Delhi, 1957. 31 A. LIVERSIDGE, "The crystalline structure of gold and platinum nugets and gold nugets", J Chern. Soc, 1897, 71, 1125. 32 The Guardian, 22. září 1983. 33 G. A. WAGNER, E. PERNICKA a W. GENTNER: "Naturwissenschaften", 1979, 66, 613. 34 JOAN J. TAYLOR: "Bronze Age Gold work ofthe British Isles", Cambridge, 1980. 35 S. BRIGGS, J. BRENNAN a G. FREEBURN: "Irish prehistoric goldworking", JHMS, 1973, 7 (2), 18-26. 36 D. McDONALD a L. B. HUNT: "A history of platinum and its allied metals", Londýn, 1982. 37 H-G. BACHMAN a H. RENNER: "Nineteenth century platinum coins: an early use of powder metallurgy", Plat. Met. Rev. 1984, 28 (3), 126-31. 38 J. M. OGDEN: "Platinum group inclusions in ancient gold artefacts", JHMS, 1977, 11 (2), 53-71. 39 N. D.MEEKS a M. S. TITE: "The analysis of platinum group inclusions in gold antiquities", 1980, 7, 267-275.

J.

Arch. Sci.,

40 P. BERGSOE: Nature, 1936, 137, 29. 41 R. F. TYLECOTE: "The evolution of the metallurgy of copper and copper-based alloys", in: Journees de Paleometallurgie, Universite de Technologie de Compiegne, 22. - 23. únor 1983, Compiegne, 1983, 193-221. 17

42 T. K. ROSE, "The metallurgy of gold", Londýn, 1915.

18

Kapitola 2 - Technologie a vývoj nejstarší pyrometalurgické výroby mědi Pro archeology bylo běžným zvykem nazývat první dobu kovovou dobou bronzovou, protože původně se předpokládalo, že všechny rané měděné artefakty byly bronzy, tj. slitiny mědi a cínu. Nyní je ale jasné, že trvalo ještě dlouhou dobu, než nastala skutečná doba bronzová. Analýzami bylo prokázáno, že předtím, než začal být bronz používán, byly po dlouhé období redukovány mědi relativně vysoké čistoty nebo se používaly mědi obsahující značné množství arsenu nebo antimonu. V mnoha oblastech se tyto kovy používaly zároveň s pravými bronzy, například v britském „wessexském“ období. Tato kapitola se bude proto zabývat mědí bez obsahu cínu. Je vždy velmi obtížné přesně říci, kdy která kultura začíná. V archeologických pracích se můžeme setkat s termíny chalkolit a eneolit, které mají stejný smysl a zahrnují přechodné období mezi neolitickými technologiemi a dobou měděnou. Měly by první objevy kusů kované mědi označovat počátek doby měděné? Na toto tvrzení bychom měli odpovědět záporně a naším jediným kritériem by měla být redukce měděných rud. Ale kolik musí být použito materiálu pro to, aby podle něj mohla být pojmenována epocha? Následovalo dlouhé období, kdy se měď prosazovala oproti vlastnostem kamene a pazourku a bylo nalézáno stále více a více ložisek měděné rudy, zatímco techniky extrakční metalurgie se šířily společností doby kamenné. Z metalurgického hlediska se mezi eneolitem a dobou měděnou rozlišuje pouze na základě kvantity zpracovávaného kovu a tato kapitola pojednává o obou obdobích. Počáteční fáze Fakt, že z neolitického období neznáme žádné stálé keramické pece a že počátky extrakční metalurgie mohou být spojeny s použitím takovýchto pecí, podporuje představu, že získávání mědi z rud započalo nedopatřením nebo úmyslně právě v pecích určených k výpalu keramiky. Pokud k tomu opravdu došlo a výsledek byl úspěšný, mohlo být brzy zjištěno, že keramická pec není pro tento proces zcela vyhovujícím zařízení. Možný proces přechodu mezi tavením přírodní mědi a redukcí čistých oxidických rud může spočívat v tavení lehce zvětralých kousků přírodní mědi z povrchu měděných ložisek. Tyto výchozy mohou být nalezeny na Sahaře v Nigérii, kde je přírodní měď lehce oxidovaná a při tavení v tyglíku za redukčních podmínek může poskytovat nečekané výsledky. Toho si mohli pravěcí lidé všimnout a postupně dojít ke zjištění, že je možné získat kov výhradně z oxidů.1 Zjistili, že měď může být získána z čistých oxidických minerálů přímou redukcí v kelímku. 2 Mohl být použit přebytek dřevěného uhlí a produkt následně rozetřen na prášek. Přebytek dřevěného uhlí byl odplaven pryč a zrníčka mědi stavena. Existuje několik raných nalezišť jako je Tal i Iblis, 3 která vykazují stopy kelímkového tavení s přítomností velkého množství použitých kelímků, které je obtížné si vysvětlit jiným způsobem. Z tohoto důvodu nemůžeme tento způsob vyloučit jako nejstarší výrobní proces. Abychom měli jistotu v tom, kdy začaly být používány extrakční techniky, zaměříme se na strusky, protože rozlišení mezi tavenou přírodní mědí a mědí redukovanou z čistých oxidických rud není možné. Struskový materiál byl nalezen v souvislosti s mědí v Catal Hüyük v Anatolii.4 Toto naleziště datované mezi roky 70006000 př. n. l. je pravděpodobně nejstarší známou lokalitou poskytující sklovité měděné produkty. Předpokládá se,5 že se jedná o strusku z pyrometalurgické výroby a ne výhradně o strusku z kelímkového tavení, která může být výsledkem tavení ryzí mědi. Kelímkové strusky, které jsou výsledkem reakce mezi alkáliemi z popelu paliva a křemičitany z konstrukce kelímku obvykle obsahují množství mědi. Ale pokud tavba byla provedena v kelímku bez použití tavidel, mohly být získány takové strusky, jaké jsou uvedeny v tabulce 4. Tyto strusky mohly být viskózní a mohlo dojít ke zhoršení separace mědi tak, že poskytují velké množství zbytkové mědi, jak můžeme vidět ve struskách z Feinan v Jordánsku.6

19

Mnohem efektivnější způsob k docílení separace strusky a kovu spočíval v přidání tavidel oxidů železa nebo manganu, čímž docházelo k přeměnění vysokého obsahu křemíku na Mn nebo Fe křemičitany, které se taví v rozsahu teplot 1100-1200°C. Tento princip byl praktikován ve Feinanu v období eneolitu. Tabulka 4 Rané měděné strusky, u kterých se předpokládá pyrometalurgický původ %

Afunfun Nigerie 800 př. n. l.

SiO2 TiO2 Al2O3 FeO MnO MgO CaO BaO Cu K 2O Na2O P2O5 Ni Zn Pb S Sn

49,0 0,6 7,7 1,2 0,3 8,9 22,7 5,7 1,2 1,1 -

celkem 98,4 - = neurčováno

Feinan eneolit 3500-3200 př. n. l. 26,2 0,12 1,56 5,11 0,14 0,69 1,11 0,02 53,50 0,21 0,16 0,07 0,12 0,05 0,17 -

Shiqmim eneolit 3500-3200 př. n. l. 16,85 2,07 17,84 0,02 1,09 4,84 26,97 0,02 0,03 0,02

89,23

-

Když je přírodní nebo uměle vyrobená měď roztavena, má tendenci absorbovat kyslík z atmosféry, díky čemuž velké množství nejstarších měděných artefaktů obsahuje oxid měďný. Kromě korálků z Catal Hüyük, které budou pravděpodobně z kované ryzí mědi, jsou nejraněji datované pyrometalurgicky zhotovené měděné artefakty z Tepe Yahya v Íránu (přibližně 3800 př. n. l.) (viz tabulka 5). 7 Zdá se tedy, že mezi obdobími, kdy byly tyto dvě lokality aktivní, existovala dlouhá přestávka. Předpokládá se však, že to tato mezera bude zaplněna, jakmile budou provedeny chemické a metalografické analýzy artefaktů z nejstarších nalezišť. Je jasné, že v období trvání eneolitu se dlouho používaly kovy zejména na malé předměty, jako jsou korálky, šídla, jehlice a později nože a dýky. Metalurgické doklady pro období před rokem 3500 př. n. l. jsou poměrně slabé a většina našich materiálů se datuje okolo roku 3500 př. n. l. Tabulka 5 Některé příklady raných měděných artefaktů pyrometalurgického původu Předmět plochá sekera výstružník výstružník špachtle dláto šídlo sekeromlat sekeromlat sekeromlat sekera-teslice

Provenience Egypt Sýrie (Amuq) Sýrie (Amuq) Írán (Yahya) Írán (Yahya) Írán (Yahya) Praha Slovenská republika (Tibava) Slovenská republika (Tibava) Rumunsko (TirguOcna)

3000

As 0,49 1,35 0,04 1,7 3,7 0,3 0,77 1,15

Složení, % Sb Pb ND 0,17 ND 0,003 ND 0,01 < 0,1 0,05 < 0,1 0,05 < 0,1 0,05 0,77 0 0 0

Ni 1,28 0,93 0,16 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,022 0,01

3000

3,10

-

-

-

"

0,8

0

0

0,01

"

Datace (př. n. l.) 3500 3400 3400 3800 3800 3800

Váha, kg

Reference

1,56

25, 26 30 30 95 95 95 55 "

0,065 0,095 0,029

20

hlavice hole ornament ornament nástroj nástroj sekera sekera sekera dláto pila hlavice oštěpu fragment nádoba jehlice

Izrael (Beersheba) Izrael (Mishmar) Izrael (Mishmar) Izrael (Mishmar) Izrael (Mishmar) Izrael, Kfar Monash Izrael, Kfar Monash Izrael, Kfar Monash Izrael, Kfar Monash Izrael, Kfar Monash Izrael, Kfar Monash

3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300

12,0 3,5 11,9 1,92 1,15 4,07 3,55 2,20

Alishar Hüyük Ur Tel Asmar

2800 2900 2500

2,43 0,65 2,08

0,72 0,18 0,61 stopy -

stopy 0,034 0,039 0,06 -

0,05 0,17 1,22 1,90 0,71 1,25 1,01 0,49 0,70

34 " " " " 98 " " " " "

stopy 0,9

97 97 96

ND = nedetekováno Tabulka 6 uvádí některé nejranější lokality, ve kterých byly nalezeny měděné artefakty, a předkládá konvenční archeologické data spolu s dostupnými kalibrovanými daty 14C. Datování pozdějších lokalit na Blízkém východě je velmi spolehlivé a u dat 14C se neočekává více odlišností od všeobecně přijatých archeologických dat založených na historických událostech. Mnoho raných lokalit může být datováno pouze technikou 14C, ale v některých případech datace 14C značně pozměnila dříve uvažovaná data, a to zejména v jihovýchodní Evropě. Velké množství raných kovových artefaktů může být vyrobeno z ryzí mědi a mnoho z menších předmětů je výhradně kovaná ryzí měď. Některé z větších předmětů jako sekeromlaty jsou z odlévané ryzí mědi a pouze v případě, že předměty obsahují značné stopy As a Ni, si můžeme být jisti, že jde o pyrometalurgickou výrobu mědi a tudíž o pravou dobou měděnou. Sumerské městské státy na dolním Eufratu a Tigridu byly založeny až po roce 3500 př. n. l. Tyto státy vyráběly a používaly měď ze severní a východní vysočiny, protože oblast delty postrádala minerály a palivo. Potřeby měst povzbuzovaly horaly k hledání minerálů, aby byla uspokojena poptávka měst po kovu, doprovázená zároveň zvýšením lokálního použití mědi. Šíření technologie muselo být velmi rychlé, vzhledem k tomu, že bylo nalezeno velké množství lokalit poměrně vzdálených od Mezopotámie, které dokládají použití kovů. Tabulka 6 Šíření metalurgie mědi na Blízkém východě a v jihovýchodní Evropě Lokalita Malá Asie

Egypt Sýrie Palestina

Typ produktu Catal Hüyük Suberde Ali Kosh Sialk I Anau I Anau II T. Gawra T. Giyan T. Yahya T. Yanik Trója I Badarian Predynastic Brak Amuq F. Mishmar Kfar Monash Beersheba

korálky - ryzí? drátek - ryzí? korálky; kovaná ryzí měď jehlice; odlévaná měď šídla, jehly, nože hrot kopí, sekery čepel, šídlo, prsten obsahující Ni obsahující As znečištěná Cu nástroje aj. (As) šídla a jehlice sekera (Ni, As) jehlice a plech nástroje (+Ni) nástroje a ozdoby (As) nástroje (As) nástroje (As)

Datace, př. n. l. konvenční*

4500 4500 4000 4500-3000 3800 3500 3000 5000-4000 4000 4500 3500-3100 3200 3300 3500

kalibrované 14C 7000-6500 7000-6500 7000-5800

5500 5300-4300 3500 3700 4000

3400

21

Maďarsko

Tiszapolgár

sekeromlaty (As)

3000

4500

Bulharsko Karbuna korálky a sekery 3000 Slovensko Tibava sekeromlaty (As) 3000 Maďarsko Baden šídla a sekery 2000 2500-3000 * V některých případech tento sloupec zahrnuje údaje 14C s dříve uváděným poločasem rozpadu (5570 let) Na Blízkém východě se toto období shoduje se značným nárůstem obchodu a přítomnost artefaktů v jednotlivých lokalitách není dokladem místní produkce. Musíme se zaměřit na dílny, pece, strusky a formy. Mnoho z rozsáhlejších odkrytých lokalit obsahuje dílenské okrsky, formy a pece. Lokality vzdálenější od minerálních ložisek získávaly kov ve formě ingotů a na místě jej odlévali. Začínáme spatřovat množství úrovní dosažených v pyrometalurgických technologiích. Tyto úrovně technologie mohly být použity ve stejnou dobu a odrážejí rozdílné stupně kulturního vývoje uvnitř rozdílných skupin nebo kmenů. Je poměrně snadné rozlišit novější technologie, produkující velké množství černé, sklovité, fayalitické strusky bohaté na železo. Máme zde ale oblasti, kde byly zpracovávány měděné rudy zanechávající malá nebo žádná rezidua. Přikláníme se k názoru, že pyrometalurgická technologie použitá v těchto případech byla kelímková s oxidickými rudami vysoké kvality bez obsahu železa, které byly redukovány s dřevouhelným palivem.8 Další fází mohla být technologie, která používala méně čisté rudy s vysokým obsahem křemíku a oxidů železa, nebo využívající křemíku nebo železa jako tavidel a produkující velké množství strusky stejně tak jako malých kapek kovové mědi. Tyto tři etapy budeme označovat následovně: (a) pyrometalurgický proces v kelímcích, (b) pyrometalurgický proces v pecích umožňující odpich strusky s použitím tavidel nebo rud s obsahem složek tavidel, (c) pyrometalurgický proces v pecích umožňující odpich strusky s vysokým obsahem železa nebo manganu. V současnosti definujeme kelímek jako nádobu zahřívanou z vnější strany s teplem vedeným skrze jeho stěnu. V raných dobách však byly kelímky často zahřívány shora a teplo sálalo směrem dolů k vsázce. Tento postup se v Japonsku užíval do 18. století9 a můžeme říci, že kelímkový proces používaný v Evropě v 19. století fungoval na stejném principu. Rozlišení mezi pyrometalurgickým procesem v kelímcích a procesem v bezodpichových pecích není vždy zcela možné, protože vložením výfučny (dyzny) do kelímku shora dolů vznikne princip pece. Kromě toho je možné v kelímku při jeho zahřívání z vnější strany vyvolat redukční reakce. 10 Není úplně od věci uvažovat o prvním typu redukční pece jako o otvoru v zemi. Přestože se všichni odborníci neshodují na eneolitickém stáří tohoto typu pece,11, 12 objekt nalezený v Timna v lokalitě č. 39 představuje charakteristický příklad takovéto konstrukce pece (viz obr. 1). Mnoho produktů eneolitického hutnického období stejně jako některé produkty získané přetavováním přírodní mědi obsahují vysoké množství arsenu. Převaha artefaktů obsahující arsen je tak veliká, že musíme uvažovat o jedné z následujících možností: (a) přidání minerálů s vysokým obsahem arsenu do roztavené mědi při redukčních podmínkách; nebo (b) výběru měděných rud s vysokým obsahem arsenu. Když jsme zkoumali výsledky analýz, povšimli jsme si, že velmi málo předmětů překročilo hranici přibližně 7 % As. (Výjimky tvoří pouze některé korálky z Kavkazu13 obsahující 14-24 % As). Bohužel mnoho analýz se omezilo pouze na povrch předmětů, což může být zavádějící, protože některé prvky jako je arsen, se mohou segregovat do povrchových vrstev. Slitiny s vysokým obsahem arsenu mohou být získány společným tavením oxidů mědi se sulfidy arsenu jako je auripigment (AsS). 14 1 Redukční výheň na měď eneolitického typu z Timna, Izrael Kovový arsen je relativně nestálá látka s bodem tání 613°C a oxid arsenitý (As2O3) s bodem varu 457°C je ještě méně stálý. Pokud jsou arsenoměděné oxidické minerály redukovány (a pyrometalurgické zpracování těchto rud může být prováděno pouze za redukčních podmínek), lze očekávat výsledek obsahující určité množství arsenu. Výpočty ve skutečnosti ukazují, že většinu arsenu přítomného pod 7 % si slitina uchová. I v případě, že je 22

arsenová měď po redukci držena v hlubokém kelímku za redukčních podmínek, malé množství arsenu se ztratí, a to pouze pozvolna z povrchu. Ve skutečnosti dochází ke ztrátě arsenu značnou rychlostí pouze, pokud je arsenová měď kována zatepla. Bylo prokázáno,15 že během redukce arsenových oxidických rud z Helgolandu obsahujících 1-2 % As ho do kovu přechází téměř 100 %. Na druhé straně musejí být sulfidické rudy v určité fázi procesu zpracování praženy a během těchto operací můžeme očekávat značné ztráty arsenu. Z toho důvodu nepředpokládáme tak vysoký výtěžek arsenu jako v případě oxidických rud. Byly tedy arsenové mědi více žádané, či snad obsahovaly snáze těžitelné měděné rudy arsen? Mechanické vlastnosti odlévaných arsenových mědí nejsou o moc lepší než vlastnosti čisté mědi. V kovaném stavu se nicméně u arsenových mědí objevuje rozdíl vzhledem k mnohem rychlejšímu mechanickému vytvrzování slitin Cu-As. Tento efekt se také objevuje u cínových bronzů16 (viz obr. 2). Většina čistých a arsenových měděných artefaktů vykazuje výrazné zpracování tvářením (zejména zatepla, ale někdy též zastudena), což může být patrno v protažení struskových a oxidických částic přítomných v kovu. Je pravděpodobné, že bylo upřednostňováno tváření před odléváním, vychází ze zpracování ryzí mědi. Jednalo se o vhodnou techniku pro zpracování dostupného materiálu, která zcela zřejmě přetrvávala až do rozšíření zpracování cínových bronzů. 2 Vliv přídavku cínu a arsenu na tvrdost mědi po tváření zastudena (podle Marechal 98) Na druhou otázku nejlépe odpovídá charakterizace původu měděných ložisek. Většina měděných rud, možná dokonce všechny se nejdříve vyskytovala v podobě sulfidů. V charakteristickém sulfidickém ložisku, jako je Ergani Maden v Turecku, jsou povrchové minerály složeny z železného klobouku (gossan) nebo oxidů železa, které představují zoxidované železné složky sulfidických ložisek (viz obr. 3). V těchto podpovrchových vrstvách mohou být nalezeny drahé kovy, ryzí měď a některé zoxidované měděné minerály, ale většina mědi by měla být vyplavena dolů do níže se nacházející obohacené zóny, tj. do sekundárně obohacené zóny. Jedná se o zónu, která poskytuje měď v nejvyšších koncentracích, a protože minerály arsenu a antimonu jsou relativně dobře rozpustné, měděné rudy v této vrstvě je obvykle obsahují ve velkých koncentracích. Tato zóna často obsahuje minerály typu fahlerz, tj. měďěno-arseno-antimonové sulfidy, jako jsou (CuFe)12 (AsSb)4S13, nebo tuhé roztoky tetraedritu (CuFe)12 Sb4S13, a tenantitu (CuFe)12As4S13. Nejnižší zóny reprezentují původní ložisko a obsahují sulfidy mědi v nízkých koncentracích, obvykle okolo 1-4 %. Tento druh rudy je v současnosti zpracováván nejvíce. 3 Řez typickým povrchovým jámovým dolem na měď zobrazující primární sulfidické rudy v hloubce a obohacení pod železným kloboukem (Ergani Maden, Turecko) Je zde možné vidět, že zatímco povrchová ložiska mohla být využívána jako první a mohla poskytovat ryzí měď nebo lehce tavitelné oxidické rudy s dobrým výtěžkem čistého kovu, upřednostňována byla ruda s větší koncentrací mědi z hlubší zóny poskytující tvrdší měď. To naznačuje, že lidé již v raných dobách ovládali technologii extrahování kovů ze sulfidů. Takovýto typ rudy vyžaduje dlouhodobé pražení při teplotě nepřesahující 800°C za účelem převedení všech železných a měděných sulfidů na oxidy a zestruskovatění oxidů železa s křemíkem (písek), který pak při redukčních podmínkách tvoří křemičitan železnatý (fayalit). Jedná se o opak předchozího procesu přidávání oxidů železa pro roztavení křemíku. Z tohoto důvodu se tedy zdá, že hlavní opodstatnění pro kovovou chronologii Cu, Cu-As-Sn, Cu-As aj. spočívá v povaze ložisek. Přírodní měď v železném klobouku může být použita jako první, dále oxidické rudy a naposledy sekundárně obohacené sulfidické rudy. Jakmile bylo dosaženo primárního sulfidického ložiska, vyráběný kov byl méně pevný než arsenové mědi a pro nástroje a zbraně tohoto období bylo nezbytné legování slitiny arsenem nebo cínem. Ve vraku pocházejícího z pozdní doby bronzové z Kas na pobřeží jižního Turecka byla nalezena amfora obsahující auripigment.17 Dalším materiálem obsahující arsen je „míšeň“, která je složena z arsenidů Ni, Fe nebo Cu. Ta mohla být získána při redukci rud typu fahlerz, které mohly být uschovány pro další použití ve zředěné formě jako přísada do čisté mědi (,,tvrdicí přísada“). 18 Tento materiál byl nalezen v Guschau v Německu, kde kousky odlitých prutů ze slitiny mědi s hrubým polokulovitým tvarem a délkou okolo 5 cm obsahovaly 17 % As a 13 % Sb a dohromady s 16–19 % Ni. Předpokládá se, že nikl má tendenci stabilizovat antimon a arsen do formy sloučenin, a tak snižuje jejich ztráty během přetavování. Tento efekt je velmi zřetelný v moderních plamenných pecích na měď, kde je získávána „míšeň“. 23

Ne všechna ložiska mědi jsou primární jako ta v Ergani Maden. Izraelská ložiska nedaleko Timna jsou sekundární a nacházejí se v roztroušených oxidických minerálech v bílých pískovcích. Některá se zkoncentrovala do formy hrudek o velmi vysokém obsahu mědi, které se výrazně neliší od hnědelových hrudek z kamenného uhlí objevených v Evropě. Protože pískovec je velmi měkký, izolované hrudky mohou být snadno uvolněny roztloukáním při hlubinném dolování v měkkých horninách za vzniku ohromných hald písku. Rudy bohaté na antimon, jako je fahlerz, nebyly jistě tak běžné jako rudy arsenové, ale máme několik případů artefaktů z rané doby bronzové s vysokým obsahem antimonu. Například měděné ingoty s obsahem antimonu a kousky antimonu z Velem St. Vid v Maďarsku,20 nemáme však žádné důkazy o tom, že by místní doly na měděné rudy byly v provozu před střední dobou bronzovou (1800 př. n. l.). Rudy z těchto dolů obsahují 16,6 % Sb a 17,4 % Cu. Dále byly nalezeny kousky materiálu ze slitiny mědi z Parre, pravděpodobně ingotu, které jsou nyní v museu v Bergamu, Itálii.21 Tento materiál obsahuje 14,5 % Sb a 6,2 % Ag. Vzhledem k tomu že byl materiál nalezen spolu s plankonvexními ingoty z cínového bronzu, musí být datován do rané doby bronzové nebo období ještě pozdějšího. Existuje velké množství dalších artefaktů, obsahující relativně vysoké množství antimonu. Protože antimon vytvrzuje měď stejným způsobem jako arsen, mohl být právě tak žádoucí, a protože antimon není tak nestabilní, podržel si při zpracování mědi větší podíl. Šíření metalurgie V centrální oblasti obklopující Anatolii docházelo k velice rychlému šíření myšlenek mezi rozvíjejícími se kulturami tohoto regionu. Také řada nalezišť v Íránu poskytla nejstarší měděné artefakty. Mezi těmito nalezišti je i Sialk, kde první fáze (Sialk I, příbližně 4500 př. n. l.) poskytla množství předmětů z čisté tvářené mědi. 22 Prvním předmětem byla prostá hlavice jehlice, složená z lité a tvářené mědi obsahující oxidy mědi; druhým byl hrot šípu, který byl žíhán nebo tvářen zatepla. V Tepe Yahya jižně od Kerman v úrovni datované do období 3800-3500 př. n. l. byly nalezeny rozměrnější arseno-měděné nástroje jako dláta a šídla.7 Není pochybnosti o tom, že tyto předměty představují pyrometalurgicky vyráběnou měď. V Tal i Iblis v Íránu se pod pecí, datovanou analýzou 14C do roku 3792 +- 60 př. n. l., vyskytovala halda 60 cm mocná a 100 m dlouhá, složená z fragmentů malých, mědí znečištěných kelímků a odpadní strusky. Tyto fragmenty se datují do roku 4091 +- 74 př. n. l. ze dna haldy a do roku 4083 +- 72 př. n. l. na jejím vrcholu. C. S. Smith3 to komentuje: „Tento neobvyklý tvar fragmentů kelímků, hojné pozůstatky dřevěného uhlí, řídce zastoupený jíl a nepřítomnost jakýchkoli pozůstatků pecí naznačuje, že pyrometalurgické praktiky byly značně odlišné od pozdějších standardních metod.“ Zdá se, že se mohlo jednat o jeden z mála známých příkladů redukce rud v kelímcích a toto rané datum zapadá do technologické posloupnosti. Kelímky byly mělké, ve tvaru loďky a zdá se, že byly zaplněné vysoce kvalitními oxidickými měděnými rudami a dřevěným uhlím, umístěny pod palivem a zahřívány až do bodu tání mědi za pomoci měchů. V úrovni čtvrtého tisíciletí př. n. l. byly v Tepe Giyan nedaleko Nehavend samostatně nalezeny dva měděné artefakty obsahující 1,0 a 1,35 % Ni spolu s dvěma cínovými bronzy. 23 V Yanik Tepe v severozápadním Íránu byla nalezena plochá dýka opatřená řapem, obsahující 98 % Cu a „náhodnými stopami cínu“. Dýka byla datovaná přibližně do roku 3500 př. n. l. 24 Absence redukčních pecí a přítomná struska naznačuje, že některé z měděných nástrojů byly zhotoveny z přírodní mědi a přetavované v kelímku. Je zřejmé, že mezi prvními uživateli nových metalurgických technik mohly být mnohem pokročilejší civilizace, jako je civilizace egyptská. Nejranější měděné nálezy z Egypta jsou datovány do období 5000-4000 př. n. l., obsahují však zejména šídla a jehlice a mohly být vyrobeny z přírodní mědi. Uprostřed předdynastického období (přibližně 4000 př. n. l.) se vyráběly sekery ze znečistěné redukované mědi. Rané předdynastické sekery obsahovaly 1,28 % Ni + Co, 0,49 % As a 0,17 % Pb, přičemž takovéto poměry uvedených prvků nebyly zjištěny u mědi přírodního původu.25 V období první dynastie (okolo 3000 př. n. l.) se začaly vyskytovat arsenové mědi s vyšším obsahem arsenu. Bronzy se začaly objevovat v průběhu čtvrté dynastie (2600 př. n. l.). Metalografický průzkum ploché sekery, která obsahuje 1,5 % As a pochází z první dynastie, odhalil, že sekera byla odlita, tvářena a žíhána při 700°C nebo tvářena zatepla a lehce za studena tak, že bylo dosaženo tvrdosti 8024

90 HB ve středu a 92-112 HB na ostří.26 Starší předdynastická plochá sekera o hmotnosti 1,56 kg s vysokým obsahem niklu a nižším obsahem arsenu měla velmi podobnou strukturu s tvrdostí 63-73 HB ve středu a 85 HB na ostří. Mezi nejstaršími měděnými nálezy v Mezopotámii jsou některé z Tepe Gawra severovýchodně od Mosulu.27 Soubor zahrnuje čepel, šídlo a prsten z úrovně XVII a knoflík z úrovně XII a všechny artefakty jsou datovány do ubaidského období (4000-3500 př. n. l.) a nebyly dosud analyzovány. Al Ubaid je sídlištním pahorkem nedaleko Uru a u kovů z nejstarších úrovní, u kterých byl proveden rozbor, bylo zjištěno, že jsou vyrobeny z nepatrně znečištěné mědi bez obsahu arsenu.28 Ubaidská kultura v Uru (3500-3200 př. n. l.) produkovala sekery s 8,1 a 11,1 % Sn, nepochybně nejranější známé cínové bronzy.29 V severní Sýrii v Arnuq30 byly nalezeny měděné nástroje v úrovni datované přibližně do roku 3500 př. n. l. V podstatě se jednalo o arsenové mědi s niklem v rozmezí 0,4-2,5 %. Jeden předmět obsahoval 1.52 % Sn a další byl přímo cínový bronz bez niklu nebo arsenu. U fragmentu kelímku z úrovně datované do období 3100-2800 př. n. l. bylo zjištěno, že obsahuje usazeninu s 0,5 % As, 1 % Ni a 5 % Sn. V další syrské lokalitě Brak byly nalezeny měděné jehlice a plech srovnatelné datace a složení, ale bez obsahu cínu.31 V úrovni datované do 23002100 př. n. l. byla nalezena čedičová forma pro odlévání dlát. V Abu Matar v údolí Beersheba v Palestině bylo objeveno množství eneolitických lokalit datovaných do kultury Beersheba-Ghassulian (přibližně 3500 př. n. l.). Pražené a částečně redukované oxidické měděné minerály byly nalezeny spolu s kelímky a částmi pece.32 Obvyklý typ fayalitických strusek zde nebyl přítomen a zdá se, že některé části pyrometalurgických operací byly prováděny přímo zde v kelímcích ve válcové peci.33 Některé z nejstarších eneolitických předmětů z tohoto regionu jsou kultovního charakteru a datují se kolem r. 3500 př. n. l. Depot nalezený v jeskyni v Natal Mishmar Endegi, 34 na západním pobřeží Mrtvého moře zahrnoval 240 hlavic palic, 80 hlavic berel a 20 sekáčků nebo úzkých seker. Bylo zjištěno, že předměty kultovního charakteru, jako jsou hlavice palic mají vysoký obsah arsenu, zatímco nástroje mají daleko nižší podíl arsenu, což je činí méně křehkými a daleko více použitelnými. Obsah železa v těchto artefaktech byl vysoký, což nás vede k předpokladu, že redukce byla provedena za pomoci strusek s vysokým obsahem železa, odlišných od strusek z Abu Matar. Během období pozdního eneolitu je zde jasně postřehnutelný vývoj směrem k výběru vhodného tavidla s oxidy železa, vytvářející fayalitické strusky a současně zdokonalení ve slévárenských technologiích směrem k předmětům dutým, tenkostěnným s vloženým jádrem. Některé z palic mohly mít stříbřitý vzhled díky vysokému obsahu arsenu. Další depot z Kfar Monash se skládal zejména z nástrojů a zbraní odpovídajících první egyptské dynastii (3200-2750 př. n. l.). Mnoho z těchto předmětů vykazuje As v rozsahu 1,15-4,07 % v poměru vhodném pro výrobu nástrojů. 35 Zdá se, že pec nalezená v Timna (lokalita 39) nedaleko Eilatu zapadá do období eneolitu s vysoce železitými fayalitickými struskami obsahující zrníčka mědi37 (viz tabulka 7). Rudy z Wadi Arabah, tj. rudy z Timna a Fenan, však nemají vysoký obsah As a nalezené předměty z egyptské hornické svatyně řazené do 11. století př. n. l. tento fakt dokazují,38 přestože mají vysoký obsah železa, pravděpodobně pocházejícího z fayalitických strusek. Je tedy zcela jisté, že vysoké hodnoty As zjištěné v některých předmětech z depotů v Mishmar a Monash ukazují na to, že byly vyrobeny na jiném místě nebo s přídavkem minerálů s vysokým obsahem As, přinesených z jiných oblastí. Znalost zpracování kovů se z Egypta nešířila dále na západ. V tomto případě se musíme vrátit do Anatolie a Troady a sledovat šíření metalurgie okolo Černého moře směrem k Dunaji a přes Egejské moře do severního Řecka. V samotné Tróji se kov objevuje v troskách prvního města (Trója I, 3000 př. n. l.) ve formě arsenových mědí, ovšem ve značně zkorodovaném stavu a poskytuje pro analýzy pouze kvalitativní hodnoty. V Tróji II (2500-2200 př. n. l.) je zcela jasné, že se zabýváme tvářenou slitinou mědi s 1 % As a okolo 0,015 % Ni, pravděpodobně pocházejících ze zdroje v Anatolii.39 Nálezy otevřených a uzavřených forem z mastku a jílu spolu s kelímky potvrzují existenci místní výroby, nikoli však lokální pyrometalurgické výroby. V jihovýchodní Evropě známe dvě časné měděné hornické lokality. Jedná se Rudna Glava v bývalé Jugoslávii a Ai Bunar v Bulharsku. Obě jsou přibližně stejné datace (období 4500-4000 př. n. l.) a náleží k pozdní kultuře Vinča.40 Důl v Rudna Glava byl dobýván sázením ohně a následně lámáním čelby kamennými nástroji. Ruda byla oxidická a mohla vyžadovat železnou rudu jako struskotvornou přísadu. Tato domněnka byla ověřena experimentálně, ale stále nemáme žádné důkazy o pyrometalurgické činnost v této lokalitě. 41 25

Ai Bunar náleží do období Karanova IV datovaného do doby 4700 př. n. l. Dolování oxidických rud bylo prováděno pomocí parohů a kovovými nástroji. Opět zde neexistují žádné stopy po pyrometalurgické výrobě, ale v tomto případě byla na nedalekých sídlištích nalezena struska. 42 Raná datace těchto dvou lokalit jasně naznačuje to, že těžba měděných rud začala v Evropě mnohem dříve, než se původně předpokládalo. Stále jsme na pochybách, zda se jedná o důkaz nezávislého vývoje technologie od ryzího kovu k redukci rud. Tabulka 7 Složení měděných pyrometalurgických strusek z lokality 39, Timna, Izrael (podle Lupu 37) Složení, % FeO MnO SiO2 CaO MgO Al2O3 Cu H 2O Na2O ND = nestanovený - = nedetekovaný

Číslo 07 22,38 44,78 11,42 2,65 3,93 11,1 ND ND

72a 34,91 0,80 36,77 12,1 1,42 0,98 2,64 4,04 1,36

58c 30,37 29,33 30,11 12,17 0,98 0,73 ND ND

64 43,12 0,16 16,26 20,80 0,23 0,37 8,36 ND ND

Datování velkých měděných artefaktů, jako jsou sekery s okem, je daleko starší než u předmětů z Tróji, které jak vidíme jsou relativně pozdní. Artefakty samotné jsou z čisté mědi 43 a ačkoliv jsou velké a odlévané s jádrem pro otvor topůrka, mohly být vyrobeny z ryzí mědi. Zároveň je možné, že se nám v tomto regionu objevuje časná tradice zpracování ryzí mědi, která se zrodila nezávisle, ale nevyvinula se do pravé doby měděné využívající pyrometalurgické techniky. Víme o tom, že v hrobech maďarské tiszapolgarské kultury byly před rokem 3000 př. n. l. pohřbívány artefakty z ryzí mědi.44 Nemáme bohužel žádné důkazy o pyrometalurgických aktivitách v této oblasti a je možné, že se jednalo o lokálně zpracovávanou ryzí měď. Bulharsko nicméně poskytlo kamenné formy na výrobu plochých seker a měděných nástrojů datovaných do doby 3000 př. n. l.45 Z Moldávie pochází depot z Karbuna čítající 852 předmětů, z nichž 444 bylo měděných a stejného stáří.46 Většinou se jednalo o korálky. Vyskytovaly se zde pouze dvě sekery, což naznačuje, že v jihovýchodní Evropě byla v tomto období rozšířená metalurgie založená na tradici odlévání ryzí mědi. Přibližně v tomto obdobím šířily znalosti egejskou oblastí z Anatolie. Naostrově Lesbos nacházíme formy a kelímky datované mezi roky 3000 a 2600 př. n. l. 47 Jedenáct analyzovaných artefaktů obsahovalo znečistěnou měď a čtyři z nich měly obsah cínu v rozmezí 0,16 a 1,65 %. Většina nálezů z řeckého poloostrova a z Kréty není starších než rok 2500 př. n. l. (raná minojská a raná heladská II – obě kultury z rané doby bronzové) a zdá se, že s kyperskými nálezy je to podobné. Přítomnost malého množství cínu v některých eneolitických artefaktech vyvolává otázku o zásobování Blízkého východu minerály s obsahem. V roce 1987 bylo zveřejněno, že v oblasti Bolkerdag v pohoří Taurus na jihu Turecka byly objeveny minerály obsahující stanin. Průměrný obsah cínu byl 0,2 %, což není pro cínové rudy zrovna málo. Později v roce 1989 byl získán další nález ve stejném pásmu hor v Kestel, tentokrát se ale jednalo o mnohem běžnější minerál kasiterit.49 Kromě toho důl obsahoval archeologické materiály datované do čtvrtého až třetího tisíciletí př. n. l. (pozdní eneolit – raná doba bronzová). Ve spodních sedimentárních důlních ložiscích byla koncentrace kasiteritu 0,25 %. V dostatečném množství by mohl být kasiterit s touto koncentrací zpracovatelný i v dnešní době. Na světě bylo pravděpodobně mnoho malých zdrojů cínu podobných těmto, ale většina z nich byla vyčerpána a nyní jsou neznámé. Tato problematika bude uceleně projednána v další kapitole. Kavkaz se zdá být velkou překážkou pro šíření myšlenek z Íránu. Obyvatele zakavkazských lokalit na dolní Volze a v Ukrajině nepoužívali měď přibližně až do roku 2200 př. n. l. a většina z těchto artefaktů se vyznačovala vysokým obsahem arsenu.50 Kavkazské lokality datované okolo roku 2000 př. n. l. obsahovaly 26

hlavice oštěpů, nože, jehlice a teslice s obsahem arsenu mezi 0,5 a 10,0 %. Pouze pět z 54 předmětů z těchto lokalit obsahovalo cín a analýzy ho udávaly v množství 1,82; 2,00; 10,08; 11,54 a 12,6 % Sn. 50 Jedna z dýk měla stříbrné nýty. Vrátíme-li se do jihovýchodní Evropy, můžeme si všimnout, že pozdně neolitické kultury používající měď k zhotovování ozdob byly postupně nahrazovány eneolitickými kulturami, užívajícími měď k výrobě nástrojů. Ještě okolo roku 3000 př. n. l. byla ekonomická hodnota mědi na východním Slovensku zanedbatelná. Nicméně každý hrob na pohřebišti v Tibavě obsahoval měděnou teslici, v některých případech až 18 cm dlouhou, vyrobenou z rudných ložisek středního Slovenska.51 Tyto hroby patřily tiszapolgárské kultuře, se kterou jsme se již setkali v Maďarsku, a zdá se, že hutnické tradice této kultury se šířily západním směrem. Zatímco velké množství seker bylo z vysoce čisté mědi, a proto mohly být vyrobeny z ryzího kovu, některé z nich obsahovaly arsen a musely být vyrobeny z redukované mědi. Tiszapolgárská kultura byla nahrazena baden-bodrogkeresztúrskou kulturou, vyznačující se čtyřúhelníkovými šídly a plochými sekerami. Ve Vuçedol na řece Drávě byla nalezena tavící pec a forma na plochou sekeru. 52 Počátek badenské kultury může být datován těsně před rokem 2000 př. n. l. Nejranější kultury v Itálii používající měď byly Remedello nedaleko Boloně a kultura Rinaldone z Toskánska. Obě se vyskytovaly v období mezi lety 3000 a 2500 př. n. l. Analýzy artefaktů těchto kultur 53, 54 vykazují odpovídající množství arsenu a antimonu a dokazují použití redukované mědi (viz tabulka 8). V jihovýchodní Ibérii byla kultura El Argar přechodem mezi kulturami doby měděné a rané doby bronzové a velké množství měděných artefaktů bylo analyzováno za účelem identifikace arsenu (viz tabulka 9). Arsen byl nalezen v minerálech (1,86 % As205) i ve struskách (0,25 % As205), a proto zde není žádná pochybnost o provozování pyrometalurgického procesu v tomto období.57 Nejstarší lokality kultur Los Millares a Vila Nova de S. Pedro také produkovaly arsenové mědi.58 Pravděpodobně se datují do období 3000-2500 př. n. l. a jsou nezávislé na hlavním proudu jihozápadního difúzního šíření. Tabulka 8 Měděné předměty italských kultur Rinaldone a Remedello (podle Cambi,53, 54 a Otto a Witter94) Předmět Rinaldone 1 sekera 2 dýka 3 jehla 4 sekera 5 dýka 6 dýka 7 dýka 8 sekera 11 dýka 12 fragment Remedello dýka plochá sekera plochá sekera plochá sekera sekera sekera plochá sekera plochá sekera plochá sekera dýka dýka

Složení, % As

Sb

Ni

Ag

Pb

0,0 0,19 0 stopy 0,11 0,17 1,5 0,05 0,18 0,30

0,0 0,42 0,21 0,30 0,29 0,40 0,0 0,0 0,16 0,43

stopy stopy stopy stopy 0,07 stopy 0,052 0,022 0,05 0,05

0,23 0,08 0,28 0,21 0,08 0,29 0,008 0,010 0,17 0,25

0,0 0,33 stopy 0,0 0,0 0,24 0,0 0,0 0,29 0,0

7,80 stopy stopy stopy 0,0 0,0 0,15 0,40 0,17 8,0 4,6

0,0 0,0 0,3 stopy 0,6 0,5 0,0 0,0 stopy stopy 0,6

stopy stopy 0,02 stopy stopy stopy stopy stopy stopy stopy stopy

0,2 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 0,16 0,13 0,05 0,20 0,12

0,0 stopy 0,3 0,8 0,09 0,07 0,0 0,0 1,2 0,05 0,06

Tabulka 9 Nejstarší iberská měď: kultury El Argar a kultury předcházející kultuře se zvoncovitými poháry 27

Původ Složení, % předmětu As Los Millares plochá sekera 1,1 Villa nova de S. Pedro dýka 2,1 Estramaduro dýka 2,1 hrot 2,6 hrot 3,7 hrot 2,8 hrot stopy dýka 6,4 jehlice 3,5 dláto 2,4 dláto 0,9 El Argar plochá sekera 0,64 dýkovitá 3,7 sekera dýka 1,65 dláto 1,6 plochá sekera 1,8 dýkovitá 2,8 sekera dýka 2,2 dýkovitá 3,5 sekera

Reference Sb

Ni

Ag

Pb

stopy

0,03

0,14

0,0

58

stopy

-

0,08

-

56

stopy 0,0 stopy 0,02 0,0 0,02 0,0 0,0 0,01

0,0 0,0 stopy 0,0 0,0 0,0 0,0 <0,01 0,0

0,02 0,02 0,01 0,01 <0,01 0,01 0,01 0,01 0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

55

0,0 0,0

0,014 <0,01

0,54 <0,01

0,023 0,018

57

0,0 0,0 0,0 0,0

stopy 0,0 0,0 <0,01

0,01 <0,01 0,014 0,39

0,0 0,0 0,0 2,3

0,0 stopy

0,0 0,0

<0,01 <0,01

0,0 0,0

Zdá se, že právě v Ibérii existuje více dokladů pro pyrometalurgickou výrobu v kelímcích. V El Ventorro nedaleko Madridu,59 byly nalezeny pozůstatky tří nádob obsahujících až 4 mm silnou vrstvu měděné strusky vyrobených z materiálu odlišného od běžné keramiky. Zdá se pravděpodobné, že ačkoliv jsou tyto nádoby zdobené, používaly se jako kelímky pro redukci kovů. Tyto kelímky kultury zvoncovitých pohárů měly průměr okolo 10 cm, byly 5 cm hluboké a nejsou vůbec podobné nádobám z Tal i Iblis. Další lokalitou je Almizaraque, eneolitické naleziště v Almérii. Byly zde redukovány bohaté oxidické rudy a výrobky obsahovaly 2-10 % As a malé množství železa. Běžné vysoce železité strusky ani výfučny se zde nevyskytují. Teplota uvnitř kelímků byla vyšší než vnější teplota, což je typické pro nejstarší kelímky používané pro tavení. Předpokládá se, že v kelímku reagovaly polymetalické minerály za přítomnosti arsenu, ale i bez něj. 60 Pazoukhin14 předvedl, jak lze tuto operaci provést, ale není jasné, zda mohla být realizována bez umělého zdroje vzduchu. Znalost metalurgie se musela Evropou směrem na sever šířit rychle, protože v hrobech kultury zvoncovitých pohárů v Holandsku byly nalezeny měděné artefakty datované metodou 14C mezi roky 1940-625 př. n. l.61 Ovšem není jisté, zda ovlivňující vlivy přišly ze západu nebo z východu. Pokud je o Britské ostrovy, podle všeho se zde okolo roku 1900 př. n. l. setkal ibersko-atlantický a kontinentální vliv. Máme určité doklad o tom, že atlantický proud přicházející z Ibérie přes Bretaň dal v Irsku vzniknout hutnické výrobě předtím, než v Anglii definitivně zakořenil kontinentální vliv. Do Skandinávie přišlo hutnictví poměrně pozdě. Fragmenty měděného plechu datovaného do roku 2900 př. n. l nalezené na jutském poloostrově (Konens Hfj) jsou pravděpodobně importem nebo výrobkem z ryzí mědi. 62 V této oblasti nebyly kovy vyráběny až přibližně do roku 1500 př. n. l. Tavení ryzí mědi pobíhalo v Pegrevna v ruské Karélii ve 3. tisíciletí př. n. l. 63 Existují ale pochybnosti týkající se skutečných zdrojů ryzí mědi v této oblasti, protože Fennoskandinávie byla pokryta ledovou pokrývkou, která odstranila oxidické vrstvy z měděných ložisek, v nichž se obvykle nacházejí ryzí mědi. Na finské lokalitě v Suovaara byl nalezen prsten z velmi čisté mědi, který byl podle přidružené keramiky datován do doby 33502800 př. n. l. Fakt, že tato lokalita sousedí s největšími měděnými doly ve Finsku v Outokumpu, naznačuje, že se jedná o místní zdroj (přírodní měď může být utvářena druhotnými reakcemi). 28

Rusko a Dálný Východ Slitiny na bázi mědi se v Číně vyskytovaly mezi roky 3000 a 2500 př. n. l., ale pravděpodobně blíže pozdějšímu datu. Trasa šíření byla buď severní či středoasijská. Začínala v anatolsko-íránské oblasti nebo probíhala Kavkazem, či procházela skrz Irán, severně k Amudarji přes Ťan-šan do Kašgar. Severnější trasy jsou považovány za pravděpodobnější a máme určitý důkaz z Ruska, který tuto teorii potvrzuje. 65 Dvě lokality podporují střední trasu – jedná se o již zmiňované Tepe Yahya a Anau (nyní Anau-Namazga) těsně na sever od iránsko-turkmenské hranice. Anau I poskytuje data z doby měděné mezi roky 5500 př. n. l. a 4500 př. n. l. 66, 67 Nálezy sestávají z šídel, jehlic a nožů, které mohly být vyrobeny z ryzí mědi z iránských zdrojů. Anau II (okolo 5300-4000 př. n. l.) produkovalo ploché měděné hlavice oštěpů, formu a sekery podobné těm ze Sialk III, ale pozdějšího data. Severní cesta mohla začít u kobaňské kultury na severním Kavkaze vzkvétající na konci třetího tisíciletí př. n. l. Z těchto lokalit byly datovány některé ingoty, strusky a formy s arseno-měděnými nástroji přibližně do roku 2000 př. n. l. Na dolní Volze prosperovala v této době srubová kultura Timber a v mohyle v Kalinovce na sever od Volgogradu (2000-1800 př. n. l.) byl nalezen hrob slevače obsahující kamenné formy, výfučny a kelímky (Obr. 8).68 Byl zde nalezen typ sekery s asymetrickým okem, který se objevuje až ve východním Německu, Sekerabyla vyrobena ze slitiny mědi s 1 % As. Ruské lokality jsou pozoruhodné nahromaděním materiálu pocházejícího ze zpracování kovů, náležícího z velké části do doby bronzové. V severozápadní Sibiři západně od Uralu,vydala lokalita kultury Turbino výfučny, měděné kapičky, formy a kelímky datované do období 1500 př. n. l. V oblasti horního toku Jeniseje a pohoří Altaj existovala eneolotická kultura (Afanasevská kultura) okolo roku 2000 př.n.l. Tyto lidé byli spíše evropského než mongoloidního typu a zdá se, že od velmi raných dob docházelo k pozvolnému průniku podél jižních stepních pásem. Existují důkazy užití slitin Cu, Cu-Sn a Cu-Zn v Číně v období před dynastií Šang (před 1600 př. n. l.), sahající snad až do roku 3000 př. n. l.69 Mosaz z Shangdongu je v období 2400-2000 př. n. l.trochu překvapující, ale experimenty využívající dostupné rudy ukazují, že její získání je možné. 70 Indie Dvě velké prehistorické civilizace indického subkontinentu, které existovaly severní Indii v údolí Indu, byly Harappa a Mohendžodaro. Protože jsou poměrně raného data (3000-1500 př. n. l.), je pravděpodobné že znalost zpracování kovu přišla přes jižní Írán nebo podél Perského zálivu spíše než přes obtížnou trasu skrz severní Balúčistán nebo Afghánistán.71 Některé lokality v Balúčistánu jsou raného data,72 ale většina hutnických dokladů je z pozdějšího období.73, 74 Navzdory brzkému výskytu mědi v Tepe Yahya začala doba měděná okolo roku 3000 př. n. l. kulturou Amri-Nal na jihu Balúčistánu a Sindhu a mnoho mědí obsahuje spíše nikl než arsen. Na pohřebišti Nal byly nalezeny dva depoty obsahující ploché sekery, dláta, pilky a nože. Fragment ploché sekery nalezený nedaleko obsahoval 4,80 % Ni a 2,14 % Pb. Všechny artefakty byly datovány do první poloviny 3. tisícletí př. n. l. Civilizace Mohendžodaro-Harappa byla ve svých formách spíše konzervativní a ploché sekery se používaly více než typ sekery s okem, což dokazuje, že vztahy s Mezopotámií nebo Iránem, které snad existovaly v raných etapách, nebyly dále udržovány.75 V samotné Harappě byly během období 2500-2000 př. n. l. používány tři slitiny. Cu-Ni legovaná 1,27 % Ni, Cu-As legovaná 4,42 % As a bronzy s 11 % Sn a s nízkým obsahem arsenu. Z 64 prozkoumaných vzorků z Mohendřodaro jich 20 obsahovalo nikl v rozsahu 0,3-1,49 % a pouze devět jich bylo bronzových: mědi a bronzy byly přítomny ve všech úrovních. 76 Lothal je jediné hararské naleziště, které poskytlo kelímky a formy na odlévání.77 Hranice Afghánistánu, Íránu a Pákistánu se střetávají na deltě řeky Helmand. V této oblasti jsou četná naleziště s pyrometalurgickou výrobou mědi a haldami strusky. Na íránské straně máme Shahr-i-Sokhta a na hranici Afghánistánu a Pákistánu je to území Shela Rud. Nacházejí se zde haldy, od těch reprezentujících několikasezónní aktivitu až po oblasti pokrývající několik čtverečních kilometrů. Data 14C z těchto lokalit se liší v hodnotách od 3950 př. n. l. do roku 800 n. l. Nejpravděpodobnějším zdrojem rud je pohoří Chagai v Pákistánu, kde strusky dosahují vysokých obsahů mědi a s doly jsou spojovány různé typy kamenných nástrojů. 78

29

V povodí Gangy byly v období 1500-300 př. n. l. kovové nálezy v podstatě stále měděné. Množství nalezených nástrojů z 20 lokalit se pohybovalo mezi 500-600 kusy a jednalo se převážně o ploché sekery a harpuny primitivního typu.79 V severovýchodním Thajsku byly v kontextu, který se přibližně shoduje s datováním naleziště v Harappa (3000-2300 př. n. l.) objeveny měděné předměty zahrnující sekery s tulejí, kelímky a formy.80 Jižní a Střední Amerika Prvním kovem, který se vyskytoval na archeologických lokalitách v jižní Americe, bylo zlato. Fragmenty kovaných plíšků byly nalezeny na lokalitách z raných období formování (500-1 př. n. l.) v Supe a Viru v Peru, přičemž komplikovaněji svařené předměty byly nalezeny na lokalitách severně od údolí Lamboyeque. 81 Na bolívijské (západní) straně jezera Titicaca v Tiahuanaco poskytly výzkumy v pozdních úrovních (předkolumbijské období n. l.) zlaté a stříbrné ozdoby. V Salinaru v Peru a na středním pobřeží oceánu byly objeveny slitiny Cu-Au a také čistá měď v Cavernasu a Chiripě spadajících do tohoto období. Slitiny mědi a zlata musely být vyráběny záměrně a mají široký rozsah složení. Mohly být vyrobeny tavením zlata s přírodní mědí a rozpuštěním mědi mohly být získány povrchy bohatší na obsah zlata. 82 Močická kultura na severním pobřeží (klasické období, přibližně rok 500 n. l.) používala jako zbraně ploché měděné sekery bez rukojeti s otvorem v týlu nástroje, skrz který se sekery připevňovaly k opasku.81 Objevují se zde také měděné oštěpy a mědí okované rycí hole. V Tiahuanacu jsou ohromné kameny zdejších staveb spojeny 13 cm dlouhými měděnými skobami, podobnými železným skobám používaným v klasickém Řecku a Íránu o více než tisíciletí dříve.83, 84 Shimadou a jeho kolegové nedávno objevily pyrometalurgickou lokalitu v Batan Grande v Peru 85 pracující s mědí a o metalurgických aspektech podal zprávu také Merkel. 86 Byla zde objevena řada redukčních peci. Vzduch do nich podle všeho vháněn vzduch píšťalami spíše než měchy. Považuje se za ověřené, že člověk je schopný dmýchat přerušovaně tempem 40 l/min, což znamená, že dva dmýchači mohli dosáhnout v dobře izolované peci teploty 1200°C. Tři dmýchači mohli pravděpodobně udržovat nepřetržitý přísun vzduchu. Měchy zřejmě byly v této části světa vzácné a dmýchací píšťaly si v metalurgických operacích udržovaly tradiční roli87 (viz obr. 4). Redukované rudy měly vysoký obsah As, čehož mohlo být dosaženo jejich směšováním. Výsledným produktem byla směs strusky a zrníček mědi obsahujících 1-20 % As. Tato zrníčka byla separována od strusky drcením a přetavováním, čímž byly získány malé plankonvexní ingoty. Datované jsou do sicánského období mezi rokem 900 n. l. a objevením Ameriky. 4 Dekorativní mísa z Batan Grande v Peru znázorňující použití dmýchacích píšťal při pyrometalurgickém procesu výroby mědi Tabulka 10 Chemické složení jihoamerických antimonových a arsenových mědí (a) Převážně ze západního pobřeží 1 hlavice kopí s tulejí (Titicaca) 2 sekera (museum Lima) 3 motyka (Pacasmayo) 4 motyka (Trujillo) 5 čepel motyky 6 plech (Andres) 7 motyka (pobřeží Peru)

Složení, % Cu 97,4 95,2 98,4 95,95 95,6 90,75 98,2

Sb 0,08 0,7

As 2,14 4,43 1,55 4,03 4,27 5,30 -

88 83 83 83 83 89 83

(b) z Argentiny (z Caley90) Předmět As nárameník 3,81 čelenka 3,40 hlavice sekery 3,37 hlavice sekery 2,65 šídlo 2,12 hlavice sekery 6,88 hlavice sekery 2,09

Sn 1,57 2,05 0 0 0 0,91 0

Sb 2,94 0,42 stopy 0 0 0,32 0

Pb 0 0 1,30 0,12 1,02 0 0

Zn 0,30 1,22 0,78 0,20 0,37 0 0

Reference

30

pinzeta klín náprsní krunýř

1,75 1,30 1,17

0 1,02 1,56

0 0,38 0,47

0 0 0

0 0 0

Vzhledem k tomu, že Bolívie i Argentina mají ložiska cínu, začal se v jižní Americe bronz v kovové posloupnosti objevovat relativně brzy. O tomto aspektu pojednává další kapitola. Analýzy raných artefaktů ukázaly četné zastoupení čisté mědi, část arsenových mědí a některé antimonové. Dokonce ještě v dobách Inků (po roce 1200 n. l.) pokračovalo použití arsenových mědí i po zavedení bronzů s vysokým obsahem cínu, což se shodovalo se situací v určitých částech starého světa. Struktura a mechanické vlastnosti u těchto materiálů podle očekávání. Předměty 5 a 7 v tabulce 10 byly metalurgicky prozkoumány:83 Tvrdost měděné motyky s 4,27 % As byla zvýšena tvářením zastudena maximálně na 128 HB v blízkosti ostří. V jiných částech tvrdost kolísala mezi 72-107 HB a mohla být žíháním snížena až na 62 HB. Antimonová motyka (č. 7) měla maximální tvrdost 106 a minimální 73 HB. Žíháním byla tvrdost snížena na 50 HB. Za povšimnutí stojí fakt, že maximální tvrdost zkoumaných bronzových nástrojů, pocházejících ze stejné oblasti, dosahovala tvrdosti 150 HB pro bronz s 13,4 % Sn. Chrastítko ze Supe na pobřeží Peru bylo vyrobena ze 100% Cu ze dvou plechových polokoulí, kovářsky svařených v teplotní oblasti blízko bodu tání kovu na ohni z dřevěného uhlí, které poskytlo ochrannou atmosféru. Hutnictví se pravděpodobně rozšířilo do Mexika okolo roku 1500 n. l. přes lid Chimú, užívající měď na severním pobřeží Peru.91 Aztécká civilizace nedosáhla doby bronzové až do dob španělské nadvlády pravděpodobně proto, že v Mexiku není k dispozici cín a pravidelný obchod s Inky žijícími na jihu nebyl provozován. Aztécká civilizace začala v Mexiku okolo roku 1000 n. l. Existují tvrzení, že v jedné z předchozích kultur datovaných do období 100-500 n. l se nosily měděné přilbice, není však potvrzeno archeologickými nálezy. Za studena kovaná měď se používala na výrobu seker, jehel a ornamentů v dobách střední kultury (300 n. l.), ale je možné, že tyto předměty byly vyráběny z přírodní mědi. V aztéckých dobách se také používaly nože tumi půlměsícového tvaru, u kterých se předpokládá (stejně jako u zlatého prachu), že soužily jako prostředek výměnného obchodu. U třech malých zvonků z Yucatanu92 bylo zjištěno, že jsou vyrobeny z čisté mědi, zatímco jeden zvonek pocházející z Mexika obsahoval 19,3 % Pb. V době, kdy byl bronz ještě neznámý, bylo k dispozici značné množství zlata a stříbra a slévání mědi a zlata bylo prováděno podobným způsobem jako v Peru. Zlato se sbíralo ve formě nuggetů a rýžovalo ve formě prachu. Aztécké umění zobrazuje nádoby z plodů tropického stromu kalabaš s obahem zlatého prachu jako prostředku směnného obchodu.

Literatura 1 R. F. TYLECOTE: "Early copper slags and copper-base metal from the Agadez region of Niger", JHMS, 1982, 16, (2), 58-64. 2 R. F. TYLECOTE: "Can copper be smelted in a crucible" JHMS, 1974, 8 (1), 54. 3 J. R. CALDWELL: "Tali lblis", 1967, Iran, 5, 144-146. 4 J. MELLEART: "Catal Hüyük", 1967, London, Thames and Hudson. 5 H. NEUNIGER, R. PITTIONI a W. SIEGEL; "Fruhkeramikzeitliche Kupfergewinning in Anatolia", Arch. Aust., 1964, 35, 98-110. 6 A. HAUPTMAN: "The earliest periods of copper metallurgy in Feinan, Jordan", Der Anschnitt, 1989, Beiheft 7, Old World Archaeometallurgy, str. 119-136. 7 C. C. LAMBERG-KARLOVSKY: "Excavations at Tepe Yahya, Iran, 1967-69", Progress rep. I, Bull. 27, Amer. School of Prehist. Res. Harvard, 1970. 8 P. T. CRADDOCK: "Evidence for Bronze Age metallurgy in Britain", Curr. Arch., 1986, 9 (4), 106-109. 9 MASUDA TSUNA a KUDO ZURUKU: (Ed. C. S. Smith), Burndy Lib Conn. 1983. 31

10 U. ZWICKER and F. GOUDARZLOO: "Investigation on the distribution of metallic elements in copper, etc.", Archaeophysila: l, 1978, 10,360-375. 11 J. D. MUHLY: "Timna and King Solomon", Bibliotheca Orientalis, 1984, 3/4, 275-292. 12 B. ROTHENBERG: Bull. Mus. Haaretz, 1966, (8), 86. 13 I. R. SELIMKHANOV: Soviet Arch., 1962, (1), 67. 14 V. A. PAZOUKHIN: "Uber den Ursprung des alten Arsenkupfers", Metallurgija i gornoedelo, I, Moskva, 1964. 15 W. LORENZEN: "Helgoland and das fruheste kupfer des Nordens", Ottendorf, Niederelbe, 1965, Abs. Bull. HMG, 1967, 1, (7), 13. 16 J. R. MARECHAL: Metaux-Corrosion-Ind., 1958, (397), 377. 17 G. BASS: "Splendors oft he Bronze Age", Nat. Geogr. Mag., 1987, Dec. 172, (6), 731. 18 U. ZWICKER: "Investigations on the extractive metallurgy of Cu-Sb-As ores", In: Aspects of early metallurgy, (Ed. A. Oddy), BM Occ. Pap. 17, 1977. 19 J. R. MARECHAL: Prehistoric Metallurgy, Lammersdorf, 1962, 22. 20 O. DAVIES: Man, 1935, 35, (91), 86. 21 S. STORTI: Sibriurn, 1960, 5, 208. 22 R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Sialk", 1938, Vol. 2, 205, Geuthner, Paris. 23 G. CONTENAU a R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Tepe Giyan", 1935, 135, Geuthner, Paris. 24 C. A. BURNEY: Iraq, 1961, 23, 138. 25 H. C. H. CARPENTER: Nature, 1932, 130, 625. 26 H. C. H. CARPENTER: ibid., 1931, 127, 589. 27 A. J. TOBLER: "Excavations at Tepe Gawra I1", 1950, Philadelphia, University of Pennsylvania, University Mus.Monograph. 28 C. H. DESCH: Brit. Assn., 1936, 1-3. 29 C. F. ELAM: J. Inst. Metals, 1932, 48, 97. 30 R. J. BRAIDWOOD et al: J. Chern. Educ., 1951, 28, 88. 31 M. E. L. MALLOW AN: Iraq, 1947, 9, 1. 32 J. PERROT: ibid., 1955, 5, 17-40; 73-84; 167-189. 33 R. F. TYLECOTE et al.: JHMS, 1974, 8, (1), 32. 34 C. A. KEY: Science, 1964, Dec. 18, 146, 1578-1580. 35 C. A. KEY: IEJ, 1963, 13, 289-290. 36 S. SHALEV a J. P. NORTHOVER: "Chalcolithic metal and metalworking from Shiqmim", In: Shiqrnirn, (Ed. T. E. Levy) BAR Int. Ser. No. 356, 1987, 357-371, 689. 37 A LUPU, Bull. HMG, 1970, 4, 21. 38 B. ROTHENBERG: "The Egyptian Mining Temple at Timna", Inst. Archaeornet. Studies, London, 1989. 39 Bull. HMG, 1966, 1 (7). 40 B. JOVANOVIC: "The technology of primary copper mining in SE Europe", PPS, 1979, 45, 103-110. 41 B. JOVANOVIC: "Rudna Clava", Bar-Beograd, 1982. 42 E. N. CERNYCH: "Gornoe delo i metallurgiya v. drevneyshey Bulgari", Sofia, 1978. 43 E. VOCE a V. G. CHILDE: Man, 1951,51, (234), 139. 32

44 IDA BOGN AR-KUTSIAN: "The Copper Age cemetery of Tiszapolgar-Basatanya", 1963, Budapest, Akad. Sci. Hung. 45 G. l. GEORGIEV a N. J. MERPERT: Antiquity, 1966, 40, 33. 46 T. P. SERGEEV: Soviet Archaeology, 1962, 1, 135. 47 W. LAMB: "Excavations at Thermi, Lesbos", 1936, Cambridge, BSA 1928-30, 30, 1. 48 K. A. YENER a H. OZBAL: "Tin in the Turkish Taurus mountains; the Bolkerdag mining district", Antiquity,1987, 61 (232), 220-226. 49 K. A. YENER et al.: "Kestel; an Early Bronze Age source oftinorein theTaurus Mountains, Turkey", Science, 1989, April 14, 244, No. 4901. 50 I. R. SELIMKHANOV: PPS, 1962, 28, 68. 51 E. a J. NEUSTUPNY: "Czechoslovakia", 62, 1961, London, Thames and Hudson. 52 R. R. SCHMIDT: "Die Burg Vucedol", 1945, Zagreb. 53 L. CAMBI: Studi Etruschi, 1959, 27, 200. 54 L. CAMBI: ibid., 1959, 27, 415. 55 S. JUNGHANS et al.: "Kupfer und Bronze in der fruhen Metallzeit Europas", (SAM 2), 1968, Berlin, Verlag Gebr. Mann. 56 S. JUNGHANS et al.: "Metallanalysen Kupferzeitlicher und fruhbronzezeitlicher Bodenfunde a us Europa", (SAM 1), 1960, Berlin, Verlag Gebr. Mann. 57 H. a L. SIRET: "Les Premiers Ages du Metal dans le Sud-est de l"Espagne, 1887, Anvers. 58 A. DE PACO: Zephyrus, 1955, 6, 27. 59 R. HARRISON et al.: "Beaker metallurgy in Spain", Antiquity, 1975, 49 (196), 273-278. 60 S. ROVIRA: In paper presented to the conference on "The Discovery of Metals at St Germain en Laye", Jan. 1989. 61 J. J. BUTLER a J. D. VANDERWAALS: Paleohistoria, 1966, 12, 51. 62 B. STURUP: Antiquity, 1967, 41, 315. 63 A. P. JOURA VLEV: "The earliest workshop for the manufacture of copper in Karelia", Soviet Arch., 1974, (3), 242 - 246. 64 J. P. T AAVITSAINEN: "A copper ring from Suovaara in N. Karelia", Fennoscandia antiqua. I, 1982, 41-49. 65 E. H. MINNS: Proc. Brit. Acad, 1942, 28, 47. 66 V. MASSON: Atti CISPP, 1962, 2, 205. 67 J. MELLAART: CAH, 1967, No. 59. 68 M. GIMBUT AS: "Bronze Age cultures in Central and Eastern Europe", 1965, London, Mouton. 69 R. F. TYLECOTE: "Ancient metallurgy in China", Met all. Mat. Tech., 1983, Sept., 435-439. 70 SUN SHUYUN and HAN RUBIN: "A preliminary study of early Chinese copper and bronze artefacts", Kaogu Yuebao, 1981, (3), 287-302. 71 S. RATNAGAR: "Encounters: The Westerly Trade of the Harappa Civilisation", OUP, Delhi, 1981. 72 B. DE CAROl: Antiquity, 1959, 33, 15. 73 W. A. FAIRSERVIS: "Archaeological studies in the Siestan basin of SW Afghanistan and East Iran", Anthrop. Papers of Am. Mus. Nat. Hist., 1961, Vol. 48. 74 J. M. CASAL: "Fouilles de Mundagik", 1961, 2 Vols, Paris, Klincksieck. 75 S. PIGGOTT: "Prehistoric India", 1950, London, Penguin. 33

76 C. H. DESCH: Brit. Assn, 1929, 264; 1931, 269. 77 R. F. TYLECOTE: "Early metallurgy in India", Metallurgist and Mat. Tech., 1984, July, 343-350. 78 W. TROUSDALE: Personal communication. 79 S. PIGGOTT: Antiquity, 1944, 18, 173. 80 W. G. SOLHEIM: Current Anthrop., 1968, 9, 59. 81 G. H. S. BUSHNELL: "Peru", 1956, London, Thames and Hudson. 82 W. C. ROOT: J. Chern. Educ., 1951, 28, 76. 83 E. V. NORDENSKIOLD: "The Copper and Bronze Ages in South America", 1921, Goteborg. 84 H. LECHTMAN: "Traditions and styles in Central Andean metalworking. In The Beginnings of the use of metals and alloys", (Ed. R. Maddin), 2nd Int. Conf. Zhengzhou, China, 1986, London, 1988, 344-378. 85 I. SHIMADA, S. EPSTEIN a A. K. CRAIG: "The metallurgical process in ancient N. Peru", Archaeology, 1983, Sept/Oct., 38-45. 86 J. MERKEL a I. SHIMADA: "Arsenical copper smelting at Batan Grande, Peru", JAMS Bull., 12, 1988, 4-7. 87 C. B. DONNAN: "A pre-Columbian smelter from N. Peru", Archaeology, 1973, Oct. 26 (4), 289-297. 88 M. LOEB a S. R. MOREY: J. Arner. Chern. Soc., 1910, 32, 652. 89 W. WITTER: Metall und Erz., 1936, 33, (5), 118. 90 E. R. CALEY:" Analysis of ancient metals", 1964, Oxford, Pergamon. 91 G. C. VAILLANT: "The Aztecs of Mexico", 149, 1950, London, Penguin. 92 A. J. FISKE: J. Arner. Chern. Soc., 1911, 33, 1115. 93 T. E. LEVY a S. SHALEV: "Prehistoric metalworking in the southern Levant", World Arch., 1989, 20 (3), 352-372. 94 H. OTTO a W. WITTER: "Handbuch de altesten vorgeschichtlichen metallurgie in Mitteleuropa", 44, 1952, Leipzig, Johann Ambrosius Barth. 95 R. F. TYLECOTE a H. McKERRELL: Bull. HMG, 1971, 5, 37. 96 C. H. DESCH: Brit. Assn., 1932, 437. 97 C. H. DESCH: Brit. Assn., 1935, 340. 98 R. HESTIN a H. TADMOR: Izrael Excav. J., 1963,13, 18.

34

Kapitola 3 Raná doba bronzová Velkým objevem bylo bezpochyby zjištění, že cín propůjčuje odlévaným měděným předmětům výrazné navýšení pevnosti v odlitém stavu bez nutnosti tváření zastudena. Myšlenka se ale pravděpodobně rozvíjela velmi pomalu a na Blízkém východě máme období, kdy byl používán současně arsen a malé množství cínu. V některých zemích je možné rozčlenit dobu bronzovou na základě kovové typologie na ranou, vrcholnou a pozdní, ale to je spíše výjimkou než pravidlem. Kovy používané na Britských ostrovech v raném období byly arsenové mědi a přímo cínové bronzy bez arsenu a olova. Ve střední době bronzové byla používaná přímo slitina cínového bronzu, často přesahující obsah 10 % Sn. V pozdní době bronzové slitina obvykle obsahovala 10 % Sn, ale do odlitků bylo přidáváno olovo. Zavedení olova nebylo univerzálním prostředkem a v Británii se zdá být omezeno na jihovýchodní oblast. V ostatních zemích je olovo často nalézáno v bronzech všech období. Z tohoto důvodu je lepší rozdělit období do dvou částí: ranou, dobu experimentování a pozdější, vrcholnou dobu bronzovou. Extrakční techniky Zatímco ložiska arsenových a v menším rozsahu antimonových měděných rud jsou poměrně známé, jak ukazuje jejich použití v raných měděných předmětech, cín není dohromady s mědí nacházen často. Ve skutečnosti jsou cínová ložiska vzácná. Světová cínová ložiska jsou spojená s jistými typy žul a vyskytují se jen na několika dobře známých lokalitách jako jsou Malajsko, Čína, Bolívie, Cornwall, Dolní Sasko-Čechy a Nigérie. Na všech těchto lokalitách je cín nalézán zejména jako minerál kasiterit (SnO 2), který je v čistém stavu bílý, ale mnohem častěji obsahuje větší nebo menší množství železa, které způsobuje jeho hnědý nebo černý vzhled. V některých ložiscích je poměrně vzácně nalézáno malé množství sulfidů a cínatanů. V dnešní době pochází větší část veškerého cínu, nepochybně jako v nejstarších dobách, z naplavených nebo důlních ložisek kasiteritu. Tento oxid je relativně stabilní, má poměrně vysokou měrnou hmotnost (7.0) a sbírá se velmi podobně jako zlato na dně řek nebo v píscích a písčinách. Z tohoto důvodu mohl být pravděpodobně získáván po stejně dlouhou dobu jako zlato, ačkoliv původně mohl být vyřazován jako bezcenný. Je pozoruhodné, že nejméně dvě z nejznámějších ložisek cínových rud Cornwall a Sasko, obsahují stejně tak měděné rudy a je možné, že měděné rudy z těchto lokalit mohly být náhodně znečištěny cínem. Prehistorická měděná struska z Ranis v Sasku obsahuje 0.62 % kovové mědi ve formě kuliček. Tento jev byl naprosto běžný pro měděné strusky z pyrometalurgických procesů. 1 Zatímco celkový obsah cínu ve strusce byl pouze 0.05 %, bylo zjištěno, že jeho obsah v měděných kuličkách dosahoval 1.2 %. To dokazuje, že nejvíce cínu ve strusce bylo přítomno v měděných kuličkách a že redukovaná měď mohla obsahovat 1.2 % Sn. Měděné rudy z Cornwallu, redukované v jižním Walesu v 19. století n. l. poskytují měď obsahující 0.7 % Sn. 2 Jedna z redukovaných rud obsahovala dokonce 0.94 % Sn a 12.3 % Cu, poskytující poměr mědi vůči cínu 93:7 a z toho důvodu byla schopna produkovat 7% cínový bronz. Velké množství slitin mědi ze vzájemně vzdálených oblastí Euroasie obsahuje malé množství cínu, často společně s arsenem (viz tabulka 11). Není pochyb o tom, že většina obsaženého cínu je výsledkem pyrometalurgického zpracování měděných rud znečistěných cínovými minerály, ačkoliv v pozdějším období mohla být část tohoto znečištění zapříčiněna znovuzpracováním starého zlomkového cínového bronzu. 3 Ačkoli je možné, že ložiska rud obsahující malé množství cínu jsou zodpovědné za nízké obsahy cínu ve slitinách uvedených v tabulce 11, je nepravděpodobné, že skutečné cínové bronzy pocházejí z těchto typů ložisek. Je mnohem pravděpodobnější, že potřebný cín přicházel ze známých ložisek v Itálii, Čechách, Sasku, Malajsie nebo dokonce z Nigérie. Musíme připomenout skutečnost, že bronzy s vysokým obsahem cínu vstupují na archeologickou scénu až v dosti pozdní době (po roce 3000 př. n. l. v Sumeru 4) a že množství nejstarších kovových předmětů označených v 19. století za bronzy, je v dnešní době interpretováno jako arsenové mědi. Z tohoto důvodu je vysoce pravděpodobné, že nejranější období užití standardních 7-10% Sn bronzů na Blízkém východě se shoduje se schopností těchto civilizací obchodovat na značné vzdálenosti. 35

Od doby, kdy jsme zjistili více o obchodu mezi civilizacemi Malé Asie v 2. tisíciletí př. n. l., nemůžeme tuto možnost opomíjet. Dokonce i Malajsie může být zahrnuta v okruhu možností. Obchod jistě procházel skrze Hormuzský průliv a Perský záliv okolo roku 2500 př. n. l. a zajišťoval potřeby mezopotamských měst a cínové bronzy s 10 % cínu se před tímto datem příliš nevyskytovaly. 5 Bohužel, na Blízkém východě máme málo případů, kdy se cín vyskytuje jako ryzí kov nebo jako oxid kasiterit. Je zde cínový náramek z Thermi na ostrově Lesbos, datovaný okolo roku 3000 př. n. l. Tabulka 11 Příklady bronzů s nízkým obsahem cínu s arsenem, nebo bez něho Oblast Írán Írán Írán Irák Irák Irák Indie Egejská oblast Irák Turecko Turecko Egypt Španělsko Argentina Peru Anglie Bretaň - = neurčováno

Lokalita

Předmět

Datace, př. n. l.

Tepe Hissar I Geoy Tepe Tepe Yahya Ur Ur Kish Mohenjo-Daro Lesbos

jehlice dýka dýka čepel jehlice fragment -

3900-2900 2000 3000 2800-2500 2800-2500 2800 2100-1700 2800

Tel Asmar Trója II Trója III Tutanchamonův hrob Ifre Idmiston Ploudaniel

dýka přívěšek nárameník nůž dýka plochá sekera

2500 2500-2000 2500-2000 2000-1800 přibližně 800 n. l. přibližně 800 n. l. 1700 1800

Složení, % Sn 1.74 ~0.5 3.0 2.40 1.0 2.52 1.2 1.65

As ~0.3 1.1 -

49 52 110 4 4 106 82 7

2.63 2.18 2.90 1.80 1.07 1.57 2.49 1.54 0.009

0.15 0.97 1.50 stopy 3.81 2.9 4.07

107 111 111 3 40 95 97 17 81

Reference

Cínový bronz je možné vyrobit dvěma způsoby. První způsob je smíšení kasiteritu s mědí a zahřívání pod dřevěným uhlím až do bodu tání bronzu, zatímco je kasiterit redukován na cín a absorbován mědí. Tímto způsobem může být použit i sulfid, stannit.8 Druhou metodou je přidání kovového cínu ve správném poměru do roztavené mědi. Tato metoda předpokládá pyrometalurgickou výrobu cínu, pro kterou jsou jen ojedinělé doklady. Ve Velké Británii produkovala cornwallská lokalita Caerloggas z doby bronzové strusky v rituálním kontextu a není tak žádná pochybnost o tom, že ve Velké Británii byl cín pyrometalurgicky vyráběn ve střední době bronzové (1600 př. n. l.).9 Na druhou stranu byly v přístavu Plymouth v sousedním hrabství Devon nalezeny dva nevelké ingoty mědi, obsahující malé množství cínu, přičemž v jednom z nich se nacházejí zbývající krystaly kasiteritu, potvrzující použití prvního uvedeného procesu. 10 Z vraku lodi nalezeného na pobřeží Cap Gelidonia v jižním Turecku a datovaného do pozdní doby bronzové (1200 př. n. i.) pochází další doklad dokládající obchodování cínem a kasiteritem. Celkem bylo ze dna moře vyzdviženo okolo 16 kg bílého materiálu, obsahující 14 % SnO 2 a 71 % CaCO3. Předpokládá se, že nález představuje zkorodovaný materiál z cínových ingotů s čtvercovým průřezem o délce hrany 6 cm.11, 12 Náklad obsahoval také měděné a bronzové ingoty a kovový šrot. Loď cestovala západním směrem, což napovídá tomu, že se jednalo o syrskou loď, převážející měď z Kypru do mykénských kultur na Krétě nebo v Řecku. Cín nepochybně nepocházel z Kypru a musel být obchodován z mnohem vzdálenějších míst a vyzvednut během plavby v některém z přístavů. Druhý vrak nalezený u téhož pobřeží, u Ulu Burun nedaleko Kas, také poskytl cínové plankonvexní (bochánkovité) ingoty a ingoty ve tvaru hovězí kůže.13 V poslední době byla lokalizována malá cínová ložiska v Sardinii, 14 Egyptě a tureckém pohoří Taurus. Jako ostatní ložiska cínových rud, i tyto jsou srovnatelně nízké kvality. V jednom z nich kde je hlavním cínovým minerálem cínatan (SnCuFeS) doprovázený Pb a Zn poskytuje koncentrace cínu do 3400 ppm, to znamená okolo 0.2 %. Struska sesbíraná z této oblasti obsahuje více než 500 ppm Sn. 36

Zdroje měděné rudy obsahující 3.93 % Cu se nacházely ve vzdálenosti 700 m od ložisek cínu. 15 I tak je poměrně obtížné obohatit cínatan tak, abychom získali bronz obsahující 8 % Sn. Tyto procesy byly samozřejmě velmi dobře známy v nejstarších dobách a v dnešní době víme, že je snazší vyrobit cínové bronzy z ryzího cínatanu spíše než z mnohem běžnějšího kasiteritu.8 Druhé ložisko ve stejné oblasti obsahovalo mnohem běžnější minerál kasiterit.16 Slitiny s nízkým obsahem cínu můžeme nalézt u téměř všech raných civilizací na světě, jak ukazuje tabulka 11. V případě nálezů v Anglii, Španělsku, Bretani a Peru není mnoho pochybností o jejich původu, ale na Blízkém východě jsou zdroje mnohem pochybnější a jejich výskyt směřuje k potvrzení představy, že se v oblasti Turecka, Íránu a Iráku vyskytovaly zdroje měděných rud, poskytující kov s 1-3 % Sn. Všude, kde se vyskytují rudy s příměsemi arsenu a došlo ke kontaminaci cínem, nacházíme takzvané arsenové bronzy s 1-2 % Sn a 1-4 % As. Vliv cínu a arsenu na mechanické vlastnosti je více méně zlepšující a je prokázáno, že zastudena tvářené slitiny tohoto typu jsou mnohem pevnější než čisté nebo mírně znečistěné mědi. Přídavek 1 % Sn v tuhém roztoku může propůjčit stejné zvýšení tvrdosti při zpracování jako 1 % As. U čepele dýky z královské hrobky v Uru (2800 př. n. l.) obsahující 2.4 % Sn bylo zjištěno, že se skládá z tvářeného a žíhaného materiálu. Toto zjištění poskytlo doklad pokračování tradice kování arsenových mědí spíše než odlévání.4 Dalším krokem byl přídavek cínu do arsenové mědi ve formě oxidu nebo kovu. Osm dýk z britské mohyly v Bush Barrow (Wessex) mělo průměrný obsah 2 % As a 7.5 % Sn,17 které mohly poskytnout pevnost srovnatelnou s 9.5% cínovým bronzem. Je pravděpodobné, že za účelem zamezení ztrát arsenu vzhledem k jeho snadné oxidaci měl materiál ingotů nepatrně vyšší obsah arsenu. Obvykle je většina arsenu a část cínu přítomna ve struskových vměstcích a z toho důvodu se nepodílí na vytvrzování. Při studiu vývoje od rané doby bronzové přes střední dobu bronzovou je možné v artefaktech ze slitin mědi zpozorovat trvalý úbytek v obsahu arsenu v těch částech světa, které původně využívaly naleziště arsenových rud. Tento jev může být zapříčiněn změnou pyrometalurgické techniky, kterou byl kov po delší dobu držen při oxidačních podmínkách nebo změnami v charakteru rudního tělesa s měnící se hloubkou těžby. Během počátečních fází rané doby bronzové (pokud je to správný název pro období používající slitiny obsahující pouze 1-4 % Sn) arsenové mědi často obnovily své bývalé postavení. To svědčí o tom, že obchod s cínem byl často přerušován a nemohlo na něj být spoléháno. Pouze díky stálým obchodním kontaktům mezopotamských měst začínáme nalézat stálost v obsahu cínu a zavedení standardního 10% cínového bronzu. Když bylo možné získat cínové přísady tímto způsobem, nebylo dále nutné rudy redukovat, jako v případě nutnosti udržení arsenu v rudě. Bezpochyby tato etapa v mnoha případech probíhala současně se snižováním obsahu arsenu v rudách, když bylo dosaženo primárních sulfidických ložisek v nižších úrovních. V těchto případech mohly být slitiny arsenu vyráběny přidáním arsenových minerálů. Rozšiřování oblasti ve které bronzy nahrazovaly arsenové mědi probíhala velmi rychle, pravděpodobně proto, že ložiska cínu byla v oblastech vně Blízkého východu daleko běžnější, nežli uvnitř něj. Dodavatelé cínových rud se mohli zajímat o tom, k čemu jsou používány a technologie přidání cínu do mědi se mohla brzy rozšířit. Extrakční technologie Doklady pro tyto technologie se nacházejí v pecích a strukových haldách. Naneštěstí je často extrémně obtížné datovat struskové haldy a někdy i samotné pece. Jak bylo výše zmíněno, měděné pyrometalurgické strusky měly napříč historií zpracování kovů velmi jednotného složení, tj. fayalit (2FeO.SiO 2), s větším nebo menším množstvím oxidu hlinitého a oxidu vápenatého. Obsah mědi je obvykle nízký, tj. 2-4 % a často ještě mnohem nižší. Se štěstím je možné nalézt stratifikovanou haldu obsahující keramiku, ale zdá se, že mnoho starých metalurgů bylo pouze chudými lidmi a nalézt střepy v haldách je pravděpodobné pouze u civilizací, kde se keramika vyskytovala velmi hojně. Protože většina strusek má v sobě obsaženy kousky dřevěného uhlí, je často možné je datovat pomocí metody 14C. Přestože nebylo v některých zemích snadné nalézt doklady velmi rané pyrometalurgie, doly a jejich odpadní haldy často poskytly velmi raná 14C data, jak můžeme vidět ve Walesu a Irsku18 (viz tabulka 12).

37

Se samotnými pecemi můžeme mít více štěstí, vzhledem k tomu, že některé z nich se nacházejí na sídlištích nebo jsou spojeny s dílnami uvnitř paláců. Toto se nicméně děje pouze v místech s dobrými komunikacemi a organizací, vzhledem k tomu, že je obecně mnohem snazší redukovat kovy spíše v horách, než dopravovat palivo a rudu do sídlišť. Metalurgické pece a kelímky Pro raná období nemáme žádné uspokojivé doklady tvaru měděných ingotů. V pozdní době bronzové byly v egejské oblasti používány ingoty ve tvaru hovězí kůže (oxhide) a plankonvexního tvaru, ale pouze malé plankonvexní ingoty byly používány i jinde. V kontextu doby římské jsme se setkali s plankonvexními ingoty vážícími až 20 kg. 5 Nákrčníky a napůl dokončené pruty arsenové mědi (podle Otto a Witter 1) Pokud jsou arsenové mědi přímým produktem pyrometalurgického procesu a ne důsledkem legování, mohly bychom očekávat, že v ingotech objevíme takovýto materiál. Plankonvexní ingoty arsenové mědi jsou sice známy, ale jsou poměrně vzácné a nejsou nezbytně omezeny pouze na rané období. Mezi archeology převládá myšlenka, že nákrčníkové ingoty nebo „kruhové nákrčníky s očky" (oesenhalsringe) popisované jako „lité nákrčníky se svinutými konci“,19 reprezentující nejstarší známý „ingotový materiál“. Tyto pruty nebo kruhy znázorněné na obrázku 5 jsou nepochybně z největší části arsenové,20, 21 ale nezdá se být logické očekávat, že dávný metalurg formoval svůj produkt do dlouhého úzkého prutu (28 cm dlouhého) na dně redukční pece ani, že jej vlil do tak dlouhé a úzké formy. Přestože jsou často uvažovány jako „lité“, jeden ingot z Leiten v Rakousku (nyní v Lincu) byl tvářený1 a můžeme u něho předpokládat, že byl vyroben z kompaktnějšího kusu ingotu. Tvar má být srovnatelný s železnými hřivnami pozdějšího data, které byly vyráběny jako meziprodukty vhodné pro meče a obecně další kovářské zpracování. Ale vzhledem k tomu, že měď není snadno kovářsky svařitelná, dlouhé úzké pruty a nákrčníky nemohly být v takové míře používány pro výrobu čepelí a seker, ale pouze pro jehlice a svinuté dráty používané jako nápažníky, které jsou v depotech většinou obsaženy. Zdá se, že nemáme žádné doklady pro formy ingotů, které mohly být používány jako výchozí bod jak pro nákrčníky, tak pro výrobu mnohem masivnějších předmětů. Možné redukční pece z období eneolitu a doby měděné nikdy neprodukovaly masivní „koláčovité ingoty“, ale pouze kousky kovu rozptýleného mezi struskou, která byla rozdrcena, aby je uvolnila. Tyto kousky mohly být taveny v kelímcích a odlévány do krátkého prutového ingotu, který poté mohl být kován do dlouhého prutu nebo nákrčníku. Tyto pruty mohly být metalurgem snadněji rozlámány, vloženy do kelímku a odlévány do mnohem masivnějších předmětů, jako jsou hlavice seker. Na některých nejstarších kamenných formách se nachází zahloubení ve tvaru prutu, které mohly sloužit k tomuto účelu. Kelímkové pece Pro tavení úlomků kovu v kelímcích mohlo být zapotřebí pouze kruhu z kamenů, hromadu žhavého dřevěného uhlí a hliněnou výfučnu propojenou s měchy. Z této sestavy se nemuselo zachovat nic, snad jen s výjimkou hliněné výfučny. Dostatečně vysokých teplot pro tavení bronzu (950°C) je možné docílit s válcovou pecí s mřížkou, podobnou koši na oheň. Vzduch mohl vstupovat na spodní straně pece za pomoci komínového efektu válcové části pece (viz obrázek 6). Obvykle zde mohl být postranní otvor, skrz který bylo možné umístit kelímek do nejteplejší části plamene v malé vzdálenosti nad roštem. Rošt byl samozřejmě hliněný, proděravěný otvory stejně jako u keramických pecí. Nejstarší známá kelímková pec je z pravděpodobně z Abu Matar z pozdně eneolitické lokality nedaleko Beersheba (3300-3000 př. n. l.), kde byly nalezeny pozůstatky kruhové pece s 3040 cm v průměru, s 3 cm silnými vertikálními stěnami minimálně 12-15 cm vysokými.22, 24 Vnitřní povrchy silně zesklovatěly, díky přítomnosti popela a kovu. Kelímky byly oválné se zakulacenými dny s vnějšími rozměry 11x8 cm a vnitřní hloubkou 7 cm. Byly vyrobeny z šedého jílu, který byl promíšen s nasekanou slámou. Nebyly objeveny žádné formy ani výfučny, ale z této a sousedních lokalit byly vyzvednuty měděné ploché sekery, šídla a palcáty. Mimo této lokality nemáme žádné další doklady kelímkových pecí, až nálezy z oblasti Timna v Izraeli z přechodného období pozdní doby bronzové a rané doby železné. 25, 26 Kelímkové pece z Timna sestávaly ze čtvercových kamenných schránek, v nichž byly do země hranou zasazeny čtyři kamenné desky, na vrcholu s obezdívkou z malých kamenů (viz obrázek 7). Tato obezdívka mohla později zvyšovat pec v důsledku nahromadění materiálu kolem ní. Schránka byla plná popelu a bylo zjištěno, že pokud by nebyl dmýchán vítr z výfučen, pouze malý tah mohl dosáhnout až ke kelímku v peci. Musíme předpokládat, že ohniště bylo při

38

provozu často čištěno a že se ve spodní části pece nacházel vzduchový otvor, jako u výhňových pecí v době římské. Podobné pece, datované do období eneolitu a rané doby bronzové, byly objeveny v ruské Karélii.27 6 Rekonstrukce eneolitické kelímkové pece z trosek nalezených v Abu Matar, Izrael (podle Perrot22) 7 Čtvercová kamenná kelímková pec z Timna (podle Rothenberg a Lupu113) Odlévání a kování Výfučna, vyrobená z tvrdě pálené hlíny je dalším artefaktem, který měl dobrou naději na přežití. Nejjednodušší z nich je kónický kus hlíny s válcovým otvorem. Komplikovanější typy mají na jednom konci otvor o větším průměru pro připevnění k hubici měchů a menší otvor na konci vstupujícím do pece: tento konec je často zesklovatělý a pokrytý struskou. Výfučny z doby měděné a doby bronzové se nezdají být odlišné od těch z ostatních období a pravděpodobně nejlepší příklady jsou výfučny nalezené v pohřbech rané srubové kultury v Kalynivce,28 datované okolo 20001800 př. n. l. Jedná se o kelímkové výhňové výfučny, které velmi jasně vykazují právě popsané vlastnosti. Je zajímavé, že náležely slévači bronzu a byly pohřbeny společně s ním, což ukazuje, že kovář měl důležité sociální postavení. Obrázek 8 ukazuje celý soubor forem, výfučen a kelímků, nalezených v mohylovém hrobě č. 8 v Kalynivce, severně od Volgogradu. Je to jedno z nejzajímavějších zatím objevených metalurgických nalezišť a bude použito pro dokreslení mnoha faktů na následujících stránkách. Nejprve se budeme zabývat výfučnami. Konec, který byl upevněn k hubici měchů měří okolo 20 mm v průměru, ale ohnišťový konec se zdá být extrémně úzký (5.0 mm) ve srovnání s 20mm průměrem výfučen z pyrometalurgických lokalit jako jsou ty z Timna26 a Sinaje.29 Většina výfučen z mohyly je nějak zdobena, což lze rovněž spatřit na výfučnách z Timna a dalších lokalit, a tento prvek může napomoci spojování s pecními vyzdívkami. V tomto případě je to pravděpodobně vedlejším rysem a právě něčím, čemu se řemeslníci nemohou vyhnout. Podobné úzce zakončené výfučny byly objeveny v další mohyle, ale ty již nebyly zdobeny. Některé výfučny mají v průřezu tvar „D“ a mají plochý bok. To pravděpodobně z toho důvodu, že mohou být položeny na zemi, jak je znázorněno na obrázku 9. Kelímky používané ve výhních jsou ohřívány z větší části teplem sálajícím shora z ohně, v němž jsou umístěny a z toho důvodu by měly být velké a mělké. 30 Jistě bylo nezbytné odlévat velmi rychle po vyjmutí kelímku z ohniště vzhledem k velkým ztrátám tepla. Tyto pece by musely být velmi dobře izolované, aby teplo nebylo odváděno skrze ně do země. Japonské typy jámových zemních pecí z 18-19. století ukazují, jak důležité to bylo.31 Z mnoha lokalit pocházejí výfučny kolenovitého tvaru. Tyto výfučny mohly být používány různými způsoby, ale jeden z nich umožňuje dmýchání do tavící pece kovářem, pracujícím oběma rukama s vakovými měchy. Tato technika byla přesvědčivě demonstrována Dr. Andrieux v Beaune na jaře roku 1988, kdy bylo do formy odléváno typem kelímku zobrazeném na obrázku 13H, drženého pomocí opálené větve vložené do bočního otvoru. Kelímky mohly být vyrobeny z hlíny nebo kamene. Nejstarší je pravděpodobně z Abu Matar a pozůstatky ukazují na půlkulový oválný kelímek o rozměrech11x8 cm, hloubkou 7 cm, sílou stěny 1 cm a výstupkem pro odlévání.22 V Meser v Palestině,32 v Thermi,7 Lerna34 a Sesklo34 v Řecku byly objeveny kelímky oválného typu s držadlem umístěném na konci nebo na straně, pocházející z druhého tisíciletí př. n. l. Tento typ byl navržen jako jeden ze způsobů překonání problému s odléváním v kontextu eneolitu a doby bronzové. Vzhledem k tomu, že bod tání páru měděných kleští, jako třeba těch z pozdní doby bronzové z Enkomi na Kypru,35 je nejvýše 1084°C a měď musí být odlévána nejméně o 20°C přehřátá, tj. 1100°C, je zde problém s odléváním z kelímku s obsahem mědi, ačkoliv s bronzy je tento problém minimalizován. Je pravděpodobné, že čelisti kleští chránil hliněný obal. Všechny kelímky z Meser32 (3000 př. n. l.), Thermi6, 7 (3000-2500 př. n. l.) a Lerna V35 (2700 př. n. l.) (viz obrázek 10) ukazují jednu z možných cest k překonání tohoto problému. Ta spočívala v namodelování výčnělku na konci nebo na straně kelímku obsahující otvor o průměru 1 cm,do něhož mohl být vložený hlínou pokrytý prut nebo klacek umožňující otáčení, nebo dokonce vyzvednutí kelímku pro lití. 8 Soubor kamenných forem, hliněných výfučen a kelímku z hrobu slevače bronzu v Kalynivce severně od Volgogradu (bývalý SSSR) 39

9 Použití kelímku a výfučny z Ambelikou, Kypr (raná doba bronzová) 10 Příklad kelímku s otvorem pro rukojeť z Lerna, Řecko (střední doba bronzová) (s laskavým svolením American School of Classical Studies, Athény) Další způsob překonání problému ukazují kelímky z Kea (Keos)36 a Serabit37 (1550-1200 př. n. l.) mající otvor na licím konci a zakulacená dna tak, že mohou být nakláněny. Kelímek ze Serabit mohl pojmout okolo 870 kubických centimetrů nebo 7.6 kg bronzu, který mohl být odléván nakláněním kelímku o více než 40°: forma mohla být zapuštěná v písku před kelímkem a odkryta odhrnutím dřevěného uhlí nacházející se před ní, jak ukazuje obrázek 11. Kelímek mohl být otáčen prutem či klackem tlačením nebo taháním tyčkou s háčkem za přední část kelímku. Podobné kelímky s postranním licím otvorem byly nalezeny v Tell edh Dhiba´i a jsou znázorněny v Mererukově hrobce z období Staré říše. Tyto kelímky musely mít nějakým způsobem řešenou vyjmutelnou zarážku, což umožnilo přímé lití do forem bez nahýbání, jak ukazuje Davey. 38 11 Způsob používání kelímku z pozdní doby bronzové nalezeného v Keos, Řecko Některé z egyptských hrobových maleb39 zachycují lití ze silnostěnného kelímku otevřeného typu (jako z El Argar40) za použití vrbových prutů. Míza ve vrbových prutech mohla po krátkou dobu zabránit ztrátě ohebnosti zuhelnatěním, ale nedá se očekávat, že by vrbové pruty vydržely po dobu naplnění celé řady asi 18 forem, jak je znázorněno na obrázku 12. Pravděpodobně zde došlo k zapojení určit umělecké svobody ztvárnění. Je také možné, že výjev zobrazuje pouze jedno z několika samostatných lití. Příležitostně jsou nacházeny kelímky s nožičkami nebo s patkou. Jeden z nejstarších příkladů je z Tróje III (2200-2050 př. n. l.) a kdyby nebyly objeveny i na jiných místech (například v raně křesťanském Irsku), mohli bychom pochybovat o jejich použití jako kelímků.41 Trojský kelímek měl čtyři nožičky a obsahoval sedimenty zlata a uhličitanu mědi (obrázek 13). Podobné kelímky byly nalezeny v lokalitě z doby bronzové v Dainton v Devonu.42 Kelímek z Balaubash v Rusku28 (1500-1300 př. n. l.) měl dno a není jisté, zda by byl považován za kelímek, kdyby neobsahoval usazeninu. Často je snadné zaměnit keramický střep za kousek materiálu kelímku a jedinou cestou k ujištění se, je hledání intenzivního zesklovatění způsobeného dřevěným popelem spolu se znečištěním struskou. Čas od času mohou běžné keramické střepy spadnout do vrstvy popelu ve výhních a tímto způsobem zesklovatí, ale je nepravděpodobné, že by obsahovaly strusku nebo kovová residua. 12 Egyptské kelímky držené pomocí vrbových prutů během lití do forem; kov je roztaven v kelímku ve výhni s nuceným přívodem vzduchu pomocí čtyř nožních měchů, vrbové pruty sloužily k vyzvedávání kelímku k formě uprostřed, která má skupinu licích kanálů; jeden z mužů napravo přináší oxhide ingot ve tvaru hovězí kůže; výjev z hrobky v Thébách přibližně 1500 př. n. l. (podle P. E. Newberry 39) 13 Typy nejstarších kelímků A2 Trojúhelníkovitý kelímek z Mikulčic, Morava; 8. století B1 Půlkulovitý kelímek z Tel Zor, Izrael; pozdní doba bronzová – raná doba železná B2 Kelímek s plochým dnem z Godmanchester, Spojené království; doba římská B3 Kuželovitý kelímek ze St. Albans (Verulamium), Spojené království; doba římská B4 Kelímek s plochým dnem z Tel Quasile, Izrael (11. stol. př. n. .l); pozdní doba bronzová – raná doba železná B5 S Kelímek s nožkou z Tróje III (2100 př. n. l.) (rozměry jsou velmi přibližné) B6 Kulatý kelímek s patkou z Balaubash, bývalý Sovětský svaz; pozdní doba bronzová B7 Čínský kelímek s patkou (obráceně zakřivený); dynastie Šang (bez udání rozměrů) C Kelímek s krčkem z Huntsham, Spojené království; doba římská D1 Horizontálně zúžený kelímek z Kalinovky, bývalý Sovětský svaz; pozdní doba bronzová D2 Vertikálně zúžený kelímek z Culykhan, Skotsko; pozdní doba bronzová E Uzavřený kelímek z Dinas Powys, Wales; 7. století F Kelímek ve tvaru vaku (kulovitý kelímek) z Godmanchester, Spojené království; doba římská 40

G Zašpičatělý kelímek (se zúženým okrajem), Corbridge, Spojené království; doba římská H Kelímek s tulejkou z Meser, Izrael (3000 př. n. l.) J1 Oválný kelímek se zakulaceným dnem z Tróje IV (2000 př. n. l.) J2 Oválný kelímek s plochým dnem ze Skandinávie; pozdní doba bronzová K Lžícovitý kelímek z Balanova, bývalý Sovětský svaz; pozdní doba bronzová (bez udání rozměrů) L Kelímek z Keos s licím otvorem na jednom z konců; pozdní doba bronzová Největší množství nejstarších nalezených kelímků je polokulovitých nebo ve tvaru lodičky. Některé z kruhových kelímků mají ploché dna, tak jako z Tel Quasile25 and Timna v Palestině. Pozdější jsou velmi často trojúhelníkovité nebo podobně jako moderní kelímky kulaté s mírně nálevkovitým hrdlem a plochým dnem. (viz obrázek 13). Předběžná typologie kelímků je uvedena v tabulce 12. Tabulka 12 Typologie kelímků A Trojúhelníkovitý nebo ve tvaru „D“ A1 Trojúhelníkovitý; se zahroceným dnem - mělký A2 Trojúhelníkovitý; se zahroceným dnem - hluboký A3 Ve tvaru „D“ A4 Trojúhelníkovitý – s plochým dnem B Kruhový B1 Půlkulovitý B2 S plochým dnem B3 Kuželovitý B4 S plochým dnem – s nálevkovitě rozšířeným hrdlem B5 S plochým dnem – s nožičkami B6 S patkou B7 S patkou – obráceně zakřivený C S krčkem D Zúžený D1 Horizontálně zúžený D2 Vertikálně zúžený E Uzavřený F Ve tvaru vaku nebo kulovitý G Zašpičatělý (se zúženým okrajem) H S tulejkou J Oválný nebo lodičkovitý J1 Se zakulaceným dnem J2 S plochým dnem K Lžícovitý L S licím otvorem Kelímkové pece

41

Je důležité být schopný rozlišovat mezi pyrometalurgickou výrobou a tavením, což v některých případech umožňuje složení strusek. Jak jsme viděli, redukční strusky jsou v podstatě železité křemičitany, bohaté na železo a s nízkým obsahem neželezných kovů. Na druhou stranu mají kelímkové strusky tendenci stávat se bohatší na neželezné kovy a dřevěný popel a chudé na železo. Jsou zde v podstatě dva typy strusek: (a) vnitřní strusky, které vznikají jako výsledek reakce mezi mědí, oxidy železa v tavenině a složkami kelímku, zejména křemenu. Z tohoto důvodu se jedná o komplexní křemičitan, ale strusky mohou obsahovat i určité množství železa, protože zachycená redukční struska železitého křemičitanu vyplouvá na povrch, pokud je materiál ingotu přetavován a mísí se s ostatními křemičitany. (Mohou zde být další pozůstatky kovů ulpívající na stěnách kelímku a jejich analýzy nám poskytují vodítko k tavenému kovu). A (b) struska na vnějším povrchu kelímku vzniklá reakcí mezi dřevěným popelem a hliněným materiálem kelímku. Čas od času je složení upraveno přídavkem oxidovaného kovu, který stekl po stěnách kelímku během tavení nebo lití. V tabulce 13 jsou uvedeny některé analýzy, kde můžeme vidět, že ačkoliv jsou tyto strusky proměnlivé ve složení, všechny obsahují neželezné kovy a mnohem méně železa než redukční strusky. Tabulka 14 ukazuje výsledky přetavování surové mědi v inertní atmosféře na lokalitách z Izraele. Zatímco ze zde nevyskytují žádné změny v již tak velmi nízkém obsahu olova, které je rozpuštěno v mědi, obsah železa byl výrazně nižší. Kelímkové tavení je často prováděno pod příkrovem dřevěného uhlí a prostředí se tak stává redukční. Pokud je ale prostředí oxidační, velké množství legujících prvků vstupuje do strusky, jako se zjevně stalo v Serabit, kde tavenina byla rozhodně bohatá na olovo. Tabulka 13 Složení kelímkových strusek, hmotnostní %

CuO FeO SiO2 Al2O3 CaO CO2, H2O, O2 Ni Zn Pb Sn As - = neurčováno

Chrysokamina (Kréta)67 45.05 2.40

Serabit (Sinaj)37 Cu 21.7 Fe 1.9

Abu Matar (Izrael)24 Cu 47 42 Fe 9 23

Tel Quasile (Izrael) Cu 18 Fe 20

Tel Zeror (Izrael) Cu 20 Fe 12

Timna (Izrael) Cu 43 Fe 19

23.8

37.9

zbytek

zbytek

zbytek

zbytek

28.75

0

-

-

-

-

0 (Desch) -

stopy 38.0 0 0.5

<1.0 absence absence -

stopy 0.48 0 -

0 0.72 6.4 -

<0.1 0.62 -

Výskyt bronzu v rané době bronzové Nejstaršími bronzy se zdají být ty z Mezopotámie, tj. ze starého městského státu, který byl závislý na mědi z ložisek anatolských a perských vysočin a pravděpodobně i na obchodu s dodávkami cínu. Pokud se zajímáme zkoumáním chronologie lokalit v regionu delty Eufratu a Tigridu, můžeme být ohromeni shodou v datovaní výskytu pravých cínových bronzů. První výskyt bronzu se zdá být ve všech nejstarších lokalitách mezi lety 3000-2500 př. n. l.: před tímto datem byly používány kovy ryzí nebo se jednalo o arsenové mědi. V královských hrobkách v Uru datovaných do první dynastie okolo roku 2800 př. n. l. byly objeveny pravé cínové bronzy s 8-10 % Sn.4 Hlavice seker měly ve středu typickou litou strukturu s výskytem delta fáze a ředinami. V dalším případě byla šipka ze stejného období vyrobena z tvářené a žíhané mědi se závěrečným tvářením zastudena a předměty z Geoy Tepe v Ázerbájdžánu byly také bez obsahu cínu. Později (okolo 2200 př. n. l.) vydaly hroby v Uru mědi a bronzy s nízkým obsahem cínu (0-2.4 % Sn), které byly tvářené. Tyto skutečnosti naznačují, že anatolské a perské vrchoviny se neúčastnily nejstaršího použití bronzu a i v místech jako Ur mohlo přerušení dodávek cínu vést k opětovnému návratu k bronzu s nižším obsahem cínu. Tabulka 14 Efekt tavení na složení surové mědi (podle Lupu a Rothenberg 26) Číslo vzorku

V základním stavu, % Fe Pb

Po přetavování, % Fe Pb 42

1 2 3 4 5

18.0 6.1 8.0 14.1 8.0

0.03 0.05 0.05 0.03 0.01

0.07 3.40 1.34 0.40 0.09

0.03 0.05 0.21 0.03 0.03

Nyní se podíváme na situaci v Tróji na západ od anatolských vrchovin. Osídlení lokality v Tróji začalo okolo roku 3000 př. n. l. s Trójou I a použitím arseno-měděných předmětů, jako jsou šídla, jehly, jehlice a fragmenty hliněných forem. S jednou výjimkou (10 % Sn bronz v Tróji II) se cínové bronzy nevyskytovaly až do Tróji III a IV (2200-1900 př. n. l.).43 Je zde málo náznaků opětovného návratu, ukazující na to, že obchodní spojení byla udržována až do konce využívání této lokality (1190 př. n. l.). Trója III a IV poskytla mnoho kelímků a kamenných forem.41 Kelímky byly z větší části mělkých polokulovitých tvarů: jeden měl čtyři nožičky a sediment mědi a zlata. Byly zde objeveny otevřené i uzavřené steatitové formy určené pro odlévání nástrojů a zbraní. Současná s Trójou I je i lokalita Thermi na Lesbu, reprezentující stejnou kulturu. Vykopávky v Thermi mimo cínového nápažníku vydaly i čtyři cínové bronzy z celkem 26 analyzovaných předmětů ze slitin mědi. 6, 7 Datování pokrývá období 2700-1200 l. př. n .l. a dva z bronzů se objevují v pozdějších úrovních. Na této lokalitě byly také nalezeny výfučny, kelímky a fragmenty hliněných forem. Kyklady také poskytly několik pravých bronzů mezi souborem měděných a arseno-měděných předmětů. Bronz byl použit na sekery s otvorem na topůrko, teslice a dýky. EGYPT Až od čtvrté dynastie (2600 př. n. l.) začínáme v předmětech ze slitin mědi spatřovat výrazné množství cínu. V době střední říše (2000 př. n. l.) existují náznaky změny a pravá doba bronzová začala brzy poté.3 Je pravděpodobné, že většina používaného kovu pocházela ze Sinaje, kde byly objeveny eneolitické a mladší lokality. Mladší lokality ukazují rozsáhlé využívání materiálu na bázi mědi a některých dalších minerálů z regionu.44 Přestože již z páté dynastie (okolo 2500 př. n. l.) pocházejí hrobové scény zobrazující dmýchání píšťalami, nemůžeme předpokládat, že se jednalo o postup tavení kovů užívaný v daném období: vzhledem k tomu, že může způsobit pouze lokální zvýšení teploty, například pro tvrdé pájení nebo svařování. Pro tavení či redukci musel být použit přírodní tah nebo měchy. Zdá se, že na bronzových artefaktech z této oblasti nebyly provedeny žádné metalografické průzkumy. Dva zkoumané artefakty z doby bronzové se ukázaly být arsenové mědi.45 První je hlavice sekery datovaná do doby 1800 př. n. l., která obsahuje 1.5 % As a 0.2 % Sn. Sekera byla odlévaná, ale vykazovala stopy tváření zatepla nebo tváření zastudena následované žíháním. Žíhaná struktura měla tvrdost 57-90 HB, zatímco koncové zastudena tvářené oblasti měly tvrdost 112 HB. Druhým předmětem byl nůž z 18. dynastie (1600-1300 př. n. l.) s 0.81 % As a 0.03 % Sn. Tento předmět také vykazoval strukturu tváření zatepla. 46 Dalším příkladem mědi z období rané doby bronzové je socha Pepiho I (6. dynastie, okolo 2200 př. n. l.). 4 Měď zde byla použita pro svoji tvárnost, jelikož velká část sochy je vyrobena z plechu. Brzy po období střední říše byl na sochy používán bronz a je pravděpodobné, že na menší figury byly použity techniky ztraceného vosku nebo přesného lití na vytavitelný model. Hrobové scény zobrazují techniky lití do uzavřených forem, které se uplatnily pro výrobu dveří. Polovinu kamenné formy použitou pro nábytkové ozdoby můžeme spatřit v káhirském muzeu. Buhen poskytl důkaz ze staré říše (3. tisíciletí př. n. l.) pro redukci měděných rud s nízkým obsahem železa, ale tyto byly redukovány s přídavkem železných rud jako tavidla. Přesné určení původu rud, které obsahovaly více než 0.5 % Au není známé, ale mohly pocházet z Východní pouště.47 ÍRÁN Lokality v Sialk,48 Tepe Hissar49 a Hasanlu50 jsou chudé na bronzové předměty a zdá se, že úrovně se slitinami mědi náleží k nebronzovým fázím rané doby bronzové. Na druhé straně poskytl Tepe Giyan51 kromě dvou příkladů mědi s vysokým obsahem niklu (1-1.35 % Ni), i dva cínové bronzy s 11.4 a 13 % Sn. V Geoy Tepe52 na severozápadě Íránu se začínají cínové bronzy vyskytovat okolo roku 2000 př. n. l. U jehlice obsahující okolo 10 % Sn bylo shledáno, že se jedná o žíhaný tuhý roztok 43

s jemnými zrny, který byl pravděpodobně tvářen zatepla. Další jehlice a nánožník, oba s obsahem okolo 5 % Sn, se vyskytovaly také v měkkém žíhaném stavu. Na druhou stranu bronzový korálek vykazoval alfa-delta eutektoid v matrici tuhého roztoku. Objevovala se zde i určité množství strusky a olova, ale vnější oblasti zrn byly rovnoosé a zdvojené a z tohoto důvodu musel být materiál žíhaný a částečně homogenizovaný. Pozdní výskyt korálků na této lokalitě poukazuje spíše na obchodování, než na místní zdroje. Skutečnost, že archeologické úrovně v Tepe Hissar,49 datované až do období 2100-1800 př. n. l. neobsahují pravé bronzy, ale pouze slitiny s 0.78-2.24 % Sn, dokreslují nerovnoměrný rozvoj bronzů v Íránu. Ze Sůs53 na irácké hranici nepocházejí z období 1800 př. n. l. pravé bronzy, ale pouze slitiny s obsahem cínu do 1.63 %. Až do období „luristských bronzů“ (1500-700 př. n. l.), nevidíme v Íránu skutečný rozkvět doby bronzové. Toto bude pojednáno v následující kapitole. PERSKÝ ZÁLIV Jedna z možných oblastí zásobujících mezopotamské civilizace mědí byla nalezena v Ománu a je téměř jisté, že se jedná o legendární Magan, zmiňovaný v akkadských a sumerských textech. Měď zde byla zpracovávána již od třetího tisíciletí př. n. l. a nejintenzivněji během období Umm nan Nar na přelomu 3. a 2. tisíciletí 54, kdy byly taveny bohaté sekundární rudy obsahující 30 % mědi. Produktem byl kamínek a kovová měď a jako tavivo byly používány železné rudy. Komplexní produkt byl rozdrcen a kousky mědi byly odděleny od strusky a kamínku a přetaveny. Odhaduje se, že během tohoto období bylo v této oblasti vyrobeno 2000-4000 tun mědi. Některé výsledky analýz vykazují vysoký obsahy niklu55 a je pravděpodobné, že tato oblast je jedním ze zdrojů artefaktů s vysokým obsahem niklu často nacházených na Blízkém východě. SÝRIE A PALESTINA V údolí Amuq, nyní v Turecku, bronz začal být vyráběn okolo roku 3000 př. n. l. (Amug G). Z tohoto období byl objeven kelímek, který měl usazeninu obsahující 5 % Sn, 0.5 % As a 1 % Ni. Stopy minerálů mědi naznačují, že zde probíhala redukce kovu a výroba bronzu.56 Bronzy z Ras Shamra57 a Byblos 58 datované okolo roku 2200 př. n. l. obsahují cín, kolísající z 2.84 % až do 18.21 %. Mnoho syrských vzorů, jako měsíčkovité sekery z Jericha a Tell el Hesi59 je zaznamenáno také v Palestině. Sekera s otvory z Megido, stejně jako jehlice z výraznými hlavicemi datované do EB III, mohou být importy. Byly provedeny metalografické průzkumy šesti artefaktů palestinského původu, zahrnující pět dýk a jednu měsíčkovitou hlavici sekery. Dýky ukázaly očekávaný přechod z arsenových mědí do cínových bronzů během přechodného období z rané doby bronzové do střední doby bronzové (okolo roku 2000 př. n. l.). Měsíčkovitá sekera byla plně cínový bronz s 8.6 % Sn a 1.3 % Pb, jež napomohlo odlévání takovéhoto typu nástroje s tenkým profilem.60 EGEJSKÁ OBLAST Domněnka, že právě ze Sýrie došlo k prvnímu šíření cínových bronzů západním směrem je podložena jistými podobnostmi mezi Krétou a Byblem. Doklady obchodu na západ existují ve formě tří dýk pocházejících z Byblu, jedné nalezené na Kypru a dvou na Krétě (2000 př. n. l.). 61 Na konce rané doby bronzové (2100-1900 př. n. l.) existovalo mezi Ras Shamra v Sýrii, Kyprem a Krétou mnoho společných rysů, ale obchod jistě neprobíhal pouze jednosměrně. Kypr měl mnoho co nabídnout v souvislosti s mědí, ale ne cínem a není proto překvapivé, že předměty nalezené v eneolitickém a středním kyperském kontextu jsou čisté mědi s relativně nízkým obsahem As.62 Mnoho z nich má neobvyklých 0.5 % Sn a je dobře možné, že některé z rud pocházejí z ložisek v pohoří Taurus v Turecku. Když se věnujeme studiu řecké pevniny, nacházíme očekávané arsenové mědi v kontextu raného helladského období,63 ale v Sesklo v Thesálii se začínají již objevovat bronzy.64 Na této lokalitě byl objeven kelímek s tulejkou (viz obrázek 13). Ve Vardavoftsta65 v Makedonii byly objeveny dva zředěné bronzy (2.14 % a 3.37 % Sn) společně s bronzovou jehlicí obsahující velké množství cínu, antimonu a niklu. Je nepravděpodobné, že tato lokalita byla osídlena před rokem 1000 př. n. l. Nicméně je zřejmé, že i lokality pozdní doby bronzové na pevnině často produkovaly bronzy s velmi nízkým obsahem cínu, takže údaje získané z analýz z Vardavoftsta nejsou neobvyklé. Rysem řeckých pevninských artefaktů v pozdní době bronzové jsou komplexní slitiny obsahující značné množství antimonu a zinku 44

naznačující, že dokonce i v takto pozdním období nebylo snadné cín získat a byl nahrazován antimonem z místních zdrojů, snad z Makedonie. KRÉTA Výrazně více než o řecké pevnině víme o Krétě.21, 66 Počátky metalurgie se objevují v rané minojské kultuře I (2400-2200 př. n. l.) a hlavní centrum se zdá být na mesarské planině na jihu. Většina nálezů z tohoto období jsou arsenové mědi, zatímco zředěné bronzy (3.14-3.16 % Sn) se nevyskytují až do střední minojské kultury I (2000 př. n. l.). Aghia Triada ze střední minojské kultury III (1700 př. n. l.) vydala bronzové dýky a nože obsahující 9.48 % a 8.65 % Sn.67 Velmi známé krétsko-mykénské dvojbřité sekery jsou ve většině případů cínovými bronzy (3-18.0 % Sn). Formy pro tyto a další předměty byly nalezeny v Mallia68 a Melos.69 Ačkoli máme náznaky záměrného přidávání cínu již v rané minojské kultuře I-II (2500-2200 př. n. l.), až od střední minojské kultury II (1800 př. n. l.) byl bronz používán pro širokou škálu předmětů. 70 Standardní slitina (10 % Sn) byla pravidelně vyráběna až od střední minojské kultury III (1700 př. n. l.). V tomto období byl obchod schopen poskytovat cín i měď, jak víme ze dvou vraků lodí z jižního Turecka.12, 13 ITÁLIE Měděné kultury Remedello a Rinaldone ustoupily kulturám rané doby bronzové okolo let 1900-1800 př. n. l. Proměnu je možné spatřit na změnách stylu artefaktů – lité sekery s lištami místo plochých seker, často se zářezem v týlní ploše, pomocí kterého se umísťoval kolík nebo nýt do topůrka (viz obrázek 14). Existují stopy obchodování přes Brennerský průsmyk, 71 ale v Toskánsku se nacházejí ložiska měděných i cínových rud, které byly nepochybně v minulosti využívány. Analyzované předměty ze severní a střední Itálie ze 44 % spadají do skupiny, která obsahuje poměrně velké množství stříbra, ale malé množství arsenu a antimonu. 21 Často také obsahují znatelné množství zinku, o němž víme, že je přítomný v toskánských rudách.67 V různých částech Itálie bylo nalezeno mnoho depotů, což ukazuje zvyšující se použití kovu v rané době bronzové. Ve Val Seriano byl nalezen nedatovaný depot 35 plankonvexních bronzových ingotů, obsahujících 7.15 % Sn a 1.59 % Ag.72 Kousky kovu nalezené spolu s tímto depotem měly pouze 0.42 % Sn a 1.4-5 % Sb, což ukazuje na velmi rozdílný zdroj, pravděpodobně maďarský. Další depoty byly nalezeny v Noceto blízko Forli a Montemerano, nedaleko řeky Fiory. V Ripatransome na východním pobřeží byl objeven depot 25 nepoužitých dýk s masivní rukojetí. Tento nález naznačuje, že v malé vzdálenosti odsud, pravděpodobně v Toskánsku, se nacházela dílna, v níž mohly být tyto dýky vyrobeny. Většina italských seker a dýk z rané doby bronzové obsahuje 9 a 15 % Sn což naznačuje, že v tomto regionu nebyl žádný nedostatek cínu. Deset z šestnácti depotů pochází z provincií Siena a Grosseto v okruhu 50 km od Monte Anianta, kde se nacházejí ložiska mědi. Cínové rudy se vykytují na severozápad odtud, v Coline Metallifere. Ve střední Itálii existovala bohatá apeninská kultura a v jednom z nalezišť z této kultury, v Copa Nevigata na pobřeží Jadranu, byla nalezena měděná forma.67 14 Některé příklady raně italských plochých seker, se zářezy v týle, ukazující způsob upevnění na toporo Ačkoli jsou zde známky kontaktu s mykénským světem, naznačují zájem o italský cín a měď, hlavním znakem italské rané a střední doby bronzové je intenzivní lokální vývoj. Sardinie je jednou z nejdůležitějších průmyslových oblastí Itálie a kromě toho, že má několik ložisek mědi a olova, má také přinejmenším jeden zdroj cínu v Monte Linas, který byl prokázán teprve nedávno.73 Bohužel velmi málo artefaktů ze slitin mědi je stratifikovaných. Může se zdát, že v období eneolitu a až do začátku 2. tisíciletí, zde vznikaly ryzí mědi s malým množstvím arsenu. Po krátké rané době bronzové přišla v průběhu kultury nuragů (po roce 1500 př. n. l.) vrcholná doba bronzová, o které bude pojednáváno v následující kapitole. IBERSKÝ POLOOSTROV Jedná se o další oblast s velmi známými ložisky cínu, které jsou v dnešní době téměř vyčerpané. Cínové rudy byly objeveny v Coruña na severozápadě Španělska a napříč provinciemi Pontevedra a Orense směrem na severovýchod Portugalska.74 Malá ložiska cínu jsou známa také z Murcia a Alméria.75 Existuje mnoho zpráv o enormních struskových haldách na iberském poloostrově. 76, 77 Mnoho z nich je zcela zřejmě výsledkem extrakce drahých kovů z pyritických ložisek nohatých na arsen, olovo a antimon, ale chudých na měď, jako například Minas dos Moros v Portugalsku.75 Nicméně rudné těleso v Rio Tinto na jihozápadě 45

Španělska poskytovalo ložiska bohaté na měď (>8 % Cu) v sekundárně obohacených zónách a je odhadováno, že pouze v římském období zde bylo vyprodukovalo 60 000-70 000 tun kovové mědi. Není pochyb o tom, že tato ložiska a nejspíše také oxidovaná pásma na povrchu byla využívána v mnohem starších obdobích. I přes tyto dostupné zdroje se avšak zdá, že žádná těžba zde nebyla prováděna až do 3. tisíciletí př. n. l. Doklady zpracování mědi byly nalezeny v několika sídlištích, kde byly vyráběny artefakty z mědi a arsenové mědi. 78 Plnohodnotná doba bronzová nezačala dříve než v období 1700-1000 př. n. l., což je dobře vidět na El Argar a dalších lokalitách v jihovýchodním Španělsku,40 které ukazují přechod od arsenových mědí k pravému bronzu právě tak, jako v britské kultuře Wessex. Kultura El Argar začala okolo roku 1700 př. n. l. a mohla se vyvinout z kolonií založenými lidmi přicházejícími z východního středomoří.79 Lokalita El Argar je zvláště bohatá na kovy a poskytla 494 bronzů z celkového souboru 1450 artefaktů ze slitin mědi.40 Pravá fáze doby bronzové nezačala dříve něž okolo roku 1500 př. n. l. a bronzy se vyznačují nízkým obsahem arsenu a olova, jak se v pozdějších fázích rané doby bronzové dá očekávat. Obsah cínu kolísá od 4.6 % v noži do 13.15 % v náramku. Byly zde objeveny kamenné formy a mělké polokulovité kelímky, ale pouze několik ingotů. Jeden kelímek obsahoval zoxidované měděné krusty, které měly 5.05 % Sn a 0.92 % Pb a nepochybujeme proto, že na této lokalitě byl kov redukován a odléván (viz tabulky 15, 16 a 17 s analýzami kovů, rud a strusek). Nejdůležitější typy artefaktů vyráběné v tomto období jsou výrazně rozšířené sekery (forma na jejich výrobu byla nalezena v El Argar), dýky s širokým jílcem, ploché čepele nožů nebo dýky s organickými jílci, halapartny, nápažníky a jedna dlouhá čepel meče. Zdá se, že bronzy byly používány pouze pro silné nápažníky (které byly pravděpodobně odlévané), dýky nebo nože a dlouhá čepel meče, zatímco zbylé artefakty jsou měděné. Žádné metalografické průzkumy nebyly zatím provedeny, takže není jasné, jestli byly tyto artefakty pouze odlévané nebo na závěr kované. Mnoho z nich se zdá být kovaných a průměrný obsah cínu v bronzech je okolo 8 %. To je vhodné složení pro kování zatepla nebo tvářením zastudena v rozsahu žíhání. (Zdá se, že představuje typickou kulturu rané doby bronzové s poměrně primitivní technikou.) Tabulka 15 Složení iberských bronzů z kultury El Argar Provenience

Předmět

Reference

Sn Pb As Campos náramek 7.53 Campos náramek 12.39 Campos náramek 5.0 Campos náramek 13.15 C. del Agua plochá sekera 8.26 0.68 El Argar* nýty 10.00 El Argar nýty 7.84 El Argar nýty 6.54 El Argar nůž-dýka 4.60 El Argar nůž-dýka 5.35 El Argar meč 6.43 El Argar obsah kelímku 5.05 0.92 El Argar ingot 36.21 20.84 El Oficio nýt (dýka) 10.0 0.0 0.0 El Argar sekera 6.6 0.85 <0.01 Los Millares nápažník 0.16 tr. ~10.0 * Z El Argar pochází 494 "bronzových" předmětů z 1450 předmětů ze slitin mědi tr. = stopové množství

Pb

0.0 0.32 tr.

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 21 21 21

Tabulka 16 Analýzy některých měděných rud a koncentrátů Prvek

Sulfid, Wieda (Harz)1

Sulfid, Huttenrode1

Sulfid, Treseberg1

Sulfid, Kamsdorf (Fahlerz) 1

Cu

26.0

34.3

30.0

32.04

Sulfid, Velem St. Vid Maďarsko1 17.35

Sulfid, Mitsero, Kypr103

Sulfid, Kypr35 koncentrát

2.1, 2.5

22.6

Oxid, Parazuelos a východní Španělsko40 20.5

Oxid, Gaudos 67

50

46

zahrnuje CuO Ag Pb As Sb Zn Fe S Sn Bi Co Ni SiO2 Al2O3 CaO

1.86 tr. 0.23 24.11 4.16 9.32 34.64 -

tr. 0.11 2.14 0.02 19.06 38.22 -

tr. 0.08 0.08 0.002

Prvek

Sulfid, Bocheggiono, Itálie67

Sulfid, Tepe Hissar49

Cu Ag Pb As Sb Zn Fe

11.2 0.81 0.03 0.06 tr. 0.33 27.01

76.1 tr. 6.26

S

30.45

17.2

Sn Bi Co Ni SiO2 Al2O3 CaO

0.24

tr.

0.22 0.43 10.19 15.05 3.84 4.85 28.34 1.83 2.95

29.90 6.04 16.64 1.4 28.60 -

0 0 0 tr. 0.46 36.51 6.29 -

25 g/t 0.02 0.02 0.02 1.5 33 40 tr. tr.

tr. 0.5 1.21 0.5 27.8 velmi málo 0.1 0.3 14.8

FeO 5.1 0.137

27.0

Oxid, Egypt východní poušť Abu Seyal53 5.48

Oxid, Timna Izrael26

Oxid, Burgas Bulharsko112

Sulfid koncentrovaný, Rakousko108

Oxid, Egypt východní Sinaj3

41.6

převážně oxidy velmi málo

0.3

9.0 0 24.0 0 0 0 8.4

28.35 0.025 0.05 0.27 0.08 32.04

3.1 0 25.8 tr.

0 0 0 0 -

0.33 4.92 0.33 1.61

0.05 0.7 přítomnost

0

Tabulka 17 Analýzy měděných pyrometalurgických strusek, hmotnostní % Prvek

Felsberg,1 Sasko

Kitzbühel,109 LBA silná

tenká

Apliki, Kypr104 LBA

Parazuelos, Španělsko40

Timna II, Izrael

Volo Kastro Řecko112

Skouriotissa, LBA 104

Kypr,

I

II

III

26

Enkomi Kypr,104 LBA

Ras Shamra, Sýrie,104 LBA

LBAEIA Fe2O3

66.6

56.67

44.51

65.6

56.73

43.3

53.5

64.9

69.8

69.4

64.7

65.78

SiO2

16.9

30.25

31.64

21.3

19.7

40.2

7.74

19.42

15.7

24.2

15.6

18.5

CaO

ND

1.85

7.40

1.14

4.06

9.3

0.9

1.22

0.70

-

1.3

2.4

Al2O3

2.65

-

-

7.8

0.34

2.2

-

3.83

1.73

0.28

1.7

5.1

MgO

ND

-

-

tr.

0.54

0.5

2.72

tr.

tr.

-

BaO

3.28

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Cu

2.74

1.08

0.24

0.91

12.1

0.61

2.06

0.7

-

3.6

5.8

1.9

Sn

0.15

-

-

-

0.05

-

0.06

-

-

-

-

-

FeO

tr.

47

Pb

tr.

-

-

-

1.8

-

tr.

-

-

-

-

-

Zn

tr.

-

-

-

-

-

0.77

-

-

-

-

-

0.54

0.06

0.10

-

1.83

-

-

3.37

0.26

Sb

0.48

-

-

-

-

-

As

1.52

-

-

0.17

-

-

Bi

0.19

-

-

-

-

-

Ag

2.73

-

-

-

-

-

Ni

0.19

-

-

tr.

tr.

-

P2O5

-

0.12

0.12

0.40

0.27

CaSO4

-

-

2.43

-

-

S

ND = nedetekováno; - = neurčováno; tr. = stopové množství; LBA = pozdní doba bronzová; EIA = raná doba železná

EVROPA Ve střední Evropě bylo mnoho předmětů unětické kultury (1800-1500 př. n. l.) vyrobeno z arsenové mědi, ale již během tohoto období začínáme vidět počátky používání pravých cínových bronzů. Nápažníky a „ingotové“ hřivny s očky, ze kterých jsou předchozí pravděpodobně odvozeny, jsou často pravé cínové bronzy obsahující 810 % Sn. Pro práci s těmito materiály byla nutná dobrá znalost tepelného zpracování bronzů. Sekery s lištami byly nepochybně odlévané, vzhledem k jejich tloušťce, která je tak velká, že by bylo obtížné je vykovat z bronzu. V tomto období můžeme spatřit počátky výskytu depotů. Ty mohou být trojího charakteru: (a) slévačské depoty obsahující odpadní kov a nefunkční nebo opotřebované artefakty skryté v neklidných časech; (b) votivní depoty a obětiny v kultovních lokalitách; a (c) pravé "poklady" nebo depoty drahých kovů, také skryté v období krizí. Obsah jednoho souboru depotů z Dieskaul (Halle) zahrnoval sekery, dýkovité sekery, nápažníky, nákrčníky a spirálovité prsteny. Čtyřicet procent z analyzovaných artefaktů jsou bronzy, většina z bronzů jsou těžké kruhy. Tyto depoty jsou pravděpodobně votivního charakteru a zdají se být tvořeny reprezentativními módní předměty z daného období. Hlavním zdrojem cínu pro jižní a jihovýchodní Evropu se zdají být Krušné hory na saskočeském pomezí. Nástup skutečné rané doby bronzové v Británii je ukázán ve wessexské kultuře (1600-1400 př. n. l.), kde máme vedle sebe dvě dobře definované kovové tradice. Tradici s arsenovou mědí s úzkým vztahem k Irsku a druhou bronzovou spojenou s kontinentem. V Británii80 je důkazem odpovídajících zásob cínu vysoký obsah cínu (17 %) v bronzech rané doby bronzové. Výskyt předmětů v hrobech wessexské kultury svědčí o existenci rozsáhlých obchodních kontaktů a nabízí se otázka, zda nebyl cín předmětem směnného obchodu. Velmi podobná situace je v západní Francii a zejména v Bretani.81 Bretaňské žuly obsahují cín stejně jako v Massif Central. Ačkoli ty jsou nyní vytěženy, u St. Renan v Bretani bylo v roce 1962 získáno 500 tun koncentrátu obsahujícího 74 % Sn02. Opět jsou nacházeny stejné směsi arsenové mědi a cínového bronzu. Severní cesta přes Severní moře a Lamanšský průliv je pro šíření myšlenek upřednostňována před přímou pozemní cestou z Německa.81 INDIE Podíl bronzů ze všech úrovní v Mohendžodaro (2500-2000 př. n. l.) v údolí řeky Indus se pohybuje okolo jedné šestiny z celkového množství analyzovaných artefaktů ze slitin mědi. Ty pokrývají oblast 3-26.9 % Sn a zdá se, že během 500letého využívání této lokality byl cín občas dostupný. 82 V Mundigak v Afghánistánu obsahovala pouze jedna z pěti analyzovaných seker s otvorem na topůrko celých 5 % Sn. Nevíme, zda se jedná o reprezentativní vzorek, ale zdá se pravděpodobné, že ano. Zdá se, že raná doba bronzová v povodí Gangy a na dekánské plošině trvala až přibližně do roku 300 př. n. l.84 Dřívější kultury harappského typu produkovaly nemnoho bronzů obsahujících 3.8-13.3 % Sn. Lokalita Jorwe na dekánské plošině datovaná před rok 300 př. n. l. vydala šest velmi jednoduchých plochých seker obdélníkového tvaru a 48

jeden měděný nákotník.84 Jediná sekera předložená k analýzám obsahuje 1.78 % Sn, což je výsledek velmi charakteristický pro nejstarší období rané doby bronzové i na jiných místech, ale to co stále vyvolává otázku je, zda byl cín použit záměrně. Vzhledem k tomu, že Indie je nedaleko velmi známých ložisek cínu v Barmě a Malajsku, neměl by být nikdo překvapen rozdílem mezi místním použitím cínu, zejména v množství použitém v rané době bronzové a užíváním v místech vzdálenějších od známých ložisek cínu. K tomuto nedošlo, nicméně se zdá, že Indie byla zastižena dobou železnou před dosažením plně rozvinuté doby bronzové. DÁLNÝ VÝCHOD V Číně, kde dominovala v pozdní době bronzové dynastie Šang, se nyní rozrůstají doklady o metalurgické tradici před dynastií Šang a zdá se, že rozvoj neželezné metalurgie v Číně procházel přes obvyklou posloupnost z čisté mědi do cínových bronzů.85 Během tohoto vývoje se zde projevovaly vnější vlivy, ale vysoká úroveň keramické technologie byla pravděpodobně zodpovědná za vysoce rozvinutý stupeň metalurgie v pozdním období Šang. Čínská historie začala s dynastií Šang nebo Jin okolo roku 1500 př. n. l. Před tímto datem máme ještě legendární dynastii Sia, která by měla být údajně datována přibližně do období 2000 př. n. l. Velká většina artefaktů dynastie Šang jsou přímo cínové bronzy a o dřívější době měděné existuje jen málo dokladů. Tři hlavice oštěpu, přestože jsou nestratifikované, blízce připomínají podobné předměty objevené na lokalitě Honan z dynastie Šang a neobsahují žádný cín.86, 87 Bojová sekera z dynastie Čou (1027-221 př. n. l.) byla téměř z čisté měďi88 (viz tabulka 18). Všechny čtyři předměty pocházejí z doby, kdy bronzy byly standardem a můžeme předpokládat, že se jedná o obvyklé výjimky v běžné technologii doby bronzové. Můžeme také zaznamenat vysoký obsah olova ve dvou z těchto artefaktů, což není rysem doby měděné, ale rozvinuté doby bronzové, kdy olovo bylo používáno jako ředící složka pro měď nebo bronz. Jak se dalo očekávat, většina předmětů z dynastie Šang jsou bronzy s méně něž 3 % Pb89,90 (viz. tabulka 19). Na nalezištích z dynastie Šang byly objeveny olověné předměty, takže není pochyb o tom, že bylo redukováno kovové olovo, ale je nepravděpodobné, že by bylo záměrným legujícím prvkem. Je možné oddělit kulturu rané doby bronzové a kulturu pozdní doby bronzové v době, kdy Šangský císař v Honan (Phan-Keng) přesunul ve 14. století př. n. l hlavní město z jižního břehu Žluté řeky do známé lokality na severním břehu v Anyang. Poté došlo ke značnému zdokonalení všech technik a zvýšení produkce artefaktů, ale dosud není žádný důkaz o jakékoli změně v jejich složení. Raná lokalita nedaleko Cheng Chou z dynastie Šang poskytla doklady pyrometalurgické výroby a odlévání. Obdélníková stavba obsahovala 12 malých obložených jam, které byly obklopeny kousky strusky a mohlo se jednat o tavící pece. Kelímky byly popsány jako „kotlíkovitě“ tvarované91 ale některé mají poněkud neobvyklý ogivální tvar s téměř zahroceným dnem90 (viz obrázek 13). Mocná vrstva strusky vně stavby se zdá být dokladem pyrometalurgické výroby. Pokud je rekonstrukce správná, prodloužená základna mohla sloužit jako podstavec nebo vnitřní stolice, která mohla poskytovat několik výhod k přenosu tepla uvnitř pece. V archeologických muzeích v Čeng-čou a Pekingu je možné spatřit zužující se vyzdívky pecí, které naznačují zahřívání zevnitř, podobně jako vyzdívky z Enkomi na Kypru (viz. výše). Ačkoli zdroj měděné rudy není v této oblasti znám, byly v Anyang samotném objeveny cínové ingoty a hroudy měděné strusky promíšené s dřevěným uhlím.92 Tabulka 18 Složení nejstarších čínských měděných artefaktů Předmět hlavice kopí hlavice kopí hlavice kopí bojová sekera

Datace, př. n. l. 1500-1000 1500-1000 1500-1000 1000-221

Složení, hmotnostní % Sn Pb tr. 2.90 tr. 22.38 tr. 26.78 tr. tr.

Reference As tr. 0.80 tr. Cu 98.31

Ag 0.10 0.30 0.05

Dono86 Dono86 Dono86 Fink88

Tabulka 19 Složení bronzů z dynastie Šang (1401-1122 př. n. l.) 49

Předmět hlavice sekery Ko dýkasekera hrot šípu rukojeť nože kulové madlo poklice nádoby nádoba nádoba ornament ornament (ryba) - = neurčováno

Složení, hmotnostní % Sn Pb 16.67 tr.

As -

Ag -

Ni -

Collins89

4.01

2.59

-

-

0.09

Barnard90 (Liang & Chang)

1.83 3.67 13.07

1.85 1.03 0.83

-

-

0.06

Barnard90 (Liang & Chang) Barnard90 (Liang & Chang) Barnard90 (Liang & Chang)

20.32 17.65 16.27 16.78

0.05 0.09 0.22 0.06

-

-

0.07 -

Barnard90 (Liang & Chang) Barnard90 (Liang & Chang) Barnard90 (Liang & Chang) Barnard90 (Liang & Chang)

Reference

INDOČÍNA Tento odstavec zahrnuje Thajsko, Kambodžu, Laos a Vietnam. Značné množství výzkumů bylo uskutečněno v posledních letech v Thajsku a byly také publikovány zprávy o výzkumech dříve vykopaného materiálu z Kambodže. Některé starší práce z Thajska udávají dataci do třetího tisíciletí př. n. l., ale my už víme, že mnoho lokalit bylo narušených a některé současné práce ukazují, že většina materiálu je datováno do druhého tisíciletí př. n. l. a odrážejí vyspělou dobu bronzovou, podobně jako v Číně. Protože má Thajsko přístup ke značným zásobám cínu, není překvapivé, že bronzy byly běžné již v raných dobách a že arsenové mědi byly málo používány.93 Pokud vezmeme jako příklad Lopburi, extrakční technika se zdá být běžná s vysoce železitými struskami a železem v mědi. Ale pece se nezdají být více než jen reakční nádoby (kelímky), ze kterých byly strusky a kov odlévány.94 JIŽNÍ AMERIKA Při pohledu na blízkost hlavních cínových ložisek (jihovýchod jezera Titicata) není člověk překvapen, že doba měděná měla relativně krátké trvání a že v Andách při pobřeží Tichého oceánu byly zavedeny bronzy velmi brzy. Hlavní bronzové artefakty vyskytující se v tomto regionu v době bronzové (okolo 1000-1540 n. l.) byly jehlice, dláta nebo ploché sekery a nože (spíše jednotlivé čepele nebo nože ve tvaru „T“ typu tumi). Příklady těchto artefaktů z Machu Picchu (Peru) jsou zobrazeny na obrázku 15. Obsah cínu kolísal od 2 do 13 %, ale většina předmětů obsahovalo okolo 5 % Sn.95 Velká část předmětů byla kovaná a lokálně tvářená zastudena a tento proces byl s použitím 5 % Sn slitiny snazší. Masivnější ploché sekery se středovými otvory byly zejména měděné, ale mnoho z lehčích nožů typu tumi bylo bronzových. U jednoho kousku kovového plíšku byl určen obsah 99.79 % Sn, který zanechává malou pochybnost, že slitiny byly vyráběny přídavkem kovového cínu. Zřejmě existují příležitostné návraty ke starší technologii, jakoby kontakty mezi přímořskými a vnitrozemskými kmeny ovládající cínové zdroje byly přerušeny. zdá se, že Kolumbii dosáhla znalost bronzu až po dobytí Španěly. V Argentině byl objeven kelímek obsahující stopy 4.84% cínového bronzu 96 spolu s několika kamennými formami a jednou hliněnou pro výrobu sekery ve tvaru „T“. Argentinské bronzy často obsahují ve značných množstvích zinek a bizmut, ale obsah cínu je obvykle nízký (viz. tabulka 20). Zdá se, že v některých předmětech není cín úmyslně přidán: v Puna de Atacama a La Rioja byl objeven kasiterit,97 který mohly být přídán náhodně. Přechodná fáze je v jižní Americe často zastoupena komplexními slitinami obsahující cín a antimon: jehlice (topu) z hrobu v údolí Queara v Peru obsahovala 6.21 % Sn, 2.67 % Sb a 1.46 % Bi a existuje mnoho dalších příkladů tohoto typu slitiny. Až 18 % Bi bylo zjištěno v madle z cínového bronzu z Machu Picchu a vzhledem k tomu, že se na hranicích zrn netvořili fáze, kov nebyl zkřehlý. 98 50

15 Některé příklady nejstarších jihoamerických artefaktů ze slitin mědi (nejsou v jednotném měřítku) (většinou podle Nordenskiöld97) 1 jehlice Topu s hlavicí ve tvaru lamy z Pelechuco, Bolívie (9 cm dlouhá); 2 plochá "T" sekera z Pulquina, Bolívie; 3 čepel motyky nebo dláta; 4 hlavice sekery s otvorem na násadu; 5 dvojitá hlavice sekery; 6 ornamentální čepel nože; 7 nůž tumi; 8 nůž; 9 pinzeta (většinou podle Nordenskiold)

Tabulka 20 Složení bronzů z Argentiny (podle Nordenskiold97 a De Mortillot89) Provenience

Předmět

Calchaqui Calchaqui Calchaqui Luracatao Parana Guazu Guazu Guazu neznámá provenience

disk disk disk -

Složení, hmotnostní % Sn Fe 2.58 0.11 3.07 0.08 3.46 0.75 3.03 0.37 1.04 0.61 3.28 0.77 3.04 0.24 4.43 0.37 6.91 0.44 9.40 0.41 13.52 0.17

Pb 0.22 1.04 0.18 0.21 0.75 0.37 0.75 0.17 0.07 0.12 0.32 0.32 0.64

Zn 1.65 1.15 1.01 0.94 0.28 0.49 0.30 0.34 -

Bi 0.23 0.36 0.82 0.33 -

Sb 0 tr. 0 0 0

Soubory bolivijských bronzových dlát z oblasti okolo Titicaca byly podrobeny analýzám99, 100 a bylo zjištěno, že obsahují od 4.48-8.92 % Sn. Bylo zkoumáno také devět bronzů z Peru a Bolívie a u seker obsahujících 0.7 a 13.42 % Sn bylo zjištěno, že jsou vyrobeny z porézního litého kovu s bočními výčnělky rozšířenými kováním. Sekera s nízkým obsahem cínu má tvrdost ostří v odlitém stavu 64 HB. Kováním byla tvrdost zvýšena na 97 a 108 HB na jednom z výčnělků. Sekera s vysokým obsahem cínu dosahovala tvrdosti 102 HB ve středu čepele, která byla zvýšena na 150 HB na ostří a na 126 HB na jednom z výčnělků. Tyto výsledky můžeme srovnat s výsledky práce na stejném typu sekery z Egypta, projednávaným na straně 26. Motyky a nože tumi byly také kovány. V případě motyky s 5.4 % Sn byla tvrdost zvýšena z 67 na 128 HB na tělesu nože. Z ostří ale nebyly získány žádné hodnoty. Analýzy těchto a dalších bolivijských předmětů jsou uvedeny v tabulce 21. Tabulka 21 Složení předmětů z Bolívie (podle Nordenskiold96 a De Mortillot105) Provenience Samaipata Peres (Mizque) Covendo Pulquina (Mizque) Chilon Sara Pulquina Caipipendi neznámá provenience

Předmět „T“ sekera „T“ sekera „T“ sekera disk

Sn 0.7 3.0 4.67 7.03

dláto disk „T“ sekera -

7.12 10.34 13.42 0 5.83 6.71 7.50 9.30 10.72

Pb 0.4

Sb 0

Bi 0

Zn 0

-

tr.

tr.

0.28

0.63 0.17 0.11 0.14 0.28

0.06 0.06 0.17 0.06 0.08

-

-

S 0.5

-

U třech peruánských seker ve tvaru „T“ bylo zjištěno, že mají obsah cínu v rozsahu 3.36-12.03 %. Dvě z nich pocházejí ze starých inckých sídlišť nedaleko řeky Pampaconas a třetí z Rosalina.101 Je zajímavé, že 12% Sn 51

bronz byl buď za tepla nebo za studena tvářený, zatímco se vyskytoval v beta fázi. Pokud se jednalo o druhý případ (zpracování za studena) muselo být dosaženo zahřátí nad 500° C a následně kaleno. Aby byl získán požadovaný tvar, byla operace několikrát opakována. Žádná ze seker není výrazně tvrdá a mohlo se stát, že byly nakonec použity v tvářeném a žíhaném stavu. Závěrem lze konstatovat, že tyto předměty jsou celé kované a proto typické pro kultury rané doby bronzové a ne střední nebo pozdní doby bronzové, kdy byly v Euroasii běžně používány bronzy s vysokým obsahem cínu (715% Sn) "v litém stavu", s výjimkou některých lokálně vytvrzených ostří. Zdá se, že pravé lité bronzy nebyly před dobou španělského dobytí ve střední Americe používány. 102 Odkazy 1 H. OTTO a W. WITTER: "Handbuch der altesten vogeschichtlichen metallurgie in Mitteleuropa", 1952; Leipzig, Johann Ambrosius Barth (Verlag). 2 G. COFFEY: JRAI, 1901, 31, 265. 3 A. LUCAS: "Ancient Egyptian materials", (revised by J. R. Harris), 1962, London, Edward Arnold. 4 C E. ELAM: J. Inst. Metals, 1932, 48, 97. 5 SHEREEN RA TN AGAR: "Encounters: the westerly trade of the Harappa Civilization", OUP, Delhi, 1981. 6 W. LAMB: BSA, 1928-30, 30, 1. 7 W. LAMB: "Excavations at Thermi, Lesbos", 1936, Cambridge, Cambridge University Press. 8 P. STICKLAND: "The recovery of tin into copper by surface additions of tin-bearing minerals", Under graduate dissertation, Dept. of Metallurgy, Cambridge, 1975. 9 HENRIETTA MILES: "Barrows on the St. Austell granite", Corn. Arch., 1975, (14), 5-81. 10 N.D. MEEKS: "The examination of a sample of a copper ingot found off Plymouth", IJNA, (v tisku). 11 G. F. BASS et al.: Trans A mer. Phil. Soc., 1967, 57, (8), 177. 12 G. F. BASS: AJA, 1961, 65, (3), 267. 13 G. BASS, D. A. FREY a C. PULAK: "A late Bronze Age shipwreck at Kas, Turkey", IJNA, 1984, 13, (4), 271-279. 14 R. F. TYLECOTE, M.S. BALMUTH a R. MASSOLINOVELLI: "Copper and bronze metallurgy in Sardinia", JHMS, 1983, 17, (2), 63-76. 15 K. A. YENER a H. OZBAL: "Tin in the Turkish Taurus mountains; the Bolkerdag mining district", Antiquity, 1987, 61, 220-226. 16 K. A. YENER, H. OZBAL et al.: "Kestel: an EBA source of tin ore in the Taurus mountains, Turkey", Science, 1989, 274, (4901), 200-203. 17 D. BRITTON: PPS, 1963, 29, 258. 18 P. T. CRADDOCK and D. GALE: "Evidence for early mining and extractive metallurgy in the British Isles", In:Science and Archaeology, Glasgow 1987, (eds. E. A. Slater a J. O. Tate), BAR Brit. Ser., 196, 1988, 167-191. 19 V. G. CHILDE: "Dawn of European civilization", 128, 1961, London, Routledge a Kegan Paul. 20 S. JUNGHANS et al.: "Metallanalysen Kupferzeitlicher und Frühbronzezeitlicher Bodenfunde aus Europa", (SAM 1), 1960, Berlin, Verlag Gebr. Mann. 21 S. JUNGHANS et al.: "Kupfer und Bronze in der frühen Metallzeit Europas", (SAM 2), 1968, (3 Parts), Berlin, Verlag Gebr. Mann. 22 J. PERROT: Izrael. Excav. J., 1955, 5, 17, 73, 167. 23 J. PERROT: "La Prehistoire Palestinienne", 1968, Paris, Letouzey et Ane. 24 R. F. TYLECOTE, B. ROTHENBERG a A. LUPU: "The examination of metallurgical material from Abu Matar, Izrael", JHMS, 1974, 8, (1), 32-34. 52

25 R. F. TYLECOTE et al.: J. Inst. Metals, 1967, 95, 235. 26 A. LUPU a B. ROTHENBERG: Arch. Austriaca, 1970, 47, 91. 27 A. P. JOURA VLEV: "The earliest workshop for the manufacture of copper in Karelia", Soviet Arch., 1974, (3), 242-246. 28 M. GIMBUT AS: "Bronze Age cultures in Central and Eastern Europe", 1965, London, Mouton. 29 B. ROTHENBERG: "An archaeological survey of South Sinai", Mus. Haaretz Bull., No. 11, 1969. 30 R. F. TYLECOTE: Rep. Dept. Antiquities, 1971, 53, Cyprus 31 MASUDA TSUNA: "Kodo Zuroku", (ed. C. S. Smith). Burndy Library, Conn. USA, 1983. 32 M. DOTHAN: Izrael Explor. J., 1959, 9, 13. 33 J. L. CASKEY: Hesperia, 1955, 24, 25. 34 C TSOUNT AS: "Dimini e Sesklo", 1908, Athens, Sarkellarios. 35 H. W. CATLING: "Cypriot bronzework in the Mycenaean world", 1964, Oxford, Oxford University Press. 36 J. L. CASKEY: Hesperia, 1962, 31, 263. 37 F. PETRIE: "Researches in Sinai", 1906, London, Murray. 38 C. J. DAVEY: "Tell Edh-Dhiba"i and the Southern Near Eastern metal working tradition", In: "The beginning of the use of metals and alloys", (BUMA), (ed. R Maddin), Zhenzhou, 1986, 21-26. 39 P. E. NEWBERRY: "The life of Rekhmara", Pl.XVIII 1900, London, Constable. 40 H. a L. SIRET: "Les premiers ages du metal dans le Sud-est de l"Espagne", 1887, Anvers. 41 H. SCHLIEMANN: "llios, the city and country of the Trojans", 1880, London, Murray. 42 S. NEEDHAM: "An assemblage of LBA metalworking debris from Dainton, Devon", PPS, 1980, 46, 177215. 43 Bull. HMG, 1966, 1, (7), 20. 44 B. ROTHENBERG: Palestine Exploration Q., Jan-Jun, 1970, 29 pp. 45 H. C. H. CARPENTER: Nature, 1931, 127, 589. 46 H. GARLAND: J. Inst. Met., 1913, 2, 329. 47 E. S. EL GA YAR and M. P. JONES, "Old Kingdom copper smelting artefacts from Buhen in Upper Egypt", JHMS, 1989, 23, (1), 16-24. 48 R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Sialk", 1935, Paris, Geuthner. 49 E. F. SCHMIDT: "Excavations at Tepe Hissar", 1937, Philadelphia, University of Pennsylvania. 50 R. H. DYSON JR: "Digging in Iran, Hasanlu, 1958", 4, 1959, 1-3, Bull. University Museum of Pennsylvania. 51 G. CONTENAU a R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Tepe Giyan", 1935, Paris. 52 T. B. BROWN and E. VOCE: Man, 1950, 50, 4. 53 C. H. DESCH: Rep. Brit. Assoc., 1931, 271. 54 G. WEISGERBER: "Und Kupfer in Oman", Der Anschnitt, 1980, (2-3), 32, 62-66. 55 G. WEISGERBER and A. HAUPTMANN: "Early copper mining and smelting in Palestine", BUMA, 1986, (see Ref. 38), 52-62. 56 R. J. BRAIDWOOD et al.: J. Chern. Educ., 1951, 28, 87. 57 C. F. A. SCHAEFFER: "Mission de Ras Shamra (Ugaritica II)", 1949, Paris, Geuthner. 58 C. F. A. SCHAEFFER: JEA, 1945, 31, 92. 59 K. KENYON: 11th Ann. Report. Univ. London Inst. Arch., 1, 1955. 53

60 K. BRANIGAN, H. McKERRELL and R. F. TYLECOTE: JHMS, 1976, 10, (1), 15-19. 61 K. BRANIGAN: AJA, 1967, 71, (2), 117. 62 S. SWINY: "The Kent State University expedition to Episkopi Phaneromeni", Stud. in Mediterranean Arch., 1986, Vol.4, Pt. 2, Nicosia. 63 E. R. CALEY: Hesperia, 1949, Sppl.8, 60. 64 A. J. B. WACE and M.S. THOMPSON: "Prehistoric Thessaly", 1912, London, Cambridge University Press. 65 W.J.HEURTLEYandO. DAVIES: BSA, 1926-7, 28, 195. 66 K. BRANIGAN: BSA, 1969, 64, 1. 67 A. MOSSO: "Dawn of Mediterranean civilization", 1910, London, J. Fisher Unwin. 68 F. CHAPOUTHIER and P. DEMARGUE: "Fouilles a Mallia", 1942, Paris. 69 T. D. ATKINSON et al.: "Excavations at Phylakopi in Melos", 1904, London. 70 K. BRANIGAN: "Copper and bronze working in Early Bronze Age Crete", 1968, Lund. 71 D. H. TRUMP: "Central and Southern Italy before Rome", 1966, London, Thames and Hudson. 72 C. STORTI: Sibrium, 1960, 5, 208. 73 R. F. TYLECOTE, M.S. BALMUTH and R. MASSOLINOVELLI: "Copper and Bronze Metallurgy in Sardinia", In: Studies in Sardinian Arch., (eds. M.S. Balmuth and R. J. Rowland Jr.). Ann Arbour, Mich. 1984, 115-162 74 W. R. JONES: "Tinfields of the world", 1925, London, Mining Publication 75 F. A. HARRISON: MM, 1931, 45, 137. 76 J. C. ALLAN: "Considerations of the Antiquity of mining in the Iberian Peninsula", 1970, R. Anthrop. Inst. Occas. Paper No.27. 77 B. ROTHENBERG and A. BLANCO-FREIJEIRO: "Ancient mining and metallurgy in SW Spain", JAMS, London, 1982. 78 R. J. HARRISON,S. QUERO and M. CARMENPRIEGO: "Beaker metallurgy in Spain" ,Antiquity, 1975, 49, (196), 273- 278. 79 B. BLANCE: Antiquity, 1961, 35, 192. 80 D. BRITTON: Archeometry, 1961, 4, 40. 81 J. BRIARD: "Les depots bretons et l"age du bronze atlantique", 1965, Rennes, Faculte de Sciences. 82 C. H. DESCH: Rep. Brit. Assn., 1931, 269. 83 J. M. CASAL: "Fouillesde Mundigak", 1961, 2 vols., Paris, Klincksieck. 84 H. D. SANKALIA: Man, 1955, 55, (1), 1. 85 SUN SHUYUN and HAN RUBIN: "A preliminary study of early Chinese copper and bronze artefacts", Kaogu Xuebao, 1981, (3), 287-302. 86 T. DONO: Bull. Chem. Soc. Japan, 1932, 7, 347. 87 T. DONO: f. Chem. Soc. Japan, 1932, 53, 748. 88 C. G. FINK and E. P. POLUSHKIN: Trans. AIMME, 1936, 122, 90. 89 W. F. COLLINS: J. lnst. Metals, 1931, 45, 23. 90 N. BARNARD: "Bronze casting and bronze alloys in ancient China", 1961, Canberra, The Australian Nat. University and Monumenta Serica. 91 W. WATSON: "China before the Han Dynasty", 1961, London, Thames and Hudson. 54

92 W. C. WHITE: "Bronze Culture in Ancient China", 1956, Toronto. 93 T. STECH and R. MADDIN: "Reflections on early metallurgy in SE Asia", In: BUMA, (see Ref. 38) 94 A. BENNETT: "The contribution of metallurgical studies to SE Asian archaeology", World Arch. 1989, 20, (3), 329-351. 95 C. H. MATHEWSON: AJS, 1915, 40, 525. 96 P. RIVET: JSA, 1921, 13, 233. 97 E. v NORDENSKIOLD: "The Copper and Bronze Ages in South America", 1921, Goteburg. 98 R. B. GORDON and J. W. RUTLEDGE: "Bismuth bronze from Macchu Picchu, Peru", Science, 1984, 223, (4636), 585-6. 99 M. LOEB and S. R. MOREY: J.Amer. Chem.Soc., 1910, 32, 652. 100 C. MEAD: Anthrop. papers of Amer. Mus. Nat. Hist. New York, 1915, 12, 15. 101 H. W. FOOT and W. H. BUEL: AJS, 1912, 34, 128. 102 H. ARSANDAUX and P. RIVET: JSA, Paris, 1921, 13, 261. 103 O. DAVIS: BSA, 1928-30, 30, 74. 104 J. DU PLAT TAYLOR: Antiq. J., 1952, 32, 133. 105 A. DE MORTILLET: "Bronzes in South America before the arrival of the Europeans", 261, 1907, Ann. Rept. of Smithsonian Inst. 106 C. H. DESCH: Brit. Assoc. 1928, 437. 107 C. H. DESCH: ibid., 1932, 302. 108 R. PITTIONI: Arch. Aust., 1957, Beiheft I. Supplement. 109 R. PITTIONI: Arch. Aust., 1958, Beiheft 3, Studia Palaeometallurgica, In honorem Ernesti Preuschen. 110 R. F. TYLECOTE and H. McKERRELL: Bull. HMG, 1971, 5, 37. 111 O. DAVIES: Man, 1936, 36, 119. 112 O. DAVIES: J. Hellenic Studies, 1929, 49, 89. 113 B. ROTHENBERG and A. LUPU: Bull. Museum Haaretz, 1967, (9), Pl. X. 114 I. R. SELIMKHANOV: "Entratselte Geheimnisse der alten Bronzen", 1974, Berlin, 22.

55

Kapitola 4 Vrcholná doba bronzová Archeologické dělení doby bronzové do rané, vrcholné a pozdní je založeno zejména na změnách v typologii keramiky, spíše než na složení kovů. Jak již bylo poukázáno, je zde z metalurgického úhlu pohledu malé oprávnění pro toto rozdělení a zatímco raná doba bronzová se dotýkala zejména nebronzových slitin, ve střední době bronzové jsme z metalurgického hlediska tam, kde s mnoha výjimkami přestaly být čisté a arsenové mědi používány a můžeme začít mluvit o vrcholné době bronzové. Množství kovu v mnoha zemích postupně narůstalo v průběhu střední doby bronzové a s významným množstvím v pozdní době bronzové. V rozvinutých oblastech Malé Asie se doba bronzová rozvinula ve stabilní výrobu tak, že zde nejsou žádné body, ve kterých může někdo říci, že značí změny v technologii nebo v její spotřebě ke které docházelo. Nicméně výskyt ingotů vážících okolo 30 kg v pozdně minojských dobách (okolo 1600 př. n. l.) dokazuje výrazné zvýšení rozsahu operací ve středozemní oblasti. Například v Británii probíhala vrcholná doba bronzová souběžně s enormním navýšením množství počtu kovových artefaktů, zejména seker s otvorem pro topůrko. Přirozeně že masové výrobní techniky byly použity pro uspokojení požadavku. V Číně se tato etapa projevila v nárůstu velikosti předmětů, jak můžeme vidět v pozdních bronzech z dynastie Šang a Čou. 1 Je zde patrná jedna důležitá změna v technologii. Zatímco raná doba bronzová vyžadovala kování a tepání k vytvoření tvarů předmětů, mnoho předmětů z pozdní doby bronzové bylo odlito do dvoudílných forem a vyžadovalo velmi malé, nebo žádné finální dokončování kováním. Byla zde věnována větší pozornost detailu při výrobě drobných předmětů a preciznějším odlitkům: za účelem zvýšení tekutosti kovu byl často používán přídavek olova jako inovace pozdní doby bronzové. Přítomnost olova je znamením, že předmět spadá do tohoto a ne do ranějšího období. Analýzy ukázaly, že bronzy z dynastie Čou z Číny obsahují přídavek olova, zatímco ty ze staršího období Šang jsou prakticky bez olova (viz kapitola 3, Tabulka 19) a v jihovýchodní Británii nacházíme mnoho litých předmětů obsahujících 5-10 % Pb. Je zde velké množství důkazů, že odlévání dosáhlo vysokého stupně technické dovednosti: kamenné a bronzové formy byly objeveny v Malé Asii a v Evropě a použití jádra pro lití předmětů s tulejí bylo obecně užívané, stejně tak jako metoda lití na ztracený vosk. V Číně byly pro rozměrnější předměty používány dělené formy, jak můžeme vyvozovat z velkolepých obřadních nádob, které vyžadovaly až 1400 kg kovu. Nárůst v počtu artefaktů a četné depoty nalezené ve všech oblastech starého světa jsou důkazem prosperujícího kovoprůmyslu. Pece a pyrometalurgické technologie Přestože se zabýváme pyrometalurgickými technologiemi, nemáme stejně jako v předchozích obdobích více příkladů pyrometalurgických pecí na měď. Předpokládá se, že možným důvodem k nedostatku důkazů, byl malý pokrok učiněný v této oblasti a že samotná měď byla vyráběna zejména v blízkosti dolů a malých jednotek. Výjimkou pro to jsou rozměrné ingoty ve tvaru hovězí kůže, vážící 30-38 kg a můžeme se domnívat, že Čína vyráběla ingoty srovnatelné velikosti. Zdá se, že Británie a ostatní evropské země vyráběly v malých pecích plankonvexní ingoty, vážící pouze 2-4 kg. Až do doby římské velikost ingotů nedosáhla 20 kg. Ohledně detailů pecní technologie musíme spoléhat na stavbu z palestinské poušti Negev. V této oblasti, která je nyní známá svými kontakty s Egyptem je logické uvažovat, že typ zde objevené pece datované od 14. do 12. st. př. n. l. je charakteristický pro pece používané v pozdní době bronzové ve výrazně rozvinutějších oblastech Malé Asie.2 Negevské pece ve Wadi Arabah byly vyhloubené do písčitého podloží pouště a jsou přibližně válcového tvaru okolo 60 cm v průměru a stejné výšky (viz Obrázek 16).3 Hrany šachet mají kamenný věnec a nístěje jsou vymazány vápenným cementem. Půda v čelní stěně pece byla vyříznuta tak, aby poskytla prostor pro odpichování strusky a do pecí bylo dmýcháno pomocí nakloněných výfučen složitých tvarů (viz Obrázek 17). Nedaleko pecí se nacházejí pozůstatky rozměrných koláčů strusky se středovým otvorem, vážící okolo 50 kg. Bylo zde nalezeno mnoho zakončení výfučen s otvory okolo 2 cm v průměru.

56

Z experimentů provedených v těchto typech pecí je zřejmé, že truska byla odpichována jako první, ponechávající hrudky mědi na dně. 4, 5 Tyto hrudky byly poté vyjmuty z pece, přetaveny mimo kontakt se struskou, ale s čerstvou vsázkou dřevěného uhlí a odlity do požadovaného tvaru ingotu ať už plankonvexního nebo ve tvaru hovězí kůže. Po zvážení kvality rudy, váhy struskových koláčů a velikosti pece může být odhadnuto, že váha jednoho ingotu mohla být okolo 3-4 kg. Tato váha je dost typická pro ingoty z pozdní doby bronzové. Rozumným předpokladem je, že tyto ingoty zásobovaly egyptské trhy, přestože na nástěnných malbách jsou znázorněny pouze ingoty ve tvaru hovězí kůže. 16 Pyrometalurgické pece na měď z Timna, Izrael (podle Rothenberg a Lupu 2) Osídlení z pozdní doby bronzové v Apliki na Kypru předkládá doklady zpracování kovu6 a není zde žádná pochybnost, že zde byla provozována pyrometalurgická výroba v oblasti, kde byla měděná ruda těžena ještě nedávno, jako ke konci roku 1930. Sulfidická ruda obsahující železo (viz Tabulka 22) byla pražena na hromadách za použití křemene jako tavidla. Struskové haldy obsahovaly velké množství fragmentů pecí: některé výfučny byly ve tvaru “D” jako na lokalitě z rané doby bronzové v Ambelikou a jedna výfučna byla ohnuta do pravého úhlu (viz Obrázek 18).7 Analýzy strusek jsou uvedeny v tabulce 17. 17 Druh šikmé výfučny rekonstruované z pozůstatků nalezených v Timna, Izrael (podle Rothenberg a Lupu2) 18 Metoda použití výfučny kolenovitého typu nalezené v Apliki, Kypr Měděná sulfidická ložiska v australských alpách byla zpracovávána minimálně od roku 1200 př. n. l. a na mnoha lokalitách byly objeveny pozůstatky pecí a struskových hald.8, 9, 10 Oblast samostatných pyrometalurgických lokalit činila v průměru 100-150 m2 a dosahovala velikosti struskových hald okolo 30 m3. Dvě pece na lokalitě v Mitterberg nasvědčují existenci nadzemní válcové pece okolo 50 cm v průměru a v čelní části s jámou na odpich strusky. Může se jednat o jednu z nejstarších známých lokalit ovládající sulfidické rudy (viz Tabulka 16). Byly zde nalezeny dva typy strusek (viz Tabulka 17): jeden typ se vyskytoval ve formě plochých koláčů okolo 30 cm v průměru, byl neobyčejně nehomogenní a obsahoval určité množství vsázky. 11 Tato struska se zdá být odpíchnuta ve velmi viskózním stavu a obsahovala kapky kamínku (smíšené sulfidy mědi a železa) okolo 5 mm v průměru.12 Zdá se, že tato špatně usazená bohatá struska, při použití moderního pojmu, byla rozdrcena za účelem uvolnění kamínku, jak je ukázáno na haldách jemně drcené strusky. Musíme mít na paměti, že kamínek se ze strusky neodděluje tak snadno jako kovová měď, protože měrná hmotnost kamínku je mnohem větší než strusky. Byly zde objeveny dvě jakosti kamínku: jedna obsahuje 35-40 % Cu a ostatní 60-65 % Cu. Bylo zde nalezeno velké množství koláčů ještě bohatšího kamínku, ale jednalo se o výjimku. Kamínek musel být kompletně vypražen na oxidy mědi a závěrečná redukce oxidovaného kamínku, do kterého musel být přidán křemen, měla za následek velmi homogenní strusku ve formě tenkých koláčů, s tloušťkou okolo 3-6 mm a 20 cm v průměru. Toho bylo pravděpodobně docíleno ve stejném typu pece a odpichovém otvoru, jako toho použitého pro tavení kamínku. Výsledkem byl znečištěný plankonvexní ingot “naplyněné” mědi obsahující okolo 98 % Cu a vážící okolo 6 kg. Tabulka 22 Složení kyperských rud (podle Du Plat Taylor6) Odhaduje se, že v této oblasti bylo napříč období jednoho tisíce let, až do konce období kultury popelnicových polí (přibližně 600 př. n. l.) vyrobeno přibližně 20 000 t surové mědi. Struska z nejstarších pyrometalurgických lokalit byla použita do směsi keramické hlíny v sídlištích velice vzdálených od hornických středisek. Zdá se, že použití sulfidických rud týkajících se tohoto období nebylo neobvyklé. Současně máme na britských ostrovech podobné doklady pro dobývání mědi z doby bronzové.13 Irské doly produkovaly nekvalitní sulfidické rudy s pomocí kamenných nástrojů v období okolo 1300 př. n. l., tj. v irské střední době bronzové. Nyní víme, že hornictví v době bronzové bylo provozováno v Cymystwyth a Great Orme“s Head, oboje ve Walesu.

Radiokarbonové data jsou následující: St. Lorenzen, Rakousko (VRI 1657)14 1060 ± 100 př. n. l. Gaishorn, Rakousko (VRI 720)14 690 ± 90 př. n. l. 57

Cwmystwyth, Wales (Q-3078) 1560-1420 př. n. l. (vypočteno) Gt. Orme“ s Head, Wales (HAR 4845) 1300-1000 př. n. l. (vypočteno) Mt. Gabriel, Irsko (Grn-13980) 1620-1510 př. n. l. (vypočteno) Dosud zde není žádný doklad pro stejné pyrometalurgické technologie na britských ostrovech jako v Mitterberg. Nízký obsah železa v plankonvexních ingotech z britské doby bronzové poukazuje na primitivní pyrometalurgickou technologii využívající vysoce kvalitní oxidické minerály mědi bez přidání železných tavidel.15 Typy ingotů Z doby měděné neznáme přesnou formu ingotů vyredukovaného materiálu, ale mohly být plankonvexní nebo ve tvaru housky. Ingoty z pozdní doby bronzové jsou obvykle ploché na svrchní straně a polokulovité na spodní straně a mohlo se tak jednat o přirozený tvar získaný ve výhňové peci (viz Obrázek 19). Ale některé ingoty jako ty z Funtana Jana v Sardinii mají více komolý kónický tvar. 16 Zdá se stále pravděpodobnější, že všechny tyto ingoty byly odlity z přetavovacích pecí do vhodně tvarovaných forem, protože se zdá být nemožné vyrobit tyto tvary přímo z redukční pece. Ale plankonvexní ingoty byly pravděpodobně formovány na dně redukční pece jako výsledek vycezování vyredukované mědi nacházející se pod struskou. Kovová měď má více než dvounásobnou hustotu než tato struska a v patřičnou dobu klesá skrze strusku za vzniku ingotu. Když je dokončena redukce jedné vsázky, nechá se měď ztuhnout, křehká struska se vyjme za odhalení měděného ingotu. Nicméně mnohem vhodnější proces je vypuštění strusky v kapalném stavu na konci tavby a následné vyjmutí ingotu surové mědi po jeho ztuhnutí. Bod tání této strusky mohl být okolo 1150°C a z toho měď pod 1084°C. Analýzy plankonvexních ingotů z pozdní doby bronzové ukazují, že mnoho z nich jsou čisté mědi, 17, 18, 19 přestože malé bronzové ingoty byly vyrobeny pro tepání kotlů a mís a na vzorcích z nich bylo zjištěno, že obsahují 8 % Sn. Metalografický průzkum měděného ingotu z Cornwallu prokázal, že ingot utuhnul v peci a že nevytekl do formy v blízkosti pece.18 Metody obvyklé v Palestině ve 14.-12. stol. př. n. l. byly podobné. 19 Příklad pozdně bronzového plankonvexního ingotu čisté mědi (145 mm široký) Plankonvexní ingoty pocházející přímo z pece nebyly žádným způsobem rafinované, ale jsou již relativně bez příměsí. Příklady z pozdní doby bronzové v Cornish vykazují obsah značného množství síry a kyslíku, jak by se dalo očekávat a stejně jako moderní znečištěné (naplyněné) mědi s absencí železa naznačují, že byly zhotoveny metodou nevyužívající oxidy železa jako tavidla. Jedni z nejzajímavějších typů ingotů jsou ty ve tvaru hovězí kůže nebo dvojitých seker, rozšířených ve východním středomoří během minojského období (viz Tabulka 23 a Obrázek 20). Není zde žádná pochybnost, že byly předmětem obchodování napříč široké oblasti a že jsou vyobrazeny na egyptských hrobových malbách přibližně z roku 1450 př. n. l.20, 21 U devatenácti ingotů ve tvaru hovězí kůže z Agia Triada na Krétě, které měly být importovány z Kypru bylo zjištěno, že jsou z téměř čisté mědi s 0.445 % S. 22 Ingoty váží okolo 30-40 kg s tloušťkou okolo 4 cm.23 Vykazují charakteristický naplyněný vzhled lunkrovité mědi: vrchní povrch je zdrsněný bublinami, zatímco povrch spodní strany je víceméně hladší a vykazuje dutiny v důsledku uvolňování plynů z kovu nebo vlhkosti z hliněných forem. Stěny jsou z celého povrchu nejhladší a rohy mají tendenci být silnější, než ostatní části ingotu. Stěny vykazují "lem", vyplývající z počátečního rychlého tuhnutí proti studené stěně formy. Dva podmořské vraky na jižním pobřeží Turecka odhalily velké množství těchto ingotů, 24, 25 34 ingotů ve vraku z Cap Gelidonya a přes 200 z pozdějšího vraku z Kas, vážících od 25 do 30 kg. Experimentální práce ukázala, jak tyto ingoty mohly být vyráběny. Kov byl nejprve vyredukován v pecích typu zobrazených na obrázek 21, pokrytý struskou, která byla odpíchnuta doprava jak znázorňuje obrázek. Kousky kovu uvnitř strusky mohly být přetaveny s dřevěným uhlím ve stejné peci s přídavkem dalšího měděného kovu ve formě odpadu nebo plankonvexních ingotů. Poté bylo možné odpíchnout kov již bez strusky do pískových nebo kamenných forem, jak je ukázáno v levé části obrázku 21. Kamenná forma odpovídající velikosti a tvaru pro tyto ingoty byla nalezena v Ras Ibn Hani v Sýrii.26 Tabulka 23 Provenience a typologie měděných ingotů ve tvaru hovězí kůže 20 Příklady minojských měděných ingotů ve tvaru hovězí kůže (podle Buchholz76) 58

Tavení a odlévání Pece jsou nezbytné pro přetavování částí ingotů a přidávání cínu a dalších legujících kovů. Z eneolitické lokality v Beersheba víme, že tento typ operace může být prováděn v novodobých velkých válcových pecích stejně tak jako v pozdně bronzových palestinských čtvercových kamenných “boxech”. Všechno co je požadováno je kontejner na dřevěné uhlí navržený tak, aby zajišťoval přísun vzduchu z měchů či ze stěn pece, nebo aby do topeniště vanul vzduch výfučnami spojenými s měchy. Redukční podmínky nejsou nyní již nezbytné, zatímco je nutné dmýchat do pece tolik vzduchu, kolik je potřeba. Kelímek s víčkem nebo bez víčka mohl být zaplněn kousky ingotu a legujícími přísadami a vložen přibližně do středu pece blízko dna (viz Obrázek 9). Zatímco máme dobrou sbírku výfučen z různých období a lokalit, známe velmi mále o konstrukci měchů. Ty mohly být neobyčejně prosté, jako vakovité měchy z kozí kůže používané africkými kováři v dnešní době nebo jako hrncovité měchy znázorněné na egyptských nástěnných malbách a nalezené v Súdánu, kde jsou datované do prvních 500 let n. l.25, 28 Tyto malby jsou pravděpodobně nepřesné, protože nemůžeme očekávat, že mělký otevřený kelímek byl vložen do horní části ohniště, ale musel být vložen zevnitř, kde samozřejmě nemohl být spatřen umělcem. Zajímavá sbírka výfučen pochází z pozdně bronzových úrovní v palestinské lokalitě Tel Zeror 28 (viz Obrázek 22). Žádná z nich nebyla kompletní: všechny byly dočervena nebo dočerna vypáleny, obsahovaly krusty nazelenalé strusky, a z toho důvodu musely být použité; obrázek 22d zobrazuje dlouhou výfučnu s vnějším průměrem ústí u zakončení měchu 7 cm a ústím z ohniště s 12 mm v průměru. Velikost je přibližně dvojnásobná než u nálezů z Kalinovky (strana 22). Ostatní výfučny měly uzavřené konce se štěrbinami vyústěnými pod úhlem 25° a 30°. Tyto nálezy jsou výjimečné a musely být použity pro nějakou oxidační operaci, nejspíše pro kupelaci olova flapping (rafinaci) mědi. V tomto procesu je velmi intenzivní proud vzduchu směřován na samotný kov (viz Obrázek 23). Není pochyb o tom, že na této lokalitě byl vyráběn bronz a že v helénské úrovni byl nalezen kousek surového olova. 21 Typy pyrometalurgických pecí schopných vyrábět minojské ingoty ve tvaru hovězí kůže Formy pro lití mohly být kamenné, hliněné, měděné nebo bronzové a příklady všech těchto typů byly objeveny postupně od nejstarších dob. Dvě formy z Mallia na Krétě, 29 datované do středního minojského období přibližně 2000 př. n. l. jsou otevřeného typu, skládající se pouze z licí formy (matrice) vyryté do nepravidelného kousku “hrubého kamene”. Další forma z té samé lokality měla matrice na všech čtyřech stranách bloku a zdá se být zamýšlena pro použití jako otevřená forma, která není jednou z dvojice podobných forem, jako některé britské a irské příklady z pozdní doby bronzové (viz Obrázek 24). Zdá se, že matrice byly zamýšleny na lití polotovarů pro šídla, dláta a pravděpodobně nože, u kterých bylo vyžadováno nezbytného kování pro vytvoření jejich konečného tvaru. 22 Typy výfučen nalezených v Tel Zeror, Izrael Steatit byl použit vždy, kdy bylo možné, protože může být lehce vyřezáván, jak dokládají části dvoudílných steatitových forem pro dvojhroté sekery z Mallia. Minojská dvojhrotá sekera (sekera s otvorem na topůrko) představuje metalurgický přechod mezi dobou měděnou a ranou dobou bronzovou, vzhledem k tomu, že některé analyzované příklady jsou znečištěné mědi a ostatní jsou bronzy (3.71-18 % Sn). Forma dvojhroté sekery má uzavřený otisk jádra, jako pomůcku pro podepření hlinitopísčitého jádra, které vytváří otvor pro topůrko. Forma je ve velmi špatném stavu a zdá se, že byla nepřetržitě používána i po rozlomení. Dvě poloviny byly složené bezchybně pomocí spojovacích kolíků a držely pohromadě pomocí kamenného obalu v jámě. Tato forma mohla být předehřátá pro zamezení praskání z tepelného šoku, poté co do ní byl nalit roztavený kov: ten musel být zaplněn skrze stěnu s dvěma polovinami drženými s jejich dělící rovinou ve vertikální poloze. Fragmenty dalších forem na dvojhroté sekery byly nalezeny na ostrově Milos (obrázek 24) spolu s mnoha fragmenty hrubých keramických nádob s hrudkami bronzu ulpívajících na jejich spodních stěnách. Tyto byly nepochybně pozůstatky licího zařízení.30 Forma byly vyrobena z hrubozrnného slídovitého kamene, přestože zde otisky jádra nebyly uzavřené, ale otevřené tak, jako bronzové formy pro sekery s tulejí z Británie. Zde byl také kov odléván skrze otvor ve stěně v dělící rovině formy. 23 Metody použití odkláněcího typu výfučen při rafinaci mědi 24 Několik příkladů kamenných forem pozdně bronzového typu 59

a pískovcová forma pro dva srpy z Třískolup, Čechy: forma byla uzavřena s plochou deskou s matricemi pouze pro licí kanálky; b kamenná forma pro dvě jehlice ze Zvolenevče, nedaleko Prahy: dvě poloviny formy byly drženy pohromadě hliněným pláštěm (podle Drescher); c rekonstrukce poloviny formy pro dvojhroté sekery z mykénského pískovce z Phylakopi, Milos: otvor pro tulej ležel v místě přerušení ve středu a forma mohla být uzavřena identickou polovinou (podle Atkinson); d poloviny forem pro hlavice kopí s kroužky a nožové dýky z Irska: obě formy pro hlavice kopí byly pravděpodobně odlévány od hrotu a hliněné jádra podporována prostřednictvím dvou souborů otvorů v základně (podle Coghlan a Raftery) Dobrá většina kamenných forem byla na laciné šperky (cetky), tj. velké množství malých výrobků, šperků nebo votivních předmětů. Mnoho z nich je vyrobeno ze steatitu. Jeden z nálezů ukazuje více než jen technologii použití;31 různorodost předmětů vyrobených s touto jednodílnou formou je tak veliká, že se předpokládá, že řemeslník, který ji používal, musel cestovat okružní trase kolem západní Anatólie okolo 2200 př. n. l. Z toho důvodu mohlo být důležité, že formy vážily jen tak málo, jak bylo možné a byl využit celý jejich povrch zahrnující i stěny. To je jasně ukázáno na šperkařských formách z Poros a na jedné z nejstarších forem z Mallia zmiňované výše. Mnohem masivnější polotovary jako jsou disky, byly také odlévány do kamenných forem. 32 Takovýto soubor byl nalezen na velšském hradišti Dinorben v kontextu 3.-4. stol. n. l. (viz obrázek 24). Disky s 39 cm v průměru byly pravděpodobně použity na výrobu kotlů z doby bronzové. Hliněné formy jsou tak křehké, proto nemáme mnoho příkladů z tohoto období, ale místa jako Dainton v Devonu v současnosti poskytují fragmenty hliněných forem a kelímků. Oproti tomu se měděné a bronzové formy zachovaly ve velkém počtu. Jejich použití často přináší překvapení pro ty, kdo těžko věří v sofistikované technologie dávných kovolijců. Složení formy obvykle odráží kov do ní odlévaný a není překvapivé, že jich z doby měděné máme pouze několik, vzhledem k potížím s odléváním mědi s vysokým bodem tání. Nicméně máme měděnou formu z Coppa Nevigata v Itálii, která neobsahuje žádný cín, ale 0.5 % Ni a Co, 0.3 % S a určité množství železa.22 V Británii se vyskytují bronzové formy datované do střední doby bronzové (1400-1000 př. n. l.) a příklady z pozdní doby bronzové jsou zhotoveny z olovnatých bronzů, stejně jako artefakty, které v nich byly odlévány (viz obrázek 26 a 27). 25 Bronzová forma na hrot šípu z Mosul, Irák (podle Maryon 35 a s laskavostí The Amerian Journal of Archaeology) 26 Příklady bronzových forem s radiálními jádry Bronzové formy jsou poněkud těžší než kamenné formy, i když rozdíl příliš velký, protože kovové formy mají tenčí stěny. Kovové formy netrpí teplotním šokem a z toho důvodu mohly vydržet déle než kamenné formy. Kovové formy postupem času degradují, protože dochází k natavování horkého kovu do špatně upravené formy. O dřívějších úpravách forem není nic známo a je možné, že byl používaný dýmavý plamen z hořícího oleje. Následně mohly být obě poloviny forem předehřáté na teplotu okolo 200°C. Přiřazení dvou polovin forem je v některých případech provedeno pomocí spojovacích kolíků a otvorů, někdy i pomocí vnějších značek a v případě některých britských bronzových forem i umožněním jedné polovině se napasovat uvnitř příruby nalité okolo opačné části. V případě obou - kamenných i bronzových dvoudílných forem musí být zatékáni kovu do formy usnadněno pomocí hliněného licího kanálu zaklesnutého do stran sestavené formy, kde hliněné/pískové jádra mohly tvořit tulejku.36 V Sůsách bylo nalezeno mnoho forem na hroty šipek a jedna dvoudílná kamenná forma (3000-1000 př. n. l.), která sloužila pro odlévání čtyř hrotů šipek s řapem. 34 Další nález z Mosul35 je velmi důmyslnou vícedílnou bronzovou formou na hroty šipek s řapem a s vnitřním jádrem (viz obrázek 25), datovanou do let 700-600 př. n. l. Výroba hrotu šipky s řapem z Marlik Tepe v Iránu (okolo 1000 př. n. l.) začala z odlité tyčky, ze které byly vykovány dva laloky.37 V současné době existuje jen málo pochybností o tom, že kov byl odléván do kamenných forem. Toto bylo potvrzeno objevem stop slitin mědi na povrchu kamenných forem.38 Pokud jde o odlévání do kovových forem, situace vždy není tak jednoznačná. Zatímco britské bronzové formy zobrazené na obrázku 27 byly nepochybně použity přímo pro lití, je možné, že některé bronzové formy byly použity pouze pro odlévání vosku. Preciznost 60

vtokového systému použitého u bronzové formy na tulejovitou sekeru z Orviedo ve Španělsku naznačuje, že tato forma a jádro nebyla použita pro přímé odlévání kovu. 39 Forma z Mosul vyobrazená na obrázku 25 může být dalším příkladem využití techniky lití na ztracený vosk.35 27 Příklady bronzových forem se sevřenými jádry Technika lití na ztracený vosk zahrnuje výrobu voskových modelů v modelových formách nebo vyřezáváním a jejich následné pokrytí hlinito-písčitou směsí, která je vysušena. Vosk se následně roztaví a vypustí a roztavený kov se nalije do předehřáté formy. Na tento postup se nenuceně odkazuje mnoho odborníků, ale nezvratné důkazy o jeho použití před dobou železnou stále chybí. V Číně byla použita technika “lití do dělené formy” a pravděpodobně pochází z obdobných technologií používaných pro zdobení keramiky. Tato technologie byla později zavedena i v Evropě a je principem zdobení velmi známé římské keramiky terra sigillata nebo jemné terakotové keramiky. Lití do dělené formy se skládá z výroby otisku vzoru nebo modelu vtlačením čtvercových nebo obdélníkových bloků navlhčené hlíny na model, dokud není celý vzor obalen do jednotlivých “cihel”. Model může být zhotoven z vysušené hlíny nebo vosku s hliněným jádrem. Každý samostatný díl formy je spojen s dalšími sousedícími díly pomocí drážek a čepů. Když byla forma cihla po cihle vytvořena a vysušena, mohla být rozložena na části, vyjmut model a znovu složena. 40 Hliněný model mohl být oškrábán tak, aby poskytl požadovanou tloušťku stěny kovu nebo mohlo být vyrobeno a vypáleno nové jádro hrubšího, ale menšího tvaru. Pro druhou variantu nemáme žádný doklad, ale pokud byla používána, mohl se zachovat původní model pro výrobu nových forem. Formovacím materiálem byla běžná spraš ze severní Číny a obsahovala písek, vápenec a malé množství hlíny. Tato směs nebyla ideální jako formovací materiál, protože má omezenou plasticitu. Většina materiálu odlévaného do této směsi může být 15-20 % Sn bronz s nebo bez olova, který má relativně nízkou teplotu tání okolo 900-950°C. Pro zajištění rovnoměrně navržené konstantní tloušťky stěn odlitku byly v prostoru mezi formou a jádrem umístěny podpěrky jádra v prostoru mezi formou a jádrem. Tento postup můžeme pozorovat na bronzových hunádobách ze západní dynastie Han (202 př. n. l. – 9 n. l.) ve formě čtvercových kousků kovu se světlejšími korozními produkty. Ve skutečnosti by měly být vyrobeny z kovu s mírně vyšší teplotou tání, než je odlévaný kov tak, že se vystaví mírnému natavení povrchu a tím se bez výrazné ztráty jejich pevnosti spojí s novým kovem. V kamenných či kovových formách jsou jádra obvykle usazeny pomocí rozšíření, které je umístěno ve specielně připravené dutině (otištěné) ve formě. Dvoudílná hliněná forma na sekeru s otvorem na topůrko z Kalinovka v jižním Rusku (2000-1800 př. n. l.) byla nalezena spolu s jádrem, tvořeným tyčkou nebo kolíkem, který byl umístěn v otiscích těchto dvou polovin formy (viz obrázek 8). 41 V evropských bronzových formách na sekery s tulejí nebo dlátka tvoří tulejku hliněné jádro, které je v některých případech kotveno “radiálním čepem” (viz obrázek 26). V ostatních případech je jádro kotveno ve správné poloze prodloužením formy, která se chová jako svěrka (viz obrázek 27). V bronzové formě z Mosul pro tři hroty šípů s tulejí jsou tři jádra pro tuleje součástí spodní části formy a stojí svisle jako tři hroty (viz obrázek 25). Výroba a spojování Dalším z významných rysů pozdní doby bronzové je hojnost nástrojů vyrobených pro práci s dřevem, kamenem a kovem. Ve velkém množství byly používány kladiva s tulejí, žlábkovité dláta, sekáčky, průbojníky a šídla. Na Krétě byly objeveny dvouruční pily, pravděpodobně bronzové a některé dlouhé až 1.5 m a 23 cm široké. 42 Velmi rozšířené byly technologie tváření a zdobení. Mísy a vázy byly vyrobeny prohlubováním, tj. údery na vnitřní stranu nádoby nebo vytahováním, tj. údery na venkovní stranu nádoby a oboje prováděné se specielními kladivy a kovadlinami. Opracování soustružením bylo jistě známo již v rané době železné, ale nemáme žádný důkaz pro jeho dřívější použití (viz obrázek 28). Zdobení mohlo být prováděno technikou vbíjení, při které je návrh v reliéfu a pozadí se snižuje pomocí kladiva nebo tvarovacích nástrojů (čakanů). Případně je vzor vytvořen ze zadní strany do tvárného základu z bitumenu nebo olova (viz obrázek 28). Detaily mohou být vytvořeny rydlem nebo ryteckým dlátkem. Pracovní nástroj je tlačen rukou a vyřezává drážku, vytvářející před nástrojem šponu třísky, která je odstraněna. Obrys může být 61

dokončen a zvýrazněn prostřednictvím krátkých úzkých stop dláta podobnému ryteckému dlátku, kterým je vbíjeno do kovu.43 Spojování bylo prováděno buď studeným (kovářským) svářením používaným pravděpodobně pouze na zlato, nebo technikou pájení. Druhá metoda byla všeobecně používána pro zlatnické a stříbrnické práce v Malé Asii ve čtvrtém tisíciletí př. n. l. Jedním z nejstarších postupů bylo spojování zlata pomocí mědi nebo mědi pomocí zlata. Určité minerály mědi byly naneseny na dané místa a spojeny za redukčních podmínek tak, že se vyredukovaly na kovovou měď, která se legovala spolu se zlatem a vytvořila tuhý roztok s nízkou teplotou tání, který sloužil jako pájka.44 Podobného výsledku mohlo být docíleno s drobnými zlatými granulemi spolu s mědí. Později byly bronzy s vysokým obsahem cínu a s nízkou teplotou tání použity pro spojování bronzů s nízkým obsahem cínu a s vyšší teplotou tání. Pro spojování stříbra mohla být použita také měď nebo slitiny mědi a stříbra. 28 Tvarovací a dekorativní techniky použité v prehistorických časech (podle Lowery et al.43) Šíření technologií doby bronzové V Iránu je rozkvět pozdní doby bronzové nejlépe ukázán v takzvaných “luristánských bronzích”. Lorestán je oblast na jihozápadě Iránu v pohoří Zargos, které hraničí s Mezopotámií a u kterého by se dalo očekávat, že bude jedním z největších zdrojů minerálů pro tento region. Přestože zde probíhala lokální výroba přibližně okolo roku 3000 př. n. l., která procházela skrze obvyklou kovovou posloupnost, její vrchol byl dosažen až v období 900650 př. n. l., kdy byla do této oblasti postupně přinesena znalost výroby a zpracování železa. Mnoho z luristánských bronzí má neznámý archeologický původ. 45 V poslední době byla dostatečná pozornost věnována určení vyráběných vzorů a oblastí odkud pocházejí. Velké množství artefaktů pochází z vydrancovaných pohřebišť a komorových hrobů a velká část z nich jsou koňské ozdoby. V pozdní době bronzové některé bronzy obsahují olovo, ale v žádném případě tato tendence není univerzální.46 Většina litých bronzů obsahuje mezi 4 a 13 % Sn. Charakteristický meč pozdní doby bronzové byl jednodílný meč s plochým jílcem, obvykle vyrobený z olověného bronzu.47 Na blízkém východě a konkrétně v Lorestánu se objevovaly jejich variace, týkající se "přelivu" samostatného jílce na jednoduchou bronzovou čepel s řapem. 48, 49 Později, když bylo zavedeno železo, byly jílce odlévány na železné ostří s řapem.48 Přepokládá se, že přelité bronzové jílce na bronzovou čepel byly odvozeny od železných čepelí s bronzovým jílcem a je velmi pravděpodobné, že zde probíhal určitý časový překryv.48 Vzhledem k obtížnosti výroby železných jílců na některé rané železné čepele není překvapivé, že bronzový jílec byl často upřednostňován. V technologii přelivu49, 50 byla bronzová čepel nejprve zhotovena odlitím a řap byl následně obklopen formou pro jílec. Pravděpodobně se jednalo o dvoudílnou hliněnou formu s vtokovými a vzduchovými kanálky. Nejméně v jednom případě byl řap pokryt tenkým pískovým “jádrem” a přelitý jílec přišel do kontaktu pouze s čepelí v blízkosti osazení, poskytující tak pouze mechanický spoj. V jiném případě bylo ostří a řap zhotoveny z tvářeného bronzu s méně než 5 % Sn, zatímco přelitý jílec byl 11.5% cínový bronz. Stejně jako v mnoha dalších případech bylo řezné ostří finálně vytvrzeno kováním zastudena. 51 Technologie přelivu je schopná neomezeného rozpracování a byla použita v Číně pro uchycení nohou k nádobám. Výstupek byl odlit přímo s původní nádobou a nová forma byla následně vytvořena na nádobě přes výstupek tak, že nově odlitá kovová noha se s ní propojila a čas od času došlo k roztavení výstupku. V Indii přišly dokonce protoindické civilizace Harappa a Mohendžodaro přibližně okolo 1750 př. n. l., pravděpodobně vzhledem k invazi ze severu.52 Na východ od Gangy bylo nalezeno velké množství měděných depotů datovaných okolo 800 př. n. l. Některé předměty jsou arsenové mědi a ostatní cínové bronzy, které poukazují na kavkazskou příbuznost. Toto období skončilo okolo 200 př. n. l. s příchodem doby železné. Pravděpodobně největší pokroky byly učiněny na dálném východě. Dalo by se říci, že Čína explodovala do pozdní doby bronzové. Jistě se rozvíjela rychle, vzhledem k očividně pozdnímu nástupu na metalurgickou scénu. Naleziště z dynastie Šang předcházející období Jang (před 1400 př. n. l.) byly objeveny v Erhlikang nedaleko Chengchou v roce 1953. Na jiném místě v Chenhchou v Hantan v Hopei a také v Anyang byly objeveny zbraně a nástroje, rituální kotle a mnoho dalších artefaktů, které spadají do tohoto ranějšího období. 53 Tyto rané bronzy jsou relativně hrubě vyrobeny, omezené v rozmanitosti a tvarově prosté. Později v období An-jang došlo 62

k rozsáhlému rozšíření oblasti vlivu a obchodu dynastie Šang a z toho důvodu bylo možné získat měď a cín z odlehlejších oblastí; toto souviselo i s pokrokem v technologii.54 V době západní dynastie Čou (770 př. n. l.) není žádný pochyb o tom, že se nacházíme v pozdní době bronzové. Artefakty jsou rozměrnější a je jich zde velké množství; obsah cínu je mnohem více konzistentní a technologie odlévání je charakteristická pro pozdní dobu bronzovou. Bronzový kotlík nalezený v Anyang v roce 1946 vážil 1400 kg (3100 liber) a dosahoval okolo 1 m v průměru. 1 Velkou část slitin v tomto období tvořily cíno-olověné bronzy (viz tabulka 24 a 25) a předměty byly často odlévány v hliněných kusových formách, které byly vyrobeny z jednotlivých vypálených hliněných částí; zhotovených z vypáleného nebo vysušeného hliněného modelu, na který byl detail vyrytý nebo vyřezaný. Předměty ze slitiny anglického cínu (cíno-olověná slitina) jsou také známé z raných období dynastie Čou. Je pravděpodobné, že pro redukci byly použity nízké šachtové pece. Z dynastie Ming (1368-1644 n. l.) máme pozůstatky desetimetrového licího kanálu, který mohl být použit pro odlévání rozměrnějších předmětů v jámě, stejně jako technologie používaná ve středověké Evropě pro odlévání zvonů. 1 Známe také dvouruční licí pánve nebo kelímkové pece, které byly používány v této době. Opravdu ale nemáme žádné doklady, které by ukázaly, jak byly odlévány rituální kotle z dynastie Čou. Tabulka 24 Složení bronzů z dynastie Čou (1100-221 př. n. l.) Předmět brnění polokoule halapartna zvon zvon uzda kuei zvon pouzdro na kopí kotel meč dláto spona nálitek trojnohá urna hlavice kopí hlavice kopí kádinka mísa nádoba

Složení, % Sn 9.44 11.67 12.84 13.27 16.88 14.44 16.70 17.45 17.71 18.21 19.84 4.60 8.19 15.36 8.19 15.76 0.94 12.89 2.05 20.30

Reference Pb 2.33 11.33 0.26 0 0.04 8.37 13.65 8.45 11.45 8.65 stopy 5.1 10.92 9.79 5.30 18.04 12.64 40.89 4.60

Ni 0.01 0.01 stopy 0.05 0 0.08 0.06 0.03 0.08 0.08 2.47 0.10 -

Zn 0.07 0.09 0.05 0.06 0.93 0.04 0.13 0.08 0.05 0.15 0.13 -

Sb

3.8 0.37 -

As

0.55 0.02 0.1-1.0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 77 74 74 74 74 74 74 74 74 76

Tabulka 25 Složení čínských artefaktů z pozdní doby bronzové (podle Dono 75) Prvek Cu Sn Pb Fe As Ag Au

č. 1 halapartna 78.68 18.40 1.71 0.30 stopy 0.14 stopy

č. 2 dýka 82.21 9.34 7.50 0.15 stopy 0.06 stopy

Složení, % č. 3 sekera s tulejí 68.65 9.70 19.83 0.08 stopy 0.03 stopy

č. 4 sekera s tulejí 82.18 12.24 2.60 0.08 stopy 0.03 stopy

63

Novodobý měděný důlní komplex v Tonglushan vykazuje výrazné doklady důlní a pyrometalurgické činnosti v pozdní době bronzové.55 Materiál spadá do období Jara a Pozdimu (770-479 př. n. l.) a bronzové nástroje byly nahrazeny železnými rudami pozdějšími v sekvenci, která pokračovala do dynastie Han (2. stol. n. l.). Ruda byla redukována v šachtových pecích s oválnou nístějí (průměr nístěje 68x27 cm) a s dvěma výfučnami. Vzhledem k použití železitých tavidel byl vyráběný kov bohatý na železo. V období dynastie Čou byly vyráběny mince různých tvarů, které tíhly k nízkému obsahu cínu a některé obsahovaly znatelné množství niklu (viz tabulka 26). Mince byly odlévány do hliněných forem vypálených v pecích v období dynastie Han (208 př. n. l. – 220 n. l.). U některých pozdních mincí z dynastie Čou analyzovaných prostřednictvím rentgenové fluorescence bylo zjištěno, že obsahují velké množství cínu (11.5-13 % Sn) a obsah olova byl vyšší než 30-36 %. Tyto nálezy naznačují značnou segregaci. Je jasné, že penězokazecké dílny používaly levné slitiny s vysokým obsahem olova s dobrou zabíhavostí. Bronzové zrcadla byla zavedena v průběhu východní dynastie Čou (770-475 př. n. l.) a byla velmi oblíbená v dynastii Han (208 př. n. l. – 220 n. l.).56 V tomto případě je složení obrácené, to znamená, že jsou složeny z bronzu s vysokým obsahem cínu (kovové zrcadlo) s nízkým obsahem olova, obsah cínu je 24-31 % a obsah olova 0-9 %. Tabulka 26 Složení čínských bronzových mincí Reference 77 77 77 77 77 77 77 77 77 77 77 77 56

Typ nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince nožová mince rýčová mince rýčová mince rýčová mince

Datace, př. n. l. 770-249 770-249 770-249 770-249 522 412 400 přibližně 300 přibližně 300 přibližně 300 250-221 340-325 722-481

Sn 1.66 2.12 2.12 6.76 12.5 11.5 13.0 3.0 6.0 9.25 3.5 1.8 9.92

Pb 55.41 48.60 47.32 21.25 36.0 30.0 17.0 27.0 24.0 25.5 23.0 62.0 19.3

Složení, % Ni 1.03 1.63 5.08 3.04 0.18 0.21 0.20 0.17 0.22 0.10 0.21 0.25 0.35

As 0.6 1.72 3.28 3.88 -

Hroty šipek v období dynastie Han měly běžnější složení s 10.8 % Sn, ale musely být vyrobeny z tetraedrické rudy, protože obsahují také 8.0-8.7 % Sb, 2.0-3.7 % Ni a stopy stříbra. Bronzový meč byl také zaveden v průběhu pozdního období dynastie Čou (770-475 př. n. l.). Jsou zde náznaky podobnosti s evropskými halštatskými vzory, které možná naznačují šíření západo-východním směrem.57 Složení se nelišilo od výše uvedených šipek dynastie Han. Období východní dynastie Čou spatřilo začínající dobu železnou. Litinové kotlíky byly datovány až do roku 512 př. n. l., ale bronzové typy ještě po určitý čas přežívaly a k odlévání některých bronzových artefaktů byly pravděpodobně použity litinové formy.58 Další doklad časového překrytí je předložen přítomností krumpáčů s dlouhou násadou, které měly jádro z železa a okolo kterého byl odlit bronz. Byly také nalezeny hroty šipek s železnými řapy a bronzovými hroty. Zdá se, že zatímco litina byla zanedlouho použita pro zemědělské nástroje, potřeba méně křehkého kovu pro zbraně znamenala v této oblasti nepřetržité používání bronzu, dokud nebyla ovládnuta přeměna litiny do tvárného železa a oceli. Zinek se začal objevovat v bronzech v období dynastie Han, ale pravé slitiny mědi a zinku (mosazi) se nevyskytovaly až do pozdního období dynastie Han, tj. po roce 220 n. l. Nejsou zde žádné doklady, že Číňané používali mosaz ve stejné době jako Římané v Evropě, ale u výskytu zinku společně s niklem ve slitinách mědi se zdá být spíše pravděpodobnější, že hlavním zdrojem zinku (a niklu) byla komplexní Cu-Ni-Zn ruda. Byla to bezpochyby tato ruda, která v pozdějších dobách vedla k vzestupu ternární slitiny tohoto složení, známého jako paitung nebo pakfong. Ostatní kovy 64

ZLATO Pozornost věnována slitinám mědi je samozřejmě odůvodněna jejich postavením ve starověké ekonomice. Ale kdo by si při usuzování z muzejních exponátů myslel, že zlato a stříbro byly stejně důležité pro bronz. Přirozeně byly tyto kovy použity pro umělecké účely, vzhledem k jejich velmi dobrým vlastnostem týkajících se korozní odolnost. Proto může být zlato použito opakovaně, takže tolik zlata, které spatřujeme v muzeích, bylo pravděpodobně znovu použito opakovaně. Produkce zlata byla téměř zcela jistě otázkou organizace lidské síly a ne vyspělosti technologie, protože se kov vyskytoval výhradně v ryzí formě a nebyly od něho vyžadovány žádné pyrometalurgické procesy. Bohaté civilizace Malé Asie, úrodného půlměsíce a částečně Egypta si mohly dovolit zaměstnat pracovníky na dolování zlata, všude tam, kde bylo známo, že se vykytuje. Kromě toho tyto země měly velké armády a mohly se ho zmocnit od ostatních, nebo ho získat formou milodaru. Tedy zlato měnilo majitele, protože skutečně to samé dělá i dnes spíše z jiných důvodů. Jediné potřebné technologie byly ty, týkající se obohacování minerálů, tj. jemné obrušování křemenné horniny dostatečně k uvolnění malých částic zlata a následně odplavení kvalitní a méně hutné horniny pmocí řízeného proudu vody. Vzhledem k mastné a vláknité povaze zlata byly v některých případech částice zlata zachyceny v rouně a použití této techniky v dřívějších dobách nám potvrzují příběhy Jásona a ostatních. V Núbii a Afghánistánu můžeme spatřit spodní kameny brusných mlýnů. Jedná se o typ polokulové hrany-běžce, známého z použití pro olivové mlýny v době římské, ale jejich datace je pravděpodobně mnohem mladší, než období, o kterém je pojednáváno. Přirozeně mohly být použity nuggety, pokud byly nalezeny a to teprve v neočekávaných místech vyjde najevo. Jedna nuggeta vážící 610 g byla nalezena nedaleko Dublinu v 18. století 59 a další vážící 62.2 kg byla nalezena v Brazílii v roce 1863.60 Jakmile byl zlatý prach zkoncentrován, mohl být roztaven v malých kelímcích a odlit do tvaru šperků nebo ingotů. V průběhu střední doby bronzové v Británii byla přírodní slitina zlata a stříbra upravena přídavkem mědi.61 Analýzy prokázaly (viz obrázek 29), že množství mědi přidaného do zlata záviselo na obsahu stříbra ve zlatě. Z toho důvodu byla pravděpodobně měď přidána za účelem zlepšení barevnosti. 29 Obsahy stříbra a mědi v raných zlatých artefaktech, jako doklad použití mědi při barvení bílého přírodního zlata nebo elektronu Zlato s více než 20 % Ag mohlo poskytnout bělejší barvu (elektron), která se nezdá být tak oblíbená, jako více načervenalá barva ryzího zlata. Přídavky mědi mohly nicméně vytvrdit zlato a udělat ho tak méně tvárným. Zlato s jeho snadnou zpracovatelností bylo ideálním materiálem pro výrobu ozdob a řemeslník mohl využít své dovednosti na výrobu obdivuhodných předmětů. Mnoho dřívějších zlatých předmětů je vyrobeno z velmi tenkého plíšku nebo plátku. Ten byl vyroben kováním malého ingotu do formy plíšku. Tento plíšek byl nařezán do čtverců, které byly umístěny přes sebe a vzájemně odděleny tenkou zvířecí kůží. Výsledný paket byl opakovaně vytepáván tak, aby poskytl ještě tenčí plíšky a vrstva kůže chránila plíšky proti vzájemnému spojení. Tyto postupy byly několikrát zopakovány, dokud každý paket zlata nebyl tvořen tenkými plátky, silnými méně než setinu milimetru.62 Loutky býků nalezené na královském pohřebišti v Uru byly pokryty zlatem s proměnlivými tloušťkami od 0.5 do 2 mm. Ozdoby, šperky a meče byly složeny z technik vbíjení (repoussee), filigránu a granulace. Nacházíme také často inkrustace, jako na a mykénských dýkách, kde je zlato použito s velkým efektem ve srovnání s tmavým pozadím, které poskytuje barevný kontrast. STŘÍBRO A OLOVO Přestože se ryzí stříbro vyskytuje, je to poměrně výjimečné a velká část dřívějšího stříbra byla získána z kupelace olova.63 Kupelační procesy zahrnují oxidaci olova na oxid olovnatý (klejt, PbO) při teplotách v řádu 900-1000°C. To je obvykle prováděno ve výhni miskovitého tvaru s palivem v horní části (dřevo nebo dřevěné uhlí) a s párem velkých měchů, umístěných na okraji misky. Ohniště je obvykle tvořeno snadno dostupným zvířecím popelem (spálené kosti), kde je klejt roztaven, absorbován výhní, nebo odpařen s ponechaným nezoxidovaným stříbrem. Stopami po použití takového procesu je přítomnost koláčů z klejtu nebo pozůstatky kupelek (kelímků). Tento proces musel být známý již okolo roku 2000 př. n. l., což usuzujeme podle nálezů drobných stříbrných předmětů nalezených v Uru, Majkopu a mnoha dalších lokalitách. Stříbrné a olověné hřivny byly nalezeny v 65

Tróji I a II (2500-2000 př. n. l.), kde obsah olova ve stříbře naznačuje použití kupelace. 64 Tři stříbrné dýky byly nalezeny v hrobech typu tholos na Krétě, spadající do raného minojského období 65 (2200-2000 př. n. l.). Jedna dýka byla analyzována a obsahuje 71 % Ag, 27.5 % Cu a 0.78 % Sn. V tomto období probíhala na Krétě doba měděná a legování stříbrem v tomto poměru mohlo poskytnout velmi tvrdé zbraně na vyšší úrovni, než některé zbraně z tohoto období. Někdo se však může domnívat, že tyto artefakty musely být použity pro obřadní účely. V blízkosti měděných dolů v Rio Tinto66, 67 a Tharsis68 ve Španělsku se nachází velké množství prehistorických strusek, které obsahují male množství stříbra, velmi malé množství mědi a předpokládá se, že představují výsledné strusky z pyrometalurgického zpracování vrstev s vysokým obsahem stříbra ve spodní části železného klobouku.66 Hodnoty stříbra se koncentrovaly loužicími procesy argentojarositů obsahující 0.20 % Ag, které jsou v dnešní době téměř úplně vytěžené, ale které byly extenzivně redukovány v pozdní době bronzové a pravděpodobně i v době římské, vzhledem k jejich vysokému obsahu stříbra. Jak bylo stříbro přesněji získáváno, není v současné době známo, ale strusky jsou v zásadě fayalitické jako ostatní strusky a obsahují určité množství olova (1.37 %). Z tohoto důvodu je možné, že olověné rudy byly přidávány k argentojarositům za účelem nahromadění stříbra a získání kovového stříbra kupelací olova s jeho vysokým obsahem. Klejt byl nalezen v Tharsis a jeho původ se uvažuje ještě z "před-fénického" období. Olovo zbývající ve struskách z dolu v Rio Tinto z pozdní doby bronzové obsahovalo okolo 0.06 % Ag, odpovídající 600g/t, které značí, že obsah stříbra ve vyráběném olovu byl přinejmenším stejný jako u slavných stříbrných dolů pozdějšího data v Lavrio v Řecku. 69 Olovo samo o sobě nemělo v pozdní době bronzové tak vysokou hodnotu, ale často bylo používané na předměty vyráběné ve šperkařských formách, které mohly mít kultovní nebo votivní význam. 70 Sekery s tulejí nalezené ve velkém počtu v Bretani obsahovaly 45 % Pb, zbývající část tvořila měď a byly nepoužitelné jako pracovní nástroje.71 Některé z těchto seker byly nalezeny uložené mimo v kruhu a to byl předpoklad, že musejí být votivního charakteru. Rozměrné olověné sekery s tulejí ve skutečné velikosti byly nalezeny v bronzové formě v Cambridgi. To vyneslo otázku, zdali nebyly bronzové formy používány na výrobu olověných modelů pro lití na vytavitelný model. S ohledem na velké množství nalezených miniaturních olověných seker se zdá tato domněnka nepravděpodobná a je třeba předpokládat, že olověné sekery a měděno-olověné sekery byly použity pro rituální nebo votivní účely.

Odkazy 1 N. BARNARD: „Bronze casting and bronze alloys in ancient China“, 1961, Canberra, The Australian National University and Monumenta Serica. 2 B. ROTHENBERG and A. LUPU: Bulletin no.9, Museum Haaretz, 1967, Tel Aviv. 3 R. F. TYLECOTE et al.: J. Inst. Metals, 1967, 95, 235. 4 J. F. MERKEL and R. F. TYLECOTE: „Experimental casting of an oxhide copper ingot“, Paper given at the 22nd symposium on Archaeometry, Bradford, 1982. 5 J. F. MERKEL: „Summary of experimental results for LBA copper smelting and refining“, MAS CA. J., 1983, 2, 173-178. 6 J. DU PLAT TAYLOR: Ant. J., 1952, 32, 133. 7 R. F. TYLECOTE: „From pot bellows to tuyeres“, Levant, 1981, 131, 107-118. 8 E. PREUSCHEN: „Copper“, 1966, Hamburg, Norddeutsche Affinerie. 9 R. PITTIONI: Arch. Aust., 1958, 29-32, (3), 19, et seq. 10 K. ZSCHOCKE and E. PREUSCHEN: „Deas Urzeitliche Bergbaugebiet von Muhlbach-Bischofsofen“, Wien, 1932. 11 C. EIBNER, „Kupfererzbergbau in Osterreichs Alpen“, In: Sudösteuropa zwischen, 1600 und 1000 v. Chr., (Ed. B. Hansel), Prähistorische Archaologie in Sudosteuropa, Berlin, 1982, 1, 399-408. 12 R. PITTIONI: Man, 1948, 48, 120.

66

13 P. T. CRADDOCK a D. GALE: „Evidence for early mining and extractive metallurgy in the British Isles“, In: Science and Archaeology, Glasgow, 1987, (eds. E. A. Slater and J. 0. Tate), BAR Brit. Ser., No. 196, 1988, 167-191. 14 H. PRESSLINGER, C. EIBNER et al.: „Ergebnis der Erforschung Urnenfelder-zeitliche Kupfermetallurgie in Paltental“, Berg und Huttenmannische Monatshefte, 1980, 125, (3), 131-142. 15 P. T. CRADDOCK: „Bronze Age metallurgy in Britain“, Curr. Arch., 1986, Feb. 106-108. 16 F. LOSCHIAVO: „Copper metallurgy in Sardinia during the Late Bronze Age: new prospects on its Aegean connections“, In: „Early Metallurgy in Cyprus“, (ed. J. D. Muhly, R. Maddin et al), Nicosia, 1982, 271- 281. 17 R. F. TYLECOTE: „The Prehistory of Metallurgy in the British Isles“, Inst. Metals, London, 1986, 18. 18 R. F. TYLECOTE: Corn. Arch., 1967, 6, 110. 19 C. DORFLER et al.: Arch. Aust., 1969, 46, 68. 20 H. H. COGHLAN: „Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World“, 1951, Oxford, Pitt-Rivers Museum. 21 P. E. NEWBERRY: „The life of Rekhmara“, 1900, London, Pl. XVIII. 22 A. MOSSO: „The dawn of Mediterranean civilization“, 1910, London. 23 H. W. CATLING: „Cypriot bronze work in the Mycenaean world“, 1964, Oxford, Oxford University Press. 24 G. F. BASS et al.: „Cape Gelidonya; a Bronze Age Ship-wreck“, Trans. Amer. Phil. Soc., 1967, 57, (8), 177. 25 G. F. BASS, D. A. FREY a C. PULAK: IJNA, 1984, 13, (4), 271-279. 26 J. a E. LAGARCE, A. BOUNNI a N. SALIBY: „Fouillesa Raslbn Hani“ ,Acad. des In script. et Belles Lett res, Nov. 1983, 249-290. 27 C. J. DAVEY: „Some ancient Near Eastern pot bellows“, Levant, 1978, 11,101-111. 28 M. KOKHAVI a K. OBATA: Israel Explor. J., 1965, 15, 253; 1966, 16, 274 (tyto výfučny byly zkoumány a zakresleny v Tel Aviv s laskavou pomocí prof. Ben Rothenberg). 29 F. CHAPOUTIER a P. DEMARGUE: „Fouilles a Mallia“, 1942, Paris. 30 T. D. ATKINSON et al.: „Excavations at Phylakopi in Melos“, 1904, London. 31 J. V. CANBY: Iraq, 1965, 27, 42. 32 G. GUILBERT, Dinorben Hillfort, North Wales. Pers. Comm. 1980. 33 S. NEEDHAM et al.: „An assemblage of LBA metal working debris from Dainton, Devon“, PPS, 1980, 46, 177-215. 34 R. DE MECQUENEM: Met. et Civil., 1946, 1, (4), 77. 35 H. MARYON: AJA , 1961, 65, 173. 36 H. HOWARD: „An axe core from East Kennet“, Wilts. Arch. Nat. Hist. Soc. Mag., 1983, 77, 143-4. 37 R. F. TYLECOTE: Bull, HMG, 1972, 6, 34. 38 D. A. JENKINS: „Trace elements analyses into the study of ancient metallurgy“, Aspects of ancient mining and metallurgy, Bangor, 1986, 95-105. 39 R. J. HARRISON: „A Late Bronze Age mould from Los Oscos (Prov. Oviedo)“, Madrid, Mitteil, 1982, 21, 131-139. 40 C. S. SMITH: „Metal transformations“, (eds. W. W. Mullins a M. C. Shaw), 1968, New York. 41 M. GIMBUTAS: „Bronze Age cultures in Central and Eastern Europe“, 1965, London. 42 Tyto mohou být spatřeny v Museum of Antiquities, Heraklion, Kréta. 43 P. R. LOWERY: PPS, 1971, 37, (1), 167. 67

44 H. MARYON: AJA, 1949, 53, (2), 99. 45 P. R. S. MOOREY: Iran, 1969, 7, 131. 46 P. R. S. MOOREY: Archaeometry, 1964, 7, 72. 47 K. R. MAXWELL-HYSLOP: Iraq, 1946, 8, 1. 48 K. R. MAXWELL-HYSLOP a H. W. M. HODGES: Iraq, 1964, 26, 50. 49 J. BIRMINGHAM et al.: Iraq, 1964, 26, 44. 50 H. DRESCHER: Der Uberfangguss, 1958, Mainz, RGZM. 51 J. BIRMINGHAM: Iran, 1963, 1, 71, et seq. 52 SIR M. WHEELER: „Early India and Pakistan“, 1959, London, Thames and Hudson. 53 SUNSHUYUN a HAN RUBIN: „A preliminary study of early copper and bronze artefacts“, Kaogu Xuebao, 1981, (3), 287-302. 54 N. BARNARD a SATO TAMOTSU: „Metallurgical remains of ancient China“, Nichiosha, Tokyo, 1975. 55 HUANGSHI MUSEUM, CHINESE SOC. MET., et al. (eds.): „Tonglushan; a pearl among ancient mines“, Cult. Relics Public House, Beijing, 1980. 56 M. CHIKASHIGI: f. Chem. Soc., 1920, 117, 917. 57 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 1958, London, The Newcomen Society. 58 LUDA: Vita pro Ferro, 68, 1965, Schaffhausen, Festschrift fur R. Durrer. 59 G. A. J. COLE: „Localities of minerals in Ireland“, 1922, Dublin, HMSO. 60 The Guardian, 22 Sept. 1983. 61 C. F. C. HAWKES: Archaeometry, 1962, 5, 33. 62 J. H. F. NOTION: „Ancient Egyptian gold refining“, Gold Bull. 1974, 7, 50-56. 63 R. J. FORBES: „Studies in ancient technology“, 193, vol.8, 1964, Leiden, Brill. 64 H. SCHLIEMANN: „The city and country of the Trojans“, 1880,London. 65 S. XANTHOUDIDES: „The vaulted tombs of the Mesara,1924, London, Liverpool University Press. 66 J. C. ALLAN: „Considerations of the antiquity of mining in the Iberian peninsula“, Occ. paper No.27, 1970, London, RAI. 67 B. ROTHENBERG a A. BLANCO-FREIJEIRO: „Ancient mining and metallurgy in SW Spain“, JAMS, London, 1982. 68 S. G. CHECKLAND: „The mines of Tarshish“, 1967, London, Allen & Unwin. 69 A. BLANCO a J. M. LUZON: Antiq., 1969, 43, 124. 70 S. P. NEEDHAM a D. R. HOOK: „Lead and lead alloys in the Bronze Age“, In: Science and Archaeology, Glasgow, 1987, (eds. E. A. Slater and J. O. Tate) BAR. Brit. Ser. No. 196, 1988, 259-274. 71 PITRE DE LISLE: RA, 1881, 42, 335. 72 H. G. BUCHHOLZ: „Minoica-Festschrift zum J. Sundwall“, 921, 1958, Berlin; and PZ, 1959, 37, 36, et seq. 73 B. DIMITROV: „Underwater research along the south Bulgarian Black Sea coast in 1976-77“, IJNA, 8, (1), 70-79. 74 W. F. COLLINS: J. Inst. Metals, 1931, 45, 23. 75 T. DONO: Bull. Chem. Soc. Japan, 1932, 53, 748. 76 R. J. GETTENS: J. Chern. Educ., 1951, 28, 67. 68

77 C. F. CHENG a C. M. SCHWITTER: AJA, 1957, 61, 351.

69

Kapitola 5 Raná doba železná Je všeobecně známo, že doba železná začala v Malé Asii, kde lidé používající železo obsadili tuto oblast okolo roku 2OOO př. n. l. V průběhu doby bronzové mohly být měděné rudy redukovány s přídavkem železných tavidel s neopominutelnou možností, že se železo vyredukovalo na dně pece. To se mohlo přihodit ve spodní části pece, obsahující velké množství strusky a kujného železa, jak můžeme vidět v mnohem mladších měděných hutích ve střením Iránu.1 Tato situace se mohla přihodit kdekoliv v pozdní době bronzové a není žádný důvod se nedomnívat, proč by lidé Malé Asie nemohli použít vyrobené železo ještě před kýmkoliv jiným s tím rozdílem, že měli delší zkušenost s pyrometalurgickou výrobou mědi. Jak bylo uvedeno v kapitole 1, objevují se zde příležitostné odkazy na železo i ve starších obdobích, ale u kousků zmiňovaného kovu bylo zjištěno, že jsou meteoritického původu, nebo ojedinělé artefakty, které by mohly stejně tak být mimo kontext nebo výsledkem náhody zmiňované výše. Jedním z takových příkladů je plech z pyramid v Gíze.2 Uvádí se, že při nálezu byl řádně stratifikovaný a z toho důvodu musí být datovaný přibližně do období 2750 př. n. l. Rozhodně jeho složení a struktura není charakteristická pro pozdější svářkové železo s fayalitickými struskovými vměstky a může se rozhodně jednat o doklad nejstaršího železářství. S jistotou není známo, kdo začal záměrně ve velkém množství vyrábět železo. Mohlo se tak stát v Alaca Hüyük v Anatólii, kde máme jedny z nejstarších uměle vyrobených dýk. Zdá se, že zásobování pyrometalurgicky vyrobeným železem v druhém tisíciletí př. n. l. bylo nevýznamné a nepravidelné, ale postupně se rozrůstalo, dokud nebylo v období 1200-1000 př. n. l použito v celkem významném rozsahu na výrobu zbraní. Pozvolný vývoj železa se zopakoval ve světě doby železné i na jiných místech, ale po dlouhou dobu bronz i nadále sloužil pro mnoho aplikací kovu. Vzhledem ke své vzácnosti, bylo železo nejprve použito v malých kusech ve špercích. Kromě toho se zdá být jeho nejstarší použití i na výrobu čepelí dýk. Lité cínové bronzy a olověné bronzy nejsou dostatečně kujné pro přetrvání působení silných úderů bez rozlomení, což muselo být jejich vážnou nevýhodou. Když se objevily železné čepele, byly jejich výhody na první pohled zřejmé. Meč který se ohýbá, mohl být narovnán, ale ten, který praskl, je k ničemu. Okolo 11. století př. n. l. spatřujeme lorestánské kováře, vyrábějící železné čepele s bronzovými jílci. Jedna taková čepel z Marlik Tepe v Iránu měla odlitý jílec z 10-12 % cínového bronzu. Čepel vyrobená z velmi nehomogenní nízkouhlíkaté oceli byla tvrdší než lité cínové bronzy a mnohem tvárnější. 1 Jílce lorestánských železných mečů jsou velmi jednoduché a je jisté, že spojování oddělené železných části s vyrobeným jílcem bylo skutečným problémem nejstarších kovářů. 3 Stejný problém můžeme spatřit při spojování částí, které tvoří miniaturní opěrku hlavy nalezenou v Tutanchamonově hrobce (1400 př. n. l.). 4 Zdá se, že kováři byli schopni vyrobit pouze male kousky železa, které byly spojovány s ostatními podobnými kousky bez adekvátního sváření za tepla nebo deformací. Zjistili jsme, že železo se začalo objevovat ve větším množství od 8. století př. n. l. v Sargonově II. paláci v Chorsabádu (720-705 př. n. l.), kde bylo nalezeno 160 tun železa a většina ve formě dvojhrotých čtvercových hřiven (viz obrázek 30[2]). 5 Není pochyb o tom, že se jednalo o milodary přicházející z širokého okolí a mnoho z nich z vnějšku Asyrského království. Tento tvar hřiven se stal v následujících pěti stoletích běžným napříč celou Evropou, kdy byly používány hřivny různých typů jako předmět obchodu (viz obrázek 30). Expanze železářství Budeme-li předpokládat, že znalost železářství se zrodila někde v Anatólsko-Íránské oblasti během období 15001000 př. n. l., lze vysvětlit její šíření napříč částmi Evropy, Asie a severní Afriky v následujících pěti stoletích. Brzy po roce 1000 př. n. l. pronikala znalost na pobřeží Palestiny: Filištinstí měli železo k dispozici v 11. stol. př. n. l.7 a spatřujeme jeho výskyt v Gerar, zatímco Galilea a Egypt stále setrvávaly v době bronzové. Není pochyb o tom, že Féničané ho měli stejně tak dobře a šířili ho do západního středomoří a Kartága. Odsud se pravděpodobně rozšířilo do Nigérie, kde Nocká kultura doby železné pyrometalurgicky vyráběla železo v období 400-300 př. n. l.8, 9 Proniknutí znalosti do Řecka okolo 900 př. n. l. se zdá být dosaženo skrze egyptské, řecké nebo karyjské obchodníky, protože existují reálné doklady pyrometalurgické výroby z obchodního střediska 70

Naukratis,10 kde byly nalezeny železné strusky spadající do úrovně 7. stol. př. n. l. V Súdánu začala pyrometalurgická výroba železa okolo 200 př. n. l. , kam mohla tato znalost přijít s nájemnými vojáky z Egypta, nebo prostřednictvím Mezopotámie, jižní Arábie a Etiopie. 11 Střední a východní Afrika získala své znalosti o redukci železa okolo 500 n. l. z Nigérie, prostřednictvím migrace kmenů Bantu. Tato cesta byla zakončena v jižní Africe okolo roku 1000 n. l. Mezitím se řecké nebo anatolské vlivy projevovaly v etruské Itálii a Španělsku. Kolem roku 800 př. n. l. byla halštatská Evropa přeměněna a znalost výroby železa dosáhla okolo roku 500 př. n. l i Británii. Ve stejnou dobu dosáhnul okolo 400 př. n. l. pohyb východním směrem z Iránu Indii a pravděpodobně i Čínu. Čína měla být jednou ze zemí, kde železářská technologie probíhala odlišným směrem, tzn. směrem k litině spíše než k svářkovému železu a z tohoto důvodu je možné, že se metalurgie železa rozvinula nezávisle na vysoce propracované neželezné technologii dané oblasti.12 Stejný typ souhry okolností, která vytvořila identifikovatelné kujné železo na dně redukční pece na měď, mohla za jistých podmínek vyprodukovat litinu a Číňané si mohly uvědomit, že objevili náhradu bronzu. 30 Vybrané příklady železných hřiven použitých jako obchodní artikl v průběhu rané doby železné 1 Spitzbarren hřivna z Mt/Lassois, Francie, váha 5 200 g (podle France-Lanord5); 2 Stumpfbarren hřivna ze Štrasburku, váha 6540 g (podle France-Lanord5); tato je podobná hřivnám nalezeným v Chorsábádu; 3 La Téne, Švýcarsko, váha okolo 700 g; 4 vřetenovitá hřivna z Portlandu, Spojené království (podle L. V. Grinsell: „The archaeology of Wessex“. 1958, Londýn); 5 mečovitá hřivna z Bourton on the Water, Spojené království (váha 560 g); 6 vřetenovitá hřivna (obě strany) z Neu Ulm, západní Německo, váha 5260 g (podle Radeker a Naumann 34)

Technologie Železářská technologie se dělí do dvou částí: na pyrometalurgickou výrobu a kovářské zpracování. Zatímco ta druhá část mohla být známa již dříve a praktikovala se na meteorické železo, nejsou pro to žádné doklady: veškeré zpracování meteoritického železa bylo pravděpodobně prováděno kováním zastudena bez ohřevů. Čisté železo má teplotu tání 1540°C, přičemž této teploty se nepodařilo docílit až do 19. st. n. l. Všechno dřívější svářkové železo bylo vyráběno v pevném skupenství, chemickou redukcí železných rud pomocí dřevěného uhlí do tuhého a téměř čistého železa, při teplotách okolo 1200°C. Vyredukované železo bylo vyjmuto ve formě houby nebo lupy, která byla směsí tuhého železa, strusky a kousků nespáleného dřevěného uhlí. V některých případech byla tato lupa rozbita a jednotlivé kousky železa byly odděleny kováním; ty mohly být odlišeny od zbytku vzhledem k tomu, že byly kujné a umožňovaly vyrovnávání a kování. Následně byly svařeny do rozměrnějšího kusu, prostřednictvím jejich vyhříváním v kovářské výhni, následovaného kováním zatepla. V některých případech lupa obsahovala soudržnou formu železa a mohla být kována v jednom kuse. V ostatních případech byla lupa natolik veliká a musela být rozdělena na menší části, které byly samostatně kovány. Výsledný produkt železářského procesu může být velmi heterogenní s oblastmi obsahujícími vysokou a nízkou koncentraci uhlíku a proměnlivý obsah prvků jako As a P. To nás vede k nejistotě, při zkoumání artefaktů v rámci určování úrovně technologické vyspělosti v určitém čase. Pokud spatříme reliktní oblasti oceli ve zkorodovaném železném předmětu, lze předpokládat, že celý artefakt byl záměrně vyroben z oceli? Pokud spatříme ve struktuře oceli martenzit, lze předpokládat, že kalení nezbytné pro výrobu předmětu bylo úmyslné nebo pouze nezáměrně provedené kovářem při jeho ochlazení? Pokud je poměr paliva k rudě příliš velký a je použit výkonný měch, může u železa dojít k natolik velké absorpci uhlíku, že tvoří slitinu železa a uhlíku jinak “litinu”, jejíž teplota tání je 1150°C a tvořící louži na dně pece. Tyto vycezené hrudky litiny mohly být rozdrceny, přetaveny v kelímku v zahřáté kovářské výhni a odlity stejným způsobem jako bronz. Zdá se, že dávní lidé Malé Asie a Evropy příležitostně nedopatřením vyráběli litinu, ale pouze Číňané rozpoznali její výhody a vyráběli ji pravidelně. I přesto litina nesplňuje všechny požadavky kladené na železo: tvářitelné železo bylo vyráběno spíše úpravou litiny v kovářské výhni nebo evropským přímým způsobem s nižším poměrem paliva a rudy. Není pochyb o tom, že dřívějším hutníkům byla heterogennost svářkového železa dobře známa a že vysoce nauhličené oblasti mohly být odděleny od měkkého železa. Zároveň musí být zmíněno, že zvýšení poměru paliva/rudy mohlo poskytovat mnohem tvrdší železo. Co není jasné, ale je běžné je známo je otázka, nakolik bylo rozšířené povědomí o tom, že kalení takovýchto ocelí při správné teplotě do vody bylo způsobem dalšího vytvrzování. 71

Pece Hlavním problémem při rozhodování o tom, který typ pece byl použit v kterém období je fakt, že v mnoha případech se zachoval pouze základ pece. To znamená, že se mluví o "výhňovém" typu pece, ve kterém je odkrytý průměr shodný s její výškou. Často neznáme původní výšku, ale z experimentů je jasné, že poměr výšky a průměru nemusel pro získání redukčních podmínek přesahovat 2:1 a také, že s náležitou manipulací je možno redukci provádět s poměry ještě mnohem menšími než s těmito. Výhňová pec je obecně považována za nejjednodušší typ pece. Často se nejedná o nic více, než o otvor v zemi, nebo skále, do kterého může být vzduch z měchů zaváděn skrze krátkou, pravděpodobně válcovou výfučnu s hliněnou svrchní nástavbou (viz obrázek 31). Nadrcená ruda a dřevěné uhlí jsou smíchány dohromady nebo přisazovány ve vrstvách na rozžhavené dřevěné uhlí. Maximální teplota by měla být alespoň 1 150°C. Tento typ pece nemá odpichový kanál pro strusku a struska tak stéká na dno pece, vytváří tak koláč, kopíruje tvar nístěje pece, a nebo v některých případech tvoří malé oblé částice či “zrníčka” strusky (viz obrázek 32). Železná lupa setrvává nad struskou a po ukončení procesu je hliněná nadstavba stržena, lupa vyjmuta a pec vyčištěna. Tento typ pece byl nahrazen v době římské “pokročilejším” typem výhňové pece, která vypadá velmi podobně jako redukční pec na měď z Timna (viz obrázek 16). To může být dokladem toho, že pyrometalurgická výroba železa byla vynalezena vyspělými hutníky mědi, nebo také kompletně novou skupinou, která ještě neznala technologie pyrometalurgické výroby mědi. Bez ohledu na vysvětlení byla raná doba železná představitelem výhňové pece nebo šachtové pece bez možnosti odpichu strusky, kdežto dovednost odpichování strusky použité v pokročilejších výhňových pecích nebyla v Evropě zavedena až do doby římské. 31 Vyzdívka výhňové pece z rané doby železné z Chelm´s Combe, Somerset, zachycující v horní části výfučnu; šířka přibližně 300 mm 32 Příklad výhňové pece z West Brandon, hrabství Durham (podle G. Jobey 115) Šachta napomáhá udržování redukčních podmínek, které jsou pro železo mnohem důležitější než pro měď. Kovářské pece nevyžadují redukční podmínky, proto může být použit i otvor v zemi, což není nezbytné, jak můžeme pozorovat u primitivních kováren stále používaných v rozvojových zemích. 13 Vše co je ke zpracování železa zapotřebí, je výfučna přitlačená kamenem dostatečně dlouhým na to, aby se zabránilo spálení měchů. Hromada uhlí je následně rozdmýchána proudem vzduchu z měchů z kůzlečí kůže. Kovář umístí kus železa v blízkostí ústí výfučny a snadno tím dosáhne jeho dostatečné teploty (1200°C). U svářkového železa je možno provádět operace kováním zastudena a žíháním při 700°C, kdy velká část primitivních kovářů tímto způsobem pracuje do dnešní doby. Neexistují téměř žádné pozůstatky pecí známých z Malé Asie nebo Persie. Pozůstatky nízké šachtové pece měřící 0.4 m v průměru, se sílou stěn 3-4 cm a výškou 1 metr byly nalezeny v islámském kontextu na lokalitě Arsameia nedaleko Yenikale v Turecku; obklopovalo ji velké množství strusky ve formě nístějových bloků. 14 Dále na východ v Sirzi nedaleko Malatya byly v údolí objeveny rozsáhlé ložiska strusky (viz tabulka 27). 15 Struska nebyla volně tekoucí při pracovní teplotě v peci a přesto má velmi vysoký obsah železa, který poukazuje k použití bohatých rud (viz tabulka 28). Železné rudy Tabulka 28 uvádí některé analýzy železných rud, u kterých je známo, že byly použity v raných obdobích. Do dnešní doby byly za rudy schopné výroby železa považovány oxidy a uhličitany. Ale víme, že v některých oblastech jsou snadno dostupné sulfidické hlízy, například na jihu Anglie a že mnoho z nich zoxidovalo přirozenou cestou za vzniku vysoce kvalitních oxidovaných hlíz nebo limonitů.16 Tabulka 27 Charakteristické pyrometalurgické strusky z rané doby železné

24-25 n. l.

Složení, % FeO Fe2O3 53.00 22.87

SiO2 15.95

CaO 2.75

MnO stopy

Al2O3 1.47

MgO 0.45

P2O5 0.40

7. st. př. n. l.

55.65

8.60

5.16

7.18

1.89

4.87

1.95

Provenience

Datace

Spojené království, Maiden Castle, Dorset103 Turecko, Sirzi15

13.96

72

Rakousko, Noreia101 Rakousko, Noreia101 Rakousko, Noreia101 Česká republika, Mšecké Žehrovice102

700-600 př. n. l. 400 př. n. l. pozdní doba laténská doba laténská

48.26

24.29

14.78

2.13

1.29

3.65

0.90

0.20

55.39 55.72

12.62 10.33

24.48 20.72

1.99 3.85

2.35 2.38

2.54 1.96

1.43 1.85

0.15 0.40

51.63

20.08

18.37

1.73

0.46

0.60

-

1.83

Písky na tureckém pobřeží černého moře jsou často černé a magnetické, jako písky z Japonska a Thassos v Řecku, obsahující znatelné množství železa.17 Japonské písky byly velmi úspěšně používány v Tatarském procesu, ale v některých případech je doprovázely nesnáze, například ve Virginii 18 a písky musely být smíchány s jinými rudami. Některé písky obsahují výrazné množství Mg a jiné Ti.19 Železo z předřímské Británie může obsahovat až 1 % P a 0.6 % As, který má značný vytvrzovací efekt na předměty.20 Příležitostně jako v Bogazkale je nalézán arzenopyrit, což naznačuje, že takové rudy nebo jejich usazeniny byly použity na výrobu železa.21 Zkušenosti s použitím arsenidů mohly být známé z pyrometalurgické výroby mědi a je možné, že arsenové železné rudy byly použity na výrobu slitin Fe-As, které jsou známé z několika lokalit.22 Přirozeně, že před redukcí bylo nutné do určité míry provést předpražení, za účelem snížení obsahu As. Tabulka 28 Analýzy hlavních typů železných rud (%) Prvek

Hematit, Cumberland, Spojené království104

Magnetit, Japonsko105

Limonit, Forest of Dean, Spojené království104

Zvětralý siderit, Northants, Spojené království

Siderit, Kent, Spojené království106

Hematit, Sirzi, Turecko15

Bahenní ruda, Jutsko107

42.08 6.85 6.48 3.87 2.32 2.64 1.76 0.65 32.70 0.11 (FeS2)

68.35 5.93 0.11 -

1.30 59.70 17.90 1.60 14.00 1.00 0.20 2.94 0.20 0.37

104

FeO Fe2O3 SiO2 CaO MnO Al2O3 MgO P2O5 H 2O CO2 SO3 alkálie

84.47 6.95 0.25 0.22 0.41 0.03 8.48 -

22.89 64.75 9.14 1.18 0.96 0.34 0.69 0.02 0.07

90.05 1.07 0.06 0.08 0.20 0.09 9.22 -

64.62 13.52 0.90 3.91 0.25 2.15 14.60 -

Vyskytují se také zdroje rud s nízkým obsahem niklu. V kapitole 1 jsme rozhodli, že obsah Ni v meteoritech přesahuje 5 % a že hodnoty niklu pod tuto hranici pravděpodobně pocházejí z Fe-Ni rud. Řecko je v současnosti výrobcem slitin Fe-Ni z vlastních domovských rud a z toho důvodu není překvapivé, že mezi řeckými artefakty jich velké množství tvoří Fe-Ni slitiny. Například Varoufakis23 analyzoval velké množství kruhů z doby Mykénské a obrázek 24 zachycuje primitivní pyrometalurgické experimenty s řeckými rudami a zkoumanými předměty z Fe-Ni slitin. Nikl má tendenci se segregovat, z toho důvodu obtížně difunduje do železa a z toho důvodu se v artefaktech objevují oblasti s vysokým a nízkým obsahem Ni, které znesnadňují kování.24 Helénistické naleziště v Petres v Makedonii poskytlo strusky a zmetkovitou lupu, která poukazuje na redukci niklové rudy v minulosti, ale pravděpodobně ne příliš úspěšně. Složení a struktura železných artefaktů Na rozdíl od bronzu není složení železa jednoznačným vodítkem k typu použitých rud nebo jejich provenienci. Železo je relativně základní kov, který si bere z rudy některé ušlechtilé prvky jako je nikl nebo měď, ale zanechá ve strusce prvky jako je mangan, chrom a zinek. Nedávné výzkumy prokázaly určitou hodnotu při určování množství niklu a mědi v předmětech z jedné oblasti,25 ale není to výrazná hodnota, použitelná jako obecná 73

pomůcka k určení provenience předmětů, protože se velmi běžně vyskytují rozdílné typy železných rud. V Británii má nebo mělo téměř každé hrabství svůj vlastní zdroj železné rudy a některé zdroje měly navíc více než jeden typ rud. Prvky, které se určitou mírou podílejí na určování provenience uvnitř malého regionu nebo na způsobu výroby železných nástrojů jsou: C, P, S, Ni a Cu. Obsah uhlíku závisí na použité technologii, ale fosfor obvykle pochází z rudy. Síra pochází zejména z rudy, protože kamenné uhlí nebylo pro pyrometalurgickou výrobu použito až do nedávné doby a obsah síry ve dřevěném uhlí je velmi nízký. Nikl a měď také většinou pocházejí z rudy, ale jsou zde příklady, kdy kousky meteoritického železa obsahující 7-10 % Ni byly začleněny do rané doby železné a dalších mladších předmětů.26, 27, 28 V případech kdy nikl pochází z rudy se zdá, že se nevyskytuje v množství převyšující 4 %. Rozpustnost mědi v železe je velmi omezená (okolo 4 % za normálních podmínek), ale je zde možnost absorpce dalších kovů z použitých tavidel. Použití tavidel pro zvýšení tekutosti strusky nebylo v tomto období běžné, ale taviva ve formě vápence nebo manganových rud byly čas od času použity a takovéto taviva mohou obsahovat malé množství dalších kovů. Vzhledem k těmto problémům se většina analýz artefaktů soustředila na struktury a způsoby výroby předmětů, spíše než na jeho složení. Nízká korozní odolnost železa znamená, že pouze velmi málo nejstarších předmětů je zachováno v dostatečně dobrém stavu tak, aby poskytlo nějaké informace. Ve skutečnosti je často velmi obtížné rozhodnout, jestli byl historický artefakt původně kovový nebo pouze kouskem rudy nebo minerálu. Průzkum některých raných železných nálezů z Malé Asie, tj. z Tróje III (přibližně 2300 př. n. l.) zachytil dva předměty obsahující 2.44 a 3.91 % Ni, respektive které jsou výrazně nad hodnotou niklu nejspíše získávaného z železných rud obsahujících nikl. Tyto artefakty jsou pravděpodobně složeny z kovaného materiálu, ve kterém bylo meteoritické železo smíšené s redukovaným železem. Lokalita v Tell Chagar Bazaar datovaná přibližně do tohoto období poskytla fragment korozních produktů.29 Z Geoy Tepe D (2000-2300 př. n. l.) máme nicméně lupu bílé litiny, o které je velmi obtížné uvažovat, že se jedná o import 29 vzhledem k tomu, že bílá litina je příliš křehká pro běžné kovářské použití a obvykle byla vyráběna pouze za účelem přeměny do kujného železa. Přestože byla lupa velmi zkorodovaná, není zde pochyb o jejím složení, které obsahuje 3.51 % C, 0.45 % P a 0.16 % S. Pravděpodobně se jedná o důsledek omylu dávných hutníků, kteří zvolili příliš velký poměr paliva a rudy. V období kolem 1200 př. n. l. se v Geoy Tepe vyrobil jednoznačný železný jílec meče a další železné předměty nezpochybnitelné pravosti. Železný jílec meče pro bronzovou čepel byl také nalezen v Yorgan Tepe (1600-1200 př. n. l.)30 a je jisté, že tyto předměty spadají do období, kdy bylo železo pro jeho vzácnou hodnotu používáno více jako drahý kov na ozdoby, než jako kov s výjimečnými mechanickými vlastnostmi. Tabulka 29 Analýzy železných předmětů z oblasti blízkého východu Prvek

C Mn Ni Cu Cr Si P S tvrdost, HV

Obsah, % Lorestánský meč35

0.067 <0.01 0.23 0.04 0.002

Hrot kopí Dave Hüyük (6. století)39 0-0.6 0.21 153-108

Lorestánský meč (7. století)37, 38

Filištýnský meč (1100 př. n. l.)4

0.3 <0.17 0.024 0.04 <0.015 okuje; P2O5 = 0.8 (Sn = 0.015)

0-0.8 0.01 0.10 0.01 0.01 0.01 (As = 0.052) tvářeno zastudena

Přibližně od roku 1200 př. n. l. byly vyráběny železné čepele s podobou přelitých bronzových jílců. 30, 31 Materiál čepele byl velmi často z oceli, spíše než ze železa (viz tabulka 29). To pravděpodobně nemá žádný zvláštní význam a vyplývá to z heterogenní povahy lupy, která je směsí vyredukovaného železa s kolísajícím obsahem uhlíku, strusky a dřevěného uhlí. Bohužel nemáme k dispozici žádnou surovinu starší než hřivny z 8. st. př. n. l ze Sargonova paláce v Chorsábádu, u kterých bylo zjištěno, že jsou z kvalitního měkkého železa bez niklu a manganu. 32 Tyto hřivny měří 30-50 cm na délku, jsou 6-14 cm silné, váží od 4 do 20 kg a jsou podobné vřetenovitým hřivnám z 74

halštatské a laténské doby železné v Evropě (500-1 př. n. l.). Jak se dalo očekávat, u evropských hřiven byla zjištěna výrazná heterogenita. Obsah uhlíku v nich kolísal od 0 do 0.85 %. Některé obsahují dřevouhelný prášek v jemných trhlinách a je zřejmé, že pro jejich formování nebyly zahřívány déle, než bylo nutné. 33, 34 Obsahují velké množství strusky a v některých případech nezredukované částice rudy, které byly zachyceny ve strusce (viz tabulka 30). Není pochyb o tom, že tyto hřivny reprezentují vyredukovaný kov s minimálním kovářským zpracováním. Velikost hřiven téměř jistě poukazuje na rozsah velikosti vyrobené železné lupy a největší z nich z Chorsábádu (20 kg) naznačuje, že na konci 8. stol. př. n. l. musely být v provozu nějaké velmi rozměrné pece. Těžko se dá věřit tomu, že se jednalo o výhňové pece a s velkou pravděpodobností byly některé železné lupy produktem z pecí s umělým přívodem vzduchu, podobných velikostí nedávným africkým pecím (Obrázek 33).13 Evropské hřivny neposkytly žádné důkazy o tom, že by byly vytvořeny svařením z několika malých lup. Tabulka 30 Složení železných lup a dalších polotovarů Předmět

Provenience

zahrocená hřivna

-

lupa směnná hřivna 21 hřiven (průměr) směnná hřivna

Siegerland Norikum Rhein-Pfalz

lupa litinová lupa litinová lupa

Spojené království

Wookey Hole, Somerset Hengistbury , Hants Siegen

Složení, % C Si

Mn

P

S

0.44

-

0.1

0.04

0.012

Refer ence 101

0.23 0.12 -

0.24

stopy 0.02 0.04

0.30 0.017 0.37

stopy 0.004 0.025

101 101 101

stopy

0.09

0

0.69

-

0.08 0.020.8 0.06

0.02 0.2

0 0.05

0.35 0.35

0.014

0.11

stopy

0.954

0.014

1. st. př. n. l.

0.74

0.61

0

0.15

-

108

1. st. n. l. 2.78*

3.49*

0.38

stopy

0.18

0.035

109

0.05

0

0.29

0

0.21 Cu

57

Datace laténské období

laténské období

Další

0.23 Ni 0.05 Ni stopy Ni

108 108 108 108

* většinou chemicky vázaný, tj. ve formě Fe 3C Struktura nástrojů a zbraní Zatímco chemické složení nejstaršího železa má relativně malý význam ve srovnání s artefakty ze slitin mědi, proti tomu vnitřní struktura železa poskytuje určitou představu o jeho způsobu výroby a tepelného zpracování. Na rozdíl od bronzu mohou být slitiny železa a uhlíku vytvrzeny pomocí rychle provedeného ochlazení dočervena rozžhaveného kovu při ponoření do studené vody nebo solného roztoku – proces jinak známý jako kalení. V průběhu počátečních fázích rané doby železné nicméně nemáme žádné doklady pro záměrné použití tohoto vytvrzovacího procesu a musíme předpokládat, že v této době nebyla tato technologie známá, nebo považovaná za užitečnou. Kalení vysokouhlíkatých ocelí má za následek zkřehnutí struktury a je obvykle následováno nízkoteplotním zpracováním, známým jako popouštění, které částečně obnovuje ztracenou houževnatost. Velmi podobných vlastností jako u kalených a žíhaných ocelí může být docíleno tvářením zastudena a žíháním při mnohem nižších teplotách. Může se tak zdát, že velké množství nejstaršího železa a oceli bylo střídavě kováno zastudena a žíháno při 600-700°C, stejně jako je zpracováváno velké množství afrického materiálu i v dnešní době. Zakončení jílce meče z 11. stol. př. n. l. z Marlik bylo zpracováno pomocí posledně uvedeného typu. 1 Průměrný obsah uhlíku byl 0.1-0.2 % a z toho důvodu nebyla tvrdost o moc vyšší, než u bronzů. Diskovitá hruška meče z 9.–7. stol. př. n. l. obsahovala 0.5 % C a byla velmi prudce ochlazena po kování při 900°C. 36 Čepel lorestánského 75

meče z Toronta byla také 0.2% uhlíková ocel se strukturou vykazující pravděpodobně velmi prudké ochlazení z teploty 900-600°C a držení po určitý čas při 700°C.36 Tato hruška byla očividně na závěr kována, zatímco chladla na okolní teplotu, protože struktura vykazuje deformační stopy, kterých je docíleno pouze kováním za nízké teploty při velmi těžkých úderech. 33 Šachtová pec z Togoland; africká doba železná (podle Hupfeld 63) Jílce lorestánských mečů z 11. stol. př. n. l. v Britském muzeu dokazují, že znalost sváření byla velmi omezená. Kovář měl v tomto případě nýtovat různé části jílce na trn čepele. 36 Čepel a trn jednoho z mečů byla z vysokouhlíkaté oceli a struktura vykazovala, že materiál byl kován nebo zahříván v rozsahu 700-800°C. Obsah uhlíku v čepeli byl velmi proměnlivý a řezné ostří bylo silně oduhličeno důsledkem zahříváním v oxidačním prostředí. Toto zjištění dokazuje znatelný nedostatek technologických znalostí. Lorestánský meč ze 7. stol. př. n. l. sestával z mnoha kusů s průměrným obsahem uhlíku 0.3 %, ale byl ochlazen na vzduchu z 1000°C a kován mezi 850-700°C.37, 38 Hrot kopí s tulejí byl složen z 50 vrstev povrchově nauhličeného materiálu, vytvořeného opakujícím se kováním a skládáním, podobně jako listové těsto. Toho muselo být docíleno při relativně nízké teplotě (700-800°C), jinak mohlo dojít k rozptýlení uhlíku. Maximální obsah uhlíku byl 0.6 %, průměr okolo 0.1 % a hrot obsahoval 0.32 % Ni. Tvrdost v rozmezí 108-153 HV nedosahovala větších hodnot než bronz. Filištínská čepel s kolísavým obsahem uhlíku od 0 do 0.8 % byla kována při velmi nízkých teplotách (méně než 800°C) a poté žíhána při 800-900°C (viz tabulka 29).6 Všechny tyto nástroje vykazují struktury očekávané u nejprimitivnějších kovářských dílen v provozu i v dnešní době a také vykazují absenci některých struktur, které mohly být výsledkem kalení a popouštění. Vytvrzování kalením je pravděpodobně prokázáno na ostřích železných nástrojů a dalších artefaktů, ale může k tomu docházet jen ve velmi omezeném rozsahu, protože železo bude jedním z prvních materiálů podléhajících koroznímu poškození. Nicméně závěr, že kalení nebylo příliš používáno, je podpořeno materiálem z halštatské a laténské Evropy, protože část z něho je vzhledem k mladší dataci ve výrazně lepším stavu a zároveň také mnohem mladšími doklady z Afriky. Největší pozornosti se dostává Egyptu a z toho důvodu spatřujeme první doklady pro vytvrzování kalením právě zde, s ohledem na údajnou zaostalost této oblasti.40 Hlavice sekery s očkem datovaná okolo 900 př. n. l. nebyla nikdy použita a z toho důvodu byla pokryta tenkou vrstvou magnetitu z posledního kovářského ohřevu. Koncentrace uhlíku kolísala na břitu ostří od 0 % do 0.9 %. Celá sekera byla zakalena z teploty 800-900°C, poskytující tak tvrdou martenzitickou strukturu řezného ostří. Toto ostří bylo popuštěno přeneseným teplem se silnějších částí sekery, které nebyly ochlazeny na okolní teplotu před vyjmutím z kalícího roztoku. Výsledná tvrdost z toho důvodu kolísala od 70 HB mimo ostří až k 444 HB na samotném ostří. Výsledkem byla bezchybně tepelně vytvrzená kvalitní sekera, kterou můžeme očekávat i v dnešní době. Druhá sekera ze stejného období byla již v minulosti použita a tudíž byla i mnohem více zkorodovaná. Pozůstatky ostří prokázaly, že ostří bylo také vytvrzeno kalením, přestože tvrdost nebyla tak výrazně závislá na nízkém obsahu uhlíku ve zbylých kovových částech. Z toho důvodu je jasné, že zatímco někteří kováři ovládali umění vytvrzování kalením, nebylo to tak široce praktikováno ani na blízkém východě nebo v Evropě v předřímské době železné. Šíření železářských technologií ŘECKO Vzestup doby železné v Řecku se objevuje směrem ke konci 11. stol. př. n. l. 41 Bezpochyby se znalost rozšířila z Anatólie, přesto někteří lidé věří, že byla tato technologie přivedena ze severu. Zatímco máme mnoho nálezů zbraní zejména z bohatších pohřebišť, nejstarší materiál je ve velmi špatném stavu. Bezpochyby byla také velká část materiálu vyrobena v samotném Řecku z místních rud; celá škála železných prutů nebo “spits” bylo jistě použito jako surový materiál a měna, právě jako “směnné hřivny” v jiných zemích. Byly zde také nalezeny vřetenovité hřivny chorsábádského typu. Velká část našich dokladů je datována do klasického nebo helénistického období (po roce 500 př. n. l.). Z váz klasického období máme kvalitní vyobrazení, které téměř jistě zachycuje železářskou pec v kovárně (viz obrázek 34).42 Jedná se o šachtovou pec, dmýchanou pomocí měchů a úzce se podobající maďarské peci z Gyalar (viz obrázek 35).43 Před pecí kovář na kovadlině zpracovává železnou lupu nebo kus železa. 76

Objekt ve tvaru kotlíku v horní části pece vyvolává sporné otázky. Objekt může uvnitř obsahovat vodu, která je udržována studená a může tak sloužit jako víko nebo těsnění k omezení tahu pece, zatímco ji kováři využívají pro kování. Případně se může jednat o množství kamenů v horní části šachty, dříve se zužující do pravého úhlu v horizontálním kouřovém kanálu, jak ukazuje maďarská pec z Gyalur (viz obrázek 35). Mezi zkoumaným materiálem jsou železné kramle z Parthenonu. 44 Ty byly kotveny v olovu a jsou nalézány napříč celým blízkým východem, datované do 5. stol. př. n. l. 41, 45 V mnoha případech jsou vyrobeny z charakteristického nehomogenního železa vykováním jednotlivých železných hřiven, následně ohnutých a svařených do požadovaného tvaru. V tomto období bylo železo použito na výrobu důlních nástrojů, používaných lavrijskými horníky a na celé plátové zbroje a zbraně. Objevuje se zde velké množství literárních odkazů na vytvrzování řeckého železa kalením, ale dosud bylo zkoumáno nedostatečné množství materiálů, prokazující jeho efektivnost. PALESTINA A EGYPT Zdá se, že difúzní trasa do Egypta probíhala podél pobřeží Palestiny a doklady pro to poskytují dílny v Tel Zeror (Hedera)46 a Gerar nedaleko Gaza,47 a filištínské meče z hrobů ze 12. stol. př. n. l. 6 Obecně je známo, že filištíni dospěli do doby železné před izraelity, což může být díky kontaktům se severem nebo dokonce současnou migrací po rozpadu království Hittite. V Gerar bylo nalezeno velké množství kovářských pecí datovaných mezi 12. stol. př. n. l. a 870 př. n. l. společně s železnými noži, které byly datovány do období 1350 př. n. l. Řečtí a karyjští obchodníci založili v deltě Nilu “obchodní střediska”. V jednom z nich, v Neukratis 10 bylo objeveno naleziště s železnými pyrometalurgickými struskami, železnou rudou a vřetenovitou směnnou hřivnou. V pyramidách nebylo železo příliš zastoupeno.20 Dynastie a nejstarší železné nálezy jsou datované okolo 580 př. n. l. Nedaleko Tanis v deltě Nilu47, 48 byla nalezena železářská struska spolu s železnými artefakty a pozůstatky po zpracování neželezných kovů: rudy mohly pocházet z oblasti sinajského poloostrova. Ve středním Egyptě bylo objeveno pouze velmi málo industriálního materiálu a to vede k domněnce, že Egypťané v době železné poněkud zaostávali. Je neobvyklé, že ve skutečnosti zaostávali ve znalostech železářství, ale po uvážení nepokojů probíhajících v tomto období je možné, že výroba kovu byla ponechána na cizincích.Toto tvrzení může být ustáleno až po dalších výzkumech ve středním Egyptě. Ve Thébách objevil Petrie soubor 23 nástrojů datovaných do období asyrské invaze (667 př. n. l.) Tento soubor zahrnoval pilky, dláta, rašpli, špulíře, pilník, žlábkové dláta a srp dohromady s bronzovou helmou syrského typu. Tři z nástrojů byly z kujného železa a dva z těch zbylých byly s částečně nauhličenými řeznými ostří a následně kaleny. Dva nástroje byly homogenizované a kalené 0.2% uhlíkové oceli s udanou maximální tvrdostí 487 HV. 49 34 Šachtová pec z Řecka vyobrazená na váze (6. stol. př. n. l.) zobrazuje kováře kovajícího lupu před pecí a s měchem v pozadí (podle Blumner42) 35 Maďarská šachtová pec neurčité datace; za povšimnutí stojí kámen, uzavírající šachtu, který stejně tak může být zobrazen na kychtě řecké pece na obrázku 34 (královský copyright, Science Museum, Londýn) PRONIKÁNÍ PODÉL STŘEDOMOŘÍ Jedna z nejstarších civilizací doby železné ve středomoří je ta etruská, na jejíž zbraních a nástrojích z oblasti Itálie bylo provedeno velké množství analýz. Urartská podobnost může být patrná na bronzech v etruských hrobec,50 ale kontakt s Anatólií mohl být praktikován samozřejmě nepřímo. V každém případě se okolo roku 1000 př. n. l. v severozápadní Itálii vyskytovala nová skupina lidí se znalostí železa: poté co zde bylo více kontaktů s dalšími středozemními národy se okolo 750 př. n. l. objevila etruská civilizace, podpořená toskánskými rudnými oblastmi.51 Bylo zkoumáno velké množství z jejich zbraní a bylo zjištěno, že se jedná o specifické nehomogenní oceli, které nevykazují žádné stopy po vytvrzovaní kalením.26, 27 U jednoho hrotu kopí bylo zjištěno, že obsahuje lamely 70% Fe a 30% Ni, který byly téměř jistě meteoritického původu a spojené nevědomě kovářem do jeho souboru želez z různých zdrojů. 27 Féničtí obchodníci si v 9. – 8. stol. př. n. l. založili vlastní město Kartágo, u kterého je téměř jisté, že stálo za šířením myšlenek přes trans saharskou cestu a které bylo zodpovědné za zavedením železa do západní Afriky a částečně do kultury Nok v Nigérii. K tomu došlo okolo roku 400 př. n. l., výrazně dříve, než bylo železo známo kdekoliv v subsaharské Africe. Někteří mají tendence uvažovat o tom, že nigerský cín putoval severním směrem podél této cesty, zatímco část fénického cínového obchodu byla zásobena z Nigérie. Časné španělské meče 52 77

vykazují stejné struktury jako meče z oblastí rané doby železné a španělský přínos v tomto období je zejména v neželezném aspektu, který bude pojednáván níže. Výzkumy předřímských (punských) úrovní v Kartágu prokázaly výrazné doklady kovářského zpracování, ale ne pyrometalurgické výroby železa.53 Může se zdát, že výroba probíhala v zázemí více zalesněných oblastí, jako je Sbeitla. Typ použitých výfučen odpovídá dvěma trubicím sdružených dohromady na ohnišťové straně a vstupující do ohniště pod úhlem 30°. Tento typ výfučny je také znám z fénických oblastí ve Španělsku. ŠÍŘENÍ ŽELEZA NAPŘÍČ EVROPOU Nejvíce informací o rané době železné pochází z Evropy. Dvě významné lokality tohoto typu jsou Halštat v Rakousku a La Téne ve Švýcarsku. První jmenovaná lokalita je nejstarším nalezištěm a je představitelem vlivů na dobu železnou ve střední Evropě z Malé Asie, pravděpodobně přes Dunaj. Pohřebiště v Halštatu jsou datované od 8. stol. př. n. l. a typy objevených zbraní vykazují blízkou příbuznost s dřívějšími typy doby bronzové. Tato tendence je typická a pravděpodobně i přirozená, ale přenesení bronzové lité sekery s tulejí do kované železné kopie ukazuje, jak tradice zvítězily nad rozumem. V dnešní době máme podobné příklady, kdy byly převáděny kovové vzory do polyetylenu bez adekvátní změny v návrhu. Rakousko poskytlo mnoho příkladů nejstarších pecí. Tyto pece mohou být rozlišeny do tří typů; (a) výhňová pec, kterou můžeme spatřit v Huttenbergu společně s pražícím ohništěm (obrázek 36); (b) šachtová pec, která může stejně jako ta z Togoland mít nucený přívod vzduchu (viz obrázek 33); a (c) kopulovitá pec. Pouze ten poslední typ pece je nový a zatím příznačný jen pro Evropu a Britské ostrovy (viz obrázek 37). 36 Výhňové pece ze starší doby železné z Huttenbergu, Rakousko, rozměry v mm (podle Coghlan114) 37 Kupolovitá pec z Engsbachtal, Německo (podle Coghlan114) Šachtové pece z Lölling a Feisterwiese v rakouském Erzbergu byly použity jako předlohy pro pyrometalurgické experiment s nuceným přívodem vzduchu.54 Pec z Lölling ale měla vícenásobný počet výfučen a zdá se, že fungovala na přirozený tah vzduchu.55 V tomto typu pece objeveném v Siegerland v Německu 56 byly uskutečněny experimenty. Třetí typ pece je kopulovitá pec z Engsbachtal, také v Siegerland. 57, 58 Jedná se o neobvyklý typ pece, ale jedna podobná pec byla objevena i v Levisham v severním Yorkshire. Je datována také do předřímské doby železné.59 Je téměř jisté, že šachtové pece na přirozený tah neumožňovaly odpich strusky, ale vytěžená lupa byla tvořena kousky železářské strusky a zbylým dřevěným uhlím, které bylo odděleno kováním. Do výhňové a kopulovité pece mohl být vháněn vzduch nuceným tahem, ale nejstarší z nich byly také bez odpichu strusky. Schopnost odpichovat strusku rozlišovala mezi staršími evropskými pecemi z doby železné a pozdějšími proto-římskými pecemi. Nedávné nálezy ve Walesu objevily železářské pece, datované do předřímské doby železné. 60 Uvnitř valů pevnosti Bryn y Castell se nacházejí pozůstatky šnekovité kovárny. Na vnější straně valů se vyskytovalo množství bezodpichových nízkých železářských pecí a rekonstrukce této pece byla použita při mnoha pyrometalurgických experimentech s bahenními rudami. 61 Místní ruda vytvářela železo, obsahující překvapivě až 1 % As. AFRIKA Železářský průmysl pronikal do subsaharské Afriky cestou ze severní Afriky do Nigérie a skrze Egypt do Súdánu. Období rané doby železné vytrvalo v Africe až do dnešních dnů, ale rychle doznívá. Naštěstí v několika posledních letech získali antropologové velké množství informací o železářství, které byly použity pro interpretaci archeologických dokladů ze severnějších oblastí. Pece použité kulturou Nok v Nigérii (400-200 př. n. l.) byly šachtové pece dosti velkého průměru, většího než 30 cm (viz obrázek 38). Bylo do nich dmýcháno skrze krátké výfučny pomocí nuceného přívodu vzduchu a nezdá se pravděpodobné, že by produkovaly odpichovou strusku. 11 Množství vyřazených spodních kamenů ručních mlýnků bylo znovu použito na drcení směsi kovu a strusky. Pece měly tenké hliněné stěny postavené nad struskovou jámou, vyhloubenou do přírodní měkké skály a v tomto smyslu se značně podobají šachtovým pecím z Jutského poloostrova a severního Německa, používané v prvních několika stoletích n. l. 59, 62 Kousky železa vytěžené hrubým mletím strusek mohly být sjednoceny jejich sbíráním dohromady a zpracovány do hroudy, která byla pokryta lehce ostřenou hlínou, chránící železo od oxidační atmosféry kovářské výhně. 78

Hrouda byla zahřívána na svářecí teplotu železa (1200°C) a kována, dokud se nerozbil křehký hliněný kryt a svařovaný kov nebylo možné kovat do plechu. Tato technologie byla objevena nedaleko Jos v Nigérii, za účelem výroby železného plechu s 0.1 % C a tvrdostí 137-167 HV,5 dostatečně dobrého na čepel motyky. 63, 13 Pece používané v nedávné době v Africe spadají do velkého počtu typů, od malých výhňových pecí z Kordofan v Súdánu a střední Sahaře k 3.35 metrovým pecím na návětrný tah z Togoland. 63 Některé pece s návětrným tahem měly více než 100 výfučen. Jeden typ pece dmýchané pomocí měchů používaly kmeny v horách Mandara a v Nigerské plošině, využívající jednu dlouhou výfučnu, která zasahovala dolů do středu šachty jako chobot, ukončený právě nad ohništěm.64, 65 Lze předpokládat, že v oblasti s tradicí rané doby železné trvající 2500 let se vyvinulo více typů pecí, než v oblastech s mnohem kratší tradicí. 38 Nízká šachtová pec z okolí Jos, Nigérie; africká raná doba železná – 300 př. n. l. Kovový materiál kultury Nok vykazuje pozoruhodný stupeň čistoty, je zbavený struskových vměstků, jak se očekává od surové lupy, která byla v chladném stavu pečlivě rozdrcena, za účelem extrahování železa, místo celé hmoty, která měla být kována při vysoké teplotě, jak bylo obecným případem ve středověké Evropě. Kovářská technologie byla charakteristická pro ranou dobu železnou, s velkým množstvím artefaktů, vykazujících dlouhotrvající cykly ohřevů v teplotním rozsahu 600-750°C. V žádném případě nebylo použito vytvrzování kalením. Ještě v dnešní době nebude tradiční africký kovář kalením vytvrzovat ostří sekery s tulejí, kterou má zhotovenou z kousku 0.6% uhlíkové kolejnicové oceli evropského původu. Poptávka po tvrdší oceli byla uspokojena jednoduchým zvýšením obsahu uhlíku: lupy vyráběné v Oyo, Nigérii okolo roku 1910 obsahovaly 1.67 % C.66 Uvádí se, že litina byla ve východní Africe vyráběna v kelímcích.67 Ještě i v 70. letech 20. stol. vyráběli Bari železáři z Bilinyan v jižním Súdánu litinu redukcí kvalitních železných rud v uzavřených kelímcích. Je možné, že znalost této technologie pochází z izolovaných a pozdních kontaktů s Indií nebo ještě Čínou. INDIE Až do nedávné doby byly části Indie také před-industriálním státem a je odůvodněné uvažovat, že technologie v těchto oblastech byly od počátku doby železné nepatrně pozměněny. Jeví se pravděpodobné, že znalost železa měla do údolí Indu a Gangy přijít od severu, což je obvykle přisuzováno aryanských osadníkům. Naleziště na severu Indie datované okolo 800 př. n. l. a později poskytly malé množství železných předmětů, dokazující úzkou příbuznost s předměty pozdějších období v Sialk v Iránu. Další lokality poskytovaly železářské strusky68 a v Ujjain byly objeveny pozůstatky pece, které náležely do období ne staršího než 500 př. n. l. 69 Jsou zde hojné doklady, které poukazují na fakt, že v době 400 n. l. měla tato oblast podobnou technologickou úroveň jako oblasti Malé Asie a Evropy. Slavné sloupy z Delhi a Dhar datované okolo 300 n. l., stejně jako sloupy z chrámu v Konarak jsou se strukturou podobné nosníkům z lázeňských domů v době římské. V Besnagar se objevují klíny, které spadají svou datací okolo roku 125 př. n. l. a které jsou pravděpodobně řeckého původu.70, 71 Indické železářské pece jsou z velké části šachtové pece s vnitřní výškou dosahující až ke 3 metrům, všechny jsou s nuceným tahem a mnoho z nich i s odpichem strusky. Jediné pece v této oblasti na návětrný systém byly nalezeny v Barmě, které měly 20 výfučen a byly 20 metrů vysoké. V centrálních provincií v Tendukera byly rozvinuté výhňové pece katalánského typu, které byly v provozu i okolo roku 1850. 13 Jednou ze zajímavostí indického vývoje je tavení ocelí v kelímcích. Svářkové železo nebo nehomogenní oceli byly vloženy spolu s dřevěným uhlím do kelímků, které byly uzavřeny a zahřívány po dobu čtyř hodin ve výhni s nuceným přívodem vzduchu. Jedná se o zdokonalení africké technologie zahřívání kousků železa v hliněném krytu a jejich následným kováním. Indickým produktem byla obvykle homogenní uhlíková ocel s 1-1.6 % C, známá jako “wootz”, která byla vyvážená na západ. Možná je to synonymem pro damascénskou ocel, protože se jedná pravděpodobně o město, skrze které v období středověku pronikala tato technologie na západ. ČÍNA Vypadá to, že Čína vstoupila do doby železné kolem roku 600 př. n. l. a z toho důvodu mohly pocházet její znalosti z Malé Asie. Ale skutečnost, že čínská doba železná začala s litinou naznačuje, že mohla mít nezávislý původ nebo také, že Číňané rychle ocenili hodnotu jejich prvního náhodného kusu litiny a využili ho ke správnému účelu. Jako všude jinde, i zde přicházela doba železná velmi pomalu a jako jedno z prvních použití 79

železa bylo pro 87 litinových forem na motyky, srpy a dláta (475-221 př. n. l.); zatímco některé z nástrojů byly nepochybně odlity v bronzu. V souladu s literárními zdroji byly železné kotle odlévány v roce 512 př. n. l. a v 5. stol. př. n. l. spatřujeme počátky železných zbraní. Tyto zbraně nebyly vyrobeny z litiny, ale zhotoveny ze svářkového železa a musíme proto uvažovat spíše o tom, jestli Číňané věděli, jak převést litinu na kujné železo, nebo jestli používali v případě potřeby přímý proces.72, 73 První zaznamenané zapálení vysoké pece bylo v roce 91 př. n. l. a to bylo následováno mnoha dalšími. 73 Vzhledem k tomu existuje malá pochybnost, jestli byla litina vyráběna v rozsahu bronzu, který byl použit pro ling-kotle, vážící více než 1400 kg již tak brzy, jako v dynastii Šang (přibližně 1000 př. n. l.). 74 Nemáme žádné archeologické doklady pro vysokopecní výrobu před obdobím Han (200 př. n. l.), kdy pece dosahovaly 1.4 m v průměru u kychty a byly vyrobeny z žáruvzdorných cihel. Byly v nich použity silnostěnné hliněné výfučny o délce 1.4 m a vnějším průměru 28 cm v místě vyústění do pece a umístěné v pozici 60 cm od ostatních. Vsázku tvořilo dřevěné uhlí a železitý písek, které se zdá být tvořen směsí půdního hematitu a magnetitového písku. Dosud nemáme žádný archeologický doklad pro železářskou technologii v Číně, ale z období Han pochází tradice kelímkové výroby oceli, stejně jako v Indii.74 Poptávka po kujnějším kovu, kterým je svářkové železo nebo ocel rozhodně existovala a objevují se zde odkazy na “stovky rafinačních zařízení", které mají znamenat určité množství vrstev v kovárnách. V průběhu mnohem mladšího období (1940-1950) byla litina zkujňována na kujné železo v výhni tvořené otvorem v zemi, která byla zaplněna chladnou nebo roztavenou litinou a profukována intenzivním proudem vzduchu. Mohlo by se zdát, že se jedná o tradiční čínskou technologii, která by mohla být datována až do období Han. 75 Při většině železářských nebo ocelářských procesů byly dmýcháno vzduchem z pístových dmýchacích strojů, které byly často poháněny vodní silou. Tyto zařízení byly mnohem efektivnější než celokožené, hrncovité nebo harmonikové měchy ze zbylého železářského světa a může se zdát, že úspěch čínských metalurgů závisel na jejich mechanické převaze. Na struktuře nejstarších čínských urtefaktů12 z Válečných států a období Han (475 př. n. l. – 24 n. l.) spatřujeme formy vyrobené z bílé litiny, zatímco hřeb do rakve ze stejného období je tvořen svářkovým železem. Dva odlitky z bílé litiny z období Han obsahovaly 4.19 a 3.32 % C a obsahovaly malé množství fosforu, síry a křemíku: kdy se jedná o železo vyrobené z rud s nízkým obsahem fosforu, dřeveného uhlí a za použití studeného proudu vzduchu.76 Ještě mnohem překvapivější byl objev rýče či lopaty z blackheart kujného železa, které bylo nepochybně vyrobeno zahříváním bílé litiny ve výhni při 900-1000°C. Ocelový meč z období Han (206 př. n. l. – 24 n. l.) měl martenzitickou strukturu a můžeme proto bezpečně uvažovat, že před rokem 24 n. l. byla nepochybně ovládnuta výroba kujného železa, oceli a vytvrzování ocelí kalením. Neželezné kovy v rané době železné Základní rozdíly mezi tímto a staršími obdobími je v zavedení zinku do slitin mědi a komplexní legování, spatřované u zlatnických výrobků. Zinek je prvek, který se obvykle nevyskytuje v měděných artefaktech doby bronzové, ale jeho pouhá přítomnost nemůže být použita jako doklad padělku. Zinek se vyskytuje jako příměs v mnoha měděných minerálech, jako v některých z Kypru a Irska. Zatímco nestálost zinku je obecně známá, není o nic horší než u arsenu, ale pokud byly použity rudy obsahující zinek, můžeme očekávat určitého množství zinku obsaženého v kovové formě. Bronzy datované do období 2800 př. n. l. a 1400 př. n. l. z Palestiny a Kypru obsahovaly okolo 3 % Zn, který byl téměř jistě náhodného původu. Přítomnost zinku v čínských bronzech začínáme spatřovat od období Han, tj. po roce 220 př. n. l. (viz tabulka 31 a obrázek 39). V Egyptě se mosaz nevyskytovala až přibližně do roku 30 př. n. l., ale po této době byla náhle přijata prostřednictvím římského světa. Mosaz byla vyráběna kalamínovou technologií, při které byly přísady uhličitanu zinečnatého nebo oxidu zinečnatého přidávány do mědi a taveny pod krytem z dřevěného uhlí, který zajišťoval redukční podmínky. V kontextu rané doby železné nebyl objeven žádný kovový zinek, ale jeden nebo dva jeho kousky byly nalezeny v římských Athénách.77 Tabulka 31 Analýzy pozdějších čínských bronzových artefaktů Reference

Předmět

Období

110

zrcadlo*

Tang

Složení, % Sn Pb 23.11 2.5

Ni

Sb

As

Zn 80

110 zrcadlo Han 24.56 1.47 110 zrcadlo Han 26.97 1.65 110 zrcadlo Han 24.16 2.06 110 meč Han 19.25 1.93 111 hrot šipky Han 10.82 3.68 8.0 stopy 111 hrot šipky Han 16.15 2.04 8.69 stopy 111 zrcadlo Han 26.07 9.12 stopy stopy 0.16 111 zrcadlo Han 26.6 5.30 0.63 0.20 111 zrcadlo Han 26.5 5.30 1.08 5.00 111 zrcadlo Han 24.3 5.60 111 zrcadlo Han 24.1 3.97 1.83 2.63 111 zrcadlo Han 25.4 0.61 6.73 111 zrcadlo Han 28.7 5.05 111 zrcadlo Han 30.7 0.69 111 zrcadlo Tang 27.6 5.40 111 zrcadlo 12. st. n. l. 11.6 20.5 0.34 2.35 0.13 111 zrcadlo 19. st. n. l. 3.3 7.6 0.35 1.81 stopy 12.96 111 zrcadlo 19. st. n. l. 5.6 7.7 3.17 23.3 * několik alfa dendritů v jemnozrnné delta matrici; několik oblých útvarů Pb a malé množství kupritu ve fázi alfa 39 Zvýšení obsahu zinku v čínských bronzech v průběhu období 220 př. n. l. a 1600 n. l. (podle N. Barnard74) V kapitole 4 byl uveden odkaz na přídavky mědi do slitin se světlejší barvou, za účelem obnovení přirozené barvy zlata kvůli stříbru obsaženému jako nečistota (tj. elektron). Analýzy artefaktů z britské doby železné 78, 79 odhalily, že do zlata byly přidávány velké přídavky mědi a stříbra tak, že jeho ryzost byla snížena až na hodnotu nižší než 30 % (tj. 9 karátů). Stříbro bylo produktem dolování olova, ze kterého byl ušlechtilý kov extrahován kupelačními procesy, jak víme z řeckých dolů v Lavrie (600-25 př. n. l.).80, 81 Následně bylo v 7. stol. př. n. l. zavedena ražba mincí z drahých kovů i v Evropě a na blízkém východě, hodně z tohoto stříbra a část zlata přecházela do měny, i když jak vidíme na materiálu z Persie (Achaemenid-Sassanian), hodně šlo do šperkařské výroby. Nemáme žádné prostředky k poznání konkrétního zdroje těchto kovů, zatímco velká část byla výsledkem dobytí území a některé byly bez pochyby získány z perských olověných ložisek. Obsah stříbra v rudě z Lavrie dosahoval 1200-400 g/t (0.1-0.4 %), což je největší zaznamenané množství v předřímském období z blízkého východu a egejské oblasti. Po kupelaci olova za účelem extrakce stříbra mohlo být olovo znovu získáno z klejtu při dalším zpracování. Vzhledem k tomu, že male kousky klejtu byly nalezeny v Lavrie, musíme s touto výrobou počítat jak v Lavrie tak všude jinde. Ta druhá možnost je pravděpodobnější, protože palivo v Lavrie mohlo být v minulosti značným problémem,82 protože požadované množství paliva bylo vyhrazeno již na první pyrometalurgickou výrobu a kupelaci. Nicméně jsou zde určité doklady o dopravování paliva do Lavrie pro metalurgickými účely ve formě borovicového dřeva. Olovo přetavené z klejtu bylo odlito do 15 kg ingotů a lacině prodáno. 83 Jediné známé využití přetaveného olova v Řecku, je na zalévání železných kotvících skob, použitých v klasické době na spojování zdiva, kotev a na plátování spodních částí lodí.41 Malé množství olova bylo použito na domácím trhu a spatřujeme příklady jeho použití na vodovodní potrubí pro Akropoli a na potrubí pro dešťovou vodu v Delos. Nicméně intenzivní využití olova pro kanalizaci přišlo až s dobou římskou. Měděné ingoty z tohoto období se neliší od plankonvexních ingotů z pozdní doby bronzové. Objevený vrak lodi na francouzském pobřeží v Rochelongue nedaleko Agde poskytl 800 kg měděných ingotů a bronzových předmětů.84 Plankonvexní měděné ingoty se od sebe lišily váhou od 100 kg do 11 kg a dosahovaly 25 cm v průměru. Objevily se zde také nějaké cínové ingoty. Tento hromadný nález byl datován do 6. stol. př. n. l. a mohl patřit cestovnímu obchodníku, stejně jako v případě vraku lodi z pozdní doby bronzové v Cap Galidonya. Ve středozemí byly nalezeny dva typy cínových ingotů, velký plankonvexní ingot s řeckými nápisy a menší ingot ve tvaru měšce. Posledně jmenovaný typ ingotu pochází z doby římské (42-48 n. l.) Plankonvexní ingoty nalezené na ostrově Bagaud v Hyéreské skupině se tvarem ale ne velikostí podobají jedněm nestratifikovaným britským ingotům.85 Tyto ingoty jsou datovány mezi roky 125-75 př. n. l., kdy tato loď převážela 2-3 tuny 81

cínových ingotů spolu s dalším nákladem. Bylo zde nalezeno okolo 100 cínových ingotů s průměrnou váhou 25 kg, které tvořily daleko větší náklad než 10 kg britské ingoty. Tyto ingoty obsahují určité kolkované značky v řečtině, stejně jako mince s postavou boha Herma a obdélníkovou kartuši s nápisem ARISTOKR na její ploché straně. Popisek napsaný okolo hlavy Herma se zdá obsahovat slova přeložená jako HYPO-KELTON, které mohou znamenat “spodní keltové” nebo “jižní keltové”. Tyto ingoty mohou být britské nebo Iberské a plavby Pýtheáse mohou silně naznačovat první ze dvou možností.86 Počátky metalurgie v Japonsku Japonci si pravděpodobně osvojily metalurgické umění z Číny přes Koreu a dostali se do fáze pozdní doby bronzové v období odhadovaném mezi 600 př. n. l. a 200 n. l., když odešli z pevniny na Japonské ostrovy. Do této doby byly ostrovy osídleny paleolitickými a neolitickými národy Ainu. Japonci dosáhli rané doby železné v době výstavby dolmenu v Kyushu v 7. stol. n. l. a naše znalosti zpracování bronzu spadají až do tohoto období. Dolmeny obsahují bronzové odlitky, které jsou zastoupeny výhradně hroty šipek, zrcadly, zvony a velmi malým množstvím železa.87 Bronzové hroty šipek a meče byly odlévány do kamenných dvoudílných forem charakteristickými technikami pro pozdní dobu bronzovou. Zrcadla často kopírují čínské formy. Kolem roku 708 n. l. byly vyráběny rozměrné bronzové odlitky v pískových nebo jílových formách. Existuje malá pochybnost, jestli Japonci ovládali znalost pokročilých dmýchacích zařízeních jako ty “tatarské”, pravděpodobně získané v Číně. V 19. Století byla objevena segmentová kupolovitá pec sloužící pro přetavování bronzu. Pravděpodobně se jednalo o typ pece používaný pro odlévání rozměrných bronzů, známých z čínské dynastie Čou a pozdějších časům, proto má význam ji zde blíže popsat. Pec je tvořena čtyřmi až 2.5 m vysokými segmenty, kdy byl kov odpíchnut z odpichového otvoru do žlabu nebo licí pánve.88 Byly také používány menší zemní kelímkové pece na nuceně vháněný vzduch. Kelímek byl tvořen porcelánem izolovaným v žáruvzdorné hlíně. Pro modelování palácových zvonů a dalších rozměrných objektů byly použity voskové modely. Vosk byl modelován na duté hliněné jádro a další hlína byla poté modelována na voskový model. Po dokončení byla forma vystavena plamenu z dřevěného uhlí, vosk byl vytaven a hliněná forma vysušena a zpevněna.87, 88, 89 Měď byla pyrometalurgicky vyráběna v jednoduchých výhňových pecích s nakloněnou výfučnou. V 18. Století byla měď rafinována oxidací (flapping) s dosažením čistoty 99.24-99.80 %. Hlavními příměsemi bylo olovo, stříbro a železo. Tento kov byl často legován přídavkem nepravého klejtu, který byl produktem nejstarších procesů odstříbřování mědi olovem: složení klejtu je uvedeno v tabulce 32. Jedná se o první potvrzený příklad záměrného legování mědi antimonem a arsenem, který může být zodpovědný za přítomnost těchto kovů v některých bronzech uvedených v tabulce 33. V roce 1764 se stal nepravý klejt nařízeným přídavkem do bronzových mincí a téměř jistě byl použitý i u Buddhy z roku 1614, za účelem zvýšení tekutosti a snížení teploty tání kovu. Kromě toho přispívá k získání kovu s tmavě šedou barvou, která je používána u ozdobných předmětů pro získání barevného kontrastu. Mince a mincovnictví V rané době železné byly zavedeny mince. První zlaté mince pocházejí z Lýdie, přibližně 550 př. n. l., ale nejstarší řecké stříbrné mince byly vyráběny z olova, pocházejícího z Lavrie a nepatrně starší mince datované okolo 580 př. n. l. pocházejí i z Korintu a ostrovu Aegina. Pravděpodobně nejznámější zlatá mince je ta s Filipem Makedonským (350 př. n. l.), která byla značně kopírovaná a znehodnocená formou návrhu, který byl používán na zlatých mincí i tak daleko jako v Británii. Zatímco nejstarší zlaté mince mohly být nepochybně vyrobeny z přírodního zlata, nemělo to trvat dlouho, než se přistoupilo k legování, aby se zvýšila tvrdost a odolnost proti opotřebení přírodního zlata s nízkým obsahem stříbra. Galo-belgické mince obsahovaly okolo 70 % Au a 10 % Cu, zatímco měď je v tomto případě záměrně přidaná. Některé britské mince z předřímského období bylo složeny pouze z 47 % Au s 40 % Cu, která poukazuje k záměrné devalvaci. Elektronové mince z Kartága vykazují tendence ke zvyšování obsahu mědi společně se zlatem, což muselo být vytvořeno za účelem zvýšení tvrdosti. 90 Většina mincí obsahovala 30-50 % Ag (viz tabulka 34). To jistě poukazuje na to, že bylo běžně přidáváno stříbro, protože přírodní zlato obvykle 82

obsahuje méně než 20 % Ag. Objevila se zde tendence po zvyšování obsahu zlata na povrchu mincí v důsledku buď inverzní segregace (v případě odlitků), nebo rozdílnou korozí. Tabulka 32 Složení nepravé míšně (podle Gowland88) Složení, % Cu 72.7

Pb 8.53

As 11.37

Sb 4.27

Sn 0.93

Fe 0.13

Ag 1.33

S 0.33

Tabulka 33 Složení japonských bronzů Předmět chrámový bronz mince mince dělo zrcadlo zrcadlo hrot šipky hrot šipky zrcadlo zrcadlo Buddha meč Buddha

Datace

1835-1870 1863 18. století 17.-18. století moderní 7. století 7. století 5. století 11. století 3. století (Chikuzem) 1614

Složení, % Sn Pb 2.58 3.54 8.26 3.21 12.68 0.58

8.74 11.22 3.22 3.19

23.64 2.46 3.20 22.5 9.3 9.93 14.13 4.32

0.13 0.56 0.28 8.99 5.7 1.32 15.33

Reference Ni

-

Sb

0.49 -

As

další 3.71 Zn

0.18 1.5 -

88 88 88 88

0.50 0.03 1.52 0.88 0.79 2.93 -

1.55 2.60 4.93 -

1.68 1.68 stopy 1.14

88

0.71 Au

88 111 111 111 111 111 111 88

Tabulka 34 Mincovní slitiny drahých kovů z rané doby železné Mincovna a typ Filip II. Makedonský, zlatý statér Řecko, Terina, statér Řecko, Korint, statér Galo-Belgie, A Británie (QC) Kartágo (Panormus) Británie (Verica)

Datace 4. století 5. století 4. století 40-20 př. n. l. 10-50 n. l.

Složení, % Au Ag 99.7 0.3 0.09 95.32 stopy 94.12 69.02 22.83 57.30 16.40 60.80 36.30 72.2 7.60

Reference Cu 1.42 4.01 8.15 23.90 2.30 17.20

Pb 2.19 0.57 -

112 94 94 113 113 90 113

Je jasné, že v olověných rudách v athénských dolech a to jak horizontálně tak vertikálně se vyskytovala široká různorodost ve složení obsahu zlata a stříbra. Rané stříbrné mince z období 196-169 př. n. l. obsahovaly 0.00760.33 % Au a 0.035-5.3 % Cu a mince byly nejednotné ve velikosti a kvalitě. 91 Ve středním období (168-132 př. n. l.) se objevoval dobrý styl a raznice dobře razila: obsah zlata kolísal mezi 0.09 a 0.25 %, zatímco obsah mědi kolísal mezi 0.05-0.4 %. Mikroskopické průzkumy athénských stříbrných mincí z tohoto období vykazují částečně segregované olovo a stopy železa, vápníku a zlata. V pozdním období (131-87 př. n. l.) bylo složení vice jednotné, obsah zlata kolísal mezi 0.25 a 0.5 % a obsah mědi mezi 1.5 a 5.5 %, což naznačuje záměrnému nastavování zlata, také technika ražby byla chudá. Je pravděpodobné, že vyšší obsah zlata značí úpadek v domácí produkci a využívání importů. V některých případech přítomnost zlata poukazuje na uskutečněný pokus na extrakci zlata chemickou separací (loužením). Nemáme žádné doklady o způsobu výroby střížků nebo předlisků na blízkém východě, ale z nesčetných nálezů mincovních raznic v západní Evropě víme, že způsob výroby střížků z ušlechtilého kovu postupoval od pečlivě zváženého požadované množství ušlechtilého kovu a jeho umístění do jamek v pálené hliněné desce.92 Poté co byl kov vložen do jamek byla hliněná destička pokryta dřevěným uhlím a zahřátá na požadovanou teplotu tání kovu. Vzhledem k účinku povrchového napětí byla výsledkem této operace forma kulovité kapičky, která mohla být zploštěna a ražena, nebo pouze ražena pomocí 83

raznice. Perský syglos z 5. století vážil 5.4 g, byl zhotoven podobným způsobem, při kterém se na plíšek umístěný na vyryté matrici udeřilo čtvercovou raznicí, o něco menší než mince. 93 Řecké stříbrné mince z období 500-300 př. n. l. obsahují 93-99 % Ag a byly vyraženy různými způsoby. V některých případech byly střížky raženy přímo, v ostatních případech byly střížky před ražením tvářeny a žíhány.94 Athénské mincovní raznice z období 430-332 př. n. l. byly obvykle vyrobeny z litého bronzu s vysokým obsahem cínu (22.5 % Sn) a tudíž byly i přiměřeně tvrdé.95 Tvrdost této slitiny v odlitém stavu mohla být okolo 270 HV a bezpochyby mohla být vytvrzena i v průběhu používání. V Řecku byly známy dva typy mincovních raznic; první byla tvořena raznicí, ve které byl vzor vyryt a která byla určena pro umístění na plochém plechu a druhým typem byl průbojník. Příkladem prvního typu je bronzový blok z 6.-7. stol. př. n. l. uložený v Ashmolean Muzeum v Oxfordu, který měří 12.5x2.8x1.0 cm, který má umístěnou rytinu na každé ze čtyř stran takovým způsobem, že mincovní předlisky do něho musely být vbíjeny. Je pravděpodobné, že vzory byly nejdříve vyříznuty s klenotnickým brusným kolečkem, ale později byly tvarovány různými železnými nebo ocelovými průbojníky. Z objevených řeckých a římských raznic jich je pouze devět železných.96 V případě bronzových a mosazných mincí s nízkou hodnotou je jejich postup výroby zcela proveditelný. Indické bronzové mince stejně jako bronzové “cínové mince” z Británie a bronzové mince dynastie Čou v Číně byly odlévány do forem.97 “Spojnice” nebo licí kanály na britských mincích naznačují, že byly odlévány v sériích jako párky, zatímco indické mince okolo roku 100 př. n. l. byly odlity paprskovitým způsobem, technikou spíše používanou pro padělané mince římského období v Evropě. Existuje malá pochybnost, že běžnou mincovní metodou, která byla započata před římským obdobím byla ražba připravených předlisků, spíše než odlévání. Odlévání bylo považováno za mnohem podřadnější techniku, která sama o sobě neuspokojovala evropské mincíře.98 Metoda ražení připraveného střížku přetrvala jako standardní po dalších 2000 let. Náchylnost arsenových mědí k vytváření stříbřitých vrstev procesem inverzní segregace, se zdá být využita v kartágském mincovnictví ve 3. stol. př. n. l. Vzory byly raženy do litých předlisků z arsenových mědí.99 U některých z baktrijských mincí v oběhu v 2. stol. př. n. l. v severním Afghánistánu je známo, že obsahují 16.22 % Ni. Může se zdát, že v této oblasti byly dostupné měděno-niklové rudy, ale nebyl zde zájem o použití obsaženého niklu pro účely, jako bělení povrchu často používané znečištěné mědi. 100 Odkazy 1 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1972, 6, 34. 2 ELSA YAD EL GAY AR and M. P. JONES: „Metallurgical investigation of an iron plate found in 1837 in the Great Pyramid at Gizeh, Egypt“, JHMS, 1989, 23 (32), 75-83. 3 K. R. MAXWELL-HYSLOP and H. W. M. HODGES: Iraq, 1966, 28, 164. 4 H. MARYON: WMF, 1955, 23, 383. 5 M. A. FRANCE-LANORD: RHS, 1963, 4, 167. 6 C. BOHNE: ibid., 1967, 8, 237. 7 SIR F. PETRIE and B. QUARITCH: „Gerar“, British School of Archaeology in Egypt, 1928; Nature, 1927, 120, 56. 8 B. FAGG: World Arch., 1969, 1, 41. 9 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1968, 2, (2), 81. 10 SIR F. PETRIE: „Naukratis, Pt. II“, 1886, Third Memoir, London, Egypt Exploration Fund 11 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1970, 4, (2), 67. 12 LU DA: Acta Met. Sin., 1966, 9, 1 (Trans. Durrer Festschrift, 1965, 68). 13 R. F. TYLECOTE: J. Iron Steel Inst., 1965, 203, 340. 14 F. K. DORNER et al.: JDAI, 1965, 80, 88. 15 H. G. BACHMANN: Arch. Eisenh., 1967, 38, 809. 84

16 R. F. TYLECOTE and R. E. CLOUGH: “Recent bog iron ore analyses and the smelting of pyrite nodules”, Offa, 1983, 40, 115-118. 17 R. F. TYLECOTE: “Iron sands from the Black Sea”, Anat. Studies, 1981, 31, 137-139. 18 HENRY HORNE: “Observations on sand iron”, Phil. Trans. Roy. Soc., 1763, 53, 48-61 (Lowthorp“s abridgement). 19 E. PHOTOS, H. KOUKOULI-CHRYSANTHAKI and G. GIALOGOU: „Iron metallurgy in E Macedonia; a preliminary report“, In: „Craft of the Blacksmith“, (eds. B. G. Scott and H. F. Cleere), Belfast, 1987, 113-120. 20 R. M. EHRENREICH: „Trade, Technology and the Iron working Community in the Iron Age of S. Britain“, BAR Brit. Ser., 144, Oxford, 1985. 21 J. D. MUHLY, R. MADDIN et al.: „Iron in Anatolia and the nature of the Hittite iron industry“, A nat. Studies, 1985, 35, 67-84. 22 J. PIASKOWSKI: „Das Verkommen von Arsen in Antiken und frumittelaltterlichen Gegenstanden aus Renneisen“, Z. f. Arch., 1984, 18, 213-226. 23 G. VAROUFAKIS: „Investigation of some Minoan and Mycenaean objects“, In: Fhuhestes Eisen in Europa, Festschrift fur W. U. Guyan, Schaffhausen, 1981, 24-32. 24a E. PHOTOS, R. F. TYLECOTE and P. ADAM-VELENI: „The possibility of smelting nickel-rich lateritic ores in the Hellenistic settlement of Petres“, In; „Aspects of ancient mining and metallurgy“, (ed. J Ellis-Jones), Bangor, N. Wales, 1988, 35-43. 24b E. PHOTOS: „The question of meteoric versus smelted Ni-rich iron; archaeological evidence and experimental results“, World Arch., 1989, 20, (3), 403-421. 25 LENA THALIN: Jernkontorets Annaler, 1967, 151, 305. 26 C. PANSERI a M. LEONI: Met. Ital, 1966, 58, 381. 27 C. PANSERI: Sibrium, 1964-6, 8, 147. 28 J. PIASKOWSKI: J. Iron Steel Inst., 1961, 198, 263. 29 T. B. BROWN: Man, 1950, 50, (4), 7. 30 R. MAXWELL-HYSLOP: Iraq, 1946, 8, 1. 31 H. DRESCHER: Der Dberfangguss, 192; 1958, RGZM. 32 C. DESCH: Brit. Assoc., 1928, 437. 33 O. KLEEMANN: Arch. Eisenh., 1961, 32, (9), 581. 34 W. RADEKER a F. K. NAUMANN: A rch. Eisenh., 1961, 32, (9), 587. 35 F. K. NAUMANN: Arch. Eisenh., 1957, 28, 575. 36 H. MARYON: AJA, 1961, 65, 173. 37 J. LECLERC et al.: RHS, 1962-3, 3, 209. 38 E. SALIN (ed.): ibid. 39 H. H. COGHLAN: „Metallurgical analysis of archaeological materials“, 1959, Wenner Gren Found. Congress. 40 SIR H. CARPENTER a J. M. ROBERTSON: J. Iron Steel Inst., 1930, 121, 417. 41 R. PLEINER: „Ironworking in ancient Greece“, 1969, Prague, National Technical Museum. 42 H. BLUMNER: „Technologie und terminologie der gewerbe und kiinste bei Griechen und Romern“, 152, 1886-7, vol.4, Leipzig. 43 Exhibited in Budapest in 1897; model in Science Museum, South Kensington. 44 C. J. LIVADEFS: J. Iron Steel Inst., 1956, 182, 49. 85

45 R. PLEINER: The beginnings of the Iron Age in ancient Persia“, 1967, Prague, National Technical Museum. 46 K. OBATA a M. KOKHAVI: IEJ, 1965, 15, 253; 1966, 16, 274. 47 SIR F. PETRIE: „Tanis, Part I, 1883-4“, 1885, London, Second Mem. Egypt Exploration Fund. 48 SIR F. PETRIE: „Tanis II, Nebesha and Defenneh“, 77, 1888, London, Fourth Mem. Egypt Exploration Fund. 49 A. R. WILLIAMS a K. R. MAXWELL-HYSLOP: „Ancient steels from Egypt“, J. Arch. Sci., 1976, 3, 283305. 50 K. R. MAXWELL-HYSLOP: Iraq, 1956, 18, 150. 51 A. R. WEILL: Rev. Met., 1957, 54, 270. 52 H. H. COGHLAN: Sibrium, 1956-7, 3, 167. 53 R. F. TYLECOTE: „Metallurgy in Punic and Roman Carthage“, In: Mines et Fonderies antiques de Ia Gaule, (ed. C. Domergue), CNRS, Paris, 1982, 259-278. 54 H. STRAUBE: Arch. Eisenh., 1964, 35, 932. 55 K. KLUSEMANN: MAGW, 1924, 54, 120. 56 J. W. GILLES: Arch. Eisenh., 1957, 28, 179. 57 J. W. GILLES: Stahl u. Eisen, 1936, 56, 252. 58 J. W. GILLES: ibid, 1957, 77, 1883; 1958, 78, 1 200. 59 Anon: Bull. HMG, 1970, 4, (2), 79. 60 P. CREW: „Bryn y Castell hillfort; a late prehistoric ironworking settlement in NW Wales“, In: „Craft of the Blacksmith“, (eds. B. G. Scott and H. F. Cleere), Belfast, 1984, 91-100. 61 P. CREW and C. J. SALTER: „Comparative data from iron smelting and smithing experiments“, In: „From Bloom to Knife“, (eds. E. Nosek et al.), Cracow, 1988. 62 W. WEGEWITZ: „Nachr. Niedersachsens Urgeschichte“, Special Report No.26, 1957. 63 F. HUPFIELD: Mitt. a.d. deutschen Schutzgebieten, 1899, 12, 175. 64 RENE GARDI: 100 AI. Lloyd´s Register of Shipping, 1959, (4), 32. 65 H. SASSOON: Man, 1964, 64, 174. 66 C. V. BELLAMY: J. Iron Steel lnst., 1904, 66, (2), 99. 67 M. RUSSELL: Pers. Comm. Aug. 1981. 68 H. WALDE: „Durrer Festschrift“, 71, 1965. 69 N. R. BANERGEE: „The Iron Age in India“, 1965, Delhi, Munshiram Manoharlal. 70 S. C. BRITTON: Nature, 1934, 134, 238, 277. 71 SIR R. HADFIELD: J. Iron Steel lnst., 1972, 85, (1), 134. 72 J. NEEDHAM: Technol. Cult., 1964, 5, (3), 398. 73 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 9, 1958, London, Newcomen Society. 74 N. BARNARD: „Bronze casting and bronze alloys in ancient China“, 1961, Canberra. 75 D. B. WAGNER: „Dabiesham“, Scand. Inst. Asia Stud. Monog. No. 52, Copenhagen 1985. 76 G. W. HENGER: Bull HMG, 1970, 4, (2), 45. 77 M. FARNSWORTH et al.: „Hesperia“, 1949, Suppl. 8, 126. 78 R. R. CLARKE: PPS, 1954, 20, (1), 27. 86

79 J. E. BURNS: ibid., 1971, 37, (1), 228. 80 C. E. CONOPHAGOS: „Le Laurium Antique“, Athens, 1980. 81 C. E. CONOPHAGOS: „La technique de las coupellation des Grecs anciens au Lavrie“, In: Archaeometry, 25th Int. Symp., Athens, 1986, (ed. Y. Maniatis), 1989, Amsterdam, 271-289. 82 R. J. HOPPER: BSA, 1953, 48, 200. 83 C. E. CONOPHAGOS: „Thorikos V“, 1968, Gent, Comitee des Fouilles Belges en Grece. 84 A. BOUSCARAS: „Epaves de VIe au IIIe S. Av. J-C.; Le site des bronzes de Rochlongue“, In: Archeologie Sous-Marine, Maison des Traquieros, Perros-Guoirec, 1986, (Exhibition Catalogue), 41-42. 85 LUC LONG: „L´Epave antique Bagaud 2“, VI Congressint. de Arqueologia Submarina, Cartagena, 1982, 9398, (and Pers. Comm.). 86 C. F. C. HAWKES: „Pytheas - Europe and the Greek explorers“, 8th J. L. Myers memorial lecture, Oxford, 1975. 87 W. GOWLAND: Arch., 1897, 55, (2), 439. 88 W. GOWLAND: J. Roy. Soc. Arts, 1895, 43, 609. 89 W. GOWLAND: J. lnst. Metals, 1910, 4, 4. 90 H. A. DAS a J. ZONDERHUIS: Archaeom., 1964, 7, 90. 91 M. THOMPSON: ibid., 1960, 3, 10. 92 R. F. TYLECOTE: Num. Chron., 1962, 2, 101. 93 C. S. SMITH: „A history of metallography“, 1960, Chicago, Chicago University Press. 94 C. F. ELAM: J. Inst. Metals, 1931, 45, 57. 95 G. F. HILL: Num. Chron., 1922, 2, 1. 96 D. G. SELLWOOD: ibid., 1963, 3, 217. 97 F. C. THOMPSON: Nature, 1948, 162, 266. 98 G. C. BOON a R. A. RAHTZ: Arch J., 1966, 122, 13. 99 S. LA NEICE a I. A. CARRADICE: „White copper; the arsenical coinage of the Libyan revolt, 241-238 BC, JHMS, 1989, 23(1), 9-15. 100 M. COWELL: „Analyses of the copper-nickel alloy used for Greek Bactarian coins“, In: Archaeometry, (ed. Y. Maniatis), Athens, 1989, 335-345. 101 B. NAUMANN: Die Altesten Verfahren der Erzeugung Technischen Eisens, 1954, Berlin. 102 R. PLEINER: „Základy slovanského železářského hutnictví“, 1968, Praha, Československá akademie věd. 103 R. E. M. WHEELER: „Maiden Castle, Dorset“, 1943, Res. Rpt. No. 12, Soc. Ants. London. 104 J.D. KENDALL: Iron ores of Great Britain and Ireland, 1893, London. 105 K. KUBOTA: „Japan“s original steelmaking and its development“, 1970, 8, Int. Co-op Hist. Tech. Committee, Pont a Musson. 106 D. W. CROSSLEY: osobní komunikace. 107 R. THOMSON: osobní komunikace. 108 R. F. TYLECOTE: „Prehistory of Metallurgy in the British Isles“, Inst. Met., London, 1986, 144. 109 J. P. BUSH-FOX: „Excavations at Hengistbury Head, Hants, in 1911-12“, Report. No.3, Soc. Ant. 1915, London. 110 W. F. COLLINS: J. Inst. Metals, 1931, 45, 23. 87

111 M. CHIKASHIGI: J. Chern. Soc., 1920, 117, 917. 112 J. HAMMER: Zeit Numismatik, 1908, 26, 1. 113 S. S. FRERE (ed.): „Problems of the Iron Age in Southern Britain“, 308, 1958, Occ. Paper No. 11, Inst. Arch. London. 114 H. H. COGHLAN: „Early iron in the Old World“, 1951, Oxford, Pitt Rivers Museum. 115 G. JOBEY: Arch. Ael., 1962, 11, 1Early Iron Age 41.

88

Kapitola 6 Doba Římská Může se zdát obtížné obhájit pojem “doba římská” jako časové období historie kovů ve světě, protože se zdá, že hlavním přínosem Římského císařství světové technologii nebyla originalita, ale organizace. Může se zdát, že dopadem Římského císařství bylo všeobecné rozšíření nejkvalitnějších technik, které fungovaly v celém romanizovaném světě. Toto šíření nebylo omezeno na římské území, ale ovlivňovalo kmeny doby železné žijící na jeho okraji, které obchodovaly s kovem s Římany, a používali ho k obraně proti vlivu císařství. Nicméně došlo k obrovskému nárůstu v rozsahu průmyslu: zatímco množství strusky nalezené v předřímských pyrometalurgických lokalitách vyrábějících železo jsou měřeny v jednotkách až stovkách kilogramů, struskové haldy z římského období jsou obvykle měřitelné ve stovkách tun. Je pravděpodobné, že tento nárůst množství pramení ve zdokonalení technologií, například použití šachtových pecí podporovaných dmýcháním měchy a více rozvinutých výhňových pecí, místo šachtových pecí podporovaných proudem vzduchu a malých výhňových pecí předřímské a mimo římské doby železné ve světě. Pro náš účel začíná toto období vznikem Římského císařství v roce 29 př. n. l. Vojenské a civilní potřeby římské civilizace vytvořily značnou poptávku po železe a neželezných kovech. V případě olova, kdy byly minerály vždy hojně dostupné, nebyla v předřímském období jeho spotřeba velká a používalo se pouze malé množství olova. Ale římská úroveň života přinesla značné zvýšení produkce olova, nezbytného k zajištění kovů potřebných k výrobě potrubí. Použití velkého množství slitin mědi v mincovnictví, na obecných konstrukcích a výzdobě muselo způsobit stejné navýšení v těžbě nerostů, což ale není nijak spolehlivě doloženo a tudíž muselo pocházet z menších velmi rozšířených ložisek.1 Ložiska mědi v palestinském vádí al-Araba (Negevská poušť) byla znovu využita po tisícileté odmlce. 2 Využívání takovýchto ložisek vyžadovalo značnou organizaci, a po skončení egyptských výprav v 11. st. př. n. l. zde neprobíhala žádná aktivita až do římsko-byzantského období, kdy pyrometalurgická výroba mědi opět začala. ale s drobnými technologickými změnami. Potřeba mědi vygradovala na konci pozdní doby bronzové a následně využívané naleziště by byly dostačující pro ranou dobu železnou a římskou poptávku. Hlavním požadavkem jak z civilního, tak z vojenského hlediska bylo železo, a muselo zde dojít k adekvátnímu nárůstu těžby železných nerostů. V Británii jsou jedním z příkladů rudné důlní jámy (trychtýřovité jámy) ve Weald a “Scowles” (povrchové doly) v oblasti Forest of Dean, ačkoliv nejsou jediné tohoto druhu. Všeobecně nedošlo ke změně technologie, avšak změna je doložena ve velikosti a počtu dolů. 3 Produkce železa Velká část našich informací o produkci železa v tomto období se týká východní a střední Evropy 4 a Británie. Evropské území pokrývala oblast “Germania Magna” rozkládající se od Rýna po Vislu, jejíž hlavní částí byl sever a východ římského limitu. V této oblasti bylo mnoho železářských hutí, nejvýznamnějšími byly Svatokřížské hory ve středním Polsku, severní Čechy, Štýrsko a Korutany, Jutsko, Šlesvicko-Holštýnsko a Porýní. Toto jsou oblasti, ve kterých byly nalezeny nejvýznamnější pozůstatky, ale kvůli všudypřítomnosti železných rud je nutné předpokládat, že železo bylo pyrometalurgicky vyráběno napříč celým územím. Situace na Britských ostrovech byla detailně přezkoumána současnými autory5 a podrobné informace máme také o Francii6, avšak máme málo znalostí z tohoto období o výrobě železa ve Španělsku. Nepochybně byla využívána severoafrická ložiska a nedávný výzkum v Sbeitle v Tunisku7 ukázal, že zdejší železo bylo vyráběno mezi 2. a 6. st. n. l. Zdá se, že římské obsazení Egypta nezměnilo nijak výrazně jeho podobu v době železné, ale je možné, že římský vpád do Núbie zapříčinil zdokonalení technologií v království Meroe, dále na jihu. 8 Je známo, že nejblíže římskému centru byly využívány etruské nerostné oblasti na Elbě a v Toskánsku a ne zcela jisté je využívání rudných ložisek v Makedonii a v současném Turecku. Je zřejmé, že od vlády Diokleciána (245 – 313 n. l.) byla všechna výzbroj pro císařskou armádu vyráběna ve vlastních dílnách. Podle dokumentu Notitia Dignitatum fungovalo ve 4. až 5. st. okolo 32 takovýchto dílen. 9 Ne 89

všechny z nich však byly identifikovány. Některé z nich se specializovaly na určitý druh výzbroje, například v Lucce se vyráběly meče, v Irenopolitania kopí a v Cremoně štíty. Některé dílny nebyly specializované, jako třeba v Damašku, kde byly vyráběny jak štíty, tak běžné zbraně. Tradice výroby mečů přetrvala dlouhou dobu poté, co se po arabské invazi Damašek stal střediskem pro výrobu mečů (viz následující kapitola). Surový materiál, například železné lupy, byly dodávány pretoriánskými prefekty v roli obchodujících úředníků, kteří jej nakupovali od místních obyvatel žijících buď uvnitř, nebo mimo území císařství. Důkaz efektivnosti římských zásobovacích služeb byl nalezen v obrovské hromadě hřebů, objevených v legionářské pevnosti Inchtuthil ve Skotsku.10 Nález vážil přes pět tun a obsahoval téměř 900 000 hřebů různých rozměrů. Jelikož pevnost byla postavena v roce 83 n. l. a opuštěna nedlouho nato v roce 87 n. l., je zřejmé, že zásobovací služby musely efektivně fungovat před vznikem dokumentu Notitia Dignitatum. Z hlediska metalurgie není nic překvapivého na složení nebo struktuře hřebů. V mnoha aspektech se podobají konstrukci železných skob spojujících kameny athénského Parthenonu, jinými slovy byly vyrobeny z kovaného heterogenního svářkového železa. Byly zhotoveny ke konkrétním rozměrovým požadavkům, větší hřeby obsahují více uhlíku, než hřeby kratší (viz tabulka 35). Což bylo úmyslné, protože větší hřeby vyžadují vyšší pevnost, aby odolaly zvýšené zatloukací síle, čehož bylo nejspíše dosaženo výběrem vhodných železných lup nebo jejich částí. Není možné zjistit, kde bylo železo vyredukováno, avšak je jisté, že bylo vyrobeno z rud s nízkým obsahem fosforu a niklu. Toto železo mohlo být stejně tak dobře získáno v Británii, jako mohlo být dopraveno lodí po moři. Dá se říci, že složení tohoto železa je pro římské období typické. Zatímco západ procházel římským rozvojem, Čína byla ovládána dynastií Han (206 – 220 n. l.).14 Pro toto období máme konkrétní důkazy výroby železa ve vysokých pecích, které ukazují, že kujné železo v období rané doby železné rychle ustoupilo litině. Je také možné, že vysoce sofistikovaná pozdní doba bronzová se transformovala přímo do období litiny. V Chengchou na jih od Žluté řeky se dochovaly pozůstatky fungování vysoké pece v podobě „bears“ nebo „salamanders“ odpadních litin, rudy a vysokopecní strusky (viz tabulka 36). Tato lokalita nevyužívala vodní pohon a z tohoto období existuje pouze málo dokladů měchů odpovídajících těmto pecím. Od 14. stol. již máme jejich příkladů více.15 Objevené pozůstatky naznačují, že pece v Chengchou na rozdíl od pozdějších středověkých pecí pracovaly na dřevěné uhlí, avšak nemáme žádný přesvědčivý důkaz o rozsahu a objemu této výroby. Dochovanými produkty jsou především zemědělské nástroje a litinové formy pro odlévání bronzu nebo litiny. Existuje zde důkaz, že železné nástroje byly vyrobeny zkujňováním, které by obnášelo zahřívání surového železa při 900 – 950 °C po dobu několika dní v inertním prostředí. Toho by mohlo být dosaženo v jílových schránkách v keramických pecích. Tabulka 35 Složení hřebů z lnchtuthil, Skotsko (podle Angus et al. 13) Složení hlaviček, % C Si S A (i) 25 – 37 0,2 – 0,9 0,15 0,009 A (ii) 22 – 27 0,22 – 0,8 0,08 0,017 B 18 – 24 0,05 – 0,7 0,10 0,007 C 10 - 16 0,10 – 0,55 0,04 0,006 D 7,2 – 10 0,05 0,08 0,01 E 3,8 – 7,0 0,06 – 0,35 0,05 0,003 A (i) jehlanovité hlavičky; A (ii) zploštělé jehlanovité hlavičky Skupina

Délka, cm

P 0,008 0,043 0,009 0,053 0,035 0,16

Mn 0,17 0,03 0,03 0 0,03 0

TYPY PECÍ A TECHNOLOGIE Pece mohou být stejně jako v rané době železné rozděleny do dvou základních typů: šachtové a výhňové. První, kromě přidání měchů, je částečně rozdílná od návětrných nebo proudem vzduchu podporovaných pecí rané doby železné (viz obrázek 40). 40 Běžná šachtová pec typu nalezeného ve východní Evropě

90

41 Zdokonalená výhňová pec z římského období, která byla beze změny hojně používána až do středověku, měřítko stejné jako u obrázku 40 Jediná pec nalezená ve středozemí byla z etruské lokality Populonia. Pozůstatky bez odpichové nízké šachtové pece datované do 2. – 1. stol. př. n. l. byly nalezeny na pobřeží, po začištění odkrytého řezu archeologem Voss 16. Avšak jednoduchá výhňová pec rostla ve výšce i průměru, dokud musela mít vice než jednu výfučnu 17 (viz obrázek 41). Vše nasvědčuje tomu, že odpich strusky byl téměř všudypřítomný na územích okupovaných Římany, přestože to za žádných okolností nebyl případ oblastí mimo toto území. Objevují se pochybnosti, zdali pece podporované nuceným tahem vzduchu byly používány mimo Afriku a snad i v Indii, ale existuje typ vysoké úzké šachtové pece, která fungovala v Dolním Sasku18 kolem 1. stol. n. l. Užívání tohoto typu pece se rozšířilo do severního Justska19, 20 (14C; 210 př. n. l ± 100 n. l.), a následně do východní Anglie kolem 4. – 5. stol. n. l.21, 22 Tento typ pece byl přibližně 1,6 metru vysoký, měřil 0.3 metru v průměru a měl čtyři výfučny, které mohly být podporovány dmýcháním měchy nebo proudem vzduchu (viz obrázek 42). Tyto pece mají podobnosti s polskými pecemi ze stejného období, které se zdají být poněkud nižší a širší (1 m vysoké x 0,5 m v průměru) a u kterých se s jistotou předpokládá, že byly podporovány dmýcháním měchy23, 24. Jejich společným znakem je nístěj zahloubená pod pecí, do které stékala struska v určitém momentu procesu pyrometalurgické výroby. Tento stok strusky mohl být automaticky kontrolován teplotně časovým režimem v samotné peci, nebo mohl být podpořen vnějšími stimulacemi. Sasko-jutské pece měly tenké stěny a po zaplnění nístěje po jedné tavbě byla pecní šachta v jednom kuse přesunuta a umístěna na novou a prázdnou nístěj. Struskové slitky (Schlackenklotze) mohly zůstat ponechány na místě, což odpovídá nálezu celých polí takovýchto spodních částí pecí v Polsku. 25 Polské pece vypadají, že mají silnější stěny než sasko-jutské typy a je možné, že musely být pokaždé znovu obnoveny. Obecně vzato, myšlenka přesunu pecí nebyla tak dobrá jako myšlenka umožnění strusce vytéct do jámy před pecí nebo vedle pece, odkud by mohla být po zchladnutí přesunuta. Tato technika byla dlouhou dobu praktikována na lokalitách sofistikované pyrometalurgické výroby mědi a vyspělé výhňové pece užívající této techniky přetrvaly do doby římské (viz obrázek 41). Několik lokalit ukazuje užití mnohem větších pecí, spadajících do období pozdní doby železné. Ty v Unterpullendorf a Klostermarienburg v rakouském Burgenlandu mají až 1 metr v průměru. 26 Britské pece na Jurassic svahu v hrabství Northamptonshire mohou dosahovat až 1.4 v průměru. 27 Jsou datovány do druhého stol. n. l. a je obtížné určit, jak mohly fungovat, jelikož maximální dosah jednoduchých měchů ve vsázce nemůže přesáhnout 30 cm. Viditelně se jedná o největší železářské pece vůbec. Opět neproběhla žádná změna v technologii. Produktem byla tuhá lupa znečištěného železa, získaná skrze stěnu šachtové pece nebo kychtou výhňové pece. Tento stav s drobnými obměnami hojně přetrval do středověku. Nicméně se objevilo zdokonalení, které by bylo možné popsat jako “dělba práce”. Obecně byla ruda pražena před tím, než byla spolu s dřevěným uhlím vsazena do pece; opracovávání lupy (5 – 10 kg) probíhalo mimo pec ve druhé (kovářské) výhni. 42 Typ šachtové pece se zahloubenou nístějí ze severní Evropy a Jutska (rekonstrukce R. Thomsen) Zdá se, že v době římské nacházíme více vyhozených kusů litiny, pravděpodobně vzhledem k větší produkci, než zásluhou nedopatření. Význam tohoto nedopatření nebyl řádně doceněn, anebo také poptávka po svářkovém železu spíše než po litině byla alespoň v západním světě vyřazena z mysli. Došlo ke k drobné změně ve složení strusky (viz tabulka 39). Přidávání vápence, který při překročení o 10 % zvyšuje provozní teplotu, nebyl uskutečňován. Nicméně množství a velikost bloků strusky zdaleka převyšovaly vše, co bylo v rané době železné možné vyrobit. Bloky odpichované strusky z lokality ze druhého století v Británii vážily 18.0 kg 28 zatímco nístějové pecní bloky z Jutska vážily až 170 kg. Ve Francii v lese Aillant 9 bylo kdysi 300 000 tun strusky v haldách dosahujících výšky 15 – 20 metrů. Těchto 300 000 tun železnaté strusky vzniklo z výroby 75 000 tun železa představující výrobu 15 – 20 miliónů předmětů vážících každý 3 – 4 kg. Není jisté, zdali celé struskové naleziště pochází z doby římské, ale pokud je alespoň jeho část římská, je dokladem měřítkem výroby v této době. Není třeba zmiňovat, že po haldách materiálu tohoto množství obsahujících 30 – 50% železa byla v mnoha evropských zemích v pozdějších obdobích obrovská poptávka za účelem znovuzpracování.

91

V Norsku a Švédsku byly nalezeny zahloubené části pecí, které byly datovány do období let 120 př. n. l. až 110 n. l. Zdá se, že vznikly z neodpichových výhňových pecí, nejspíše z manipulovatelného typu pece, který byl na tomto území poměrně běžný.30 KOVÁŘSKÉ TECHNIKY A VYRÁBĚNÉ PŘEDMĚTY Velikost lupy v době římské se pohybovala od 5 nebo 6 kg vřetenovitých tyčí s funkcí oběžného platidla do 10 kilových lup neznámého tvaru, spojených v nosníky lázní z Corbridge 31 a Catterick32 ve Spojeném království a z Saalburg33 v Německu (viz obrázek 43). Menší lupy byly nejspíše dodávány místními kmeny do římských dílen. Toto železo mohlo být znovuzpracováno a svařeno do formy vážící až 500 kg, jak dokazují čtyři železné skobovité hřivny z Lake Nemi34,35 celkově vážící414 kg a zároveň mnoho kovadlin vážících až 50 kg 36-38, které byly také vyrobeny z menších lup (viz tabulka 37). Tabulka 36 Analýzy železářských strusek z doby římské %

Francie Yonne29

Čechy Praha118

FeO Fe2O3* SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO P2O5 S TiO2 K2O Na2O

46,9 4,8 31,8 9,9 2,1 0,75 2,2 0,25 0,02 0,35

23,57 39,29 29,02 2,38 2,30 0,35 -

Polsko N. Slupia62 52,08 7,38 25,21 5,32 1,05 stopy 1,84 0,15 0,04

Rakousko Lölling116 47,7 3,36 27,3 6,6 2,2 1,08 12,1 0,16 0,03

Anglie Ashwicken28

62,1 7,7 21,2 3,2 0,4 1,4 0,5 1,72 -

Forest of Dean 40,5 13,2 27,5

0,24 0 -

Dánsko117 Jutsko 300 – 500 n. l. 41,2 3,6 22,7 1,0 1,4 1,13 16,8 2,20 -

Německo Dolní Falc116

Aachen116

Scharmbeck18

Čína Chungchou (Han)14

39,38 0,44 34,93 9,40 2,26 1,89 7,08 0,25 -

65,42 5,18 17,19 4,95 2,73 1,68 2,17 1,00 0,22

54,3 16,9 18,9 2,1 1,1 ,13 0,39 1,30 0,10

3,74 53,74 12,14 22,7 2,52 0,63 0,114

}0,05

úbytek

}1,18

5,20

* závislé na oxidaci po odpichu

43 Vyrobené litinové nosníky z římských lázní, Catterick Bridge, Yorkshire Kovářské pece pro vyhřívání a sváření byly stavěny v různorodých tvarech a velikostech, aby vyhovovaly práci (viz obrázek 44). Jak můžeme vidět ze současných jednoduchých praktik, nemusí být zařízení nijak zvlášť sofistikované – pouze jáma v zemi a jednoduchá jílovitá výfučna k ochraně měchu. Největší známá pec je nejspíše ta nalezená v Corbridge a postavená ke sváření nosníku lázní. 31 Dřevěné uhlí může být nakupeno okolo kovového předmětu a výfučna může být vložena kdekoliv, kde je třeba zvýšit teplotu ke kování nebo sváření. Tato metoda byla používána k výrobě konstrukce zádí lodí ještě do 20. stol. Lupy byly samozřejmě neméně nehomogenní než z rané doby železné39, 40 a rozdílný obsah uhlíku vedl mnohé k řešení záměrného nauhličení. Ale faktem je, že přehřívání oceli může uhlík odstranit nebo přidat, záleží to ale na obsahu uhlíku v místě zahřívání lupy a přesné poloze kovu uvnitř pece ve vztahu k výfučně. Tabulka 37 Nosníky a kovadliny složené ze svařovaných železných lup

92

Předmět kovadlina

Místo původu Váha, kg Délka, m Mainz109 0.20 Sutton Walls36; 37 50 0.27 Stanton Low90 23.2 0.25 Kreimbach, Pfalz38 0.21 nosník I Chedworth, Glos.108 220 1.63 nosník II Chedworth, Glos. 162 0,96 nosník III Chedworth, Glos. 116 0,99 nosník I Catterick, Yorks. 32 250 1,68 nosník II Catterick, Yorks. 135 0,89 nosník Corbridge, N“ld.31, 7 157 1,00 113 nosník Leicester přibližně 130 nosník Chesters, N“ld. přibližně 14 0,25 nosník 111 Wroxeter, Shrop. halda železa nalezená v kotelně lázní (4. stol.) nosník I Pompeje 7 cc 1,0 nosník II Pompeje cca 1,3 nosník III Pompeje cca 1,3 nosník St. Albans (Verulamium) 0,43 nosník (mnoho Saalburg 33 220 1,40 kusů) Saalburg 0,56 * pro přibližnou představu o objemu zastoupeného kovu; jak kovadliny, tak nosníky jsou místy zúžené

Průřez, * m 0,20 x 0,20 0,23 x 0,23 0,16 x 0,16 0,18 , 0,18 (v horní části) 0,15 x 0,15 0,15 x 0,15 0,15 x 0,15 0,15 x 0,15 0,15 x 0,15 0,15 x 0,15 0,15 x 0,15 0,11 x 0,14 0,12 x 0,09 0,13 x 0,15 0,12 x 0,11 0,11 x 0,11

Většina římských materiálů ukazuje značné snížení obsahu fosforu ve srovnání s materiály rané doby železné, což může poukazovat na lepší rozlišovací schopnost a znalost, že kovy s nízkým obsahem fosforu jsou vhodnější k nauhličení (viz tabulka 38). Ale v době římské se vyskytuje mnoho příkladů železa s vysokým obsahem fosforu a většina použitého kovu měla nízký obsah uhlíku a proto nebyla nauhličována.41 44 Typické římské kovářské pece Nicméně, znalost nauhličování a vytvrzování kalením byla nerovnoměrná; přesto není nouze o příklady řádně provedeného nauhličení, následovaného vhodným tepelným zacházením. Zatepla zpracované dláta byly nalezena na dvou britských lokalitách a to Wall42 ve Staffordshire a Chesterholm43 na Hadriánově valu v Northumberland. Jedno z těchto dlát nalezené na pozdější lokalitě mělo kalené ostří, ale nerovnoměrná distribuce uhlíku vytvořila tvrdost pohybující se od 579 do 464 HV a značnou škálu metalografických struktur. MEČE Základní zbraní byl stále meč, což vedlo, jak je možné předpokládat k projevení největší zručnosti. Zatímco techniky doby železné jako paketování a nauhličení povrchu byly široce užívané, začínáme nacházet komplexnější techniky, které se staly běžnými v pozdním období stěhování národů. Jedna z nich je technika damaskování, která je běžně zaměňována s taušírováním. Damaskování je svařování plátků nebo jiných malých dílů, jako například tyček nebo drátů do sebe, za účelem výroby složité zbraně, ale s jednoduše rozpoznatelnou strukturou: což je možné označit jako “punc”, ačkoliv výrobci si často přidávali vlastní individuální značky. Damaskování se poprvé objevilo v Porýní a v Nydam ve Šlesvicko-Holštýnsku na začátku 3. stol. n. l. a příklady mečů vyrobených tímto způsobem jsou známy z Polska a Británie 44-47 (viz obrázek 45). Tyčinky a drátky byly zamotány do sebe, zahřáty a skovány: někdy byl proces překládání prováděn opakovaně. Obvykle bylo “ jádro” nesvařeného materiálu vloženo mezi dva damaskované pláty, a čas od času byly okraje svařeny samostatně. Existuje samozřejmě mnoho možných kombinací. Vzor je někdy postižen nedokonalostmi ve svařovaných liniích, přítomností strusky a shluky oxidů, v jiném případě je příčinou železo s rozdílným složením. Není jasné, zdali byly výrobky vytvořené tímto způsobem znatelně odolnější než většina zbraní, které byly vyrobeny jednoduchým paketováním, ale jestliže byly naleštěny, struktura by zjevně byla ozdobou sama o sobě a důkazem, že byl do zbraně vložen kvalitní kus práce zkušeného řemeslníka. Tyto výrobky byly často ozdobeny neželeznou inkrustací jílce. Tabulka 38 Železné a ocelové lupy a kusy litiny z doby římské v Británii Kov železo a ocel Cranbrook, Kent,106 1. – 2. stol. n. l.

Váha, kg

Složení, % C

Si

P

S

Mn

N2

0,71

1,16 – 1,46

0,20

0,014 – 0,025

0,03

-

0,004

93

Lower Slaughter,107 G1os., 3. – 4. stol. Nannys´ Croft,105 Sussex, 4. – 5. stol. Forewood, Sussex105 litina Wilderspoo1, Lancs.121 2. stol. Tiddington, Warw.112

11,0

0 – 0,8

0,30

0 – 1,6

1,26

0 – 0,3

0,57

stopy

0,0085

0,007

-

0,004

3,23

1,05

0,76

0,49

0,403

-

3,52

1,92

0,77

0,049

0,63

-

45 Rentgenové snímky římských mečů Všechny tři ze zkoumaných mečů z lokality Nydam mají některé části tvrzené.44 Obsah uhlíku se liší, jak ukazuje obrázek 46. Na obrázku 46 (2) byly úspěšně vytvrzeny dvě části, na obrázku 46 (4) bylo úspěšně vytvrzeno díky většímu obsahu uhlíku pouze centrální jádro, ke kterému byl přivařen damaskovaný kov. Maximální tvrdost na obrázku 46 (2) byla dosažena na jednom okraji s obsahem uhlíku 0,43 %, která dosahovala 700 HV, což by se očekávalo například od ocelí v dnešní době. Některé meče nesou na rukojeti vyražené nápisy, které se blíže podobají hrnčířským značkám na nádobách ze Samian.48 Tyto nápisy obsahují CICOLLUS, RISSA-CUMA a RICCIM(ANU) s dnešním významem “vyrobil Ricci”. Ostatní meče mají neželeznou inkrustovanou podobu.46, 47 Samozřejmě je jí více na meči, než na jeho čepeli. Ta musí být spojena s rukojetí, jež v době římské vykazuje méně ozdob než v pozdějším období stěhování národů a ve středověku. Nicméně, pochva často obsahovala železné pláty zdobené typem neželezné inkrustace, nalezené na některých čepelích.49 46 Části damaskovaných mečů doby římské DALŠÍ NÁSTROJE A PŘEDMĚTY Typové zastoupení železných nástrojů rozšířených v římském světě bylo obrovské. Skupina asyrských nástrojů nalezených v Thébách dává představu vysokých standardů, kterých bylo dosaženo v předřímském období. 50 Není proto překvapující zjištění, že římský svět znal všechny typy ručních nástrojů, které existují v dnešní době, možná s výjimkou šroubů.51 Můžeme zde najít například hoblíky52, stejné jako jsou dostupné v dnešních železářstvích, lžícovité vrtáky (ale ne spirálovité vrtáky) a velmi složité zámky.52 Nicméně zatímco by bylo možné očekávat, že dnešní nůžky budou vyrobeny z tvrzené oceli, římská obdoba neboli nůžky nevypadají, že by byly vyrobeny z uhlíkové oceli ani povrchově nauhličeny. 41 Římský limit se táhl od dolního Rýna do delty Dunaje a existuje malé podezření, že kmeny na sever od limitu byly v úzkém kontaktu s římským světem. Buď s Římany obchodovaly, dodávaly železné lupy a další polotovary ke zpracování v římských vojenských dílnách, nebo ukořisťovaly římské materiály. Příkladem tohoto “obchodu” jsou hromady římských mincí a meč s vyrytým nápisem, oboje z jihovýchodního Polska; další meč je téměř identický v inkrustaci a konstrukci s tím ze South Shields v Británii. 47 Jeden z dobrých zdrojů železné rudy byl nedaleko Rudki ve Svatokřižských horách v Polsku a není pochyb o tom, že v této oblasti byla výroba železa v době římské velmi aktivní. Mnohé z nástrojů nalezených na polských lokalitách byly metalograficky analyzovány a stejně jako římské materiály z jiných lokalit vykazují různorodou technologii. V haldách nalezených nedaleko Krakova53 bylo 6 z 23 nožů a dlát vytvrzeno kalením, aby poskytly tvrdost mezi 433 a 724 HV. Na druhou stranu, soubor nalezený ve Slezsku 54 nevykazuje žádnou známku kalení. To vede k podpoření důkazů v rámci římského světa a ukazuje pokračující existenci tradice rané doby železné se zvyšujícím se počtem kovářů schopných nauhličování a vytvrzování železa pro získání předmětů vysoké kvality. Římské ostří předmětů s kvalitou slabého průměru mohou mít co dočinění s nízkým statusem kováře. O lokalitách za římskými hranicemi víme mnoho o severní Evropě a východu, ale velmi málo o dalších oblastech. Není pochyb o tom, že se doba železná v Číně vyvíjela plynule. 55 Velké litinové sochy vážící přes 25 kg byly vyráběny od 6. stol. n. l. Na indickém subkontinentu musela metalurgie železa dosáhnout stejného stupně vývoje jako v Evropě. Což poskytuje příklady výroby velkých litinových sloupů a nosníků, jako například sloup v Dillí56,57 (viz obrázek 47), v Dhar58 a nosníky chrámů v Konarak58,59 (viz obrázek 39). Používané techniky byly zcela shodné jako ty, používané ve východní Evropě, proto můžeme navzdory nedostatku důkazů v oblasti mezi těmito územími předpokládat, že se v této době jednalo o široce rozšířený proces. Nicméně tento nedostatek může být zapříčiněn znovuzpracováním staršího materiálu ve středověku. Víme, že železné skoby z 94

Persepole v Íránu a z dalších budov na tomto území byly vyjmuty za účelem opětovného zpracování. Mědí plátovaná socha známá jako Rhodský kolos, který byl postaven v letech 292 – 280 př. n. l. a který měl nepochybně železnou kostru se zhroutil v roce 224 př. n. l., byl rozbit a přetaven v roce 672 n. l. V Súdánu byla egyptsky orientovaná Meroitická civilizace přemožena kolem roku 400 n. l. Aksumským královstvím, což je poslední doklad zpracování železa římského typu v Africe. 11 Jak východní, tak západní Afrika pokračovala se základními tradicemi rané doby železné až do dnešní doby. 47 Litinový sloup v Dillí, Indie, 7.2 m vysoký, datovaný kolem roku 300 n. l. Tabulka 39 Analýzy a detail železných sloupů, nosníků a dalších předmětů z Indie, Ceylonu a Afghánistánu (podle Hadfield57 a Graves59)

Předmět klín sloup sloup dláto hřeb zahradnický nůž 2 nosníky litina

Provenience Indie Dillí Dhar Ceylon Ceylon Ceylon Konarak (Orissa) Afghánistán

Datace 125 př. n. l. 300 n. l. 5. stol. n. l. 5. stol n. l. Středověk 13. stol n. l. 10. – 13. stol n.l.

Délka, m 7.2 12.5 10.6, 7.7 -

Složení, % C 0.08 0.02 stopy stopy stopy 0.11 4.25

Váha, kg P 0.70 0.11 0.28 0.28 0.32 0.34 0.02 0.11

S 0.02 0.006 0.033 0 0.02 0.02 stopy

Mn 0.008 0 0 0 stopy stopy stopy

0.02 6000 7000

2900 4300

Neželezné kovy SLITINY MĚDI Velkou inovací na tomto poli bylo zavedení mosazi ve velkém měřítku, především pro ražbu mincí. Nepochybně se relativní nedostatek cínu pro bronz projevoval v podobě vysoké ceny a možnost použití mosazi spíše než bronzu byla snadno přijata. Pro počáteční využití byly vyráběny pravé mosazi, jinými slovy slitina mědi, v nichž jediným záměrně přidaným prvkem bylo 20 – 30 % Zn. Ale zdá se, že tyto slitiny byly vyhrazeny pro mincovnictví. Pro obecné použití byly upřednostňovány slitiny mědi, bronzu nebo ternární slitiny Cu-Zn-Sn, nyní známé jako dělovina. To mohlo být proto, že tyto slitiny byly lépe slévatelné a odlévání bylo kromě mincovnictví používáno běžněji. Mosaz byla vyráběna přidáním “kalamínu” (ZnCO3) do mědi v tyglíku za redukčních podmínek.60 V tomto procesu došlo k částečné redukci zinku dřevěným uhlím předtím, než se roztavila měď. Výpary zinku vstoupily do mědi a snížily bod tání slitiny, takže se část vsázky postupně roztavila při teplotě okolo 900°C. Rudy zinku pocházely z Mendips v Británii, z Arden v Belgii a nepochybně z mnoha dalších ložisek na východě. Těžba olovnato-zinečnatých rud v Rádžasthánu v Indii sahá ještě před římské období. 61 Víme, že vertikální destilační pece pro zinek byly používány ve středověku (kapitola 6) a tento proces mohl být užíván i dříve. Ale dnes se spíše zdá, že byl používán západní proces cementace oxidy zinku, vytvořené pražením směsi zinku (ZnS) přidávaného do mědi. Může se zdát, že jak byl jednou objeven kalamínový proces výroby mosazi a v jeho použití byly získány zkušenosti – což musel být případ římského období – vedla tato slitina k vytlačení bronzu z jeho role nejdůležitějšího neželezného kovu. Nicméně, toto nebyl ten případ, protože zatímco mosaz byla užívána v mincovnictví “brasses” jak jejich jméno správně naznačuje, zjišťujeme, že v Británii průměrný obsah zinku odlévaných slitin byl pouze 2.7 % s 13.3 % Sn a 7.1 % Pb 7 a tudíž byly tvořeny dělovinou. Situace byla částečně odlišná v případě tvářených slitin, které v průměru obsahovaly 6.1% Zn a 5.7% Sn, obsah olova byl nižší nebo zcela chyběl.62 Stejná neochota používat pravou mosaz existovala všude. 63 Ve skutečnosti ve vzorku slitin mědi použitých pro sochy v římské Itálii64 byl maximální obsah zinku pouze 0.14 % a kohoutek z Pompejí byl bez zinku. Pokud si prohlédneme seznam materiálů z římských lázní,65 najdeme upřednostnění ternárních slitin mědi, cínu a zinku, s obsahem zinku pohybujícím se od 1 do 9%. V rané době římské by se mohlo zdát, že průměrný obsah zinku v mědi u základních předmětů byl trochu odlišný od obsahu v rané době železné. Zavedení mosazi jako mincovního kovu začíná kolem roku 45 př. n. l. 66 a zdá se, že mosazné mince měly vyšší hodnotu než ty bronzové. Ať byly důvody k výrobě mosazných mincí 95

jakékoliv, obsah mosazi postupně klesá až do roku 162 n. l., 67 kdy je slitina spíše dělovinou s 7.87 % Zn a 2.42 % Sn. Můžeme se proto domnívat, že velký podíl zinku v pozdější dělovině mohl vzniknout z mosazi používané v raných ražbách. Je jasné, že ať byl důvod jakýkoliv, nebyla obyčejná mosaz v době římské obecně upřednostňována, přesto metoda její výroby byla alespoň v některých částech říše dobře poznána. Z rané doby železné nebo doby římské máme velmi málo informací o výrobě mosazi nebo děloviny. Je možné, že kalamín byl přidáván za redukčních podmínek do taveniny bronzu nebo mědi, což by bylo rozpoznáno jednoznačným přírůstkem ve váze. Z Británie máme několik uzavřených kelímků, které mohly být k tomu účelu použity60 a jeden rytý plát standardní mosazi z Colchesteru.68 Mnohé kelímky tohoto typu mohly být zahřívány v jednoduché dřevem vytápěné odrážecí peci podobné té, nalezené u May v Wilderspool. 69 Plankonvexní měděné ingoty datovatelné do doby římské byly nalezeny na mnoha lokalitách v západní Evropě. 70 Jsou nacházeny především v severním Walesu71 a napříč Británií72 až do jižní Francie. Mnohé z pozdějších ingotů pocházejí z vraků lodí u pobřeží.73 Tyto jsou mnohem větší než ty z pozdní doby bronzové, většinou v rozmezí 10 – 100 kg a jak ukazuje obrázek 48, jejich průměr je řádově 25 cm. Některé jsou ryté po hraně ingotu. Složení britských a některých francouzských ingotů je ukázáno v tabulce 40. Poblíž Port Vendres na francouzsko-španělské hranici byly nalezeny dvě depoty měscovitých cínových ingotů, téměř jistě pocházejících z Galicijských dolů.74 Mají různorodou formu a váhu každý kolem 11 kg. Další nálezy souborů z pobřeží Sardinie nedaleko Cap Bellavista 75 mají podobný tvar a není zcela jisté, že se jedná o formu společnou pro celou dobu římskou. Zřejmě byl jejich tvar vhodný pro transport. ŘÍMSKÉ MINCOVNICTVÍ: SLITINY A TECHNIKY V této době, stejně jako ve starších obdobích bylo mincovnictví jedním z hlavních využití pro neželezné kovy. Široce rozšířený obchod v římském světě vyžadoval stále rostoucí množství ražeb, což vyžadovalo vybudování řady velmi známých mincoven. Po pádu římské říše tyto ražby pokračovaly v oběhu po další stovky let nebo dokud nebyly nahrazeny místními ražbami. 48 Měděný ingot ze severního Walesu, váha = 19 kg (podle Bonn 115) Římská ražba vysoké hodnoty, jako například římský denár, byla vyrobena ze stříbra a v období římské republiky (přibližně 15 př. n. l.) obsahovala až 94% Ag. Což bylo v období císařství sníženo na 80 % a od roku 220 n. l. až na 44 %, následující vzor athénských tetradrachem (viz tabulka 40). Antoniniány ze 3. stol. n. l. obsahovaly 46 – 60% Ag, zatímco follis ze 4. stol. obsahovaly pouhých 1,76 % Ag, přičemž toto množství nebylo žádnou náhodou.76 Existovaly různé oficielní způsoby zvýšení obsahu stříbra na povrchu mincí, s nižším obsahem stříbra. Jedním způsobem byla oxidace (zahřívání na vzduchu) a rozpuštění oxidované mědi kyselinami, zanechávající lesklý stříbrný povrch. Pravděpodobně to byl důvod pro použití u natolik malého množství, jakým je 1,76 % Ag. Jiným způsobem bylo pokovování ponořením do roztaveném stříbra, 77 nebo pokrývání stříbrným plátkem.78 Již jsme zmínili použití mosazi pro římské mincovnictví. Které je možné, jak s zdá, datovat přibližně od roku 45 n. l., kdy vidíme zavedení pravé prvotřídní mosazi obsahující až 27.60 % Zn. V roce 79 n. l. byl obsah zinku snížen na 15.9 % a v roce 161 n. l. na 7.87 %. Rádi bychom věděli vice o důvodech tohoto mimořádného poklesu a zároveň není zcela jisté, zdali byl kov vyráběn kalamínovým procesem a ne přidáním kovového zinku. Bronzy s nízkým obsahem cínu byly používány v ptolemaiovském Egyptě (169 př. n. l.) a jejich používání pokračovalo často s nízkým obsahem stříbra až do 4. stol. n. l. Po dlouhou dobu byla také používána znečištěná měď (1 % Zn – 1 % Sn), která se podobá složení soudobých britských mincí nízké hodnoty. Bronzová ražba 4. století se skládala téměř výhradně z olovnato-stříbrných cínových bronzů. Obsah olova vedl ke zvýšení velikosti mince. Před ražbou byly střížky homogenizovány, aby došlo k rozpuštění křehké delta fáze (bohaté na cín). Větší mince byly raženy ze tepla, v některých případech z litých střížků, v jiných z dříve zpracovaných nebo před tvarovaných střížků.79 Většina ražeb prošla devalvací a revalvací. Devalvace je pro mincíře jednoduchý proces, jediné co musí udělat je přidat více základního kovu, ale revalvace vyžadovala proces odstranění základního kovu, ledaže by byly dostupné adekvátní zásoby nového drahého kovu. V Británii, jak v Silchester, tak Hengistbury, 66 vynášely zisk 96

kupelační pece, které jak se zdá, byly používány k získávání drahého kovu ze znehodnocených mincí. Žádná z těchto lokalit nebyla oficiální mincovnou a je možné, že proces byl využíván nelegálně. Oblé předměty z centra Silchesteru obsahují 2.98 % Ag, 78.13 % Cu a 16.14 % Pb a představují typické mincovní slitiny z období 250 – 275 n. l. O procesu kupelace je pojednáváno v další části. Mincovnictví vyžaduje použití raznic a v době římské byly vyrobeny z cínového bronzu, obsahujícího 15 % Sn, nebo ze železa, ale je pravděpodobnější, že velká většina raznic byla bronzových. Užití techniky ražby za tepla by dodala odpovídající životnost bronzovým raznicím za předpokladu, že tento bronzový nástroj by se sám nepřehřál.81 Odhaduje se, že spodní raznice (pile) zvládla 16 000 ražeb, zatímco vrchní (rubová) by jich zvládla kolem 8 000. Byla nalezena alespoň jedna raznice nebo trussel v Trevíru,82 u které byla úderová plocha ocelová. Rukojeť obsahovala kolem 0,038 % C, ale pracovní plocha obsahovala 1,03 % C, což poukazuje na její nauhličení. Vzor byl vyryt do měkkého železa a následně byl povrch nauhličen a vytvrzen kalením. Toto ukazuje velmi pozoruhodnou úroveň technologie. Tabulka 40 Slitiny ražeb z doby římské (podle Gowland, 66 Caley,67 a Cope76, 79)

150 př. n. l.

Složení, % Au Ag 0.53 94.34

Cu 4.40

Sn 0.23

Zn -

Pb 0.39

1. stol. př. n. l.

024

40.45

1.74

0.11

1.36

ptolemaiovská měděná mince, Egypt

169 - 146 př. n. l.

-

65.11

5.12

0.10

28.78

mosaz mosaz mosaz As Antoninián denár Antoninián Folles; Carthage Folles; Londýn Folles; Londýn

45 př. n. l. 79 n. l. 161 – 162 n. l. 14- 37 n. l. 238 - 244 n. l. 244 - 249 n. l. 254 - 255 n. l. 307 n. l. 310 n. l. 318 n. l.

71.10 81.13 88.96 99.65 40.65 98.36 80.79 81.25 86.78 87.89

2.43 0.01 0.10 1.03 2.52 5.45 5.54 4.33

27.60 15.90 7.87 stopy 0.03 0.01 0 0.01

0.18 stopy 0.22 0.51 0.70 11.90 6.01 5.57

Typ

Datace

římský denár ptolemaiovská tetradrachma, Egypt

0.13

52.51

58.90 16.25 1.20 1.76 2.11

O technikách užívaných k přípravě střížků víme velice málo, ale je možné, že lité střížky byly vyráběny spíše v sériových formách, které například užívaly padělatelé v době římské v Británii, 83 a legitimní mincíři v některých dalších zemích.84 Vzor byl na střížek vyražen a ne odlit ve formě, jako u padělaných mincí. Některé pozdní mince byly nejspíše vyrobeny odstřižením z kruhové tyče. Zdá se, že nejsou žádné doklady pro použití “vysekávání”, jinými slovy vyražení kruhu z kovového plechu postupem, který by bylo velice obtížné provést v takto rané době. Více pravděpodobné je, že střížky byly vystřiženy nůžkami, jako v pozdější době nebo odlity v “řetězově” s úzkými “kanálky” mezi nimi. Vzájemné spojení vrchní a spodní raznice mohlo být vytvořeno jejich upevněním v rámu s panty nebo vložením dvou raznic do čtvercového lůžka. Jednodušší postupy jsou také možné. Za účelem vzájemného promítnutí trussel a pile mohly být vytvořeny vnější referenční značky, nebo mohly být navrženy čepy, ale ani jedna z těchto metod by neumožnila přesné dvojité vyražení ostré ražby. OLOVO A STŘÍBRO Výroba olova v Řecku byla do značné míry spojena s výrobou stříbra. Doly v Laurion byly v provozu od velmi raných dob, snad již od dob Mykénské civilizace. Použití olova v době římské značně vzrostlo. Za účelem udržení vyššího standartu římské civilizace napříč velkou částí Evropy byla zpřístupněna nová ložiska olova, jakmile bylo dokončeno dobývání nového území. V Británii v Mendip, byly v roce 49 n. l. uvedeny do provozu doly na olovo, pouze šest let po jeho dobytí a ložiska olova s nízkým obsahem stříbra ve Flintshire byly zprovozněny na konci 1. stol. n. l., zatímco ložiska prakticky bez stříbra v Derbyshire byly uvedeny do provozu v letech 117 - 138 n. l. Toto olovo nezásobovalo pouze místní poptávku, ale alespoň určité množství olova bylo posláno přes Francii na cestu do Říma.85 97

Podobné aktivity byly vytvářeny ve Španělsku. Olověné housky s nápisy byly nalezeny v Orihuela nedaleko Cartagena85 a na dalších nalezištích.86, 87 Ložiska rudy v Rio Tinto byla v této době těžena pro stříbro, stejně jako pro měď.88 Průzkum suti v Rio Tinto poskytuje příklady strusky, která je podobná té z Walesu a vykazuje nízký obsah olova a stříbra, ale zdá se, že byla spojena se znovuzískáním stříbra. 89 Máme pouze málo dokladů o soudobých užívaných procesech, ale je možné, že byly stejné jako v Laurion (viz kapitola 5). V tomto případě bylo olovo dodáno odjinud, pokud ho bylo třeba k roztavení stříbra z jarositických rud (viz BR, Tite a PTC). Máme další doklady produkce olova, jako jsou olověné strusky, míšeň a klejt (viz tabulka 41) a pozůstatky redukčních nebo tavících pecí nedaleko Kolína nad Rýnem.89, 90, 91 Nicméně je zřejmé, že využívání olovnatých minerálů bylo v tomto období mnohem intenzivnější, než naznačují známé pozůstatky. V Rio Tinto bylo stříbro hlavním produktem v období římské republiky. Řím za císařství pokračoval v této tradici, ale stále více využíval měděné rudy.89 Je pravděpodobné, že jarositické stříbrné rudy byly v této době vyčerpány a byly více využívány olovnato-stříbrné rudy z Británie a Walesu. Množství plankonvexních olověných ingotů běžného obdélníkového tvaru bylo nalezeno na pobřeží Británie nedaleko Ploumanach.92 Celková váha byla v řádu 22 tun. Obdélníkové ingoty s částí ve tvaru komolého kužele měly na stranách vyryto CIV BR a ICENI, což dokazuje Britský původ. Nápisy jsou primitivnější než ty, které byly obvyklé od prvního do počátku druhého století a domníváme se, že jsou datovány od druhého do čtvrtého století. Nápisy byly napsány na boční strany a ne na spodní stranu (jako odlitek), a zdá se, že na vnitřní povrch formy byly vyškrábány prstem. Zatímco písmena BR mohou být vykládána jako BRIGANTES, jsou proto spojována s výrobou olova v oblastech Derbyshire a severní Yorkshire. Slovo ICENI je trochu překvapením, protože u tohoto kmene se nepředpokládalo, že by působil severněji, než v oblastech výroby olova na východním pobřeží. Toto snad ukazuje na novou roli mocných ICENI, jakožto prostředníka. Je třeba poznamenat, že v 16. stol. n. l. bylo určité množství olova z Derbyshire vyvezeno přes přístavy jižně od Humber. 93 REDUKČNÍ PECE A ZNOVUZÍSKÁNÍ STŘÍBRA Redukční technické zařízení byly nalezeny v Horath90 v Porýní a v Pentre Ffwrndan ve Flintshire94, 95 v severním Walesu. Jsou fragmentární a neposkytují dostatek podrobných informací, aby nám umožnili rekonstruovat soudobé užívané pece. Avšak z římských a středověkých záznamů a podle strusek nalezených na římských lokalitách víme, že proces byl primitivní, a že byly používány šachtové pece s nuceným přívodem vzduchu, které byly přibližně metr vysoké. Strabón96 (63 př. n. l. – 25 n. l.) říká, že měly “vysoké komíny” a proto se zdá, že to byly pece s vysokými šachtami. S tímto typem pece je znovuzískání olova špatné a velká část je ztracena výpary a struskou, ale má to výhodu, že většina stříbra z rudy je znovuzískána ve vyrobeném olovu. Na nejlépe organizovaných lokalitách mohlo olovo téci do forem z vysušené hlíny, na jejichž dně byl vytlačen nápis, který byl obtisknut na vyrobených houskách (viz obrázek 49). Je známo, že tyto formy byly natolik odolné, že dokázaly odlít i několik housek, přesto nebyla prozatím žádná nalezena. Je pravděpodobné, že pokud bylo olovo určeno ke znovuzískání stříbra kupelací, byly nejdříve vyrobeny jednodušší podoby ingotů a pouze v poslední fázi procesu byla vyrobena houska s nápisem. Tabulka 41 Příklady římských olověných a stříbrných strusek a klejtu %

Olověná pyrometalurgická struska

Stříbrná struska

Rio Tinto (Španělsko)

PbO SiO2 CaO FeO Al2O3 K 2O BaO Ag Zn CuO

P. Ffwrdan Wales 32.3 58.2 8.0 0.8 4 ppm -

Laurion Řecko 10.7 33.8 13.8 15.2 3.9 0.06 5.4 -

Scarcliffe Británie 0.43 28.16 17.56 3.01 14.46 2.07 26.10 -

1.50 26.20 58.5 0.00632 -

Míšeň

Pb 2.43 0.35 0.50 Fe 66.27 111 ppm Cu 1.32

Klejt Nordefel Německo 77.34 0.58 4.71 98

CO2 As Sb S Au

18.75 6.57 2.78 8.5 ppm

přítomný -

49 Typické olovněné housky doby římské (podle Gowland98) a nedaleko Westbury, Shropshire; b Hints Common, Staffordshire; c Near Orihuela, Valencie, Španělsko Zdá se, že v době římské bylo znovuzískání stříbra z olova ekonomicky výhodné pouze pokud přesáhlo kolem 0,01 % nebo 100 g/t. To by znamenalo roztavení vyredukovaného olova v mělkých výhních v prostředí kostním popelu, jejichž příklady byly nalezeny v Británii v Hengistbury Head 97, 80 a Silchester.98 Olovo bylo zahřáto na 1 000˚C a proudem vzduchu z měchů nasměrovaných nad povrch roztaveného olova zoxidovalo na klejt (PbO). Většina klejtu byla stírána, přičemž mnoho ho bylo nalezeno na římské lokalitě v Mendips, 99 ale určité množství ho bylo absorbováno kostním popelem v kupelkách, po čemž zůstal knoflík, obsahující stříbro a všechno zlato obsažené v rudě. Stříbro bylo extrahováno pouze pokud se jeho znovuzískání zdálo ekonomickým a je zřejmé, že olovo bylo vyráběno kvůli sobě samému a ne pouze jako vedlejší produkt výroby stříbra jako v klasickém období Řecka v Laurion. Mnoho olova se použilo pro sanitární strojírenské vybavení, jakým jsou potrubí 100 101 a nádrže.102 Ale určitá část olova se použila na sochy, cínové nádobí103 a na kotvy, které pokud nebyly ze železa, byly hotoveny z kombinace dřeva a olova. PRODUKTY ŘÍMSKÉHO OLOVĚNO-STŘÍBRNÉHO PRŮMYSLU Nádrže byly stejně jako potrubí vyrobeny z litých plátů. K jejich výrobě bylo olovo odlito do mělkého písku nebo vysušených hlinitopísčitých forem s různorodou podobou reliéfní výzdoby. Takto vytvořené pláty byly řezány, ohýbány a na okrajích svařovány pro vytvoření dočasné formy a následným prouděním čistého olova nebo slitin olova přehřátého natolik, aby se okraje plátů roztavily a spojily. Některé slabé pláty byly spájeny, což ale bylo vzácné. Pláty rakve byly obvykle ponechávány v rozích nesvařené. Potrubí bylo vyrobeno z dlouhých úzkých olověných plátů, ohnutých do tvaru trubky a svařených podél horní hrany pomocí dočasných tvarovaných pásků. Délka trubky často měřila 7 nebo více metrů a ty byly podle potřeby spojovány procesem vložení jednoho konce do druhého a utěsněním tvarovaného"boxu" z litého olova. Tyto spoje byly vyrobeny dostatečně kvalitní, aby vydržely značný tlak a mohly být vyztuženy “betonem”, nalitým kolem nich. Kov použitý pro cínové stolní nádobí obsahoval 50 % Pb, zbytek tvořil cín. Jednalo se samozřejmě o kov stolního nádobí chudších lidí. Ti, kteří si to mohli dovolit, používali stříbro, jak je známo z nálezů z Pompejí a dalších významných lokalit. Cín byl odléván do kamenných forem, což ukazuje j jejich hromadné výrobě, zatímco předměty ze stříbrných plechů byly tepány jednotlivě z plátů. To bylo spojeno buď olovo-cínovou pájkou nebo svářením v tuhém stavu, které by v případě stříbra zahrnovalo kování za tepla. Příklady pozdějších technologií mohou být zkoumány na nádobách z Traprain Law ve Skotsku. Odkazy 1 O. DAVES: „Roman mines in Europe“, 1935, Oxford, Oxford University Press. 2 B. ROTHENBERG: „Timna; valley of the biblical copper mines“, 1972, London, Thames and Hudson. 3 H. R. SCHUBERT: „History of the British iron and steel industry“, 1957, London, Routledge and Keegan Paul. 4 H. F. CLEERE and D. W. CROSSLEY: „The Iron Industry of the Weald“, Leicester, 1985. 5 D. E. BICK: „Early iron ore production from the Forest of Dean and district“, JHMS, 1990, 24, (1). 6 R. PLEINER: BRGK, 1964, No.45, 11. 7 R. F. TYLECOTE: The Prehistory of Metallurgy in the British Isles“, Inst. Metals, London, 1986. 99

8 C. OOMERGUE,A. REBISCOUL and F. TOLLON: „Les fours antiques dur fer dans la Montagne Noire (Aude)“, In: Mineset Fonderiesantiquesde Ia Gaulle, (ed. C. Domergue), CNRS, Paris, 1982,215-236. 9 A. BOUTHIER: „Donnees nouvelles sur !“utilisation du mineral de fer dans le Nord-Ouest de Ia Nievre a l“ epoque Gallo-Romaine“, In: Mines et Fonderies antique de Ia Gaulle, (ed C. Domergue), CNRS, Paris, 1982, 137-156. 10 G. SIMPSON: Ann. Report of the Brathay Exploration Group, 1964, 25. 11 R. F. TYLECOTE: „Iron making at Meroe, Sudan“, Meroitica,6,Meroitic Studies, (ed.N. B. Millet eta/.), Berlin, 1982, 29-42. 12 A. H. M. JONES: „The Later Roman Empire“, 1964, Oxford, Oxford University Press. 13 N. S. ANGUS et al.: J. Iron Steellnst., 1962, 200, 956. 14 HUA JUEMING and LI JINGHUA: „Preliminary re- searches on iron smelting in Henan during the Han Dynasty“, Koagu Xuebo, 1978, 1, 1-23. 15 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, Newcomen Society, 1956, Plate 15, Fig. 25. 16 0. VOSS: Osobní komunikace. 17 J. H. MONEY: JHMS, 1974, 8, (1), 1. 18 W. WEGEWITZ: Nachr. Niedersachsens U rgeschichte, Special Report no.26, 1957, 3. 19 0. VOSS: Kuml, 1962, 7. 20 R. THOMSEN: ibid., 1963, 60. 21 M. U. JONES: Ant. J., 1968, 48, 210. 22 Nestratifikovaný struskový blok v museu v Norwich, Norfolk. 23 K. BIELENIN: PZ, 1964, 42, 77. 24 K. BIELENIN:Starozytne Gornictwo i Hiitnictwo Zelaza w Gorach Swietokxrzyskich, Warsaw-Krakow, 1974. 25 M. RADWAN and K. BIELENIN: RHS, 1962-3, 3, 163. 26 K. BIELENIN: „Einige Bemerkungen uber das altertumliche Eisenhuttenwesen im Burgenland“, Wiss. arbeit Bgld (Eisenstadt), 1977, 59, 49-62. 27 D. JACKSON and R. F. TYLECOTE: „Two new Romano- British ironworking sites in Northamptonshire“, Britannia, 1988, 19, 275-298. 28 R. F. TYLECOTE and E. OWLES: NA, 1960, 32, 142. 29 J. MONOT: RHS, 1964,5, (4), 273. 30 HELEN CLARKE (ed.), „Iron and Man in Prehistoric Sweden“, Stockholm, 1979. 31 SIR H. BELL: J. Iron Steel lnst., 1912, 85, 118. 32 J. H. WRIGHT: Bull. HMG, 1972, 67, 24. 33 L.JACOBI:Das Romerkaste U Saalburg, 1897, Hamburg v. d. Hohe. 34 G. CALBIANI: Mettal, 1939, 359. 35 G. C. SPECIALE: Mariner“s Mirror, 1931, 17, 304. 36 K.KENYON: Arch. J., 1953, 110, 1. 37 R. F. TYLECOTE: TWS, 1961, 37, 56. 38 L. LINDENSCHMIT: RGZM, Mainz, 1911, 5, 256. 39 G. BECKER and W. DICK: Arch. Eisenh., 1965, 36, 537. 100

40 A. KRUPKOWSKI and T. REYMAN: Sprawozdania Panstwowego Musea Arch., Warsaw, 1953, 5, 48. 41 R. F. TYLECOTE and B. J. J. GILMOUR: „The metallurgy of early ferrous edge tools and edged weapons“, BAR Brit. Ser., No. 155, Oxford, 1986. 42 J. GOULD: Trans. Lichfield and S. Staffs. Arch. Soc., 196- 4, 5, 1. 43 C.E.PEARSONandJ.A.SMYTHE:PUDPS, 1938, 9, 141. 44 E. SCHURMANN and H. SCHROER: Arch. Eisenh, 1959, 30, 127. 45 E. SCHURMANN: ibid, 1959, 30, 121. 46 A.M. ROSENQVIST: „Pattern welded swords from the Roman period with figured inlays“, 1967-8, Oslo, 1971, Universitets Oldsaksamlungs Arbok. 47 J. PIASKOWSKl: Z.otchlaniwiekow, 1965, 31,(Zesz.l), 36. 48 C. BOHNE: Arch. Eisenh., 1963, 34, 227. 49 K. J. BARTON: Discovery, 1960, 21, 252. 50 A. R. WILLIAMS and K. R. MAXWELL-HYSLOP: „Ancient steel from Egypt“, f. Arch. Sci. 1976, 3, 283305. 51 W. H. MANNING: „Catalogue of the Romano-British iron tools, fittings and weapons in the British Museum“, BM Publ., 1985. 52 G. BOON: „Roman Silchester“, 1957, London. 53 SIR J. EVANS: Arch., 1894, 54, 139. 54 J. PIASKOWSKI: Materialy Starczytne, 1965,10, 169. 55 J. PIASKOWSKI: Przeglad Arch., 1962, 15, 134. 56 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 1958, London, Newcomen Society. 57 SIR R. HADFIELD: J. Iron Steellnst., 1912,85, 134 (see also, S. V. BRITTON: Nature, 1934, 134, 239, 277). 58 W. E. BARDGETI and J. F. ST ANNERS: ibid, 1963, 201, 3. 59 H. G. GRAVES: J. Iron Steel/nst., 1912, 85, 187. 60 J. BAYLEY: „Non-metallicevidenceformetal working“. In: Archaeometry, Proc. 25th Int. Symp. (ed. Y. Maniatis), Athens, 1986, Amsterdam, 1989,291-303. 61 L. WILLIES: „Early metal mining in India“, In: „Aspects of ancient mining and metallurgy“, (ed. J. Ellis Jones), Bangor, 1986, 129-135. 62 J. A. SMYTHE: PUDPS, 1938, 9, 382. 63 M. PICON et al.: Gallia, 1967, 25, 153. 64 M. LORIA: Actes XI Congres Int. Hist. Sci., 261, 1965, Krakow and Warsaw. 65 A. MUTZ and L. BERGER: Studien zu unserer Fachgeschichte“, 1959, Baden, A. G. Oederlin & Cie 66 W. GOWLAND: Arch., 1899, 56, 267. 67 E. R. CALEY:“A nalysis of ancient metals“, 1964, Oxford, Pergamon Press. 68 J. MUSTY: A brass sheet of 1st Cent. AD date from Colchester, Ant. J. 1975, 55(2), 400-410. 69 T. MA Y:Ironand Coal Trades Review, 1905, 71,427, etseq. 70 F. LAUBENHEIMER-LEENHARDT: „Recherches sur les !ingots de cuivre et de plomb d“ epoque Romaine dans les regions de Languedoc-Rousillon et de Provence et Corse“, Rev. Arch. Narbon, Suppl. 3, 1973. 71 G. C. WHITIICK and J. A. SMYTHE: „An examination of Roman copper from Wigtownshire and N. Wales“, PUDPS, 1937, 9(2), 99-104. 101

72 P. ANDRE: „A copper ingot from Brittany“, Bull. Board of Celtic Studies, 1976, 27(1), 148-153. 73 LUC LONG: „L“ epave antique Bagaud 2“, In: VI Congr. Int. Arch. Submarina, Cartagena, 1982, 93-98. 74 D. COLLIS, C. OOMERGU, F. LAUBENHEIMER and B. LIOU: „Les lingotsd“etainde l“epavePort Vendresll“,Gallia, 1975, 33(1), 61-94. 75 R. D. PENHALLURICK: „Tin in Antiquity“, Inst. Met., London, 1986, 108. 76 L. H. COPE: Num. Chron., 1968, 8, 115. 77 ST. G. WILLMOTT: J. Inst. Metals, 1934, 55, 291. 78 E. KALSCH and U. ZWICKER: Mikrochim. Acta., 1968, Suppl.3, 210. 79 L. H. COPE and H. N. BILLINGHAM: Bull HMG, 1968, 2, 51. 80 B. W. CUNLIFFE (appendix by J. P. NORTHOVER): „Hengistbury Head, Dorset, Vol. I, the prehistoric and Roman settlement (3500 sc-AD 500)“, OUCP Monog. No. 11, Oxford, 1987. 81 D. G. SELLWOOD: Num. Chron., 1963, 3, 217. 82 G. BECKER and W. DICK: Arch. Eisenh, 1967, 38, 351. 83 G. C. BOON and R. A. RAHTZ: Arch J., 1966, 122, 13. 84 F. C. THOMPSON: Nature, 1948, 162, 266. 85 M. BESNIER: RA, 1920, 12, 211; 1921, 13, 36; 1923, 14, 98. 86 G. C. WHiillCK: Ur-Schweiz, 1965, 29, 17. 87 H. D. H. ELKINGTON: „The development of the mines of lead in the Iberian Penninsula and Britain under the Roman Empire until the end of the 2nd century AD“, thesis, 1968, Durham. 88 L. U. SALKIELD: „A Technical History of the Rio Tinto Mines“, (ed. M. J. Cahalan), Inst. Mining and Metallurgy, Lon- don, 1987. 89 B. ROTHEBERG and A. BLANCO-FREIJEIRO: „Ancient mining and metallurgy in S.W. Spain“, JAMS, London, 1981. 90 H. von PETRIKOVITS: Germania, 1956, 34, 99. 91 H. G. BACHMANN: VI Congreso Intemacional de Minera, 15, 1970, Leon. 92 M. L“HOUR: „Un site sous-marin sur la cote d“ l“Armorique; l“epave de Ploumanac“h“, Rev. Arch. de “Ouest, 1985(2), 1-19. 93 D. KIERNAN: „The Derbyshire Lead Industry in the 16th Century“, Chesterfield, 1989. 94 D. ATKINSON and M. V. TAYLOR: FHS, 1924, 10, 5 (appendix by F. C. THOMPSON) 95 J. A. PETCH: Arch. Cambr., 1936, 91, 74. 96 STRABO: Geography Book III, 2, 8. 97 J.P. BUSH-FOX: „Excavations at Hengistbury Head, Hampshire in 1911-12“,1915, ReptNo.3, Society of Antiquities, London (appendix by W. GOWLAND). 98 W. GOWLAND: Arch., 1900,57, (1), 113; 1901, 57, (2), 359. 99 F. W. W. ASHWORTH: „Romano-British settlement and metallurgical site at Vespasian Farm, Green Ore, Somer- set“, Mendip Nature Reserve Committee J., Mar. 1970. 100 W. A. COW AN: J.lnst. Metals, 1928, 39, 59. 101 J. A. SMYTHE: Nature, 1939, 143, 119. 102 M. CHEHAB: Syria, 1935, 16, 51. 103 W. J. WEDLAKE: „Excavations atCamerton, Somerset“, 1958, Camerton 102

104 H. C. LANE: „Field Surveys and excavation of a Romano- British native settlement at Scarcliffe Park, E. Derbys“, Derwent Arch. Soc. Res., Report. No.1, 1973, (The slag analysis was done at a later date by E. Photos). 105 J. A. SMYTHE: TNS, 1936-7, 37, 197. 106 G. T. BROWN: f. Iron Steel Inst., 1964, 202, 502. 107 H. E. O“NEIL and G. T. BROWN: Bull. HMG, 1966, 1, 30. 108 C. BUCKMAN and R. W. HALL: „Notes on the Roman Villa at Chedworth“, 1959, Cirencester. 109 G. BEHRENS and E. BRENNER: Mainzer Zeit., 1911, 6, 114. 110 A. MAU and F. W. KELSEY: „Pompeii: its life and art“, 1904, London. 111 VCH Salop., Vol.l, 232. 112 W. J. FIELDHOUSE et al.: „A Romano-British industrial settlement near Tiddington, Stratford upon A von“, 1931, Birmingham. 113 Osobní komunikace mezi C. M. Daniels a J. Wacher: nosník je v současnosti umístěn v muzeu v Leicester. 114 M. U. JONES: Records of Bucks., 1957-8, 16, 198. 115 G. C. BOON: Apulum, 1971, 9, 455. 116 B. NEUMANN: „Die Altester Verfahren der Erzeugen Technischen Eisens“, 1954, Berlin, Akademie Verlag. 117 R. THOMSEN: Osobní komunikace. 118 R. PLEINER: „Základy Slovanského Železářského Hutnictví v Českých Zemích“, 1958, Praha, Československá akademie věd. 119 W. GOWLAND: Arch., 1900, 57, 393. 120 G. BECKER: Arch. Eisenh., 1961, 32, (10), 661. 121 T. MAY: „Iron and coal trades review“, 1905, 71, 427, et seq.

103

Kapitola 7 Doba stěhování národů a středověku K úpadku a rozpadu římské říše přispěla neustálá agrese kmenů doby železné. Nedošlo k jejich úspěchu kvůli technické převaze Římanů, ale přesto v době římské patrně docházelo k výrazné výměně technologií. Úpadek nastal v důsledku neustálého tlaku lidí s rozvinutou tradicí doby železné vůči dlouhodobě ustálené a vysoce civilizované moci. Není proto překvapivé zjištění, že v období stěhování národu byla po celé západní Evropě poměrně rozšířená znalost damaskového sváření pro výrobu mečů. Dokladem jsou anglosaské zbraně z Anglie a ze Skandinávie,1 pobaltských států2 a Merovejské říše.3 Používané techniky byly známy z doby římské, která byla popsána v předešlé kapitole. Tyto techniky byly přeneseny v raných dobách tohoto období, aby se mohly plně rozvinout. Nože a další nástroje byly často zdobeny inkrustací neželeznými kovy. 4, 5 Velké množství dokladů této technologie pochází z pohřebišť, kde byly obě pohřbené pohlaví doprovázeny zbraněmi a odznaky společenského postavení – muži meči a kopími a ženy „tkacími mečíky“, tedy čepelemi z damaskované oceli, které mohly být používány zároveň ke tkaní útku, ale s velkou pravděpodobností nebyly ničím více, než ceremoniálními odznaky moci.6 Pokud jde o neželezné kovy, jejich nejběžnější slitinou byl bronz, i když bylo vcelku běžné jeho znečištění mosazí, kvůli použití odpadového kovu římského původu. Pouze ke konci období, kdy se začaly používat "církevní mosazi" můžeme spatřit použití pravých mosazí. Oproti tomu se zdají být trojrozměrné podobizny zhotoveny nejspíše z děloviny, tedy z ternární slitiny mědi, cínu a zinku. Jejich použití bylo nejspíše záměrné, protože vytvářejí velice vhodné slitiny k odlévání. Železo VÝROBA SVÁŘKOVÉ OCELI V raných fázích období stěhování národů je možné spatřit drobnou změnu ve způsobu výroby železa oproti době římské nebo dokonce rané době železné. U lidí z doby stěhování národů je to možné očekávat vzhledem k tomu, že byli v podstatě na úrovni rané doby železné. Nedošlo k žádnému okamžitému zvětšení ve velikosti lup, ale právě naopak, většina z nalezených lup byla menší než předpokládané osmikilové římské maximum. Některé irské lupy vážily každá 5.2, 5.2 a 5.4 kg. 7, 8 Historické doklady v Británii naznačují, že v roce 1350 n. l. bylo dosaženo 14 kg železné lupy a to bez použití vodní síly.9 Je možné, že omezení ve velikosti lupy bylo více ovlivněno problémy s kovářským zpracováním, než samotnou pyrometalurgickou výrobou. Některé národy, například Švédové 10 a Slované,11 se zaměřily na výrobu štíhlých sekerovitých „směnných hřiven", které byly dlouhé až 32 cm. Na většině území byly větší lupy překovány na menší kusy, které měly obvykle tyčovitý tvar. Pece samotné je možné rozdělit do dvou základních typů. (i) horizontálně rozšířená výhňová pec doby římské s možností odpichu strusky, kdy mnoho příkladů tohoto typu známe z Británie12 (viz obrázek 41) (ii) vertikálně rozšířená výhňová pec. Druhý uvedený typ je zřejmě doložen pecí nalezenou v Bargen Hofweisen 13 nedaleko Schaffhausen (viz obrázek 5Oa). Bohužel se velká část pecí zřejmě nedochovala do původní výšky a s jistotou je těžké určit, jak mohly dříve vypadat. Zdá se ovšem pravděpodobné, že se jedná o typ raně středověké pece, ze které byla lupa získávána spíše kychtou než čelem, jako u vyspělé výhňové pece. Tento typ pece se nakonec stal pyrenejskou Katalánskou výhní a zdá se, že byl až do novověku používán v Severní Anglii.14 Primitivnější etnika z období stěhování národů pokračovaly v používání jednoduchých výhňových pecí, jejichž dalším typem je například slovanská pec15 nalezená v Želechovicích (viz obrázek 50b). Nejzajímavějším problémem je ten, týkající se osudu šachtových pecí, nalezených na několika římských lokalitách. Zdá se, že vysoké štíhlé sasko-jutské šachtové pece se šířily přes Severní moře do východní Anglie a následně vymizely. Nicméně se předpokládá, že ve střední Evropě přetrvaly, načež se vyvinuly do štýrské vysoké železářské pece (Stückhofen) a vysoké pece, ale postrádáme bohužel příklady, dokládající kontinuitu tohoto typu. Šachtová pec v Gyalar v jihovýchodním Maďarsku není bohužel dobře datovaná. 16 104

Další aspekt zájmu v železářství tohoto období spočívá ve využití vodní síly. Mnoho menších výrobních jednotek se nachází v blízkosti potoků, ale je jasné, že tato voda nebyla využita jako zdroj síly. 12 Prvním důvodem je ten, že síla potřebná k vytvoření požadovaného proudu vzduchu 300 l/min není nijak velká a jednodušeji mohla být získána manuálně. Za druhé, tyto jednotky byly patrně založeny na velmi malých zdrojích financí a využívání vodní síly vyžadovalo výrazně větší kapitál. Použití vodní síly v hutnictví si proto muselo konkurovat s jejím užitím v ne hutnických procesech, například při mletí zrna a valchování, a vzhledem k tomu, že tyto procesy byly většími spotřebiteli síly než dmýchání, byla jim na západě dána přednost. Ale na východě, tedy v Číně, byl rozvoj pohonů pro hutní dmýchací zařízení jedním z důvodů, proč Čína dosáhla vyšší úrovně a také nejspíše vysvětlením brzkého osvojení tradice litiny. 50 Středověká železářská pec; vnitřní šachta pece (a) je čtvercová o straně 30 cm Vitruvius17 popisuje použití vodních mlýnů již v římském světě a Řehoř z Tours18 (600 n. l.) může být uváděn jako zdroj jejich použití v období středověku. Z Británie máme zmínky o více než 5 000 vodních mlýnech,19 včetně nějakých „molindini ferri“; v záznamech z Knihy posledního soudu (1086), kdy byly některé nájmy příležitostně placeny v železe.20 Bohužel ale není žádný evropský důvěryhodný písemný nebo archeologický doklad pro použití vodní síly pro hutnické účely v Británii 21 před rokem 1408 n. l. a v Itálii22 před rokem 1440, zatímco oba doklady se týkají železářské pece a v Itálii popsal Filarete vysokou pec v roce1463.23 Domníváme se, že v Maďarsku ve 13. století byla vodní síla používána pro měchy. 24 Zdá se, že v Evropě měly dostatečný kapitál k investování do železářského průmyslu pouze klášterní nebo biskupské okruhy, a že rozvoj průmyslu ve velkém měřítku závisel na rozvoji církevních institucí. A tak v roce 1408 biskup z Durhamu21 zřídil první zdokumentovanou vodou poháněnou železárnu v Británii a vzhledem k absenci zmínek o bucharech můžeme předpokládat, že pro měchy byl k dispozici pohon. Jakmile byl vytvořen základ, otevřela se cesta k výrobě větších lup, přičemž buchary založené na principu valchovacího mlýnu byly schopny tyto lupy rozdělit. Kromě toho, nepřetržitý provoz využívající vodní síly pro pohon měchů umožnil vzniknout vysokým pecím. Mimo Čínu se nevyskytuje žádný doklad pro manuálně poháněné vysoké pece a na základě kontinuity operací vyžadující určité typy zařízení, nemůže nikdo očekávat, že stranou od dočasného přerušení práce, kdy úmorná jednotvárná práce vodního kola mohla být jednou z možností. Před posouzením raných fází vysokých pecí je nezbytné dokončit pojednání o středověkém železářství. Jakmile bylo na začátku 15. stol. zaveden zdroj vodní síly, velikost lup narostla do velikosti přes 100 kg. Lupy byly následně rozřezány a jednotlivé kusy byly znovu zpracovány ve druhé výhni, známé jako string výhně v Anglii, které se zdají být podobné nízkým železářským výhním, ale které pracovaly přerušovaně. Bohužel postrádáme hmotné doklady tohoto období a musíme vyvozovat z ranějších a novověkých poznatků. Základním vzorem železářských výhní byla v Evropě Katalánská výheň z 19. století.25 Nízká železářská výheň, ze které byla lupa vyjímána skrze kychtu, byla téměř univerzální, jak ukazují výhně nedaleko Sheffieldu,14 a v Lake District,26 přičemž ve Švédsku byly tyto výhně1 metr vysoké. 27 Výjimkou se zdá být případ ze Stückofen ve Štýrsku, který byl s výškou 3-5 m konstruován pro vyjmutí lupy skrz stěnu28 a pec z Osmund ve Švédsku, která se zdá být příliš vysoká pro vyjímání kychtou29 (kolem 2 m vysoká). Vysoké šachtové železářské pece byly v tomto období téměř jistě využívány v Africe a ve východních oblastech. VYSOKÁ PEC Vývoj a zavedení vysoké pece v Evropě je jedním z nejzajímavějších témat v historii metalurgie železa. Je všeobecně známo, že vysoká pec byla v Číně používána dlouho předtím, než byla použita v Evropě, nelze však předpokládat, že v Evropě neměla nezávislý původ. Na druhou stranu její zavedení v Evropě přišlo v období, kdy mezi západem a východem fungovaly dobré kontakty a jediné, co bylo v Evropě třeba, bylo pochopení užitečnosti litiny. Litina byla náhodně vyráběna v době římské a experimenty ukázaly, že litinu je možné

vyrobit i v 2 m vysokých železářských pecích s dostatečně velkým poměrem dřeveného uhlí vůči rudě.30 Současné doklady naznačují, že jako první používali vysoké pece pro pyrometalurgickou výrobu železa Švédové. Toto zjištění je doloženo dvěma lokalitami Lapphyttan31 a Vinarhyttan,32 které poskytují radiokarbonová 14C data v rozsahu let 1150-1350 n. l. Dosud se v západní Evropě neobjevily žádné dříve datované vysoké pece, zatímco tato oblast byla dříve považována za centrum rozvoje vysoké pece. Úzký kontakt který existoval mezi Švédskem a východem po řece Volze naznačuje, že impuls mohl přijít přímo 105

z Číny prostřednictvím Mongolů.33 Prozatím pro toto tvrzení není ve vzhledu nebo činnosti žádný důkaz, kromě konverzní výhně (pudlovací pece) které mohly být vytvořeny na základě vzoru čínské jámy v zemi. Je zřejmé, že většina litiny byla konvertována v kujné železo, což naznačuje, že záměr neměl nic do činění s litinou, tvorbou zbraní a kov byl určený pro výrobu běžnějších předmětů ze svářkového železa, jak zmiňuje Filarete níže. 23 Analýzy strusek ze švédských lokalit zmíněných výše jsou uvedeny v tabulce 42. Je pravděpodobné, že malý obsah vápna pochází z dřevouhelného popelu a železné rudy. Ve vojenském průmyslu byla samozřejmě potřeba litina, protože svářkové železo nebylo pro zbraně dostatečně efektivní. První zbraně byly vyrobeny z pásků svářkového železa, spojeného objímkou a hned z několika důvodům nebyly příliš úspěšné. Zatímco bronz byl pro tento účel mnohem vhodnějším kovem, byl poměrně vzácný a nákladnější oproti železu. Ať už myšlenka litiny pocházela odkudkoliv, výrobcům středověké výzbroje bylo jasné, že litina byla mnohem vhodnější a mohla vytvořit jednodílnou zbraň s dobrými tlaku odolávajícími vlastnostmi. V určité fázi v průběhu 15. stol. byl podnět dostatečně silný, aby podnítil vývoj vysokých i nízkých šachtových železářských pecí pro výrobu litinových zbraní. Nicméně zjišťujeme, že první dobře doložená vysoká pec je pec v Ferriere v Itálii, popsaná Filaretem, která byla zřejmě navržena k výrobě granulované litiny odpichem roztaveného kovu do lázně nebo kanálu s vodou.23, 35 V žádném případě tento materiál nemohl být používán pro výrobu zbraní: nejpravděpodobněji byl používán ke směšování s kujným železem k výrobě oceli, jako v Japonském procesu. Činnost měchů u vysokých pecí ze 16. století a některých pozdějších se zdá být v horizontální poloze, spíše než ve vertikální. Objevují se podobnosti s pozdějšími perskými vysokými pecemi36 a je známo, že přinejmenším v roce 1313 n. l. byly čínské pece poháněny měchy právě tímto způsobem. 37 Pak jsou zde dva znaky s určitými východními rysy, které nás nutí souhlasit s tím, že kromě myšlenky litiny přišly do Evropy z Východu také některé další technologické aspekty. Tabulka 42 Analýzy strusek raných švédských vysokých pecí % SiO Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K 2O TiO

Vinarhyttan Serning32 69.27 10.10 1.34 4.74 1.44 4.12 4.23 2.63 1.86 0.27

Lapphyttan Bjorkestamm34 53.90 6.20 3.50 11.80 10.00 12.10 0.91 0.90 -

Z technologického hlediska spočívá hlavní rozdíl ve funkčnosti železářské a vysoké pece ve vyjmutí tekutého železa bez strusky z nístěje pece. U pecí s danou výškou (kolem 2 m) vyžadovala hlavní změna zvýšení poměru paliva a rudy, aby se vytvořila více redukční atmosféra, která nauhličovala železo současně se snížením bodu tání z 1540°C na přibližně 1200°C. V těchto podmínkách je nicméně struska velmi viskózní, protože je v ní nižší obsah železa a samovolně tak neteče. Dřívější hutníci museli zjistit, že oproti jiným rudám určité rudy samy o sobě obsahovaly tavidla, což znamená, že vytvářely mnohem snadněji tekoucí strusky. Tyto rudy v sobě obsahovaly značné množství vápna. V těchto raných vysokých pecích mohlo být vápno přidáváno ve formě vápencového prášku, protože ve formě vápence hroudovitého charakteru se obtížně taví. Výsledkem těchto změn byla zapotřebí výrobní teplota alespoň 1300°C, aby vápenná struska tekla, protože této teploty bylo jistě bez obtíží dosaženo v některých železářských výhních. Postupem času bylo zjištěno, že použitím vyšší pece, která poskytuje delší čas setrvání rudy v silně redukčním prostředí je možné ušetřit palivo. Na základě konstrukcí větších pecí bylo zjištěno, že výroba musí být kontinuální. Přerušovaná výroba, která byla používána u železářských výhní byla vyloučena, protože s procesem bylo svázáno příliš mnoho ztraceného tepla a materiálu, vzhledem k čemuž by bylo neekonomické zastavit proces po každém odpichu dávky železa. Mohlo být také zřejmé, že nepřetržitá dodávka vody je důležitější než 106

její kvantita, a proto byly častěji vyhledávány malé říčky s konstantním tokem, než velké nepravidelné řeky. Rybníky byly budovány za účelem regulace toků v oblastech, kde mohlo docházet k přerušení množství srážek letními suchy. Jakmile byla vysoká pec zažehnuta, její „mise“ neskončila, dokud nějaká její část nepřestala fungovat, například vyzdívka nepotřebovala vyměnit, nebo nenastalo selhání dodávky vody, dřeva případně rudy. Jelikož litina nebyla používána pro rané bombardy, a že pokračovalo použití svářkového železa pro tyto masivní kusy arzenálu poukazuje na fakt, že do 15. stol. byla výroba litiny ve velkém množství dosti obtížná. PROCES DAMASKOVÁNÍ A DAMASKOVÉHO SVÁŘENÍ Sedmé století bylo svědkem počátku arabského dobytí a Damašek se díky tomu stal známějším západnímu světu. V této chvíli bychom měli uvést do spojitosti zřejmě nový proces damaskování a starší proces damaskového sváření, které byly používány ve výrobě mečů a oceli. Předpokládá se, že v určitém období středověké chronologie byl Damašek místem, odkud orientální nebo indická ocel přicházela na západ. Tato ocel byla nejspíše později označena jako „wootz“, což byla ve většině případů vysoce uhlíkatá litá ocel, ve které se obsah uhlíku průměrně pohyboval kolem 1.6 %. Pokud jsou malé ingoty této oceli vykovány do tenkých pásků, dojde k oduhličení určité části jejich povrchu, a pokud jsou svařeny k sobě za velmi nízkých teplot, při kterých uhlík neochotně difunduje (tj. 700°C), bude výsledkem heterogenní struktura, podobná té, kterou získáme damaskovým svářením. Alternativní metodou, kterou může být získán velmi podobný výsledek, je oddělení fosforu v původním ocelovém ingotu. To umožňuje řídit rozložení uhlíku v průběhu pozdějšího zpracování za nízkých teplot. Damaskové sváření , které známe z římských nálezů, se liší od damaskování tím způsobem, že ve výchozím materiálu je nízký obsah uhlíku a pásky jsou do sebe zkroucené složitějším způsobem. 39 Stejně jako některé římské čepele byly pozdější anglosaské meče lemovány ocelí a vytvrzovány kalením 40 (viz obrázek 46). Jak damaskování, tak damaskové sváření byly navrženy tak, aby vyřešily stejný problém s křehkostí tvrdší oceli s vyšším obsahem uhlíku, která se u mečů projevovala tak, že se buď zlomily, jestliže byly tvrdé a křehké, nebo se ohnuly, jestliže byly měkké a poddajné. V Japonsku se potýkali výrobci mečů se stejným problémem a na konci 10. stol. n. l. vyvinuli techniku odlišnou od damaskové sváření, při které poměrně málo kusů oceli s různým obsahem uhlíku svařili dohromady, aby vytvořili složenou jednosečnou čepel, která byla nakonec tepelné zpracována.41, 42 Nízkouhlíkaté (železné) jádro čepele byla uzavřeno třemi kusy relativně homogenní vysokouhlíkaté oceli a všechny čtyři kusy byly kovářsky svařeny dohromady za červeného žáru. Takto vytvořený materiál byl předchůdce pozdější „rafinované“ oceli, která se ukázala velmi populární v západní Evropě v období po průmyslové revoluci. Skládaná čepel byla následně obalena jílem a zahřátá přibližně na teplotu 800°C: jílový obal v okolí ostří byl rychle odstraněn a ostří zakaleno, nebo bylo ponecháno zchladnout na vzduchu. Jílový obal zpomalil rychlost ochlazování jádra a zadní části této jednosečné čepele, takže bylo dosaženo „stupňovitého“ vytvrzení s maximální tvrdostí ostří a dostatečně malou tvrdostí jádra, která dává potřebnou houževnatost43 (viz obrázek 51). 51 Řez japonským mečem ze 17. stol. (podle O'Neill43) Je možné, že v principu neexistuje žádný reálný rozdíl mezi damaskovým svářením a damaskováním. Někteří odborníci se domnívají, že druhý uvedený postup je založen na struktuře, získané při zpevnění wootz ingotu.44 S jistotou je obtížné určit, jakou strukturu měl ingot středověkého wootzu. Velké množství našich znalostí o takzvaném „wootz“ je získáno z ingotů z 19. století, které byly dovezeny zpět do Evropy koloniálními úředníky. Zdá se, že v tomto období se vyskytovaly minimálně dvě varianty wootz. První proces označovaný Salem byl vyráběn s pomocí svářkového železa a dřeva, které byly společně vloženy do kelímku a zahřány, až vytvořily roztavený ocelový ingot ve tvaru vnitřku kelímku.45 Celkový obsah uhlíku v tomto materiálu se pohybuje kolem 1.6 % a ingoty se zdají být poměrně surové, ale s chemicky homogenní strukturou cementitu a perlitu. Při druhém způsobu, který byl používán v oblasti Hyderabad, jsou kelímky zhotoveny ze žáruvzdorných jílů, získaných zvětráváním žuly, do kterých byly přidávány rýžové plevy. 46 Do kelímků, které byly zahřívány v kruhové peci na dřevěném uhlí nebylo přidávanou ani dřevo či dřevěné uhlí, vzduch byl dodáván čtyřmi měchy umístěnými u kychty pece a směřujícími směrem dolů, přičemž toto zahřívání trvalo 24 hodin (viz obrázek 52).

107

Ingoty vzniklé z tohoto druhého způsobu byly v nedávné době analyzovány47 a bylo zjištěno, že nauhličení přišlo skrze stěnu kelímku a v jednom ze dvou zkoumaných případů se obsah uhlíku v různých částech ingotu lišil. Maximální nauhličení bylo docíleno na vnější straně ingotu, kde dosahovalo hodnoty 0.8 % C, zatímco středová horní část byla tvořena čistým feritem. Kelímky samotné obsahovaly kolem 10 % uhlíkatého materiálu a byly zahřány přinejmenším na 1300°C a v určitých částech na více než 1470°C. Je zřejmé, že k nauhličení došlo v pevném stavu a na konci velmi zdlouhavého procesu bylo na vnější straně ingotů dosaženo bodu tání oceli s 0.8 % uhlíku, kdy se prolínaly tuhé kusy méně uhlíkaté oceli z jádra s roztaveným kovem, ale ne dostatečně, aby vytvořili homogenní ocel. Tato technologie se netýká pouze Indie, ale byla používána pro výrobu litiny v Číně48 (viz níže) a existují odkazy na jeho použití v nedávné době v Súdánu taktéž pro výrobu litiny. Kusy bohaté rudy byly vkládány do nádob s víkem, které byly zahřáté v plameni z dřevěného uhlí a redukční plyny pronikly nádobou stejně jako u postupu Hyderabad a přeměnily rudu v litinu. Víka byla odstraněna a železo bylo vylito, nebo ztuhlo ve formě ingotu. 49 52 Kelímková pec z jižní Indie pro výrobu wootz (Buchanan46) Můžeme usuzovat, že východní zbraně mohly být vyráběny z homogenních ocelolitinových ingotů zvaných wootz, nebo ze směsi železných materiálů. Je jisté, že z rozložení uhlíku získaného tuhnutím wootz ingotu nemohl být odvozen vzor, který by se na mikroskopické úrovni za vysokých teplot snadno difundoval, protože uhlík má velkou tendenci se rozpouštět. Nicméně je také možné, že konečného rozložení uhlíku, které je odpovědné za vzor vzniklý na některých damaskovaných mečích mohlo být dosaženo segregací nějakého jiného prvku, například fosforu při tuhnutí. To by ovlivnilo výsledné rozložení uhlíku, stejně jako u vzorku ochlazeného po kování ze 700°C. Jediná analýza zaměřená na fosfor určila hodnotu 0.27 %, která pro tento účel plně dostačující. Existují hojné doklady o tom, že západní meče byly vyráběny technologií damaskového sváření a je velmi pravděpodobné, že některé východní zbraně byly vyráběny stejným způsobem. Malajský nebo indonéský „Kris“ vykazuje vzor, lokálně známý jaké pamor (smíšený), který byl také vyroben svařením několika druhů kovu. 50 Některé čepele doopravdy obsahují lamely niklu, které mohou vzniknout dvěma způsoby: začleněním železa s vysokým obsahem niklu, třeba meteoritického původu, nebo obohacení povrchu železa niklem v průběhu zahřívání při kovářském svařování. Jedna čepel zjevně obsahovala lamely meteoritického železa, které poskytovalo celkové složení 5.5 % Ni + 0.6 % C.40, 51 Tato výše uvedená technika je v této oblasti datována od 14. století a 400 letá pauza mezi vymizením damaskového sváření v anglosaské Evropě a objevení pamor v Indonésii je pouze ukázkou rychlosti šíření procesu.52 Soudobý výzkum byl proveden na meči pocházejícím ze severní Indie, který na sobě nese vzor. Stejně jako u malajského krisu bylo zjištěno, že tento meč byl vyroben z množství (v tomto případě 100 – 150) vrstev svářkového železa s rozdílným obsahem uhlíku.53 Obsah uhlíku se pohybuje od 0.04 do 0.3 % a čepel byla na závěr vytvrzena kalením. Došlo ke zjištění, že je možné vyrobit takovýto materiál buď kovářským svařováním lehce nauhličených pásků svářkového železa, nebo vložením vrstvy jemné práškové bílé litiny mezi pásky svářkového železa a zahřátím v rozmezí 950 – 1000°C. Vhodným kováním a tepelným zpracováním bylo dosaženo tvrdé "vodotiskové" struktury původní zbraně. Bylo také zjištěno, že ohřevem oceli na 900°C po dobu 8 hodin je dosaženo úplné difůze heterogenní struktury, která poskytuje rovnoměrný obsah uhlíku: to ukazuje na fakt, že teploty kování musely být nižší, nebo čas zpracovávání oceli musel být mnohem kratší. Na základě těchto zjištění lze dojít k závěru, že damaskování a damaskové sváření jsou v podstatě totožné technologie. Možné metody dosahující požadovaných struktur se pohybují v rozmezí od svařování pásků svářkového železa, svařování pásků povrchově oduhličené oceli, svařování nauhličeného svářkového železa, prokládání vysoce a nízkouhlíkatých materiálů, nebo dokonce kombinace různých ocelí a meteoritického železa, vkládání vrstev práškové litiny nebo vysokouhlíkaté oceli. Důležité je při zpracování držet teploty na minimu, jinak může dojít ke kompletní difůzi. Použití wootz je příkladem svařování oduhličených ocelových pásků nebo nehomogenního ingotového materiálu. Dosud neexistuje žádný přesvědčivý doklad založený na segregaci uhlíku v průběhu tuhnutí, ale zdá se to možné, zvláště u ocelí s vysokým obsahem fosforu. Mnoho vzorů „navlhčeného hedvábí“ nebo vodotisků bylo vedlejším produktem kovářských technik, které mohly být zdůrazněny rozrušením 108

běžného vzoru s použitím pečlivé práce s vhodně tvarovanými nástroji a kováním nevyrovnaného materiálu znovu do plochy. STŘEDOVĚKÝ MEČ Pozdější meče, jako třeba těžší meče z doby vikinské v Evropě, se zdají být relativně homogenní a s mnohem vyšším obsahem uhlíku, než damaskově svářené typy z doby stěhování národů. Příklad z Norska ukázal obsah uhlíku v rozmezí 0.4 – 0.75 %. Tyto meče byly zhotoveny z naskládaných vrstev nauhličeného železa a v případě, že byl obsah fosforu a arsenu dostatečně nízký, byla difůze schopná v průběhu kování za vysokých teplot vytvořit homogenní uhlíkatou ocel. Meče měly často čepel s rytým nápisem, která byla vykládána železným drátkem a záštity s hlavicemi byly čas od času zdobeny stříbrnou inkrustací nebo niellem.55 Niello je slitina mědi, olova a sulfidů stříbra, která byla používána k dekorativním účelům jako černý „podklad“. Niello mělo dlouho tradici, ale zdá se, že poprvé bylo zmíněno Theofilem. 56 Některé meče ze 12. století dokládají naskládání až 16 vrstev poměrně nízkouhlíkatého materiálu v jeho středu a vysoce uhlíkatou vrstvu na jeho povrchu, obsahující v případě italského meče až 0.54 % C.57 To naznačuje, že plát vysoce uhlíkaté oceli byl obalen kolem středu a přivařen k nízkouhlíkatému jádru v podstatě stejným způsobem, jako při japonském způsobu. Nicméně franské meče ukazují, že vysokouhlíkatého „příkladu“ bylo dosaženo povrchovým nauhličením. 58 DALŠÍ VOJENSKÉ PŘEDMĚTY ZE ŽELEZA Samozřejmě, že meč není jediným kusem vojenského vybavení, o kterém je zde nutné pojednat. Tapisérie z Bayeux, která byla utkána mezi lety 1066 a 1080 n. l. zobrazuje typický soubor vojenských zbraní normanského období59 (viz obrázek 53). Zaprvé, helma byla vyráběna ze železného plechu, obvykle z jednoho kusu, kromě nýtovaného nánosníku. Štítové puklice, které jsou na vikinských pohřebištích poměrně běžné byly vyráběny stejně jako helmy, z jednoho kusu železa, pečlivě vykovaného na zápustce. 60 Válečné sekery se příliš nepodobají tesařským sekerám a často jsou nazývány „vousaté“ sekery. Ty jsou obvykle vyrobeny z paketovaných kusů nízkouhlíkatého železa. Jedna sekera ze Stratfordu v Essexu je typická pro období 850 – 950 n. l. Směřování zrn je rovnoběžné s ostřím, a tulej byla vytvořena přehnutím přes trn a přivařena na jedné straně čepele.42 Tvrdost feritické tulejky byla 165 HV vzhledem k vysokému obsahu fosforu. Ostří bylo lokálně nauhličeno a zakaleno, aby poskytlo tvrdost 350 – 450 HV s martenzitem mající spíše nízký obsahu uhlíku. 53 Scéna z Tapisérie z Bayeux, ukazující úmrtí Harolda; zachycuje hlavní předměty železného vojenského vybavení používaného v době normanského dobývání Anglie Hroty šípů byly obvykle železné, ale ve 14. století byly opatřeny ocelovou špicí. Ostruhy bodcovitého typu byly běžně pocínovány, protože je jiným běžným způsobem nebylo možné chránit před korozí. Tato metoda byla popsána Theofilem.56 Třmeny, pokud byly ze železa, nebyly pocínovány, ale často zhotoveny z bronzu. Hroty kopí byly do rukojeti zasazeny a upevněny bronzovými nýty. U hrotů kopí přetrvával proces damaskového sváření déle, než u mečů. Příklad z Kentmere ve Westmorland, datovaný do 11. století měl 34 cm dlouhou a 3.6 cm širokou čepel a obsahoval vzor herringbone typu; další příklad z Reading měl zaoblené okraje s 0.45 % uhlíku a tvrdostí 219 HV.63 Konečně jsme došli ke kroužkové košili, kterou můžeme spatřit na drobných postavách na spodním okraji tapisérie (viz obrázek 53). Tato košile byla velmi cenná a ranění z nich byly rychle svlékáni ve vřavě bitvy.63 Brnění bylo používáno od raného řeckého období, kdy se objevil jako kyrys. 66 Ten se ukázal spíše neflexibilním a v průběhu doby římské se rozsegmentoval, až se nakonec vytvořila šupinová zbroj, neboli lorica squamata, kde byly malé mosazné nebo bronzové plíšky vzájemně spojeny a přišity k látkovému nebo koženému podkladu. Kroužková zbroj, neboli lorica segmentata se objevila ve druhé polovině prvního století n. l., kdy byla nejprve z mosazných nebo bronzových kroužků s jemnou rovnoosou tvářenou strukturou, nejspíše z protahovaného drátu s tvrdostí 175 HV. Pletivo kroužků ražených z plechu bylo nahrazeno pletivem kroužků z nýtovaného drátu. Ve stejné době, kdy byly nýtované kroužky nahrazeny svařovanými, byla zavedena železná kroužková zbroj a pravděpodobně tu můžeme spatřit na tapisérii. Středověká kroužková košile byla v některých případech vyrobena z oceli, ale kroužková zbroj ze svářkového železa byla dostatečně pevná. Pokud byla kroužková zbroj poškozena, úder byl v každém případě fatální. Nýtované kroužky byly vyrobeny z protahovaného železného drátu nebo z ocelového drátu, otvory byly proraženy a nýty byly zhotoveny z drátu ze svářkového železa.67 109

Plátová zbroj začala nahrazovat kroužkovou kolem roku 1250, ale kroužková zbroj byla stále používána do egyptských (mamlúckých) a tureckých dob, tedy do 19. stol. Většina evropské kroužkové zbroje z druhé poloviny 15. a z 16. století má všechny kroužky snýtovány. Množství vzorků plátové zbroje bylo metalurgicky zkoumáno. U italského brnění z roku 1400 n. l. bylo zjištěno, že je tvořeno svářkovým železem s lehce nauhličeným povrchem složeným z feritu, perlitu a cementitu na hranicích zrn. Zbroj z konce 15. století byla již spíše z oceli než ze svářkového železa. Úplný průřez jednoho kusu zbroje ukázal, že byl na povrchu pomalou rychlostí zakalen, zanechávající ve středu ferit a ostrohranný perlit. Německá zbroj, datovaná kolem roku 1550, kolísá mezi nauhličeným svářkovým železem obsahujícím nodulární perlit a oduhličenou vysokouhlíkatou ocelí.68 Zdá se, že tento materiál bylo obtížné uspokojivě vytvarovat, při zachování optimální struktury. OCEL Mnoho železa vyrobeného v období středověku zřejmě obsahuje značné množství fosforu, a proto nebylo vhodné pro výrobu oceli procesem cementace, protože tento prvek značně snižuje míru pronikání uhlíku. Z toho důvodu byla ocel předmětem obchodu, často vyráběná z železa importovaného z oblastí s vhodnými rudami; v některých případech byla importována již vyrobená ocel. Dnes víme, že je možné vyrobit slitiny železa a uhlíku přímo železářským procesem při použití vhodných rud, avšak nevíme, zda to bylo prováděno úmyslně, nebo zda byly všechny středověké oceli vyrobeny cementací a následným paketováním. Tato technologie byla jistě nákladná a používala se střídmě (a pouze tam, kde to bylo nutné), takže mnoho kvalitních předmětů bylo vyrobeno „poocelováním“ nebo navařením kusů oceli ke svářkovému železu. Dřívější zpracovatelé kovů si museli vyrábět vlastní nástroje a Theofilus56 nám sděluje, jak vyrobit řezné nástroje z ocelí. Nástroje na rytí byly vyrobeny z kvalitní oceli vytvarované do vhodného tvaru a zakaleny ve vodě. Některé pilníky byly také zhotoveny z kvalitní oceli, ale jiné ze železa „pokrytého“ ocelí. Byly vytvarovány kováním, vyhlazeny na brusném kameni a přeseknuty kladivem, které mělo ostří na každém konci hlavy, nebo dlátem. Za účelem jejich vytvrzení byly pokropeny vytvrzovacím médiem, skládajícím se ze směsi dvou třetin spáleného volského rohu a jedné třetiny soli. Následně byly ohřáté v ohni do červeného žáru a rovnoměrně zakaleny ve vodě. Další způsob jejich vytvrzení spočíval v potření předmětů prasečím tukem, zabalením do pruhů kozí kůže, jejich pokrytí jílem, vysušení a poté jejich zahřívání v ohni. Plamen spálil kůži na sloučeniny uhlíku a dusíku a při jejich nauhličení byly nástroje rychle vyjmuty z jílového obalu a zakaleny. S ohledem na odlišné podmínky potřebné v kovářské výhni pro zahřívání na 900°C a k nauhličení, bylo zabalení předmětu do jílu nebo kůže velmi důmyslným způsobem, jak toho dosáhnout. 69 Dnes bychom použili železnou nebo ocelovou „nádobu“, abychom oddělili cementační podmínky od vnějších zahřívacích podmínek, které by mohly být příliš oxidační. V některých případech Theofilus zmiňuje zakalení oceli v kozí moči, ale nikde není žádná zmínka o její popouštění a z toho důvodu můžeme předpokládat, že obsah uhlíku byl příliš vysoký na to, aby ho bylo zapotřebí.56 Jednou ze zvláštností týkající se rané oceli ve srovnání se železem je její relativní čistota. Svářkové železo obsahuje často až 10 % strusky, zatímco ocel je mnohem čistší. To může demonstrovat na způsobu její výroby. Ocel získaná železářskými procesy by měla obsahovala větší množství strusky, zatímco ocel vyrobená nauhličením svářkového železa by jí měla podle předpokladu obsahovat méně, protože můžeme očekávat redukci fayalitických struskových vměstků na křemíkové, která by měla snižovat jejich velikost vznikajícím CO a CO2, což by zanechalo ve struktuře lunkry, které by byly uzavřeny kováním. Hodnota oceli ve srovnání se svářkovým železem byla velmi vysoká, nejspíše řádově 4 – 5 krát větší. Nemáme žádnou konkrétní představu jak byla vyráběna, kromě procesu wootz. Čistota oceli používané v anglo-saském období byla velmi vysoká, což poukazuje na proces wootz, kde měla možnost struska vyplout z roztavené oceli. Selekce oblastí s vysokým obsahem uhlíku v přímo redukovaných ocelích byla odlišná od homogenních ocelí. Proces, který zmínil Biringuccio, při kterém bylo svářkové železo vloženo do roztavené litiny, by také zanechal původní struskové vměstky na svém místě. ŽELEZNÉ PŘEDMĚTY KAŽDODENNÍHO ŽIVOTA Velké množství kovových zemědělských nástrojů bylo vyrobeno ze svářkového železa, v některých případech pouze jako ostří na dřevěných nástrojích. Dalo by se očekávat, že radlice byla vyztužena ocelí, tedy že životnost 110

pracovní plochy byla zvýšena navařením oceli na nejvíce opotřebovávaná místa, což ale zatím nebylo potvrzeno. Kovář mohl vyrábět ostří nožů a dalších nástrojů stejně jako Skytové; ve 13. století se objevují náznaky specializace řemesla a začíná existovat obor nožířství. Nože byly zřídka vyráběny z kvalitní oceli, která byla příliš nákladná a navařování ocelového břitu k železnému tělu bylo technologií nabízející nepřeberné množství variant, a to tolik, že každý kovář měl pravděpodobně svou vlastní techniku. Některé předměty z období stěhování národů a středověku vykazují ve struktuře velmi slabou vrstvičku s vysokou koncentrací arzenu (více než 1 % As) a tyto vrstvy byly zároveň nalezeny u čepelí skandinávských mečů a vikinských seker, kde byly spojovány dva kusy kovu, buď železo nebo ocel.71 Při ohřevu železa v kovářské výhni se obsažený arzen stupňovitě nahromadí ve vnějších vrstvách železa, takže když kovář svařuje například kus oceli s kusem železa k vytvoření tvrdého ostří, začleňuje do sváru vrstvu s vysokým obsahem arzenu.72 „Bílé pruhy“ vznikající tímto způsobem jsou často viditelné ve struktuře dokončených nástrojů, a ukazují na spoje různých částí materiálů, které vytvářejí nástroj (viz obrázek 46i). Tři příklady různých druhů spojů používaných při výrobě nožů jsou ukázány na obrázku 54. Obrázek 54a zobrazuje ocel použitou jako jádro s pásem svářkového železa, přehnutého přes zadní část a vytvářejícího okraj; obrázek 54b zobrazuje ocelové ostří přivařené ke kusu paketovaného železa, skládajícího se z vrstev vysoce a nízko uhlíkatého železa, s opatrností svařeného dohromady. Bílé pruhy jsou nejspíše místy s vysokým obsahem arzenu, zapříčiněné oxidací železa při zahřívání v kovářské výhni. Nůžky byly neustále stejným způsobem vyztužovány ocelí, jako je znázorněno na čepeli nože (viz obrázek 54c). Tepelné zpracování ostří bylo velmi účinné, protože oblasti vyztužené ocelí na obrázcích 54 (a), (b) a (c) mají jednotlivě tvrdost 557, 575 a 857 HV a odpovídají stejné kvalitě, jakou mají dnešní řeznické nože. 54 Mikrosnímky řezů středověkými příbory z Winchester, představující typické příklady dobové technologie SVAŘOVÁNÍ A PÁJENÍ Kovářské svařování bylo přirozeně spjato s kovářským zpracováním svářkového železa a často můžeme spatřit, že kováři byli nuceni navařit ocel k železu, aby vytvořili efektivní řezné nástroje a pracovní povrchy. Obecně bylo upřednostňováno spojování pájením natvrdo, tedy že byly použity mezivrstvy tekuté slitiny železných nebo neželezných kovů. Je možné, že difuze fosforu k povrchu železa, nebo koncentrace arsenu v povrchových vrstvách, která se vyskytuje při zahřívání železa před spojováním, mohou dát vzniknout vrstvám s nízkým bodem tání, které by mohly napomoci při spojování vzhledem k jejich kapalnému charakteru. Při výrobě dělových koulí (nebo střepin) máme doloženo použití železných litin s obsahem arzenu, jakmile byly všeobecně používány palné zbraně (1454).73 Neznáme zdroj arzenového železa, může ale pocházet z minerálu obsahujících železo a arzen, které tvoří železné klobouky nebo horní pásmo neželezných nerostných ložisek, jako třeba v Rio Tinto74, které obsahuje 55 % Fe a 1.0 % As. Další možností je míšen, komplex arzeno-sulfidu železa, niklu a kobaltu, získávaná pyrometalurgickou výrobou neželezných kovů. 79 Všechny tyto slitiny mají nízký bod tání a mohly být používány ke spojování. Určitým způsobem se podobají niellu, slitině mědi, olova a stříbrných sulfidů, které bylo používáno k dekorativním účelům, jak zmiňuje Theophilus a které mělo dlouhou tradici. ŽELEZO V ČÍNĚ A JAPONSKU V Číně není železářství doloženo až do 11. století n. l. Zatímco uhlím vyráběnou litinou byla Čína zjevně soběstačná, existují známky toho, že ocel byla v 5. století n. l. importována z Indie, ačkoli určité množství kvalitní oceli bylo vyráběno i lokálně. Je možné, že příčinou toho je nedostatek dřevěného uhlí v Číně – ocel vyrobená dřevěným uhlím byla kvalitnější než ocel získaná oduhličením uhlím vyredukované litiny. Začátkem 11. století bylo každý rok z rudy z dolů v severním Sung vyrobeno 125 000 t železa.76 Pro srovnání, odhadovaná celková evropská produkce pro rok 1700 je 150 000 – 185 000 t. Přirozeně, že výroba nebyla konstantní, přestože se významná ložiska železa nacházela ve většině provincií. Zdá se, že průmysl byl organizován podle římského vzoru s hlavní dílnou, zaměstnávající mnoho pracovníků. Odhaduje se, že existovalo až 36 redukčních dílen, přičemž každá zaměstnávala kolem 100 dělníků těžících rudu, získávajících palivo a provádějících pyrometalurgickou výrobu. Jedna pec byla schopná vyrobit 15 t/a. Jedna tuna železa 111

spotřebovala 2.5 t rudy a 3 t paliva a 100 dělníků mohlo vyrobit 500 t/a. Tabulka 43 ukazuje složení některých vyráběných předmětů.77 Takovýmto tempem se zjevně brzy dostavil nedostatek dřevěného uhlí a po roce 1078 bylo uhlí téměř jistě primárním palivem. Kelímkový proces k výrobě litiny a oceli využíval antracit, protože živičné uhlí bylo pro tento účel nevhodné. Kelímky byly poněkud větší než ty, které byly používány v Indii a pojaly 12 kg rudy, srovnatelné množství antracitového prachu a určité množství tavidla. Ohradní pec mohla pojmout až 64 kelímků obklopených 1.2 t antracitu. Ingoty litiny vážily 4.8 – 6.6 kg a mohly být rafinací přeměněny v železo a ocel. V Japonsku se průmysl odlišoval od čínského modelu tzv. "Tatarským" procesem, který mohl v jediné peci při jednom pracovním úkonu vyrobit litinu, ocel a svářkového železo. 78 V průběhu procesu byla pec spotřebována. Poté, co bylo odpíchnuta litina, byly zbytky pece rozbity a došlo k vyjmutí „lupy“ složené ze směsi oceli a svářkového železa. Jednou tavbou byly vyrobeny až 4 t kovu. 78, 79 Tabulka 43 Chemické složení litinových předmětů z Číny Datace 430 ± 80 př. n. l. 110 ±80 př. n. l. 502 n. l. 508 n. l. 550 n. l. 558 n. l. 923 n. l. 1093 n. l. 1550 ± 10 n. l.

Předmět (z Loyang) kamna socha skotu

Uhlík, % celkem 4.19 4.32 3.35 3.22 3.35 3.33 3.96 3.58 2.97

grafitový 0 0 2.30 2.26 3.02 3.17 0.61 0.04 -

Složení, % Si 0.055 0.11 2.42 2.39 1.98 2.12 0.61 0.04 0.06

Reference P 0.08 0.38 0.21 0.17 0.31 0.19 0.23 0.13 0.29

S 0.014 0.027 0.07 0.08 0.06 0.06 0.02 0.02 0.067

Mn 0.011 0.07 0.13 0.23 0.78 0.64 0 0.25 0.09

55 55 61 61 61 61 61 61 55

Měď a její slitiny O metalurgii neželezných kovů v období navazujícím bezprostředně po římském období víme velmi málo. Nicméně se zdá, že franští horníci začali těžit rudy typu fahlerz u Frankenberg a Mittweida na severních svazích saských Krušných hor v Německu již před koncem 10. století. Získávali také stříbronosné rudy v Rammelsberg u Goslar a v Herrstadt od roku 1190 byla těžena Mansfeldská měděná břidlice. 80 Touto dobou si němečtí horníci získávali mezinárodní reputaci a horníci z Harzu šli do Toskánska v roce 1115, aby obnovili těžbu toskánských měděných rud v Massa Maritima. Známý měděný důl ve Falun ve Švédsku byl založen v roce 1220.81 Těžební proces používaný ve 14. a 15. století je často označován jako „německý proces“, kvůli jeho odlišnostem oproti pozdějšího „anglického procesu“. Od této doby byla většina zpracovávaných rud sulfidických a v německém procesu byly tyto rudy kompletně praženy, neboli Cu 2S byl zcela přeměněn na CuO a vzniklý oxid byl následně v redukční peci redukován na kov. Pražení bylo prováděno v otevřených mělkých prohlubních v zemi, ve kterých hořelo dřevo a celý proces mohl trvat déle než 30 dní. Oxid byl následně redukován v nízkých šachtových pecích s uměle vháněným vzduchem, za použití dřevěného uhlí a tavidel. Největší problém tohoto procesu spočívá v zamezení redukci oxidů železa, proto i nízká rozpustnost železa v mědi mohla mít v té době tendenci omezovat technologii na přijatelnou úroveň. Nicméně obsah železa, které bylo přítomno ve středověké mědi v hodnotách 0.5 – 2.6 % dokazuje tento problém. Theofilos nám sděluje něco o pyrometalurgické výrobě mědi v prvních letech 12. století. Skutečnost, že znal zelenou rudu, naznačuje, že se jednalo o oxidický typ. Jako nečistotu obsahovala olovo a byla kvalitně vypražena, pravděpodobně kvůli oxidaci zbytkového sulfidu a také proto, aby ji bylo možné snadnější rozdrtit (posledně jmenovaná operace byla velmi dobrým důvodem k pražení jakékoli rudy). Následně byla ve střídajících se vrstvách s dřevěným uhlím vsazena do pece, do které bylo dmýcháno pomocí měchů. 56 Theofilos následně vypráví o čištění mědi v jílem vymazaném kelímku v kovářské výhni, kdy vzduch z měchů proudil částečně dovnitř a částečně přes kelímek, ale ne pod něj. Měď je tavena v oxidačních podmínkách a oxidy jsou zestruskovány dřevěným popelem; nakonec je měď „polována“ pomocí dřevěné tyče, kterou je zredukována. Jedná se samozřejmě o zcela běžnou rafinační nebo 'flapping' operaci následovanou "zpětným 112

polováním". Theofilus prováděl druhý proces osobně; z jeho popisu je patrné, že se neúčastnil pyrometalurgické operace, která byla nejspíše prováděna jinde, poblíž zdroje rudy.82, 83 Popis procesu používaného v Masa Marittima se zdá být prvním, který zahrnuje proces výroby kamínku, a který byl jak známo užíván v byzantských časech a i dříve.82 V Massa Marittima byla ruda nejprve pražena v otevřené peci, redukována opakovaně v šachtové peci, jako v pozdějším Agricolově procesu až konečně byl kamínek přeměněn na kov a rafinován v odrážecích pecích poháněných dřevem. Kov byl nejspíše na závěr odpíchnut do kruhových výhní k závěrečnému zpracování a odlití.83 Pece vypadaly podobně, jako ty, které byly používány v Rio Tinto ve Španělsku v 19. století. Theofilovi vděčíme za první popis kelímkové pece na umělý tah. Tato pec obsahovala železný rošt vyvýšený nad úroveň terénu čtyřmi kameny. Výška jílem vyzděné šachty, postavené na tomto roštu, musela být menší než její průměr (viz obrázek 55). Pro co nejefektivnější zahřívání kelímků musela být mezi dnem a kelímky vrstva paliva. Boční vstupní otvor byl výhodný z toho důvodu, že pomocí něho bylo možné se vyhnout nutnosti vyjmutí kelímků při vyprazdňování pece. Takovéto tavící pece datované kolem roku 200 n. l. byly nalezeny na Vnějších Hebridách.84 Z Číny máme soudobé ilustrace zobrazující odlévání bronzu za doby dynastie Ming (1368 – 1644 n. l.). Můžeme na nich spatřit až sedm kuplovacích (tavících) pecí poháněných manuálně pístovými měchy, dodávající kov do čtyř promývacích žlabů, ústících do sestavy forem, které jsou umístěny pod úrovní těchto žlabů. 85 Podle popisku byl kotel Ting odlit s oddělenými nohami, které byly později připojeny k tělu. Takovéto nádoby vážily až 1 400 kg. Pece byly někdy fixní a jindy přenosné. Zdá se, že byly 130 cm vysoké a měly kolem 60 – 100 cm v průměru. Vzduch vstupoval do pece v polovině zadní části šachty a pec byla zjevně odpichována na přední straně v podobné výšce. V případě přenosné pece se mohl spoj mezi pecí a měchy jednoduše zlomit a pec mohla být nesena dvěma muži pomocí dvou tyčí prostrčených horizontálními otvory ve spodní části pece.37 Tyto pece proto nemohly vážit více než 110 kg při naplnění a nemohly pojmout více než 45 kg kovu. Vzhledem k tomu, že kov nemohl přesáhnout úroveň výfučen, muselo dojít k rekonstrukci ukázané na obrázku 56. Při běžném použití byly spolu s palivem vsazeny kusy kovu a celá vsázka byla roztavena, stejně jako litina v moderních kuplovacích pecích. V některých případech byl kov přemístěn pomocí pánve do stálých forem a k dmýchání byla použita vodní síla. 55 Theofilova kelímková pec jak ji znázornili Hawthorne a Smith56 56 Čínské kuplovací pece k tavbě bronzu a železa z období dynastie Ming (podle Barnard85) Kelímková nebo kuplovací pec byla také používána v Evropě pro zahřívání kovu k odlévání zvonů a zbraní. Podle Theofila byly železné kotlíky s kulatým dnem obaleny a vyzděny jílem o tloušťce kolem 3 cm, zároveň měly na každé straně dvě držadla a podle velikosti zvonu byly zapotřebí dva až tři kotlíky. Kotlíky byly položeny s vzájemnými mezerami na zem se zajištěným přívodem měchů přesahujících přes jejich horní části. Kotlíky se směrem nahoru rozšiřovaly, aby pojaly dřevěné uhlí a nakonec musely vypadat velmi podobně jako pece Ming. Zdá se, že okno Zvonařů v York Minster ilustruje, že ve 14. století byl používán odlišný typ pece (viz obrázek 57). V tomto případě dva muži šlapou v pozadí měchy a zdá se, že byl používán spíše umělý než přirozený tah vzduchu. Dřevěné uhlí bylo nejspíše smícháno se vsázkou kovu. Podobné pece, kde je dřevěné uhlí a palivo smícháno, byly používány ve slévárně zvonů ve Villedieu-Les-Poëles v Normandii, ale v tomto případě je přirozeného tahu dosaženo komínem. Dřevem poháněná plamenná pec s odděleným topeništěm byla nalezena v Keynsham, nedaleko Bristol. Jelikož je její ohniště vydlážděno dlaždicemi z kapitulního domu z přilehlého kláštera, je ji nutné datovat po roce 1540. V rané fázi tohoto období byly používány zejména slitiny cínových bronzů a děloviny, jak ukazuje tabulka 44. Mosaz vstoupila na scénu až později a je téměř jisté, že většina evropské mosazi vznikla v Ardenách, zvláště u Dinant and Aachen. Jednalo se o kalamínovou mosaz vyrobenou způsobem popsaným Theofilem a z analýz mosazi z památníku se zdá se, že kalamín neustále obsahoval olovo. Kalamín byl nejdříve pražen, najemno rozemlet, smíchán s dřevěným uhlím a vložen do rozpálených kelímků, dokud nebyly zaplněny do jedné šestiny. Kelímky byly dále vyplněny kusy mědi a zakryty dřevěným uhlím. Když se „měď“ roztavila (tou dobou se samozřejmě již jednalo o mosaz s bodem tání o dost nižším než v případě 113

mědi s 1084°C), byla zamíchána železnou tyčí, aby se ujistili, že tavenina neobsahuje žádné segregáty. Do kelímku byl vložen další kalamín, překrytý novým dřevěným uhlím. Obsah byl nalit do pískových forem umístěných v zemi a kelímky byly znovu naplněny. Je patrné, že v této nebyla dělovina používána k výrobě zbraní. Zbraně byly vyráběny z běžných cínových bronzů obsahujících 8 a 14% Sn a určité množství olova. Pravá dělovina se ale objevuje u odlitků jako jsou písmena, podobizny a chrliče, u nichž byla slévatelnost důležitější vlastností než houževnatost (viz tabulka 44). Pro obyčejné a ne význačné předměty bylo malé množství kovu taveno v kelímcích v jednoduché výhni s měchy nebo uměle vytvořeným tahem. Máme celou řadu kelímků a jejich objem se pohybuje kolem 5 až 400 cm3. Některé jsou trojúhelníkové, jiné kruhové a v pozdně saském období měly ty větší kelímky pytlovitý tvar a byly schopny přetavit kolem 300 cm3 nebo 3.7 kg bronzu. Mnoho středověkých kelímků mělo zahrocené dno a několik jich bylo s plochým dnem, přičemž tyto kelímky nebyly běžné až do 16. století. Příklady kelímků ze středověku a z období stěhování národů jsou ukázány na obrázku 58; některé byly nalezeny na pobřeží východní Afriky v arabském kontextu.88 57 Zvonařská plamenná pec ze čtrnáctého století vycházející z vitrážového okna v York Minster 58 Příklady středověkých kelímků 1 kelímek s neoddělitelným víkem, typ E, z Garryduff, Eire, raně křesťanské období; 2 kelímek se zahroceným dnem a se zúženým okrajem, typ G, z Wadsley, nedaleko Sheffield, středověk; 3 hluboký trojúhelníkový kelímek ze zahroceným dnem, typ A2, z Lough Faughan Crannog, Irsko, raný středověk; 4 kelímky pytlovitého tvaru, typ F, z Winchester, Anglie, 12. století; 5 kulovitý kamenný kelímek, typ B 1, z Garranes, Irsko, 5. – 6. stol.; 6 typ horizontálně zúženého kelímku, D1, z Balinderry, lokalita č. 2, Irsko, raně křesťanské období; 7 kónický kruhový kelímek, typ B3, z pobřeží Tanzánie, arabské období; 8 zúžený kelímek s plochým dnem z R. Nene, Northampton (nestratifikován); 9 zúžený kelímek s plochým dnem z Tábora, Česká Republika, 15. století; 10 trojúhelníkovitý kelímek s plochým dnem, typ A4, ze 16. století (podle Agricoly); 11 polokulovitý kelímek, typ B 1, z Koryntu; byzantské období, 1150 – 1300 n. l.; (pro typologii viz tabulka 12)

Tabulka 44 Složení slitin mědi z období stěhování národů a středověku Předmět a provenience obsahy kelímků; L. Rea, Irsko Dunshaughlin, Irsko Lagore Crannog, Irsko zvony; Winchester Theofilus Cheddar Thurgarton Wharram Percy kotle; Skandinávský Skandinávský Skandinávský Downpatrick

Složení, % Sn Pb

Zn

Fe

další

5. – 10. stol. 5. – 10. stol. 7. – 11. stol.

3.1 11.6 4.2

-

15.5 0

1.3

Ni, 1.0 Ni, 2.2

144 145 144

10. stol. 12. stol. 12. stol. 12. stol. 1617

18.75 20 20 22 – 26 24

4.35 0 3.5 – 6 1.0

0.1 0.5 – 2 -

-

-

91 56 89 92 92

1200 1300 15. stol. 13. – 14. stol.

14.1 6.21 8.9 7.08

12.1 20.9 1.8 13.47

stopy stopy 0.68 -

-

98 98 98 Brownsword

Appin C.

12.2

10.8

0.14

0.91

Lochmaben B

5.48

11.3

1.40

0.08

Lockerbie A

5.20

13.0

0.24

0.16

Ni, 0.012 Ni, 0.012 Ni, 0.86 As, 0.54; Sb, 0.5; P, 0.07 Ni, 0.23; Sb, 0.29; As, 0.9; Ag, 0.05 Sb, 0.3; As, 1.03; Ag, 0.08; Ni, 0.96 Sb, 0.46; As, 0.96; Ni, 0.31; Ag, 0.04

6.07 4.21 4.82 7.5 5.0 4.4

1.17 0.51 0.50 1.7 6.6

4.89 6.44 5.0 15.3 14.4

Foil, Kirkstall Foil, Kirkstall Foil, Kirkstall Tap, Kirkstall Font, Liège Charity chrlič,

Datace

1100 - 1500 1100 - 1500 1100 - 1500 1100 - 1500 Středověk 13. – 14.

Reference

-

0.5 0.2 1.9

Brownsword Brownsword Brownsword 146 146 146 147 152 148 114

Dymchurch stol. Socha, Wavrick 1453 3.6 mosazný plech, 1496 - 1504 3.0 Flandry Mosazný památník 14. stol. stopy Mosazný památník 1456 1.16 Mosazný památník 1470 2.56 Zbraně; Tower of London* 1451 10.2 Turecko 1521 12.3 Itálie 1530 13.9 Švédsko 1535 7.6 * tureckého původu, výrazné odchylky ve složení

1.2 3.5

8.2 29.5

2.6

149 142

7.14 2.13

23.3 24.2 28.5

0.08

150 150 150

2.2 1.3 2.6

0.4

-

143, 95 151 151 151

NÁLEZY ZVONŮ, ZBRANÍ, KOTLŮ A SOCH Zvonařství bylo největší metalurgickou operací středověku. Formy se skládaly ze dvou částí, (a) jádro, které formovalo vnitrní povrch zvonu a (b) vnější částí, neboli pláštěm, který obklopoval zvon a jádro. Podle Theofila56 bylo jádro vytvarováno na špičatém dubovém kůlu a předloha tvaru zvonu byla vytvarována v loji. Toto je příkladem procesu cire perdue. Lůj byl následně překryt pláštěm nebo vhodnou formou, která byla stejně jako jádro obvykle vyrobena z vláknitého jílu smíchaného s rašelinou, trávou nebo hnojem. Dubový kůl byl následně vytažen a pro usnadnění sušení jádra bylo odebráno i určité množství jeho materiálu. V případě formování do jílu musí být před odlévání odstraněna všechna chemicky nevázaná voda, vzhledem k tomu, že formovací materiál nemá dostatečnou propustnost, aby umožnil páře vytvořené při odlévání uniknout z formy, aniž by nezpůsobila poškození formy. Po vytažení dubového kůlu byl vložen do modelu železný kruh držící srdce zvonu a na vrcholu zvonu byla vymodelována hřídel (podpůrná konstrukce) a nálitek. Forma byla zpevněna železnými obručemi a následně přesunuta na dno jámy, kde byla zahřívána kvůli odtečení loje a dokončení vysoušení (viz obrázek 59). 59 Proces formování zvonu vycházející z Theofila a dalších Zvonařská jáma datovaná do 13. století byla objevena v Cheddar v Somerset89 a byla nejspíše určena pro zvon do kaple, postavené kolem roku 1220 n. l. Tato jáma dosahovala 1.56 m v průměru a 1.06 m hloubky a zvon mohl dosahovat 60 cm v průměru a vážit kolem 340 kg. V jámě byly nalezeny jak kusy přepálené formy z vláknitého jílu, které byly zahřány na teplotu kolem 500˚C, tak zbytky zvonoviny, obsahující kolem 20 % Sn, tj. složení doporučené Theofilem. Tento způsob výroby zvonů v praxi zachycený Biringucciem v 16. stol se stal velmi rozšířeným.90 Odlévání nebylo ale vždy prováděno v jámě: občas byl zvon odlit na úrovni terénu, přičemž kov byl nabírán z pece nebo vynášen po rampě k horní části formy. Současné vykopávky ve Winchesteru odkryly místo související s odléváním zvonů, které bylo nejspíše používáno pro chrámové zvony z konce 10. století, tedy pro účely kostela předcházejícího tomu současnému. Zvon byl odlit na úrovni terénu uprostřed ruin dřívějšího kostela.91 Jediné, co zůstalo, byla jáma, ve kterém byl umístěn oheň pro roztavení vosku nebo loje a vysušení vnitřku formy. Část formy byla stále přítomná na původním místě po stranách jámy. Objevily zde také kusy kovu, které se nejspíše ulomily z dělící roviny jádra a pláště. Jeden kus formy se zdá být opatřen nápisem SC nebo ISC, což je spíše část saského než latinského nápisu. Jedná se o nejranější nález tohoto typu: žádné saské zvony v Británii nepřežily, ale je pravděpodobné, že zde odlitý zvon si nese určitou podobnost se zvony ilustrovanými na iluminované stránce Benedikcionálu ze St. Ethelwold (kolem roku 980 n. l.). Pozůstatky podobné stavby, které se skládaly z kamenných základů, na nichž stály zbytky spodní části formy zvonu z vypáleného jílu,92 byly nalezeny v Thurgarton v Nottinghamshire. Forma byla hliněná, obsahovala dřevěné uhlí a z vnitřní a vnější strany byla vyzděná čistým jílem. Forma měla 60 cm v průměru a obsahovala kusy zvonoviny (22 – 26 % Sn). Byla obklopena tenkou jílovou zdí, která sloužila jako zábrana k udržení tepla v průběhu vysoušení formy. Vnitřní část formy byla vypálena do červena do hloubky 8 mm. Jíl zcela jistě nepřekročil teplotní hranici 580˚C. Nalezený vzorek, který pocházel nejspíše z formy, obsahoval mnoho jemného organického materiálu – patrně rybničního bláta.

115

Z vnitřní části formy pocházely zároveň tři kusy kovu (výsledky analýz viz tabulka 43). Jednotlivé kusy se vzájemně lišily chemickým složením: jeden byl analyzován podrobněji a kromě Sn, Zn, a Pb obsahoval 0.4 % Sb, 0.3 % As, a 0.02 % Bi. Je možné, že mezi těmito kusy kovu je zastoupen více než jeden odlitek, ale nemůžeme vyloučit ani segregační efekt a použití několika různých materiálů s mírně odlišným složením. Pozůstatky pece, používané patrně k tavbě, byly nalezeny 2 m jihozápadním směrem od formy, byly však značně narušeny pozdějšími aktivitami. Od roku 1372 n. l. se ukázalo použití loje pro tvorbu velkých zvonů příliš nákladným a jeho použití ustupovalo na úkor „formovací šablony“.75 Poté, co bylo jádrem otáčeno, buď horizontálně jak popisuje Theofilus a jak je vyobrazeno na okně z Yorku, nebo vertikálně jak později popisuje Kricka, bylo lojem jádro pouze pomazáno. Předloha zvonu byla vytvořena z jílu ("rám") a pečlivě vytvarována šablonou, tenkou deskou vyřezanou do tvaru obrysu zvonu. Se šablonou se obtáčelo kolem jádra, a nakonec s mírnou obměnou tvaru kolem předlohy. Tento způsob umožnil zpřesnit tloušťku stěny, čímž bylo dosaženo lepšího tónu. Zvon nedosáhl ideálního tvaru až do 14. století, kdy zvony začaly zvonit společně a staly se spíše hudebními, než hlučnými nástroji. Poté, co byl tímto způsobem vytvořen přesný tvar zvonu, byly na předlohu doplněny voskové nápisy a výzdoba. Po vysušení byla předloha pomazána dalším lojem a nakonec byl ze stejného formovacího materiálu jako jádro vytvořen plášť. Plášť byl zpevněn vlisovaným železným drátem a zvnějšku nakonec vyztužen železnými obručemi. Forma byla dále zahřáta a po jejím vytvrdnutí došlo ke zvednutí vnějšího pláště pomocí provazů připevněných k železným obručím vložených do pláště při formování. Od vyrovnaného vnějšího pláště byl oddělen model, plášť se poté položil na bok a zbytky modelu s dekorací byly kousek po kousku odděleny z jeho vnitřní stěny. Oproti postupu se ztracenou předlohou je tato technika podobnější modernímu strojírenskému formovacímu postupu. Správná poloha pláště a jádra byla zajištěna vytvořením pláště, který přímo pasoval na spodní část jádra, takže nebyly zapotřebí žádné podpěrky. Na konci tohoto období začaly odlévané bronzové zbraně nahrazovat neefektivní zbraně ze svářkového železa. Postupy jejich formování a odlévání byly nepochybně odvozeny přímo od zvonařství, které bylo v celém civilizovaném světě 10. století dobře fungující. Z roku 1451 máme kvalitní popis odlití zbraně, který musí být podobný popisu Muhammada 11., jež je datován do roku 1464, a který může být stále k vidění v Tower of London.76 Tato zbraň se stejně jako mnoho velkých zbraní vzhledem ke snadnějšímu nošení skládá ze dvou částí sešroubovaných dohromady (viz obrázek 60). Menší část má průměr komory 25 cm a je přibližně 18 m dlouhá, zatímco vývrt hlavně je 63 cm a dlouhý kolem 3 m. Každá část váží 8 – 9 t. Podobně jako zvony byly tyto části odlity na místě, některé dokonce před hradbami Konstantinopole. Jádro pro komoru a hlaveň bylo zjevně vyrobeno z tuhé směsi jílu, smíšeného se lnem, konopím a dalšími vlákny. Plášť nebo vhodná forma byly vyrobeny v jámě a skládaly se z vnitřní vyzdívky z vláknitého jílu silné 13 cm, která byla obklopena výztuží ze dřeva, jílu a kamení, a to jak pro její zpevnění, tak pro podepření do svislé polohy v jámě. Jádro bylo vloženo ústím směrem dolů a pravděpodobně se nacházelo v zemi. Přebytečná část nálitku na vrchu hlavně byla 76 cm vysoká a byla ještě za tepla přeseknut sekerou. 60 Bronzový kanón se samostatně odlitou komorou a hlavní, následně sešroubovanými dohromady (z Lefroy94) Dvě tavící pece, podporované dmýcháním měchy, jež byly umístěny kolem jejich obvodu, musely být velmi podobné čínským pecím používaným za dynastie Ming. Byly vyrobeny z cihel a jílu a poháněné dřevem a dřevěným uhlím. Roztavený kov stékal „hliněnými trubkami“ přímo do formy. Kov byl prakticky bez obsahu Zn, Pb, Sn, As, Au a Ag, ale obsah cínu se pohyboval od 4.8 % v ústí, do 10.15 % v ostatních částech. To by mohlo souviset se způsobem odlévání ústím směřujícím dolů. Dalším sofistikovaným produktem této doby byly líté bronzové kotle. V Británii bylo nalezeno několik sléváren na výrobu zvonů a kotlů, dvě z nich, datované do období let 1560-70, byly nalezeny v Exeter. Spolu s plamennými pecemi s hlubokými nístějemi schopnými spalovat dřevo, byly nalezeny odlévací jámy. Mnoho kotlů a pánví bylo nalezeno v Irsku a Skotsku, 97 některé v Anglii a několik z nich i ve Skandinávii.98 Vyrobeny byly nejspíše potulnými zvonaři a mnohé z nich jsou příkladem chudého metalurgického umění. Některé příklady irského původu jsou ukázány na obrázku 61. Byly vyrobeny s jednodílným jádrem a dělenou formou. Držadla byla vyrobena nejspíše vyříznutím dvou otvorů, které se propojily uvnitř formy, zatímco nohy byly vyrobeny dusáním samostatných vzorů do formy ve správných pozicích a jejich odebráním z vnitřku, když bylo 116

odstraněno jádro (viz obrázek 62). Na rozdíl od prvních zvonů nejde o příklad techniky ztraceného vosku, a je možné tvrdit, že jde o jedny z nejranějších a nejrozsáhlejších příkladů techniky dvoudílné formy s jádrem. Jak vidíme na obrázku 63, jádro a forma byly odděleny podpěrkami. V mnoha případech nebyly tyto podpěrky pevně připojeny, proto v průběhu používání od korodovaly. Korozi podpěrek mohlo být zabráněno, pokud se dbalo na jejich čistotu, měly správné složení a odlévaný kov byl dostatečně roztavený. Možná bychom ale neměly být příliš kritičtí, protože stejné problémy nás provázejí dodnes. Tři lité kotle původem z jiho-západního Skotska byly zkoumány autorem a v nedávné době je analyzoval Brownsword.99 Dva z nich, z Lochmaben a Lockerbie, vykazovaly „litou“ strukturu bronzu s nízkým obsahem cínu s malým výskytem fáze delta. Dosahovaly tvrdosti 72 a 122 HV5. Další kotel, z Appin, obsahoval 12.2 % cínu, ale nezachoval si litou strukturu a po odlití byl zahřát na teplotu 400 - 500°C, jeho tvrdost byla 90 HV5. Všechny viditelné stopy finálních za studena prováděných úprav jsou výsledkem vyrovnávacích postupů. Výsledná tloušťka stěny se pohybuje od 0.8 do 2.5 mm. V celé hmotě bylo obsaženo značné množství olova a výsledky různých analýz poréznosti jsou ukázány v tabulce 44. 61 Výběr bronzových kotlů z musea v Belfastu (z Marshall97) 1 nedaleko River Erne blízko Belturbet, hrabství Cavan; 2 nedaleko Ballymena; 3 z hrabství Antrim; 4 z Irska; 5 nedaleko River Erne blízko Belturbet; měřítko 1:10 62 Formování kotlů (podle Marshall97) 63 Detail kotle z Belfastu Buddhismus se svou potřebou velkých soch dal podnět k vytváření velkých bronzových odlitků, jejichž ukázky mohou být dodnes k vidění v Japonsku a Číně. Dovednost odlévání byla do Japonska přinesena kolem roku 300 př. n. l. z Číny přes Koreu. Z počátku byla tato dovednost používána pouze pro zbraně a zvony, ale v 6. stol. n. l. začínáme zaznamenávat výrobu velkých Buddhů, jako například v Asuka v Japonsku, který byl odlit v roce 605 n. l. Je kolem 3 m vysoký, s tloušťkou stěny 1cm a váží 16 t. Velký Buddha v Nara byl postaven v roce 749 n. l. a je 16 m vysoký, má 40 m po obvodu, tloušťku stěny více než 5 cm a váží 110 t. Byl vyroben z dřevěné předlohy, ze které byly zhotoveny vnitřní a vnější části formy. Tyto kusy byly nakonec vypáleny a sestaveny na místě, podobně jako skládané formy z doby bronzové v Číně. 79 - 100 MEZINÁRODNÍ OBCHOD S MĚDÍ Již jsme se zmínili o úloze Německa v obnově produkce mědi po pádu římské říše a také je dobře známa jeho výhradní pozice v 16. stol. Z toho důvodu stojí za to zabývat se jeho postavením ve středověku, kdy byly této situaci položeny základy. Po otevření dolů v Sasku a Mansfeldu začala kolem roku 1200 těžba mědi ve Švédsku ve Stora Kopparberg ve Falun. Čehož se téměř jistě ujali němečtí horníci, a tento důl zřejmě zásoboval skrze hanzu většinu poptávky severní Evropy.101 V určitou dobu si tento obchod konkuroval s obchodem probíhajícím jižním směrem přes Norimberk. Později byl rozšířen se znovuotevřením maďarských dolů, kde se saští horníci v roce 1243 staly zakladateli 16 měst ve Spiši – ve Slovenském rudohoří. V roce 1502 se mezi městy Mansfeld a Norimberk vytvořilo spojenectví, přičemž v přibližně stejné době Fuggerové z Augšpurku, jež měly monopol na maďarskou a tyrolskou měď, s touto mědí obchodovaly přes Lipsko. Fuggerové zjevně zprvu spoléhali na primitivnější techniky dolování i pyrometalurgické výroby, které nepochybně přetrvaly v oblastech mimo Německo, jako například na Britských ostrovech. V roce 1500 stál Jakob Fugger na prahu světového monopolu s mědí, ale z politických důvodů nastal úpadek a v roce 1546 opustili Fuggerové maďarskou část obchodu. Existence evropského obchodu s mědí, koncentrovaného v Německu, umožnila směnu mědi za koření a další materiály z východu a Afriky. Je pravděpodobné, že tento obchod, prováděný především Portugalci, byl od 16. stol. zodpovědný za zvyšující se používání mosazi a olověné mosazi v sochařství v Nigérii. Západní Afrika získávala slitiny mědi ze severu již od 12. stol., kdy například karavana zřejmě z Maroka opustila náklad 20% Zn mosazi na západní Sahaře. Nicméně je pravděpodobné, že některé slitiny, především bronzy, měly lokálnější původ.102

117

Je ale třeba pamatovat na to, že Nigérie a její soused Niger mají vlastní měděná a olovnato-zinková ložiska a v současnosti přibývá dokladů, že byly v raných dobách využívány a mohly být dokonce zdrojem kovu pro slavné „Beninské bronzy“. Olovo a Stříbro Bez ohledu na další skutečnosti v tomto období není pochyb o tom, že většina stříbra byla získávána z olověných a měděných rud kupelací. V mnoha mincovních ražbách od sedmého století nahradilo stříbro postupně zlato, a větší podíl tohoto stříbra byl čerpán spíše z olova než z mědi. Je proto velmi překvapující, že se v raných dobách nedozvídáme více informací o těžbě olova. Samozřejmě že po zániku římských měst bylo dostupné značné množství odpadového olova, ale to mělo jako zdroj stříbra pouze malé využití, protože ho v této formě bylo málo. Je pravděpodobné, že španělské doly, které byly tak intenzivně využívány v raném období římské okupace, fungovaly i nadále, ale kromě dolů na rtuť v Almaden je pro toto tvrzení v průběhu arabské okupace nedostatek dokladů. V Evropě se obchod s kovem dočasně zastavil, ale můžeme předpokládat, že docházelo k těžení lokálních zdrojů, kvůli zásobení lokálních mincoven. V 10. stol. je doložen značný mezinárodní obchod. 103 Například celkové množství 40 t stříbra, potřebných k zaplacení anglické Danegeld v 10. a 11. stol. při čtyřech různých příležitostech, mohla představovat produkci 400 000 t olova s průměrným obsahem stříbra 0.1 %. To však neznamená, že veškeré toto stříbro pocházelo ze soudobé anglické produkce olova. Velké množství pocházelo z mincí, které byly určitou dobu v oběhu a určité množství bylo z dalších zdrojů.104 Anglie musela být velmi bohatou zemí a z pokladu ze Sutton Hoo víme, že angličtí králové byly schopni nashromáždit značné osobní bohatství. Co bylo příčinou tohoto zdánlivého bohatství a co bylo zdrojem stříbra? Víme, že Německo v této době platilo stříbrem posílaným do Anglie za něco, co od nich získávali. Rammelsberg v Harzu byl pravděpodobně zdrojem kovu, ale nepochybně přispěly také saské doly. S největší pravděpodobností byla do Německa dovážena vlna. Není pochyb o tom, že anglická produkce olova dosahovala vysokých hodnot a její většina byla kuplována pro stříbro, nicméně průměrný obsah stříbra byl nízký. Během dvou století po dobytí Německa se anglický vývoz nerostů zvýšil desetkrát.105 Olověné ingoty byly vyváženy do Francie za účelem pokrývačství a do zahraničí šel také velký podíl cínu. Velké množství bylo také navíc využíváno v klášterech v Anglii. Ve 12. století cestovalo 100 nákladů z Newcastle do Rauen a 241 nákladů bylo exportováno z Yorku. Druhá dodávka nejspíše pocházela z dolů v Yorkshire. Kov z dolů v Derbyshire byl vyvážen přes Boston a King's Lynn. Obchod v této formě pokračoval až do 16. stol. Jsou zaznamenány doly, poskytující přírodní stříbro. Biringuccio se zmiňuje o jednom v Schio, nedaleko Vincenza v Itálii, který používal proces amalgamace v kolovém mlýnu, v obtížných případech s přidáním octa, žluči a měděnky. Jde jistě o odkaz na proces, který se v jižní a střední Americe stal procesem „Patio“. Agricola107 zmiňuje využití tohoto procesu pro zlato, ale ne pro stříbro, přestože byl seznámen s prací Biringuccia. Zdá se, že rudná tělesa byla zpracovávána dalšími procesy, jako například procesem Saigerovým (viz výše), přičemž amalgamace byla v Evropě na ústupu. Doly poblíž Beinsdorf v Sasku, kde se nacházelo odhalené ryzí stříbro a přírodní měď byly otevřeny v roce 922 a mohou být srovnávány s dolem na stříbro v Hildeston ve Skotsku,108 který těžil přírodní stříbro až do roku 1873. V Derbyshire byly doly na olovo v provozu v roce 835 a v domesdayově průzkumu z roku 1086 je zmíněno sedm plumbaria.20 Olovo z Derbyshire je ale samozřejmě chudé na stříbro a je nepravděpodobné, že výrazně přispívalo k jeho dodávkám. Nicméně je známo, že skupina usedlostí poslala 40 lb (18 kg) stříbra do mincovny v Derby. Švédská měď z Falun obsahovala kolem 0.1 % Ag a 0.005 % Au, přičemž tento důl byl jistě v provozu v roce 1200, ne-li dříve.81 Doly v Alston v Cumberland byly v provozu kvůli těžbě stříbra a olova mezi léty 1100 a 1307 a biskupové měli od panovníka dovoleno získávat stříbro z dolu v Durham. Ve 14. stol. byla těžba olova a jeho pyrometalurgická výroba v celé Evropě v plném proudu a bylo v ní zaměstnáno velké množství lidí. Zmínka hovoří o 10 000 lidí v oblasti Mendip v době vlády Edwarda IV. Je nepravděpodobné, že by počty byly tak vysoké, nicméně zatímco horníků a hutníků bylo pár, úpravě rud se věnovalo značné množství žen a dětí. Používaný proces pyrometalurgické výroby prošel od římské doby drobnou obměnou. Velké množství olova bylo redukováno v „boles“ nebo v pecích s nuceným tahem vzduchu na nechráněných místech, jež produkovaly 118

strusku s vysokým obsahem olova (viz obrázek 64). Je téměř jisté, že tato struska byla zpracována umělým proudem vzduchu ve struskových výhních, které byly podobné kovářským výhním a železářským pecím. K získání stříbra z olova byl používán kupelační proces, jehož princip se opět nezměnil, pouze se zvětšilo jeho měřítko. Nicméně pro získávání stříbra z mědi máme první jednoznačný doklad procesu prohřívání a likvace olova. Proces prohřívání olova zahrnuje vsazení několikanásobně většího množství stříbronosné mědi spolu s olovem do pece nebe kupelky. Olovo rozpustí stříbro obsažené v mědi a následně je z něho získáváno. Počátkem 16. století bylo téměř všechno olovo odstříbřováno, buď redukcí s olovem, následovanou likvací olova, nebo získáváním stříbra z kamínku přidáním olova do pece. Při vývoji došlo ke smíšení trojnásobku hmotnosti mědi a olova a k tavbě ve vysoké peci. Slitina olova a mědi byla odpíchnuta a v průběhu tuhnutí se tyto dva kovy oddělily za vzniku jemně rozptýlené slitiny, kde bylo všechno stříbro součástí olova. Slitina byla kvůli vytavení olova znovu zahřáta v samostatné výhni do červeného žáru, zanechávající pórovitou měď. Olovo bylo následně kuplováno pro získání stříbra. Tato metoda byla Portugalci v roce 1591 přinesena do Japonska, kde v 19. století prodělala technologie drobnou změnou, při které byla manuálně lisována takovým způsobem, že mohlo být olovo vytlačeno.79 Tato metoda je běžně označována jako Saigerův proces, podle jeho německého jména a zdá se, že byla známa od nejranějších dob. 64 Raná redukční pec „bole“ na olovo z Yorkshire (z Raistrick141) Zinek Ve středověku došlo k zavedení kovového zinku, s jistotou v Číně a možná i v Evropě. Theofil použití kovového zinku neznal a vzhledem k jednoduché výrobě kalamínové mosazi nebylo použití kovového zinku pro tyto účely příliš podnětné. Kovový zinek není z hlediska výroby jednoduchým kovem, protože oxidy zinku nemohou být redukovány dřevěným uhlím za teplot pod 1 000°C. I když je možné takovéto teploty poměrně jednoduše dosáhnout pomocí dmýchání měchy, komplikace nastává v tom, že zinek dosahuje bodu varu při 923°C a kov se proto vytváří ve formě par, které vyžadují zvláštní zacházení, než může být kov úspěšně zkondenzován. To je důvod k tomu, proč trvalo mnohem delší dobu, než se zinek objevil na historické scéně, oproti například olovu, mědi, cínu a železu. Z období před naším letopočtem existují jeden nebo dva příklady výskytu zinku, 109 ale je možné, že se jedná pouze o náhodná ložiska zinku, zkondenzovaná ze zinkových par vyloučených při výrobě kalamínové mosazi. Tvrdí se, že Čína poprvé vyráběla zinek v období let 200 př. n. l. – 200 n. l.110 V době dynastie Ming byly vyráběny mince, které obsahovaly 97- 99 % Zn a 1-24 % Cu111 a obsah zinku v mosazích se výrazně zvýšil112 (viz obrázek 39).V roce 1585 byly vyráběny a vyváženy pláty zinku vážící 60 kg. 113 Holandské východo-indické lodě vezoucí náklad zinkových ingotů z Číny ztroskotaly na Mauritiu v roce 1609.114 Ze 14. stol. máme dvě zmínky o výrobě zinku v podobě oxidu z Íránu.115, 116 První je od Marca Pola a zmiňuje se o zahřívání zinkových nerostů za účelem výroby oxidů zinku, nebo „tutty“, nedaleko Kerman. Druhá zmínka je detailnější a je datována k roku 1340. Ruda obsahující zinek byla rozemleta, zvlhčena a zformována do tyčí dlouhých kolem 50 cm a s 2 cm v průměru. Tyto tyče byly zahřívány v peci, kde se zinek odpařoval a ve vyšších úrovních pece byl ve formě oxidu sbírán v zařízení podobném kondenzátoru. Obrovské haldy použitých tyčí, jež jsou dnes především v podobě oxidů železa a mohou být spatřeny ve východním Íránu u Deh Qualeh, severně od Kerman.117 Určité množství ZnO bylo využíváno na oční masti, ale je jisté, že výroba byla velmi rozsáhlá a většina ZnO z blízkého východu musea jít na výrobu mosazi. V Indii, v Zawar u Udaipur v Rajasthanu probíhala mezi 10. a 16. stoletím významní výroba zinku, pravděpodobně v podobě kovu.119 V nedávné době byly nalezeny obrovské haldy a stěny malých destilačních baněk, složených ze zahrocených eliptických kusů ze sklovitého jílu, jež jsou 25 cm dlouhé a mají 15 cm v průměru. Baňky byly na jednom konci uzavřené, a na druhém otevřené. Do nich byly vložené 2.5cm trubičky. Dnes je zřejmé, že těchto destilačních baněk bylo umístěno ve čtvercové peci 36, kdy jejich otvory byly umístěny v dírách ve čtvercové desce, takže páry zinku se kondenzovaly a stékaly dolů do miskovitých nádob pod baňkami. Destilační baňky byly naplněny zinkovým nerostem a dřevěným uhlím. 119 Tento proces byl používán od raného středověku až do 18. století a je odhadováno, že haldy v Zawar představují výrobu 100 000 t kovového zinku. 119

Co se týče Číny, v učebnici metalurgie je zmínka, datovaná do roku 1637, o výrobě zinku v uzavřených kelímcích.110 Vsázka se skládala ze směsi kalamínu a dřevěného uhlí, a kovový zinek byl uložen ve vrchních částech kelímků a získáván drcením vzniklé směsi. V roce 1785 byla v přístavu v Gothenburg ztracena zásilka zinkových ingotů na cestě z Číny do Švédska. Zásilka byla zachráněna v roce 1872 a bylo zjištěno, že dosahovala čistoty 98.99 %. Je známo, že vertikální proces destilace byl v jihozápadní Číně používán až do současnosti. Byl prováděn v zahřívaných kelímcích vysokých 1 m, a zinkové páry se kondenzovaly v miskách upevněných u jejich vrcholu.120 Mincovnictví V období stěhování národů poklesla hodnota zlata, jakožto hlavního mincovního kovu, a došlo k jeho nahrazení stříbrem. Anglo-sasové v Británii v sedmém století založili mincovny v Londýně, Canterbury a Winchesteru. Za doby Alfreda byly založeny další mincovny v Bath, Exeteru, Gloucesteru a Oxfordu. V roce 928 bylo zavedeno mono metalické mincovnictví a z Londýna byly provincionálním razičům mincí distribuovány raznice. V této době fungovalo kolem 5 mincoven. Ve Skandinávii na baltských ostrovech bylo vykopáno velké množství stříbrných mincí, kdy většina z nich pocházela z Anglie a bezpochyby byly z velké části pozůstatky Danegeldu z 10. a 11. stol. Ve čtyřech letech, 991, 994, 1002 a 1007, opustilo Anglii celkem 40 t stříbra. Efektivnost aparátu, který razil tyto mince a shromažďoval je, musela být pozoruhodná.121 Určité baltické stříbro bylo muslimského původu z emirátů na východě a severovýchodě Černého moře. Tento zdroj ustal v 11. stol., kdy byly tyto doly opuštěny. Avšak existuje podezření, že muslimská okupace Malé Asie vyústila v obnovení a intenzivní využívání těchto stříbrných ložisek. Mincovnictví ve 13. století mělo tendenci úpadku, a to kvůli odstřihávání i dalším důvodům. V roce 1299 bylo v Británii nařízeno vytvořit nové ražby, a mincovna byla umístěna v Tower of London.122 Ve skutečnosti britské mincovnictví opustilo Tower pouze v roce 1970, kdy byla vytvořena nová mincovna v jižním Walesu. Kontinuální řada zkušebních plíšků, kterou byla testována kvalita mincí, existovala od roku 1279.123 Manuálně bylo raženo ohromné množství středověkých evropských mincí, ale v raných dobách existoval pevný vztah die axes, a jejich opuštění nastalo přibližně s přechodem od zlatých tremisses ke stříbrným penny. Vrchní razidlo (neboli trussel) se skládalo ze železného razníku, a dolní matrice (neboli pile) tvořené zužujícím se blokem železa, zapuštěného jako kovadlina v kusu dřeva. Obě části obsahovaly rytou ocelovou nebo bronzovou raznici, mírně vystupující z kusu železa. Sada železných raznic byla nedávno nalezena v kontextu angloskandinávského Yorku. Přestože nebyly zatím zcela prozkoumány, zdá se, že na povrchu byly poocelené, stejně jako římské raznice nalezené v Trier.124 Oproti manuálnímu ražení se objevují určité odchylky. Existuje sada ocelových raznic z Algiers, které měly být používány v letech 1115-1116 v mincovně v Nul v Maghrebu. Ty byly opatřeny čepem, takže v případě potřeby bylo možné získat soudržné spojení obou částí raznic.125 Je však možné, že raznice s čepem nebyly zavedeny v období před 18. stol. Mimoto se má za to, že většina arabských raznic byla stále z bronzu a že byly vyrobeny vyříznutím tvaru do olova, následným otisknutím do jílu a zhotovením raznic odlitím z bronzu.126 Ocelové raznice byly samozřejmě vyryty přímo, ledaže by byly vyrobeny moderním způsobem, tedy vyrytím do měkké uhlíkaté oceli, vytvrzením, následným vylisováním do raznice z měkké oceli a jejím vytvrzením. Zdá se, že bronzy s vysokým obsahem cínu byly v tomto období dostatečně tvrdé na výrobu relativně měkkých mincí z ušlechtilého kovu. Střížky byly buď kusy plechu vystřižené nůžkami do patřičné velikosti, nebo kolečka odseknutá z tyčí. V Británii bylo v roce 1280 stříbro odlito do podoby čtyřhranných tyčí, které byly nařezány a vykovány do kulata. Zdá se, že v této době nebyly žádné mince oficiálně vyráběny odléváním, nicméně tento způsob byl stále používán padělateli. Až do renesance nebyly zavedeny stroje, a raznice na předlisky vřetenového lisu byly používány kolem roku 1530.127, 128 Složení raných byzantských zlatých mincí a některých dalších dřívějších ražeb bylo 98 % Au129 a v žádných raných zlatých ražbách není možné nalézt obsah mědi vyšší než 5 %, nejspíše kvůli dodatečnému vytvrzování. Vytvrzení zlatých ražeb bylo prováděno pomocí stříbra, které zřejmě dosahovalo kolem 30 % obsahu. Velká část (pravděpodobně všechno) zlato bylo přírodního původu, protože 120

obsahuje pouze 1 % Cu a maximálně 20 % Ag. Nicméně z poloviny sedmého století máme příklady mincí obsahujících 59 % a 69 % Ag, které musely mít velmi světlou barvu. V byzantských a arabských mincovnách byly také vyráběny měděné a bronzové mince s nižší hodnotou.130 V současnosti není známo, odkud měď pocházela, ale rozsáhlé struskové haldy datované do římsko-byzantského období se nacházejí na jižním pobřeží Černého moře,117 na Kypru a v Izraeli. Je možné, že určité množství kovu pocházelo z ložisek severně od Konstantinopole, nacházejících se nyní v Bulharsku. V Británii proběhl přechod ze zlatých na stříbrné mince v letech 660 – 670. Stříbrné sceattas z let 700 – 710 n. l. obsahovaly kolem 95 % Ag, 1 – 3 % Au a kolem 4 % Cu. Mohlo jít o nelegované stříbra, nebo výsledek kupelace s přídavkem mědi. Zlato se při kupelaci neztrácí, ale pravděpodobněji bylo vloženo přidáním starých mincí ze slitiny zlata a stříbra. Pozlacování povrchu není nijak doloženo. Britský stříbrný zkušební plíšek z roku 1279 obsahoval 6.19 % Cu, 0.81 % Pb a 0.3 % Au. 123 Zjištěný obsah olova je typický pro stříbro z kuplovaného olova, avšak měď byla v tomto případě přidána záměrně. Tento šterlinkový standard byl udržován s určitými výjimkami (v letech 1542 a 1600) až do současné doby. Nejranější zlaté zkušební plíšky, datované do roku 1477, obsahovaly 99.35 % Au, 0.515 % Ag a 0.135 % Cu, přičemž zlato muselo být čištěno chemickým „odlučováním“, tedy rozpouštěním stříbra v kyselině. Slitiny cínu a proces pocínování O technikách používaných k výrobě cínu nemáme v této době prakticky žádné informace. Rané cínové ingoty („Židovský domácí cín“) byly planokonvexní, stejně jako ingoty z rané doby železné a doby římské, a je velice pravděpodobné, že byly redukovány stejným způsobem. Koncem tohoto období se zřejmě objevují obdélníkové ingoty, které byly pravděpodobně výsledkem „ražení“, postupu kontroly kvality uvaleného na cornwallský cínový průmysl kolem roku 1200 n. l. Avšak ve spodních vrstvách cínové huti ve Week Ford na Dartmoor v Devonu bylo zjištěna zjištěno starší časové zařazení, přiřazené k roku 700 n. l. 131 Cín byl využíván hlavně pro pewter (slitina cínu a olova), a pro tyto účely byl často zolovňován, kvůli jeho vytvrzení a učinění ho dále zpracovatelným. Různé země měly v tomto ohledu odlišné standardy, a jak jsme viděli u římských materiálů, obsah olova se mohl výrazně různit, ale obvykle tvořil 20 %.132 Cín nebo pewter byl odléván do kovových, pískových nebo kamenných forem, nepodobných těm římským, a dokončen byl vytepáním do požadovaného tvaru. Některé nádoby byly vyrobeny „vbíjením“, tedy vytepáním ingotu nebo plechu a jiné nádoby byly do finálního tvaru stáčeny. Samozřejmě že jednou z největších výhod tohoto kovu byla jeho obrovská tvárnost a malá tendence k vytvrzování během tváření. Spojování vysoce kvalitního pewter (s vysokým obsahem cínu), jakým je Britský kov, mohlo být provedeno pájením cíno-olověnými pájkami typu 60/40, které tají při teplotě hluboko pod bodem tání cínu. Méně kvalitní pewter mohly být spojovány pouze lokalizovaným roztavením samotného kovového plechu. Dnes jsou dostupné složitější pájky obsahující bismut, které mají nižší bod tání a mohou být proto používány na pewters s vysokým obsahem olova. V současnosti neexistuje žádný doklad, že by tyto slitiny byly používány v raných dobách. Na konci 15. stol došlo v Evropě k vynálezu tisku. To vyžadovalo využití cíno-olovněných slitin, jakožto kovů liter. Lité bronzy byly používány na korejské značky již v letech 1403-1443, takže tato myšlenka nebyla nová.133 Je téměř jisté, že Gutenbergova první litera byla z běžně používané pewter, tedy Sn s 20 % Pb. Brzy však bylo zjištěno, že přidáním antimonu, případně bismutu se dá docílit lepších vlastností, jako například nižšího povrchového pnutí původní slitiny pewter, který již má určité vlastnosti požadované od vyhovujícího kovu, tedy vysokou měrnou hmotnost a nízký bod tání. Zdá se, že Biringuccio90 znal pozitivní vliv antimonu na slitiny cínu a olova. Složení moderních typů kovů spadá do rozmezí 20-25 % Sn, 50-60 % Pb a 19-25 % Sb. Pocínovávání bronzů zřejmě začalo v rané době bronzové, protože bylo objeveno několik plochých seker, které mají povrch bohatý na cín. Nicméně současné práce ukázaly, že tento jev byl nejspíše způsoben inverzní segregací a že cín nebyl vždy aplikován v kapalném stavu úmyslně.134, 135 Ve středověku bylo běžnou praxí pocínování železných ostruh,136 avšak tato technologie nebyla používána pro třmeny. Nejspíše proto, že ostruhy byly osobní ozdobou, která se nosila uvnitř, zatímco třmeny, stejně jako hroty kopí a další výrobky ze železa, zůstávaly venku a v případě potřeby byly leštěny, nebo byly vyrobeny z mosazi. Meče byly samozřejmě chráněny jejich pochvou. Pokovovacím materiálem byl čistý cín nebo slitiny cínu a olova, a předpokládá se, že ostruhy byly nejprve pokryty tavidlem a následně posypány práškovým cínem. 121

Dalšími variantami pocínování bylo plátování železa bronzem, pozlacení bronzu a plátkové zlacení bronzu. Theofilus sděluje určité informace o používaných technologiích.137 Pláty mědi byly nejprve poškrábány a žárově pocínovány, spodní strany hlav hřebů byly pocínovány železem a železné obklady varhan byly pocínovány oboustranně, aby se zabránilo jejich korozi. Theofilus doporučuje očistit železo pilníkem a vložit jej do nádoby s roztaveným cínem, pokrytým lojem, a varuje před dotykem rukou po opilování povrchu. Jde o něco velmi podobného modernímu pocínování. Popsal také speciální vibrační nástroj pro zdrsnění a čištění povrchu před nanesením inkrustace a vyjasnil, že inkrustace byla prováděná tlakovým svařováním, kde byl užitý kov za studena zatlučen do připraveného povrchu. Zlacení v ohni (rtuťové) začalo s teplou směsí surového vinného kamene (surový alkalický vinan), soli, vody, rtuti a čerstvě namletého zlata. Směs byla rozmíchána a nanesena na stříbrný předmět lněným hadříkem a kartáčkem z prasečích štětin. Na začátku amalgamace byl, předmět byl zahřát dřevěným uhlím a měděným pozlacovacím nástrojem na něj byly naneseny zlaté plátky. Theofilus varoval před zkoušením pozlatit olovnatou mosaz nebo olovnatý bronz rtutí.138, 139 Současné analýzy předmětů ze slitin mědi ukazují, že jeho doporučení byla obecně dodržována. Výroba cínovaných plechů, tedy pocínování železných plechů, byla vyvinuta ve středověku. Tento proces pravděpodobně začal ve 13. století ve Wunsiedel v Fichtelgebirge.140 Je známo, že kupec z Norimberku dodal v roce 1428 do Nizozemska 28 tonnelets pocínovaného plechu. Wunsiedel byla lokalita se starším dolem na cín: natolik velké využití cínu přirozeně vyžadovalo lokální zdroj a zdá se, že když se rozvinul obchod s pocínovanými plechy, Norimberští skoupili lokální doly na cín. Železné plechy pocházely z Oberpfalz, a zdá se, že tyto dva zdroje byly až do 16. století pro evropské požadavky dostačující. Pocínování bylo prováděno nejprve ponořením železných plechů ve skupinách po 300 do lázně kvasících otrub a umístěné poblíž stěny pece, po dobu tří nebo více dní. Poté byly umyty a jeden po druhém umístěny do lázně loje a následně předběžně pocínovány v horké cínové lázni, kde byly ponechány 15 nebo 30 minut. Železné nádrže obsahující cín měřily napříč 50 2 40 a byly 50 cm vysoké. Francouzi používali k zesílení povlaku cín obsahující 1.5 % Cu. Po předběžné cínovací operaci byly plechy dokončeny v chladnější lázni těsně nad teplotou tání cínu, čímž mohla být aplikována silnější vrstva. Nakonec byly očištěny ve směsi otrub a mouky.

Odkazy 1 H. R. ELLIS DAVIDSON: 'The sword in Anglo-Saxon England', 1962, Oxford, Oxford University Press. 2 A. K. ANTEINS: J. Iron Steel lnst., 1968, 206, 563. 3 E. SALIN: 'La civilization Merovingienne', part 3, Les Techniques, 1957, Paris. 4 A. M. ROSENQVIST: 'Sverd med Klinger omert medfigurer i Kopperlegerunger fra elders jernalder i Universitets Oldsamling', 1967-S, Oslo, 1971, Universitets Oldsaksamlings Arbok. 5 E. M. JOPE: Ant. J., 1946, 26, 70. 6 G. BEHRENS: Mainzer Zeit., 1946-48, 41-43, 138. 7 E. E. EVANS: Ulster J. Arch., 1948, 11, 58. 8 Lupa z Carrigmuirish v Co. Cork, v Irsku, vážící 3.6 kg byla laskavě zapůjčena k průzkumu profesorem M. J. O'Kelly. 9 M.S. GUISEPPI: Arch., 1913, 64, 145. 10 I. SERNING: Durrer Festschrift, 73-90. 11 R. PLEINER: Slovenska Arch., 1961, 9, 405. 12 V Baysdale v severním Yorkshire například: osobní komunikace s A. Abergem. 13 W. GUY AN: Durrer Festschrift, 163-194. 14 D. W. CROSSLEY and D. ASHURST: Post-Med. Arch., 1968, 2, 10. 15 R. PLEINER: RHS, 1962-3, 3, 179. 122

16 G. HACKENAST et al.: A Magyarorszagi Vaskohaszat Tortenete a Korai Kozepkorban, 17, 1968, Budapest, Akademie. 17 VITRUVIUS: 'Ten books on architecture', (Trans. M. H. Morgan), 1914, Cambridge, Cambridge University Press. 18 Gregory of Tours: 'History of the Franks.' (ed. 0. M. Dalton), 1927, Oxford, Oxford University Press. 19 M. T. HODGEN: Antiquity, 1939, 13, 261. 20 SIR H. ELLIS: 'A general introduction to Domesday Book', 1833, London, Commissioner on The Pipe Rolls of the Kingdom. 21 G. T. LAPSLEY: Eng. Hist. Rev., 1899, 14, 509. 22 Taccola's furnaceof1440isillustrated in H. R. Schubert: 'History of the British iron and steel industry', 135. 23 J. R. SPENCER: Tech. Cult., 1963,4, 201. 24 G. HACKENAST: RHS, 1967, 2, 73. 25 J. PERCY: "Metallurgy iron and steel", 278, 1864, Murray. 26 W. G. COLLINGWOOD: THSLC, 1901, 53, 14. 27 OLE EVENSTAD: Bull. HMG, 1963, 2, (2), 61. 28 R. SCHAUR: Stahl u. Eisen, 1929, 49, 489. 29 J. PERCY: op. cit., 321. 30 R. F. TYLECOTE et al.: J. Iron Steel Inst., 1971, 209, 342. 31 G. MAGNUSSON: 'Lapphyttan- an example of medieval iron production', In: 'Medieval Iron in Society' (ed. N. Bjorkenstam eta/.), Jernkontorets Forskning, H 34, 1985, 21-60. 32 I. SERNING, HANS HAGFELDT and P. KRESTEN: 'Vinarhyttan', Jernkontorets Forskning, H 21, 1982. 33 R. F. TYLECOTE: 'The early history of the iron blast furnace in Europe; a case of East-West contact?' In: Medieval Iron in Society', (see Ref. 31), 158-173. 34 N. BJORKENSTAMandS. FORNANDER: 'Metallurgy and technology at Lapphyttan', In: 'Medieval Iron in Society' (see Ref. 31), 184-228. 35 C. S. SMITH et al.: Tech. Cult., 1964, 5, 386. 36 E. BOHNE: Stahl u. Eisen., 1928, 48, 1577. 37 J. NEEDHAM: 'The development of iron and steel technology in China', 1958, London, Newcomen Society. 38 R. D. SMITH and RUTH R. BROWN: 'Bombards; Mons Meg and her Sisters', Monog. No.1, Royal Armouries, Tower of London, 1989. 39 J. W. ANSTEE and L. BIEK: Med. Arch., 1961, 5, 71. 40 R. F. TYLECOTE and B. J. J. GILMOUR: 'The metallurgy of early ferrous edge tool sand edged weapons', BAR. Brit. Ser. 155, Oxford, 1986. 41 'TO-KEN': A catalogue of an exhibition of Japanese swords held in the Ashmolean Museum, Oxford, 1968, London. 42 H. H. COGHLAN: 'Notes on prehistoric and early iron', 166, Oxford, Pitt-Rivers Museum (quoting M. Chikashigo, Alchemy and other chemical achievements of the ancient Orient, Tokyo, 1936). 43 H. O'NEILL: Trans. Inst. Weld., 1946, 9, 3. 44 C. S. SMITH: 'History of metallography', 1960, Chicago, Chicago University Press. 45 H. W. VOYSEY: J. Asiatic Soc. Bengal, 1832, 1, 245.

123

46 F. BUCHANAN: 'A journey from Madras through the countries of Mysore, Canara, and Malabar', 1807, London. 47 K. N. P. RAO et al.: Bull. HMG, 1970, 4, (1), 12. 48 J. NEEDHAM: 'The development of iron and steel in China', Newcomen Society, 1956, Plate 15, Fig.25, (AD 1334). 49 MARTIN RUSSEL: Osobní komunikace, Srpen 1981. 50 J. P. FRENKEL: Tech. Cult., 1963, 4, 14. 51 W. ROSENHAIN: J. Roy. Anthrop. Inst., 1901, 31, 161. 52 B. BRONSON: 'Terrestrial and meteoric nickel in the Indonesian Kris', JHMS, 1987, 21(1), 8-15. (see also letter by A. Maisey in JHMS, 1988, 22(1), 58-59). 53 P. WHITAKER and T. H. WILLIAMS: Bull. HMG, 1969, 3, (2), 39. 54 Stewart Rowe z Brisbane, Austrálie, objevil, že je možné ze starého vlečného lana vyrobit kvalitní damaskované čepele, ve kterých se pozoruhodně dobře svářejí vnější vrstvy vláken oduhličené oceli. 55 R. E. OAKSHOTT 'The archaeology of weapons', 143, 1960, London. 56 J. G. HAWTHORNE and C. S. SMITH: 'On divers arts; the treatise of Theophilus', 1963, Chicago, Chicago University Press. 57 C. P ANSERI: 'Ricerche Metallografiche Sopra, Una Spada da guera del XII secolo', 1, Quad. I, 1954, Milano, AIM. 58 H. E. BUHLER and C. STRASSBURGER: Archiv. Eisenh., 1966, 37, 613. 59 Sir F. Stenton (ed.). 'The Bayeux Tapestry', 1957, New York, Phaidon; plate I showing the death of Harold; H. H. Coghlan, op. cit., 191. 60 C. FELL: TCWAAS, 1956, 56, 67. 61 A. R. WILLIAMS: 'Four helms of the 14th century compared' J. Arms and Armour Soc. 1981, 10 (3), 80-102. 62 H. H. COGHLAN and R. F. TYLECOTE: 'Medieval iron artefacts from the Newbury area of Berkshire', JHMS, 1978, 12(1), 12-17. 63 E. E. P. COLLINS and H. H. BEENY: Man, 1950, 50, 114. 64 E. M. BURGESS: Ant. J., 1953, 33, 48, 193. 65 A. R. WILLIAMS: 'The manufacture of mail in medieval Europe: a technical note', Gladius, 1980, 15, 105134. 66 A. SNODGRASS: 'Early Greek armour and weapons', 1964, Edinburgh, Edinburgh University Press. 67 C. S. SMITH: Tech. Cult., 1959-60, 1, 59, 151. 68 G. W. HENGER: Bull. HMG, 1970,4, (2), 45. 69 J. E. REHDER: 'Ancient carburization of iron to steel', Archeomaterials, 1989, 3(1), 27-37. 70 J. STEAD: 'The uses of urine', Old West Riding, 1981, 1(2), 12-18. 71 R. THOMSEN: J.lron Steel Inst., 1966, 204, 905. 72 Peter Crew, který redukoval bahenní rudy z Walesu zjistil, že ve vykované lupě mohou poskytovat až 1 % As. 73 O. JOHANNSEN: Stahl u. Eisen, 1910, 30, 1373. 74 J. C. ALLAN: Bull. HMG, 1968, 2, (1), 47. 75 W. GOWLAND: J. Inst. Metals, 1910, 4, 4. 76 R. HARTWELL: J. Econ. Hist., 1966, 26, 29. 124

77 M. L. PINEL et al.: Trans. AIMME., 1938, 5, Tech. Pub No. 882, 20. 78 K. KUBOTA: 'Japan's original steelmaking and its development under the influence of foreign technique', 6, 1970, Pont a Mousson, Int. Co-op. Hist. Tech. Committee. 79 W. GOWLAND: Arch., 1899, 56, 267. 80 K. KIRNBAUER: In 'Copper in nature, technique, art and economy', 40, 1966, Hamburg. 81 S. LINDROTH: 'Gruvbrytning och Kopparhantering vid Stora Kopparberget', 2 vols., 1955, U ppsala, Almquist and Wiksells Boktryckeri AB. 82 P. S. DE JESUS: 'A copper smelting furnace at Hissarcikkayi near Ankara, Turkey', JHMS, 1978, 12(2), 104107. 83 N. CUOMODICAPRIO and A.STORTI: 'Oridinamenta Super Arte Fossarum Rameriae Et Argentariae Civitatis Massae', In; The Crafts ofthe Blacksmith', (ed. B.G. Scott and H. F. Cleere), Belfast, 1984, 149-152. 84 J. G. CALLANDER: PSAS, 1931-1932, 66, 42. 85 N. BARNARD: 'Bronze casting and bronze alloys in ancient China', 1961, Canberra. 86 Může být spatřen v chrámu v York v severní uličce nedaleko transeptu. 87 B. J. LOWE et al: 'Keynsham Abbey excavations; 1961-1985', Proc. Sam. Arch. Nat. Hist. Soc., 1987, 131, 81-156. 88 J. R. HARDING: Man, 1960, 60, (180), 136. 89 P. RAHTZ: Med. Arch., 1962- 3, 6-7, 53. 90 V. BIRINGUCCIO: 'Pirotechnia', (ed. C. S. Smith and M. T. Gnudi) 1943, New York. 91 M. BIDDLE: Ant. J., 1965, 45, 230; see also Foundry Trade f., 1964, 117, 460. 92 P. W. GATHERCOLE and B. WAILES: Trans. Thoroton Soc., 1959, 63, 24. 93 J. G. M. SCOTT: Trans. Devon Assoc., 1968, 100, 191. 94 J. H. LEFROY: Arch.J., 1868, 25, 261. 95 A. R. WILLIAMS and A. J. R. PATERSON: 'A Turkish bronze cannon in the Tower of London', Gladius, 1986, 17, 185-205. 96 C. G. HENDERSON: 'Archaeology in Exeter, 1983-84', Exeter Museums Arch. Field Unit, 1985. 97 K. MARSHALL: Ulster J.Arch., 1950, 13, 66. 98 A. OLDEBERG: 'Metallteknik under Vikingatid och Medel tid', 1966, Stockholm, Victor Pettersons, Bokindustrie AB. 99 R. BROWNSWORD and E. H. H. PITT: 'Alloy composition of some cast "latten" objects of the 15th/16th century', JHMS, 17(1), 44-49. 100 ANON: 'How the Diabatsu of Nara was made', Japan Info. Bull. 1974, Feb. 21(2), 9-11 and J. W. MEIER: 'Non-ferrous metals casting; history and forecast', Aug. 1970, Information Circular IC 239, Mines Branch, Department of Energy, Ottowa. 101 W. TREUE: 'The medieval European copper trade', in Copper in Nature, Technics, Art & Economy, Hamburg Centenary Volume, 1966, 95. 102 T. SHAW: 'The analysis of West African bronzes; a summary of the evidence', 'Ibadan', 1970, (28), 80. 103 V.E.CHIKWENDU,P. T.CRADDOCKetal.: 'Nigerian sources of copper, lead and tin for the Igbo-Ukwu bronzes', Archaeom., 1989, 31, 27-36. 104 P. H. SAWYER: Trans. Roy. Hist. Soc., 1965, 15, 145. 105 M. CARUS-WILSON: 'Medieval England', (ed. A. L. Poole), 230, vol.l, 1958, Oxford, Clarendon Press. 125

106 D. KIERNAN: The Derbyshire lead industry in the16th century', Chesterfield, 1989. 107 G. AGRICOLA: 'De Re Metallica'. 108 H. AITKEN: Trans. Fed. Inst. Min. Engrs., 1893-94, 6, 193. 109 M.E. FARNSWORTH et al.:Hesperia, 1949, Supp.8, 126. 110 L. AITCHISON: 'A history of metals', 480,1960, London, Macdonald and Evans. 111 E. T. LEEDS: Num. Chron., 1955, 14, 177. 112 N. BARNARD: op. cit., 194, Fig.52. 113 E. BROWNE: J. Roy. Soc. Arts., 1916, 64, 576. 114 M. L'HOUR and LUC LONG zpráva z nálezu zinkových ingotů pravděpodobně čínského původu na ostrově Mauritius. 115 MARCO POLO: 'The Travels', (Trans. R. Latham), 1958, Harmondsworth. 116 G. LESTRANGE (Trans.): The geographical part of the Nuzhatel-Qulub by Hamd -allah Mustafi of Qazvin in AD 1340', 1919, Leiden. 117 R. F. TYLECOTE: Metals and Materials, June 1970, 285. 118 S. W. K. MORGAN: Avonmouth Digest, 1969, 22, (25), 4pp. 119 LYNN WILLIES, P. T. CRADDOCK, L. J. GURJAR and K. T. R. HEGDE: 'Ancient lead and zinc mining in Rajasthan, India', World Arch., 1984, 16(2), 222- 233. 120 P. T. CRADDOCK, L. J. GURJAR and K. T. R. HEGDE: 'Zinc production in medieval India', World Arch., 1983, 15(2), 211-217. 121 G. BROOKE: 'Europe in the Central Middle Ages', 228, 1964, London, Longmans. 122 J. H. WATSON: Trans. Inst. Min. Met., 1959, 68, 475. 123 J.S.FORBESandD. B. DALLADAY:J.Inst.Metals, 1958-59, 87, 55. 124 PATRICK OTTAWAY: Osobní komunikace. Raznice byly vystaveny na výstavě v British Museum v roce 1984. 125 P. GRIERSON: Num. Chron., 1952, 12, 99. 126 P. BALOG: ibid., 1955, 15, 195. 127 F. S. TAYLOR: TNS, 1954, 29, 93. 128 F. C. THOMPSON: Edgar Allan News, 1949, 27, (322), 275. 129 S. C. HAWKES et al.: Archaeom., 1966, 9, 98. 130 T. PADFIELD: 'Methods of chemical and metallurgical investigation of ancient coinage', (eds. E. T. Hall and D. M. Metcalf), 219, 1972, Special Publication no.8, Royal Numismatic Society. 131 B. EARL: 'A note on tin smelting at Week Ford, Dartmoor', JHMS, 1989, 23(2), 119. 132 H. J. L. J. MASSE: 'Pewter plate', 1904, London, George Bell and Son. 133 C. S. SMITH: 'Metal transformations', 2nd Buhl. Int. Conf. on Materials 1966; (eds. W. W. Mullins and M. C. Shaw), 1968, New York. 134 N. D. MEEKS: Tin-rich surfaces on bronze; some experimental and archaeological considerations', Archaeom., 1986, 28(2), 133-163. 135 R. F. TYLECOTE: 'The apparent tinning of bronze axes and other artefacts', JHMS, 1985, 19(2), 169-175. 136 E. M. JOPE: Oxoniensia, 1956, 21, 35. 137 J. C. HAWTHORNE and C. S. SMITH: op. cit., 187. 126

138 THEOPHILUS: 187 (see Ref. 56). 139 W. A. ODDY, S. LA NIECE and NEIL STRATFORD: 'Romanesque Metalwork', Brit. Mus. Publ., 1987. 140 A. LUCK: RHS, 1966, 7, 141. 141 A. RAISTRICK: TNS, 1927, 7, 81. 142 H. HAINES (ed.): 'A manual for the study of monumental brasses', 1848 Oxford Archaeological Society. 143 P. J. BROWN: Foundry Trade J., 1960, 108, 163. 144 R. J. MOSS: PRIA(C), 1924-7, 37, 175. 145 H. HENCKEN: ibid., 1950, 53, 1. 146 R. HAYNES: J. Iron Steel Inst., 1956, 183, 359. 147 L. ALCOCK and D. E. OWEN:P. Thoresby Soc., 1955, 43, 51. 148 L. R. A. GROVE: Arch. Cant., 1956, 70, 268. 149 J. M. FRIEND and W. E. THORNEYCROFT: J. Inst. Metals, 1927, 37, 71. 150 W. GOWLAND: ibid., 1912, 7, 23. 151 Tin and its uses, 1959, (49), 4. 152 Fr. BOUSSARD: 'La Fonderie Belge', 16, 1958.

127

Kapitola 8 Metalurgie v období pozdního středověku V tomto období, jež může být bez obtíží datováno přibližně od roku 1500, byly položeny základy průmyslové revoluci, jež začala v severní Evropě spolu s použitím uhlí pro metalurgické procesy přibližně do roku 1700. Počátky období jsou dobře zdokumentovány množstvím knih, z nichž mezi nejvýznamnější patří knihy od Biringuccia1 a Agricoly.2 Tyto knihy obsahují mnoho podrobností o metalurgických technikách navazujících na tradici Theofila. V Evropě probíhá období renesance, kdy se čím dál více lidí zajímalo o technologii a umění a mnozí o tom dokázali psát. Před tímto obdobím nebyly kromě jedné významné výjimky řemeslníci gramotní a historici nebyli zase obeznámeni s technologickými procesy a ani se o ně nezajímali. Biringuccio psal v italštině, což je patrně důvod, proč jeho práce o metalurgii, které předčila Agricolovu, nebyla tolik známá. Biringuccio nebyl obeznámen s pyprometalurgickými procesy neželezných kovů jako Agricola a je jasné, že si Agricola převzal jisté části Birringuciho práce a začlenil je do vlastní práce a zaplnil tak neúplnost v železné části. Pozornost věnovaná německé metalurgii skrze Agrocolovu práci, spolu s pověstí německých bankéřů a obchodníků, jako například Fuggerů z Aušpurku, vedla různé vlády, včetně Alžběty I v Anglii (15331603), k pozvání německých řemeslníků k využití vlastních nerostných zdrojů. Co se týče Británie, je s ohledem na předcházející rozsáhlou těžbu olova a stříbra složité pochopit, proč byl tento krok nezbytný. Nicméně je známo, že Alžběta byla mírně znepokojená3 mocí Španělska a co se týče nezávislosti v kovech, chtěla být velmi opatrná. Navíc v Británii přetrvával častý názor, že cizinci vědí o všem více než místní. Na druhou stranu Němci na Británii nahlíželi z pohledu kolonizátorů a měli v plánu pouze posílat zpět do Německa surové materiály. Tyto suroviny byly redukovány s použitím pokročilejších německých znalostí, aby uspokojili požadavky rozšiřujícího se obchodu. Tento plán byl samozřejmě zmařen Alžbětiným zákazem vyvážet strategické materiály, což nakonec vedlo k nadprodukci mědi a také návratu některých zklamaných německých pracovníků z Británie. Německo nebylo jedinou evropskou zemí, která se zajímala o těžbu kovů. V průběhu středověku se nenápadně rozvíjela španělská metalurgie železa, obzvláště na stabilnějším severu země. Jižní část byla rozvrácena bojem v druhé části muslimské okupace. Kromě katalánské výroby železa a tradice výroby mečů v Toledu je o španělské středověké metalurgii známo velmi málo, ale existuje možnost, že zde fungovala lokální tradice, na níž mohla být založena koloniální expanze Španělska a Portugalska. Tedy tradice, která se rozvinula v jižní a střední Americe, jež byla zaznamenána v práci Alonsa Barba v roce 1640, a která dokládá nezávislý vývoj. Dnes proto tíhneme k rozdělování období na dvě části: (a) 16. století neboli pozdně renesanční období, kdy jsou hlavními znaky zvýšení poptávky a rozšiřování znalostí, a (b) 17. století nepřehlednější období, kdy byly nové nápady zaváděny do praxe a ve vysoce zalidněných oblastech Evropy byla zvýšená snaha o použití uhlí a koksu jakožto paliv v metalurgii, spíše než dřevěného uhlí. Palivová krize, která mohla být vážným problémem se dočasně vyhnuly v Británii zpřístupněním amerických kolonií. V některých částech Evropy se zdroje dřeva projevily dostačujícími pro přiměřenou úroveň metalurgických aktivit a techniky založené na dřevěném uhlí byly schopné pracovat do začátku 19. století v Británii a později ve Francii, Nizozemsku a Německu byl problém při redukci železa vyřešen od roku 1720 rostoucím použitím koksu. Z hlediska metalurgie se jedná o počátek průmyslové revoluce. Výroba železa

PRVNÍ FÁZE, 1500-1600 n. l. V minulé kapitole jsme popsali vývoj vysoké pece. V 16. století se rozšířila do většiny oblastí západní Evropy s výjimkou Iberského poloostrova. Původní podnět byl nejspíše čistě vojenský. Poptávka po litině na výrobu zbraní byla stále aktuální a množství železa bylo používáno k úpravě v rafinačních pecích. Svářkové železo mohlo být levněji vyrobeno přímým 128

procesem. U pecí dané výšky, řekněme 2.5 m, vyžadovala litina větší poměr paliva vůči rudě, než při postupu přímé redukce, ale oproti tomu produkovala strusku s nižším obsahem železa. Nárůst kapitálu a požadavků na palivo převážil snížení ceny rudy, především pokud bylo svářkové železo konečným produktem, protože vyžadovalo další spotřebu paliva. Litinové zbraně byly mnohem levnější a z určitého úhlu pohledu dokonce lepší než bronzové. Za tímto účelem byly tedy stavěny vysoké pece a snižovány výrobní náklady při odlévání zbraní. Přebytek litiny mohl jít do rafinační pece, kde byl upraven na plávkové železo. Později, jak narůstala výška pecí, se efektivita výroby železa zvyšovala a vysoké pece se staly v rozvinutějších zemích běžnou metodou výroby veškerého železa. Avšak co se týče svářkového železa, jeho výhody byly pouze malé, jak je možné spatřit na dlouhotrvajícím využití Stückofen v Rakousku a na katalánské výhni ve Španělsku. Druhý popis vysoké pece je od Nicola Bourbona4 a je datován od roku 1517. Pec se nejspíše nacházela v Ardenách. Měla čtvercovou kamennou konstrukci s vyzdívkou z pískovce a dva velké kožené měchy v zadní části pece, které byly poháněny vodním kolem. Ruda byla vyprána a vypražena a vsazena bez tavidla, pouze s dřevěným uhlím vyrobeným v blízkosti pece. Struska nebyla tekutá a byla vyjímána železným hákem. Železo bylo odléváno do forem a ingoty šly do rafinační pece a nakonec do vyhřívací výhně, kde byly vykovány do dlouhých tyčí. Délka životnosti hutnické pece byla kolem dvou měsíců. Hlavními nečistotami v železorudné hlušině byl oxid křemičitý a oxid hlinitý, jak ukazují analýzy uvedené v tabulce 45. Tyto nečistoty byly smíseny za vysokých teplot, čímž vytvořily strusku, která mohla být odpíchnuta pryč z pece za teplot kolem 1300°C. Tento případ se pravděpodobně týká případu strusky z Low Mill v Yorkshire, uvedeným v tabulce. K přidávání vápence do vsázky došlo nejspíše velmi brzo. Vápenec byl skutečně přidáván, pokud se tak nedělo již dolováním samotné vápenné železné rudy, jako například ve Weald (vápenec z Cyrenae). Analýzy strusky z oblasti kolem Bray v severní Francii, odkud se z Weald dostala technologie vysokých pecí, dokládají počátek výskytu vápenných strusek. Strusky z raných vysokých pecí často obsahovaly vcelku velké množství železa, ale ne tolik, jako železářské strusky a je jisté, že k přidávání vápence nedocházelo vždy (viz tabulka 45). Některé rudy byly samo tavitelné a produkovaly samovolně tekoucí strusku s určitým množstvím vápna, ale je zřejmé, že teploty nebyly často natolik vysoké, aby se struska stala tekutou. Obsah železa ve strusce mohl být samozřejmě upraven změnou poměru paliva vůči rudě, ale v některých případech bylo rozhodnuto, že je lepší vytvořit samovolně tekoucí strusku se znatelným obsahem železa, než polotuhou strusku bez železa. V tomto ohledu měl značný účinek mangan a pokud byl dostupný, mohl ve strusce nahradit železo, jak vidíme u strusky z Duddon.10 Malby raných vysokých pecí vlámského malíře Bles pocházejí z rozmezí let 1511 – 1550 a ze stejného území jako Bourbon. Pec byla poháněna vodním kolem na svrchní vodu a zdá se, že v úrovni sázecí plošiny dosahovala výšky přibližně 4,6 m. Výfučny byly umístěny po stranách, spíše než v zadní části pece, stejně jako u Bourbonovy pece. Produkt pokračoval do rafinační pece a vyhřívací výhně, což je na obrázku ukázáno také. Mezi roky 1496 a 1520 začaly pracovat pece v Sussex Weald in Anglii, v Newbridge a Steel Forge a založení pozdějších pecí bylo identifikováno teprve v nedávné době. V tomto bodě je nutné nastínit vývoj vysoké pece. Dnes víme, že nejranější pravé vysoké pece v západní Evropě jsou datovány přibližně od roku 1345.12 Jedná se o oblast hrabství Namur, kde je slovo „fond erie“ používáno Brianem Awty ve významu výrobce litiny, a ne kováře. Stejné slovo bylo používáno v Pays de Bray v severní Francii mezi lety 1486 a 1563. Mapa z roku 1508 zobrazuje pec se sázecí rampou. Další pec nacházející se v této oblasti v Hodeng nahrazovala sousední výheň s hlavním kanálem (gueuses) pro rafinaci v posledním desetiletí 15. století. Vliv francouzské terminologie a samotní pracovníci zjevně spojují Weald s Pays de Bray. Je zároveň také zřejmé, že nepřímý proces výroby ve vysoké peci a v rafinační peci byly v Británii zavedeny společně. Téměř všechny rané vysoké pece byly zvnějšku čtvercové a byly vyrobeny z kamene. V některých případech tento typ přetrval až do 19. století. Kamenná pec zobrazená v Sussex fire v roce 1636, ukazuje použití technologie prokládání stěn dřevem a záhy byly jako výztuhy zavedeny také železné obruče. Nicméně, největší 129

změny proběhly ve vnitřní konstrukci. Rané Blas- a Stücköfen měly čtvercový průřez a rovnoběžné stěny jako malé německé vysoké pece používané k pyrometalurgické výrobě neželezných kovů. The Sieger land Blauofen ze 16. století dosahovala vnější šířky stěny 4,5 m a 1,7 m šířky vnitřní stěny, zatímco anglická pec z roku 1542 v Panningridge měla základnu širokou 5,2 m a vnitřní stěna dosahovala šířky 1,2 – 1,5 m. Samozřejmě, že později byla uvnitř pece vytvořena vyzdívka takovým způsobem, že její průřez nepřesahoval 0,3. Ve skutečnosti přesně nevíme, kdy začalo být používáno mělké sedlo vysoké pece s nízkým úhlem, ale zdá se, že Siegerland Blasofen (Hoherofen) využívala tento typ přibližně od roku 1550. V Anglii tento typ zastupuje pec v Allensford z konce 17. století.14 Tabulka 45 Chemické složení vysokopecních dřevouhelných strusek z 17.-18. století, % Prvek

FeO Fe2O3 SiO2 Al2O3 CaO MgO P2O5 S MnO K 2O TiO2 - neurčováno

Sharpley Pool (Worcs.)7 1652 2,7 0 49,3 11,4 22,8 12,0 stopy stopy 0,84 2,0 -

Coed Ithel (Gwent)8 1651 - ? 4,75 62,8 7,3 15,9 8,4 0,13 0,01 0,40 0,3

Melbourne (Derbys.)9 1725 - přibližně 1780 2,6 41,6 22,7 14,1 14,2 0,023 přibližně 0,1 3,01 -

Duddon (N. Lancs.)10 1736 - 1866 2,6 56,4 12,4 14,6 3,6 9,8 -

Low Mill (Yorks.)11 1761 - ? 16,2 57,8 18,6 0,7 2,7 1,2

Většina vysokých pecí z 16. století má na bocích dva otvory, jeden pro dmýchání a druhý pro odpich strusky. Dmýchání bylo zajišťováno dvěma měchy poháněnými vodním kolem, které byly střídavě stlačovány vačkami. Vodní kolo bylo velké a úzké a většinou bylo poháněno svrchní vodou (viz obrázek 65). Potřebná energie nebyla vysoká a pravděpodobně nebyla vyšší než 1 koňská síla a mohla být získána kolem o průměru 3 m a šířkou 0,3 m, točícím se rychlostí 6 otáček za minutu a spotřebovávajícím 1,7 – 2,5 m3/h vody. Důležitým faktorem byla kontinuita, zčásti kvůli tomu, že velká kamenná konstrukce pece nebyla schopná vydržet časté ohřívání a ochlazování spojené se železářskou výrobou, a zčásti protože by přerušovaný chod takto velkého útvaru byl tepelně velmi neúsporný. Tavba v peci z Bourbon z roku 1517 trvala dva měsíce, v průběhu nichž byla na rozdíl od železářské pece v provozu nepřetržitě, ve dne v noci. To obvykle obnášelo vytvoření velké nádrže k zadržení dostatečného množství vody k pokrytí období s nízkými srážkami. 65 Vysoká pec s příkrým sedlem (podle Morton20 s drobnou úpravou) Některé vysoké pece měly pouze jeden otvor - čelní otvor, například pec v Pinsot u Allevard v Savojsku.15 V tomto aspektu se velmi podobaly peci Stücköfen, kde probíhalo dmýchání i vyjímání lupy z čela pece (viz obrázek 70). Některé pece byly dmýchány zařízením známým jako tromp, které pracovalo se vzduchem nasátým proudem padající vody. Když voda obsahující zadržený vzduch dosáhla spodku pádu, vypustila vzduch skrz trubici vedoucí do výfučny v čele pece. Tento způsob byl používán i u katalánské výhně (viz obrázek 72). 7 Produkce pece z poloviny 16. století byla zřejmě pouze kolem 4 – 5 tun litiny za šest dní (founday). Pec nedokázala uchovávat tak velké množství litiny a tato omezená kapacita vedla k brzkému vývoji dvojité pece, jako je ta z roku 1549 ve Worth v Sussex, která byla schopná vyrábět odlitky zbraní vážící až 2200 kg. 16

Literatura 1 V. BIRINGUCCIO: „Pirotechnia“, (Trans. C. S. Smith and M. T. Gnudi), 1942, New York 2 G. AGRICOLA: „De Re Metallica,“ (Trans. from 1556 edition by H. C. and L. H. Hoover). 1912, London, reprinted 1950 by Dover Publications, New York 3 M. B. DONALD: „Elizabethan copper“, 1955, London, Pergamon 130

4 N. BOURBON: „Ferraria,Nugae“, 1533,Paris,(in Latin); E. Straker has published a translation from the French in his „Wealden iron“, 41,1931, London 5 DANIELLE ARRIBET: „La siderurgie indirecte dans le pays de Bray Normand (vallee de la Bethune) de 1485-1565“, Memoire de Matrice, Univ. de Paris I, Sorbonne, anneesectaire, 1985-86 6 D. W. CROSSLEY: „A 16th century Wealden blast furnace: a report on the excavation at Panningridge, Sussex, 1964-1970“, Post-Med. Arch. 1972,6,42-68 7 M. M. HALLETT and G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1968, 206, 689 and P. J. BROWN: „The early industrial complex at Astley, Worcester“, Post-med. Arch., 1982, 16, 1-19 8 R. F. TYLECOTE: J. Iron Steel Inst., 1966,204, 314 9 Bull. HMG 1964,1, (3), 3 10 G. R. MORTON: J. Iron and Steel Inst., 1962,200 11 H. G. BAKER: TNS, 1943-5, 24, 113 12 B. G. AWTY: „The continental origins of Wealden ironworkers, 1451-1544“,Econ. Hist. Rev., 1981,34,(4),524-539, and „The Origin of the blast furnace evidence from Francophone areas“, JHMS, 1987,21, (2), 96 13 J. W. GILLES: Archiv. Eisenh., 1952, 23, 407 14 S. M. LINSLEY and R. HETHERINGTON: „A 17th century blast furnace at Allensford, Northumberland“, JHMS, 1978, 12, (1), 1-11 15 The excavation of the 17th century blast furnace of La Pelousse at Pinsot was reported by M. Benoit at the conference of CPSA at Vallecamonica, Italy in October 1988 16 H. R. SCHUBERT: J. Iron Steel Inst., 1942, 146, 131 17 R. F. TYLECOTE: ibid., 1966, 204,314 18 D. W. CROSSLEY: Econ. Hist. Rev., 1966, 19, (2), 273 19 E. SWEDENBORG: „Regnum Subterraneum sive Minerale De Ferro (De Ferro)“, 1734, Dresden and Leipzig 20 G. R. MORTON: Iron and Steel, 1966, 39,563 21 Now preserved by the Sheffield Trades Historical Society 22 J. B. AUSTIN: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 176 23 FirstlronworksGazette: 1951-5, Saugus, Massachusetts 24 Bull. HMG 1964, 1, (3), 3 25 A. RAISTRICK: TNS, 1938-9,19,51 26 G. JARS: Voyages Metallurgiques, 1774-81,3 vols., Lyon 27 L KRULISRANDA: RHS, 1967, 8, (4), 245 28 J. KORAN: „Vyvoj Zelezarstvi v Krusnych Horach“, 62pp, 1969, occasional paper no. 8, Prague, National Technical Museum 29 W. H. SANSOM: Metallurgia, 1962, 65,165 30 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 1958, London, Newcomen Society 31 H. D. McCASKEY: Eng and Mining J., 1903, 76, 780 32 D. B. WAGNER: „Dabieshan“, Scand. Inst. Asiatic Stud., Curzon Press, London and Malm0, 1985 33 R. SCHAUR: Stahl u. Eisen, 1929,49,489 34 D. W. CROSSLEY and D. ASHURST: Post-Med. Arch., 1968,2,10 131

35 R. F. TYLECOTE and J. CHERRY: TCWAAS, 1970,70, 69 36 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel,“ 1864, London, 279 Murray 37 P. TEMIN: „Iron and steel in 19th century America“, London, 1967 38 HELEN CLARKE (ed. and trans.), „Iron and Man in Prehistoric Sweden“, Stockholm, 1979 39 0. EVENSTAD: Bull. HMG, 1968,2, (2),61 40 H. R. SCHUBERT: TNS, 1951-3, 28,59 41 ALEX DEN OUDEN: The production of wrought iron in finery hearths, Part I, The finery process and its development“, JHMS, 1981, 15, (2), 63--87, „Part 2, Survey of remains“, JHMS, 1982, 16, (1), 29-32 42 M. DAVES-SHIEL: Bull. HMG, 1970,4, (1), 28 43 R. PLOT: The natural history of Staffordshire, 1686, Oxford 44 G. R. MORTON: The Metallurgist, 1963, 2, (11), 259 45 H. R. SCHUBERT: „History of the British iron and steel industry“, 1957, London 46 G. R. MORTON and J. GOULD: J. Iron Steel Inst., 1967, 205,237 47 H. C. B. MYNORS: Trans. Woo/hope Naturalists“ Field Club, 1952, 34, 3 48 H. R. SCHUBERT: op. cit., Appendix X, 402 49 M. BOULIN eta/.: RHS, 1960,1,7 50 F. OEHLER: Stahl u. Eisen, 1967, 87, 207 51 Bull. HMG, 1970,4, (2), 83 52 R. C. BENSON: „Forging in the Past“, 1957-58, English Steel Corporation News 53 C. S. SMITH: RHS, 1966, 7, 7 54 R. JENKINS: The Engineer, 1918, 125, 445, 486; H. R. SCHUBERT: op. cit., 311 55 V. BIRINGUCCIO: op. cit., 68 56 J. E. REHDER: „Ancient carburization ofiron and steel“, Archeomaterials, 1989, 3 (1), 27-37 57 D. BROWNLIE and BARON de LA VELEYE: f. Iron Steel lnst., 1930, 121, 455 58 J. A. ROPER: West Midlands Studies, 1969, 3, 73 59 T. A. WERTIME: „The coming of the age of steel“, 1961, Chicago, Chicago University Press; EA. News, 1964, 43, 159 60 J. A. R. RUSSELL: EA. News, 1964, 44, (506),188 61 R. F. TYLECOTE and B. J. J. GILMOUR: „The metallography of early ferrous edge tools and edged weapons“, BAR Bri. Ser., 155, Oxford, 1986 62 J. M. P. VALLE: „Comentarios Metallurgicos a Ia technoloigia de procecesos de Elaboracion del acero de las espados de Toledo decritas en el documento de Palomares de 1772“, Gladius, 1986, 17, 129-155 63 Cementation furnaces in Sheffield were seen by H. Kahlmeter during his visit in 1724-25 64 J. K. HARRISON: North East Ind. Arch. Soc. Bull., 1968,(9), 12,18 65 M. W. FLINN: TNS, 1953-5, 29,255 66 M. W. FLINN: „Men of Iron“, 1962, Edinburgh 67 J.D. AYLWARD: EA. News, 1962,41, (476),40; (477),66 68 R. JENKINS: TNS, 1934-5, 15, 185 69 G. BERESFORD: personal communication on excavation at Goltho, Lincolnshire 132

70 H. R. SCHUBERT: op. cit., Appendix X 71 M. H. JACKSON and C. de BEER: „Eighteenth century gunfounding“, 1973, Newton Abbot, David and Charles 72 F. PISEK: Actes XI Congres Int. Hist. Sci, 1965,6,84 73 D.S. BUTLER and C. F. TEBBUTT: „A Wealden cannon boring bar“, Post-Med Arch., 1975, 9, 38-44 74 D. W. CROSSLEY: „Cannon manufacture at Pippingford, Sussex: The excavation of two iron smelting furnacesofc.1717“,Post-MedArch., 1975,8,1-37

75 R. A. F. de REAUMUR: „L“ art de convertir le fer forge en acier et I“ art d“ aducir le fer fondu“, 1722, Paris 76 A. G. SISCO (trans.): „Reaumur“ s memoirs on steel and Iron“, 1956, Chicago, Chicago University Press 77 C. S. SMITH and BARBARA W ALRAFF: „Notabilia in Essays of Ores and Mettals: A 17th century manuscript“, JHMS, 1974,8, (2), 75-87 78 I. KRULIS: Z. dejn. vied a techniky na Slovenska, 1966, 4,77 79 D. W. HOPKINS: Bull. HMG, 1971,5, (1), 6 80 G. GRANT-FRANCIS: The smelting of copper in the Swansea district of South Wales from the time of Elizabeth to the present day“, 1881, ed. 2 81 H. KELLENBENZ (ed.): „Schwerpunkte der Kupferproduction und des Kupfer Handels in Europa, 15001650“, Kolner Kolloquium zue internationalen Sozia 1- und Wirtschaftsgeschichte Vol. 3, Koln, 1977 82 S. LINDROTH: „Gruvbrytning och Kopparhantering vid Stora Kopparberget“, 2 vols., 1955, Uppsala 83 It seems that, for a period at least, the copper was exported as the 90% grade and refined in the towns of the Hanseatic League, probably Hamburg (see Plate Money, Stockholm, 1987) 84 R. JENKINS: TNS, 1943-5,24,73 85 E. SWEDENBORG: Regnum subterraneum sive minerale de cupro et orichalco (De Cupro), 1734, Dresden and Leipsig 86 Translated extracts from the travel diaries of Thomas Cletscher and Henrie Kahlmeter are in the Rhys Jenkins papers in the Library of Liverpool University; I am indebted to Mrs Joan Day for this information 87 D. DIDEROT and J. D“ALEMBERT: Encyclopedie, ou Dictionaire Raisonne des Sciences, des Arts et des Metiers, 1771-80, Paris 88 W. GOWLAND: J.lnst. Metals, 1910,4,4 89 J. DAY: „Bristol brass; the history of the industry“, 39, 1973, Newton Abbot, David and Charles 90 J. N. GOLDSMITH and E. W. HULME: TNS, 1942,23, 1 91 L. JENICEK: „Metal founding through the ages on Czechoslovak territory“, 1963, Prague, National Technical Museum 92 M. B. DONALD: „ElizabethanMonopolies(1565-1604)“, Oliver and Boyd, London, 1961 93 H. HAMILTON: „History of the English brass and copper industries“, 1926, London, (ed. 2) 1967, Frank R. Cass and Company 94 M.COOK: Trans. Birmingham Arch. Soc., 1937,61,11 95 P. J. BROWNE: FTJ, 1960, 108, (2253), 163 96 B. UPTON: Copper, 1970, 1, (1), 23 97 ALONSO BARBA: „El Arte de los Metales“, (Trans. By R. E. Douglass and E. P. Mathewson), London, 1923 98 G. AGRICOLA: op. cit., 390 133

99 V.C.H. Derbyshire vol11, 344; M. B. DONALD: „Elizabethan Monopolies“, p.144 100 D. KIERNAN: „The Derbyshire lead industry in the 16th century“, Chesterfield, 1989 101 H. OVERMAN: „A TreatiseonMetallurgy“,NewYork and London, 1852, 102 M. BEVAN-EVANS: FHSP, 1960,18, 75; 1961,19,32 103 W. J. LEWIS: Ceredigion, 1932,2, (1), 27 104 J. DINN: „Dyfifurnaceexcavations, 1982-87“,Post-Med. Arch. 1988,22,111-142 105 J. PETIUS: „Fodinae Regales or the History of Laws and Places“, 1660, (Facsimile reprint by the Institution of Mining and Metallurgy, London) 106 Blackett, Matfen MSS, Ledger of Rents, 1685-91, University Library, Newcastle 107 R. H. WORTH: „Dartmoor“, 1954, Plymouth 108 G. A.M. GERRARD: „The excavation of a medieval tin works at West Colliford, St. Neot Parish, Cornwall“, University of Wales, MA Thesis, 1984 109 G. A. M. GERRARD: „Retallack; a late medieval tin milling complex in the Parish of Constantine and its Cornish context“, Corn. Arch., 1985, (24), 175-182 110 R. F. TYLECOTE, E. PHOTOS and B. EARL: „The composition of tin slags from the south west of England“, World Arch. 1989,20, (3), 434-450 111 R. M. L. COOK, T. A. P. GREEVES and C. C. KILVINGTON: „Eylesbarrow (1814-1852)“, T. Devon Assn. 1974, 106, 161-214 112 G. R. LEWIS: „The Stannaries“, 1908 (reprinted 1966) 113 D. B. BARTON: „A history oftin mining and smelting“, 1967, Truro, D. Bradford Barton Ltd 114 L. M. THREIPLAND: Arch. J., 1956,113,33 115 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1965, 1, (5), 7 116 B. EARL: „Melting tin in the West of England: Part 1“, JHMS, 1985, 19, (2), 153-161: Part 2, 1986,20, (1), 17-32 117 Thiscanbeseen verydearlyinthetriptychatAnnaberg, Germany 118 ALAN PROBERT: „Bartelome de Medina: the patio process and the 16th century silver crisis“ ,f. of the West, 1969,8, (1), 90-124 119 Recently found in excavations at Haithabu; personal communication from Dr. K. Schietzel 120 V. BIRINGUCCIO: op. cit., 83 121 G. AGRICOLA: op. cit., 4 122 A. OSWALD: Trans. Birmingham Arch. Soc., 1962, 78, 81, 82, Fig. 13 123 The Times, Oct. 17, 1970 124 A. BARBA: op. cit., 126 125 G. AGRICOLA: op. cit., 297 126 A. LANGENSCHEIDT: „Historia Minima dela Minera en Sierra Gorda“, Windsor, Mexico, 1988 (There is an extensive review of this in English by R. D. Crozier in JHMS, 1989, 23, (2), 130-132 127 D. McDONALD:“ A history of platinum“, 1960, London, 9 128 C. F. CHENG and C. M. SCHWITTER: AJA, 1957,61, 360 129 A. BONNIN: „Tutanag and Paktong“, 1924, London 134

130 L. AITCHISON: „History“, vol. 2, 480 131 M. C. COWELL: „Analyses of the Cu-Ni alloy used for Greek Bactrian coins“, In: Archaeometry, Proc. 25th Int. Symp. Athens, (ed. Y. Maniatis), 1989, 335-345 132 G. W. HENGER: Bull. HMG, 1970,4, (2), 45 133 Tin and its Uses, 1959, (49), 4 134 E. STRAKER: „Wealden iron“, 1931, London, (reprinted 1969), Newton Abbot, David and Charles 135 J. MAJER: „Tezba cinu ve Slavkovskem lese v. 16, Stoleti“, 216,1969, Prague National Technical Museum

135

Kapitola 9 Průmyslová revoluce; 1720-1850 n. l. Není snadné se shodnout na definici průmyslové revoluce; někteří odborníci by ji rádi definovali jako přechod minimálně 50 % prostředků na výrobu určitého předmětu z dílny do továrny a pro mnoho předmětů v Británii tak může být její začátek datován okolo roku 1750. V případě železa tato otázka není tak složitá; průmyslová revoluce začala v Británii s přechodem z dřevěného uhlí na koks, použitého jako hlavní palivo. Tento přechod přinesl pravděpodobně uvolnění železářství z překážky, způsobené skutečným nedostatkem dřevěného uhlí použitelného jako paliva. Dlouhou dobu bylo argumentováno tím, že nedostatek dřevěného uhlí nebyl skutečnou příčinou selhání železářského průmyslu ve Velké Británii v druhé polovině 17. století a jeho rostoucí závislost na dovozu tyčového železa ze Švédska, Španělska a Ruska.1 Nicméně je jasné, že zde začala být vysoká konkurence pro dřevo a dřevěné uhlí, přestože železní mistři ukázali značnou prozíravost a vytvořili pokročilé opatření pro pravidelné zásobování dřevěným uhlím, nebyli ale oblíbeni místními obyvateli, kteří cítili, že byli zbavováni jejich nároku místních dodavatelů pro tuzemské záměry. Kromě toho byl rozvoj průmyslu také limitován potřebami vodní síly, uhlí a parního motoru, které byly brzy využity na dodávky energie pro dmýchání. Přechod na využití uhlí a koksu ve výrobě surového železa Výroba železa pomocí uhlí musela být stěžejní výzvou, přinejmenším od doby římské. Víme, že v té době bylo uhlí použity pro různé průmyslové aplikace2 a není pochyb o tom, že bylo vyzkoušeno i při výrobě železa. V Británii byly nejstarší patenty uděleny Sturtevantovi (1611), Rovensonovi (1613) a nakonec i Dudleymu. 3 Není zde žádný důkaz, že první dva patenty byly vůbec kdy úspěšné a udělení patentu Dudleymu v roce 1622 naznačuje že pokud ano, nikdo o tom nebyl přesvědčen. Samozřejmě, že patentová situace v 16. a 17. století nebyla tak dobře organizovaná jako v dnešní době a tvrzení byly příliš všeobecné, že mohly mít úspěch v části požadavku, ale nikoliv ve zbytku. Musíme mít na paměti, že použití uhlí v pyrometalurgické výrobě mědi a olova bylo obecně rozšířené na konci 17. století a použití uhlí v ostatních odvětvích průmyslu, například ve sklářství bylo v té době velmi intenzivní. Tvrzení Dudleyho4 bylo předmětem velké diskuse5, 6 a muselo být vážně uváženo vzhledem k tomu, že z jeho knihy Metallum Martis vydané v roce 1665 je patrné, že měl značné technické znalosti. Dudley prohlašoval, že v roce 1619 u jeho první pece v Cradley v Worcestershire udělal jisté změny, které ji vytvořily vhodnou pro redukci s uhlím, ale bohužel nevíme, co tyto změny znamenaly. Když byla pec v 30. letech 18. století zbourána, byla popsána jako čtvercová kamenná pec se sedlem o průměru 2.5 m. Nezmiňuje se o použití vápence, ale uhlí s nízkým obsahem síry, které se vyskytovalo nepříliš daleko odsud a vápenec byl dostupný na pozemku jeho otce v Sedgeley Beacon. Po povodni, která zaplavila jeho pec v Cradley postavil svou druhou pec v Himley v Staffordshire a později v Askew Bridge ve stejném hrabství. Poslední uvedená pec byla čtvercového průřezu s výškou 8.2 m, větší než první dva typy a schopná vyrábět 7 t železa za týden. 7 Očividně měla větší měchy, než byly obvyklé pro tento typ pece. Jeho druhý patent (1638) se zmiňuje o „měších... a přídavcích“, přičemž druhý výraz může být považován za zmínku o vápně. Nedávný výzkum na struskových haldách v Himley ukázal, že struska obsahovala koksované uhlí, ale v jiných ohledech se jednalo o typickou strusku z raného 17. století, s obsahem pouze 11.5 % (CaO + MgO) a 9.3 % Fe2O3 dohromady s 24 % Al2O3. Koks mohl být vsazován do pece jako uhlí. Obsah síry ve strusce byl 0.12 % a tudíž je možné, že Dudley vyráběl železo uhlím, ale nemohl pro něho najít tak velký odbyt, protože velká část železa vyráběného v této době byla určena pro kování a toto železo mohlo být pro konverzi nevhodné. Železo vyrobené z uhlí ze Stropshire, se struskou nízké bazicity8 mohlo mít daleko větší obsah síry pro výrobu uspokojivého železa, mající za následek vandaly rozřezávající jejich měchy, výtržnosti a soudní řízení. Jeho žádost o rozšíření patentu po obnovení monarchie v roce 1660 byla očividně neúspěšná. Tudíž zatímco se mnozí pokoušeli redukovat železo s pomocí uhlí a jiní měli uděleny patenty, je jasné, že Abraham Darby I a jeho rodiče toho prakticky dosáhli jako první. Mezi ostatními věcmi se Darby od roku 1699 v Británii zabýval výrobou sladových mlýnů a měl jisté povědomí o uhlí s nízkým obsahem síry, vhodným pro sladový průmysl. Uhelný revír ve Shropshire byl tímto pověstný a po provedení určitých experimentů s formovacími a slévárenskými 136

technikami tenkostěnných kotlů se přesunul do Coalbrookdale ve Stropshire, kde si pronajal nepoužívanou vysokou pec, postavenou v roce 1638 Basilem Brookem a jím vlastněná od roku 1695. Záznamy ukazují, že pec byla opět zapálena 4. ledna 1709, ale v této době již s koksem.9 Nejdůležitějším důvodem pro tento převratný krok byl fakt, že nejsnadněji zpracovatelné uhelné lože (tj. to nedaleko výchozu) ve Shropshirské uhelné pánvi mělo nízký obsah fosforu (0.50-0.55 %) a dosahovalo dobrých vlastností pro tepelné zpracování.V Británii to bylo neobvyklé; některé uhlí dosahuje většího obsahu síry, jiné vytváří kvalitní, ale nereaktivní koks, ale určité uhlí ze Shropshirského lože poskytovalo kvalitní koks s vysokou reaktivitou a nízkým obsahem síry. Moderní pece využívají koks s mnohem vyšším obsahem fosforu než tyto (1-2.5 %), které jsou ale vyřešeny vznikem velmi bazických trusek (s vysokým obsahem vápna), které mohou být získány pouze s předehřátým větrem a velmi velkou intenzitou dmýchání. Tepelné zpracování obvykle příliš nesníží obsah síry v uhlí, protože ztráta síry ve formě oxidu siřičitého je vyvážena ztrátou uhlovodíků. Váhové ztráty při tepelném zpracování kolísají mezi 35 a 70 % v souladu se zvolenou metodou tepelného zpracování.10 Nestarší koks byl vyráběn v otevřených kupách, jako při výrobě dřevěného uhlí (meiler kupy). V Británii v oblasti Newcastle můžeme počátek tepelného zpracování uhlí v pecích datovat okolo roku 1765.11 Vnější část Darbyho původní pece stále stojí,12 ale její současný vnitřní prostor je upraven pro využití za jiným účelem. Z toho důvodu neznáme „linie“ darbyho pece použité pro jeho původní pyrometalurgickou výrobu pomocí koksu. Původní případ železa umožnil krátkodobé tváření zatepla, vzhledem k jeho obsahu síry, které nebylo vhodné pro nejkvalitnější kovářsky zpracovatelné železo, třebaže tato kvalita byla přijata později. Původní obsah síry v litině mohl být okolo 0.1 %, objevovala se zde ale značné množství manganu, přítomného v železe ve formě neškodného MnS. Analýzy jsou uvedeny v tabulce 56. Křemík vykazuje ostrý nárůst oproti normálu v dřevouhelném železe (0.7-1.0 %) a který má tendenci vytvářet šedou litinu, měkčí a snadněji obrobitelnou do požadovaných profilů. Nicméně nebyla tak vhodná do rafinační výhně jako bílá litina, jak bude ukázáno později. Abraham Darby I zemřel v roce 1717, když byl Darby II starý pouze 6 let a z toho důvodu byla jeho společnost po určitou dobu pod kontrolou dalších partnerů. Ale od roku 1732 se Darby II začínal aktivně podílet. V této době se hnací síla stala problémem. Od roku 1732 byl používán trojnožkový rumpál s kladkou a koňským pohonem pro čerpání vody nazpět z nádrže s nízkou hladinou do nádrže s vysokou hladinou tak, aby zůstala použitelná pro pohon vodního kola, zajišťující dmýchání měchy. První změna provedená Darbym II v roce 1742 spočívala v použití atmosférického parního stroje (Newcomenova typu) pro tento účel. Tak začal pozvolný vývoj výkonnějších dmýchacích parních strojů, nahrazujících rozměrné a neforemné kožené měchy, které každoročně vyžadovaly 120 kg kůže. Tabulka 56 Analýzy koksem redukovaného železa ze Shropshire Prvek

Množství, % Horsehay 1756

C (celkem) 3,28 Si 1,57 Mn 0,56 S 0,09 P 0,57 * podle Morton a Moseley13

Ironbridge* 1779 Rozpěra 3,25 1,48 1,05 0,037 0,54

Coalbrookdale, 1779 Oblouk 2,65 1,22 0,46 0,102 0,54

3,63 1,40 1,09 0,07 0,52

Tyto dvě významné změny uvolnily vysokou pec z její potřeby být umístěnou v oblastech, kde je dostatek vody a dřeva a umožnily její migraci i do oblastí, kde byl dostatek uhlí. Přihodilo se to, že velká část uhelných pánví v Británii obsahovala také uhličitanové rudy v břidlicových vrstvách mezi uhelnými slojemi a zdá se, že tato ruda se ukázala být neobyčejně vhodná pro výrobu železa (analýzy v tabulce 57). Z toho důvodu rozvoj průmyslu výrazně závisel od roku 1710 směrem kupředu na dostupnosti kapitálu a řešení strojírenských problémů, týkajících se využití parního stroje pro efektivní dmýchání. Tyto otázky byly řešeny samotnými výrobci železa.

137

Nejstarší tlakové lahve doručené Darbym do podniku Boultona a Watta nebyly vyhovující, i přes údajnou obratnost Darbyho I. v odlévání tenkostěnných nádob. Všechno co víme je, že obsahovaly otvory, které byly vyplněny určitým druhem zalévací hmoty. Tento problém byl nakonec vyřešen Johnem Wilkinsonem, který se spolu s jeho otcem přestěhoval z North Lancashire do West Midlands za dřevouhelnou pecí v Backbarrow, sousedící s tou, ve které jeho otec (Isaac) odléval žehličky na prádlo. 14 Pec v Backbarrow byla v provozu od roku 1711, ale Isaac Wilkinson měl vizi, uvědomující si, že budoucnost železa spočívala v uhelných revírech a ne v lesích North Lancashire, kde byl vždy vážný nedostatek paliva. Proto se okolo roku 1753 přestěhoval se svým synem do West Middlands, kde Isaac koupil od Coalbrookdalské společnosti Bershamskou pec, nacházející se nedaleko Wrexham, která se stala od roku 1753 wilkinsonovou hlavní pecí. Ta byla prodána hlavně kvůli potřebě kapitálu na modernizování jejího dmýchacího zařízení, který darbyho společnost nemohla poskytnout. Tabulka 57 Analýzy těžených shropshirských rud (podle Percy 171) Percyho číslo

Množství, % 53 Donnington

54 Wood

FeO MnO Al2O3 CaO MgO SiO2 CO2 H2SO4 P2O5

45,12 1,78 0,35 2,80 4,08 8,90 34,0 0,49 0,46

38,9 1,31 stopy 2,54 4,65 19,60 29,81 0,25

55 Court 44,19 1,0 0,41 1,63 3,40 13,87 32,0 0,06 0,29

56 Madeley Wood 51,45 0,54 0,13 2,13 0,42 9,60 33,3 0,23

Zatímco wilkinsonovi se soustředili na aspekt litiny, Darby obrátil svoji pozornost na dodávky surového železa do kováren. Vyhovující železo bylo vyráběno okolo roku 1750 a někteří předpokládají, že jeho kvalita závisela na potřebě, která zásobila Ironbridge v roce 1779 (tj. 0.04-0.1 % S, tabulka 56). Jeho procentuální podíl fosforu ho tvořilo křehkým při zpracování zastudena a z toho důvodu velmi nevhodným pro výrobu hřebů. Když Abraham Darby II postavil své pece v Ketley a Horsehay v roce 1755 a 1756, vybudoval zároveň pro dmýchání parní strojy s válcovými měchy.15 Knight instaloval podobné měchy v Charlot16 v roce 1763. Když Darby III. převzal tento typ v roce 1768, instaloval ho v Dale. I přesto nebyl parní stroj připojen přímo s měchy, ale pouze čerpal vodu z nižších nádrží do vyšších, pomocí které se otáčelo vodní kolo pohánějící měchy pomocí vačky (v roce 1742 dosahoval rozdíl hladiny 37 m). Mnoho dalších parních motorů bylo používáno v této době pro odvodňování uhelných jam Dale company, která byla zapojena do výroby mnoha částí Newcomenových motorů, používaných napříč celou zemí. Zdá se, že Smeaton byl jedním z prvních, kdo využíval železné dmýchací válce navržené pro pece v Carron v roce 1768, které byly ale stále poháněné vodním kolem (viz obrázek 83 a 84). 83 Vodou poháněné ocelové dmýchací válce z Duddonské pece (z Morton5) 84 Smeatsonovy dmýchací válce z roku 1768 (podle Mott15) 85 Parní dmýchací systém z pece z New Willey, Shropshire V roce 1776 byla v New Willey ve Stropshire vypracována metoda přímého dmýchání, využívající Boultonův a Wattův a Watt parní stroj (viz obrázek 85). V roce 1782 byl zároveň vyvinut Boultonův a Wattův kondenzační motor a planetový převod pro dosažení otáčivého pohybu, přičemž tyto motory byly použity k dmýchání a pro všechny typy otáčivých pohybů v kovárnách, například bucharů a válcovacích a střihacích stolic. Smeatonův motor měl čtyři dmýchací válce navržené pro vyrovnání nepravidelností jednoduchého dmýchacího válce. Ale jednoduchý válcový parní strojy, takové jaké byly použity v Horsehay (přibližně 1790) a Hollins Wood (1793), měly pro tento účel dvoutaktní dmýchací válce s vodní regulací.17, 18 Ke konci století vytvořilo v Británii uhlí a parní stroj zásadní převrat ve výrobě železa; jejich efekt může být nejlépe ukázán na množství vyráběného železa, uvedeného v tabulce 58. Zde vidíme, že využití koksu zvýšilo roční produkci železa z 20 500 t v roce 1720 (převážná většina železa vyrobena za použití dřevěného uhlí) na 138

více než 250 000 t v roce 1806, které bylo prakticky všechno vyrobeno z koksu. Máme téměř kompletní sbírku obrázků pro Horsehayskou (Shropshirskou) pec mezi léty 1755-1806, ze kterých můžeme získat představu o používaném materiálu a navýšení efektivity19 (viz tabulka 59). Železná ruda byla pražena v peci, zatímco ruda a uhlí mohly být dolovány ve společných jamách. V tomto období se objevuje malá změna, která nemůže být připisována změně obsahu železa v rudě. Poměr redukčního paliva a rudy kolísal mezi 0.3-0.42, zatímco poměr redukčního paliva a železa (koksový poměr) kolísal mezi 1.66-2.0. Odhaduje se, že výroba 1 t koksu vyžadovala kolem 3.3 t uhlí. V průběhu doby produktivnost jedné pece narostla z 13 t na 36 t za týden. Protože nemáme přesné analýzy strusek pro tento typ pece, poměr pražené rudy k vápenci z Coalbrookdale byl přibližně 4:1. Pokud předpokládáme, že obsah CaO ve vápenci je okolo 54 % a složení pražené rudy je: 70 % Fe203; 20 % Si02; 1.5 % Mn0; 0.6 % Al2O3; 2.5 % Ca0; 5.0 % Mg0, tak můžeme očekávat, že obsah CaO + MgO ve strusce bude 48 %, která může poskytnout bazicitu (CaO + MgO)/ Si02 1.03. To je v souladu se struskou nalezenou na lokalitě Wilkinsonovy pece v Bradley20, datovaná do období 1770-1800, byla vyrobena přímo z uhlí nebo koksu se studeným větrem (viz tabulka 60). Tabulka 58 Produkce železa ve Velké Británii v letech 1720-1806 Datum

1720 1750

Produkce, t Litina Dřevěné uhlí

Koks

Prutové železo Dřevěné uhlí Koks

20500 24500

500 3500

14800 18800

0 100

Importy (prutové železo) (dřevěné uhlí) 17100(1) 31200(2)

Exporty (celkem)

Přibližně 5000(3) 1788 14000 54000 11000 22000 48200(4) 1796 8500 112500 6500 125000 38000(5) 24600 1806 7800 250500 6000 31500 Poznámky: velké množství litiny může být převedené do tyčového železa a z toho důvodu je celkové množství tyčového železa podává mnohem reálnější údaj o celkové produkci železa; (I) znamená 1714 - 18; (2) znamená 1751 - 55; (3) odhad; ( 4) znamená 1788- 96; (5) znamená 1796-1806 Pramen: B. R. Mitchell a P. Deane: „Abstract of British historical statistics“, 140, 1962

Tabulka 59 Množství surovin použitého na tunu vyrobeného železa; Horsehayské hutě, Coalbrookdale Company (podle Mott19) Datum

1755 1756 1757 1758 1759 1760 1767 1768 1769 1770 1771 1772 1773 1796 1797 1798 1799

Železná ruda (surová)

Vápenec

4,08 4,40 4,97 4,95 4,00 4,55 4,31 2,86 3,81 3,60 3,80 4,44 3,51

0,51 0,59 0,62 0,92 0,87 1,63 0,48 0,69 0,89 0,56 1,13 0,83 0,43

Koks

5,5 4,55 5,36 6,25 5,53 5,30 7,00 5,87 5,72 5,65 5,76 6,7 5,74

6,19

Uhlí Obecné 2,65

2,80 1,74

2,34 1,47* 1,96 2,02 1,40

Pálené 0,37 0,60 0,37 0,75 0,64 0,53 0,93

0,48

Celkové množství paliva 8,52 7,11 7,85 9,82 9,25 8,63 9,67 7,88 7,97 7,68 8,63 10,33 8,56

139

1800 5,75 1,22 1801 0,95 7,95 0,70 1802 4,05 0,78 5,78 0,78 0,15 1803 3,00 1,00 5,65 0,91 0,16 1804 3,55 0,85 7,38 1,13 0,14 1805 4,18 0,73 7,40 1,18 0,13 1806 0,74 6,95 1,25 Množství založeno na následujících mírách: Železná ruda: 1 náklad = 18 bušlů = 1 t Objemová hustota hliněné železné rudy = 100 liber/stopu3 Uhlí, 1718-27: kupa = 9 nákladů = 36 cwt; 1728-32: kupa = 10 nákladů = 35 cwt kusového uhlí; 1 tucet = 12 nákladů = 42 cwt vápence; 8 nákladů = 1 t * po roce 1796, pouze pro parní stroj (???) Wilkinsonova struska byla nalezena ve spojitosti s litinou, kdy obě vytekly společně z pece. Obsah síry ve strusce byl 1.37 %, zatímco v surovém železe 0.027 %. To naznačuje, že Darby a Wilkinson mezi sebou řešili otázku síry. Nicméně oba využívali uhlí s nízkým obsahem síry, které nebylo hlavní příčinou tohoto problému. Hlavním důvodem bylo použití vysoce vápnitých strusek s koeficientem vysoké bazicity, který vyžadoval vysokou pracovní teplotu a z toho důvodu i vysoké tempo dmýchání. Může se zdát, že to bylo právě použití parního motoru, který činilo tento problém možným (viz obrázek 86). 86 Efekt bazicity na obsah železa a síry ve vysokopecních struskách Tabulka 60 Analýzy vysokopecních strusek z 17.-19. století Prvek

SiO2 CaO MgO MnO FeO Fe2O3 Al2O3 P2O5 S alkálie Fe bazicita

Množství, % Přibližně 1650 Himley, koksová nebo uhelná pec na studený vítr7

1700-1792 Charlcot, dřevouhelná pec na studený vítr7

1770-1800 Bradley, uhelná pec na studený vítr7

Přibližně 1850 Tipton, koksová pec na studený vítr7

Přibližně 1850 Dowlays, uhelná pec s předehřátým větrem7

1836 Decazeville,50 uhelná nebo koksová pec

47,80 7,60 3,93 0,55 9,30 23,99 0,02 0,12 6,5 0,24

52,5 17,0 4,57 1,86 4,30 20,17 0,32 0,01 3,0 0,41

38,10 41,10 2,52 1,86 11,18 0,05 1,37 1,45 1,15

39,52 32,52 3,49 2,89 2,02 15,11 0,96 1,06 1,6 0,91

44,60 29,19 1,70 2,62 2,63 18,10 0,10 1,06 2,05 0,70

46,0 25,3 4,6 1,5 2,0 17,0 2,3 1,6 0,65

Konverze litiny na kujné železo Vzhledem k faktu, že převážná část poptávky byla spíše po svářkovém železe než po litině, nemělo Darbyho I. použití koksu tak okamžitý efekt na celkové množství produkce železa. Dřevouhelná plamenná zkujňovací pec byla stále dostačující metodou pro konverzi až přibližně do roku 1770. Poháněná dřevěným uhlím nebyla schopná přivodit žádnou změnu v obsahu síry ve „zkujněném“ surovém železe vlivem nízké bazicity fayalitických strusek. Nicméně poháněná uhlím nebo koksem s nízkým obsahem síry velká část dostupné síry přecházela do železa a tak snižovala jeho kvalitu. Samozřejmě, že uhlí může být zároveň použito ve vyhřívacích výhních a bylo tak využíváno po značnou dobu. To je způsobeno tím, že oblast mezifázového kontaktu mezi kovem a palivem byla nyní natolik snížena, že se zde nevyskytovala žádná kapalná fáze (viz tabulka 61 a 62). 140

Použití koksu ve vysoké peci vedlo ke zvýšení obsahu křemíku tak, že nejstarší koksem vyráběné železo převyšovalo 1.0 % Si a bylo celé tvořené šedou nebo grafitickou litinou. To naopak inklinovalo k vytvoření spíše pomalejšího procesu, než s někdejším bílým surovým železem s nízkým obsahem křemíku, což se zdá být cennější než zkujňování, které se vypořádávalo s tímto problémem ve dvou krocích: nejdříve oxidací křemíku a převedení tak grafitu do chemicky vázaného uhlíku, následované sekundární oxidací, tentokrát chemicky vázaného uhlíku (viz tabulka 61). Nyní spatřujeme dělení zkujňování do dvou procesů: první byl proveden v „rafinační huti“ a druhý ve „zkujňovačce“. Ve skutečnosti se myšlenka „rafinační huti“ nevztahovala k Británii. Zdá se, že rafinační hutě byly používány ve Štýrsku kolem roku 1750, zatímco jim předcházely zkujňovačky (finery). 21 Měkká (pravděpodobně grafitická) litina byla roztavena s dřevěným uhlím v braten ofen 2.4 m dlouhé a 1.8 m široké s výfučnou směřované ke každé straně. Po 14-15 hodinách stekl roztavený kov zešikmených stěnách ohniště do kanálu ve středu. Během tohoto procesu kov získal určitou tvárnost a obtížně lámal, protože z něho byla odstraněna velká část křemíku. Poté byla konverze dokončena v běžné železem plátované zkujňovací výhni (viz obrázek 87). Tabulka 61 Složení kovu použitého ve zkujňovacích, rafinačních a pudlovacích procesech Kov

litina surové železo z dřevouhelné pece na studený vítr172 surové železo z koksové pece na studený vítr171 surové železo z koksové výhně na studený vítr 171 rafinované železo185 složení vyrobené kujné oceli, % ocel z koksem pudlovaného surového železa (Yorks)185 švédská ocel30 ocel z Low Moor30 (Yorks)

Prvek, % C C (grafit) (smíšený)

Si

Mn

S

P

2,43

1,43

0,85

0,05

0,029

0,11

3,52

-

1,86

-

0,05

1,72

2,81

-

0,57

0,13

0,06

0,29

-

3,15

0,20

-

0,04

0,80

0,27

0,11

-

0,01

0,06

3,0

0,08 0,016

0,11 0,122

stopy 0,28

0,03 0,104

0,0004 0,106

-

struska

Tabulka 62 Složení strusek ze zkujňovacích a pudlovacích procesů Prvek

Fe2O3 FeO SiO2 MnO Al2O3 CaO MgO S FeS P

Množství, % zkujňovací pec Sparkeho výheň, dřevouhelné palivo, hematitové železo 50,4 33,6 8,16 4,65 2,60 0,54

0,25

rafinační pec

Pudlovací pec, Staffordshire

Dowlais, koks30

bílá litina30

šedá litina171

65,5 25,8 1,6 3,6 0,45 1,28 0,23

8,27 66,32 7,71 1,29 1,63 3,91 0,34 1,78

23,75 39,83 23,86 6,17 0,91 0,28 0,24

1,37

3,50

0,62 6,42

vyhřívací pec Sparkeho výheň, uhelné palivo172

27,6 33,10 21,3 2,52 5,68 1,77 0,5-5,0 0,12

141

Darbyho partneři se pokoušeli okolo roku 1719 provést první (rafinační) krok pomocí koksu, ale nemělo to velký úspěch a zdá se, že celý proces pokračoval v činnosti s dřevěným uhlím.22 Mnoho dalších se pokoušelo docílit chemické přeměny s pomocí koksu nebo uhlí. William Wood mísil dohromady práškovou rudu, koks a vápenec a sázel směs do uhlím poháněné plamenné pece. V roce 1761 byl jeho synu Johnu Woodovi udělen patent. 23 V tomto případě zkujňoval litinu uhlím v obvyklé rafinační peci, dokud nebyla téměř kujná (kov mohl obsahovat určité množství síry), následně rozdrtil vzniklý kov, promísil ho s tavidly a ohříval ho v kelímcích v plamenné peci (viz obrázek 88). To byl jeden z mnoha „pěchovacích a zalévacích“ procesů, při kterých bylo granulované surové železo oxidováno v kontaktu s vhodnými tavidly, za účelem jeho převedení na železo nebo ocel. V roce 1781 Bergman vyzkoušel tyto technologie také ve Švédsku. 24 Při tomto procesu se obvykle rozbily stropní keramické vložky (hrnce), zanechávající malé vrstvy kujného železa v ohništi pece.Tento proces byl provozován v Malé Astollské výhni, kterou si John Wood pronajal v roce 1740.25 V souladu s jeho patentem z roku 1761 se zdá, že rafinoval granulované surové železo z Haleské pece v plamenné uhlím poháněné zkujňovačce, produkující tak velké množství fayalitické strusky s neobvykle vysokým obsahem síry (0.59-3.22 % S). Vysoká hodnota síry musela být zapříčiněna vycezováním sulfidické fáze. 87 Jedna z prvních rafinačních pecí pro odstraňování křemíku z litiny mechanismem oxidace šedé litiny na bílou litinu (založeno na popisu Jars) 88 Rekonstrukce plamenné pece použité Johnem Woodem v roce 1761 pro zkujňování litiny procesem „zalévání“ (vycházející z Morton a Gould25) S velkou pravděpodobností bylo tavidlo dostatečně bazické pro absorpci určitého množství síry. Struska byla nalezena ve velkých množstvích („hambones“) vážících až 25 kg. Ty se zdají být získávány ze zkujňovacích výhní jejich odpichováním v intervalech.26 Tímto způsobem vyráběný kov mohl obsahovat okolo 0.2-0.3 % S: u samotného uhlí bylo zjištěno, že obsahuje 1.10 % S. Zkujňovaný kov byl rozdrcena a umístěn v hliněných hrncích vysokých okolo 30 cm s vnitřním průměrem 15 cm, obsahujících okolo 45 kg kovu Kelp27, další přidané alkalické tavidla a přítomnost vápence pravděpodobně mohla přispět k odstranění části z 0.2-0.3 % S ve formě CaS04, Na2S04 nebo sulfidů převedením do strusky. Tyto kelímky byly zahřívány v uhlím poháněných plamenných pecích. Druhý patent z roku 1763 se jménem John a Charles Wood naznačuje, že čas od času bylo nezbytné vykonat rafinační operaci dvakrát, ale to mohlo být uskutečněno v plamenné peci v rámci druhého kroku. V tomto případě se jedná o nejstarší doklad úplné přeměny litiny na svářkovou ocel v plamenné peci. V roce 1775 De la Houliere navštívil Woodův závod a zdá se, že byl ohromen kvalitou prutového železa vyráběného touto metodou.28 89 Žlábkované válce pro válcování prutů navržené J. Purnellem v roce 1766 – nezbytná součást ve vývoji pudlovacího procesu (reprodukováno z patentu č. 854, 31. červenec, 1766) John Wood zemřel v roce 1779, v době, kdy ostatní rozvíjeli nepatrně rozdílné technologie. V roce 1766 bratři Cranageové „zkujnili“ v plamenné peci kousky částečně zoxidovaného litinového šrotu (staré pouzdra). Ve stejné době využíval Purnell profilové válce pro výrobu ocelových svářkových čepů (viz obrázek 89). Zatímco zkujňování samo o sobě podstupovalo proměnu, hromadné výfučny byly poprvé použity Cockshuttem v roce 1771 spolu s dřevěným uhlím, kdy objevil výhodu předehřátí litinové vsázky v plamenné peci. Tyto dvě změny urychlily celý vývoj. V roce 1755 Jesson a Wright poháněli své zkujňovací pece koksem s nízkým obsahem síry a zkujňovali koksem redukované surové železa. Zdá se, že se jednalo pouze o „rafinování“, tj. snižování obsahu křemíku a převádění uhlíku do chemicky vázané formy. 29 Proces byl dokončen vložením kovu do plamenné pece s ohništěm 3 m x 0.6 m, schopné pojmout 20 hrnců nebo paketů. Onionsovi v roce 1783 bylo přenecháno sázet přetavenou a stále roztavenou bílou litinu z plamenné pece přímo do plamenné pece a dokončit jeho oxidaci pomocí nuceného vnějšího dmýchání (viz obrázek 90). Vlk byl zpracován bucharem, ale zbylá část procesu byla provedena právě tak, jako v Cortově druhém patentu uděleném o devět měsíců později (1784). V jeho prvním patentu z roku 1783 Cort použil zkujňovací pec, přirozený tah plamenné pece a profilované válce s větším důrazem než kdokoliv jiný ještě na potřebu dobrého fungování vytahování strusky. V jeho patentu z roku 1784 udělal výjimku se zkujňovací pecí a celý proces spočíval pouze v pudlování v plamenné peci s pískovým dnem, které mělo tendenci absorbovat určité množství železa a převádět ho do strusky. Na tento postup bude odkazováno jako na „suché“ pudlování.

142

Postupně se proces začal zjednodušovat a se zvyšující se dostupností koksového surového železa s vysokým obsahem křemíku a s poklesem dřevouhelného surového železa spatřujeme všeobecné přijetí dvoufázového konverzního procesu: koksem poháněné rafinační pece okolo řady Cockshuttova mnoho výfučnového vynálezu ke snížení obsahu křemíku a přeměně uhlíku z grafitu do chemicky vázané formy a plamenná pudlovací pece pro oxidaci chemicky vázaného uhlíku. Protože výsledek Woodova patentu desilikonovaného kovu z rafinační pece byl vyjmut horký a kován ve formě koláče silného 2.5-3.8 cm, vykazující určitý stupeň oduhličení. Později v 19. století začaly pracovat „running-out fire“ a surové železo bylo odpichováno do formy kovových plátů 2.5-8 cm silných, 30 cm širokých a 3.7 cm dlouhých (viz obrázek 91). V některých případech bylo rafinované železo odpichováno přímo do pudlovací pece, jak naznačuje Onions. 30 90 Onionsova pudlovací pec z roku 1783, ve které oxidaci a před tavení litiny napomohl dmýchaný proud studeného vzduchu; komín byl krátký a hlavní část spalovaného vzduchu byla dodávána dmýcháním zpoza roštů (podle Morton a Mutton23) 91 Pozdní rafinační pec nebo „running out“ ohniště (podle Greenwood 30) V roce 1818 Rogers předložil návrh o nahrazení určitého množství křemíku oxidy železa v nístějích Cortsově plamenné pece, aby se vyhnul ztrátám kovu vzhledem k jeho oxidaci a slučování s křemíkem. Kyslík ve formě oxidů železa napomohl k oduhličení surového železa.31 Ale Joseph Hall tuto technologii vylepšil.32, 33 Pracoval se vsázkou železných okují (zarážkové okuje a struska) a docílil tak viditelné reakce mezi uhlíkem v železe a kyslíkem v oxidech železa, vytvářejí modrý plamen oxidu uhelnatého („pudlovací svíčky“). Tento jev se stal známým jako vření surového železa nebo mokré pudlování, v kontrastu s předcházejícímu procesu suchého pudlování. Hall také použil praženou pudlovací strusku (odpichovou strusku) pro nístěje jeho pecí, místo oxidů železa a křemičitého písku používaného Rogersem. Tento postup byl patentován v roce 1838. Typická pudlovací pec tohoto typu je vyobrazena na obrázku 92. Dalším rozvojem v této oblasti bylo použití regenerátoru odpadního tepla Rastrickem v roce 1827.34 Jednalo se o vertikální válcový kotel, skrze který procházel kouřový kanál pudlovací pece. Procesu oxidace při vlhkém pudlování železa bylo napomáháno přídavky oxidů železa do strusky. To urychlilo celý proces a umožnilo zpracování nerafinovaného surového železa. Prvním krokem v tomto případě je oxidace křemíku za vzniku vysoce křemičitých fayalitických strusek. Později se začne oxidovat bílá litina, za pomoci přídavků oxidů železa a probíhá reakce mezi uhlíkem a oxidy železa, vedoucí k uvolnění oxidu uhelnatého, tj. „uhlíkový var“. Určité množství síry a více než 80 % fosforu přechází ve velkém množství do vznikající strusky. Toto je pravděpodobně správné místo pro detailní pojednání o technologii a reakcích týkajících se pudlování, protože od roku 1830 neproděl tento proces žádné výraznější změny.35 Pokud vsázku tvořila převážně bílá litina nebo surové železo, začal proces při vyšší teplotě, než v případě šedé litiny. Teplota byla regulována dusítkem na komíně pece. Pec byla předehřátá od předchozí vsázky a obsahovala ještě určité množství železem bohaté odpichové strusky. Následně bylo vloženo 230 kg chladného kovu skrze obslužné dvířka, které byly sklopeny a utěsněny hlínou. Po 15 minutách bylo přesunuto surové železo a začalo se tavit dalších 30 minut. Struska, okuje a kov byly promíšeny míchacím hřeblem a po 45 minutách došlo k mocnému vření. Míchání hřeblem pokračovalo a lázeň postupně houstla, protože bod tání suroviny se zvedl v důsledkem ztráty uhlíku. Mohly být zpozorovány tečky kujného železa a těstovité hmoty, které byly rozdrceny, zatímco byla zvyšována teplota separující strusku a kov. Hmoty kovu byly kutáleny po povrchu dna k můstku, kde se shromáždilo přibližně šest vlků vážících 32-36 kg. Závěrečné přehřátí bylo provedeno pro zlepšení snadného vytěsnění strusky z vlků při vytěsňování strusky z vlků kováním a umožnění dobrého svaření částic. Vlci byly jeden po druhém vytaženy z pece, zatímco uvnitř byla udržována přiměřeně redukční atmosféra pomocí zavírání kouřového hradítka a udržování dveřního otvoru uzavřeného. 92 Typická velšská pudlovací pec s železnou nístějí Škvára (struska) byla odpíchnuta z pece po každém druhém ohřevu. Obvykle ohřev trval okolo 1.5 hodiny a během 12 hodinové směny mohlo být provedeno 5-7 ohřevů. Při suchém pudlovacím procesu nevzniklo tak velké množství strusky, celý cyklus byl rychlejší a mohlo být uskutečněno 9-10 ohřevů. Celkové množství zpracovávaných vlků se pohybovalo obvykle kolem 100-150 kg. Protože struska byla obvykle fayalitická s vysokým obsahem železa, došlo tímto způsobem ke ztrátě velkého množství železa. Ztráta se obvykle rovnala 143

7-18 % z množství vsazeného kovu. Samozřejmě, že škvára může být opět redukována ve vysoké peci, ačkoli to může přispět ke zvýšení obsahu síry a fosforu do jinak čisté vsázky. Vývoj vysoké pece 1700-1850 n. l. V první části jsme pojednávali o změně vsázky dřevěného uhlí na koks. Zatímco tato změna měla důležitý efekt na velikost vysoké pece, zejména na její výšku, v tomto období prodělala vysoká pec další změny, které měly naprosto zásadní efekt na dřevouhelný typ vysoké pece. Fakt, že koks s nízkým obsahem síry se ukázal být praktickým palivem používaným po roce 1720 a samozřejmě to neznamenalo jeho přeměnu na celém světě. Za prvé, ne všechno uhlí je koksovatelným uhlím a některé uhlí není možné koksovat a při zahřívání nabývá na objemu je vhodné pro vysoké pece, jak ukázal Wilkinson, který mohl získat dostatečně silný proud vzduchu. V některých místech bylo dřevěné uhlí stále hojně používané a v některých případech tomu bylo proto, že hutníci pracující s dřevěným uhlím měli zajištěné dlouhodobé dodávky z dob, kdy stavěli své pece. Nicméně v zemích s vysokou hustotou zalidnění již nebylo snadné zajistit zvýšení železářské produkce při používání dřevěného uhlí. Nejenom zde byla velká poptávka po dřevě jako tuzemském palivu, ale projevovaly se zde i silné tendence směrem k odlesňování, jako prostředku ke zvýšení zemědělské produkce. Za povšimnutí stojí zajímavost, že v jedné oblasti v Británii (Yorkshire) byly dřevouhelné pece zapáleny i v tak pozdním období jako v roce 176136 (viz obrázek 93), přesto však Maryporská pec v nepřístupné oblasti Cumberland, kde bychom předpokládali, že byl dostatek dřevěného uhlí, byla postavena v roce 1752 pro zpracování koksu.37 Ve skutečnosti hledali dřevouhelní hutníci nové oblasti s dostatečným množstvím paliva i tak daleko, jako v severním Skotsku, kde využívali hematit z North Lancashire a dřevouhelné pece pracovaly v Loch Fyne a Bonawe (1753) a v Invergarry (1729). 38, 39 Nové dřevouhelné pece byly v provozu od roku 1720 ve Walesu v Brecon a od roku 1755 v Dovey (Dyfi).40 Další dřevouhelná pec byla v provozu ve středozemí (Melbourne) od roku 1725 a není překvapivé, že její činnost byla ukončena v roce 1780. 41 Nicméně jedna z prvních pecí ve středozemí využívající uhlí se zdá být ta v Alderwasley (1764) a zároveň ta v Derbyshire, kde bylo ve vázce objeveno uhlí.42 Tato pec předcházela pecím postaveným v Morley Park (1780 a 1818), které byly navrženy pro uhlí a pomocí páry vháněným vzduchem. Ostatní evropské země poslaly v druhé polovině 18. století do Anglie pozorovatele, pro získání důkazů použití uhlí a koksu v železářství a mohly tak z toho profitovat. Datumy přijetí znalosti redukce uhlím nebo koksem v ostatních zemích (viz tabulka 63) ukazují na do jisté míry rostoucí tlak směrem k uhelným zdrojům. Švédové a Francouzi byli první, kdo nahlédli do nové technologie koksem vyráběného železa v Británii. Švédové neměli žádný skutečný problém s palivem, a přesto bylo malé množství uhlí dováženo z Anglie. Jejich zájem spočíval zejména v nových koksem poháněných procesech na jejich vlivu, které mohou mít na exporty do Anglie a zároveň sledovali, jestli neprobíhal nějaký nový vývoj, který by mohly převzít. Francouzi vyslali značné množství pozorovatelů, jako byl v 18. století Jars a de la Houliere a v roce 1836 Dufrenoy a jeho kolegové. 93 Vysoká pec z Low Mill nedaleko Cawthorne, Yorkshire (převzato z Baker 36) Během celého 18. století plynule rostly velikosti pecí.43 Tabulka 64 poukazuje na rostoucí velikost dřevouhelných pecí, začínajících u anglických pecí z let 1651-1652 a končící v roce 1794 pecí v Nevyansk v Rusku s výškou 13.5 m. Výška dřevouhelné pece byla považována za omezenou, vzhledem k špatným mechanickým vlastnostem dřevěného uhlí, ale v případě vysokých štíhlých pecí mohla být velká část objemu vsázky přenesena do stěn pece a ne přímo do dřevěného uhlí. Může se zdát, že tvar a schopnost přívodu vzduchu mělo mnohem více co dočinění s výškou pecí než samotné palivo. 44 Mnoho z dřívějších pecí bylo pod hranicí jejich maximální možné výšky (viz obrázek 94). Tabulka 63 Časové údaje pro počátky využití uhlí nebo koksu ve vysokopecním průmyslu La Creusot (Francie) Glewitz (Slezsko) Konigshütte (Slezsko) Seraing (Belgie) Mülheim (Ruhr) Vítkovice (Česká republika) Donetz (Rusko) Bilbao (Španělsko)

1785 1796 1800 1823 1849 1836 1871 1880 144

George Creek, Maryland (USA) Východní Pensilvánie (USA)

1817 1835

Tabulka 64 Rozměrové parametry vysokých pecí z 16.-18. století Lokalita

Datace

Výška, m

Průměr sedla, m

Úhel sedla, stupeň

Cannock

přibližně 1561 1651 1652 1652 1735 1682 1736 1695 1752 1752 1761 1777

-

-

78

Poměr výška/sedlo, V/S -

Coed Ithel 6,1 2,2 77 2,9 Sharpley 7,6 1,8 80 4,2 Rockley 5,2 2,44 2,1 Dovey 10,4 2,8 60 3,7 Gunns Mill 6,7 2,1 (40-50) 3,2 Dundon 8,7 2,7 3,2 Lamberhurst 7,2 1,6 75 4,5 Bonawe 9,2 2,44 3,7 Maryport* 11,0 3,8 72 2,9 Cawthorne 7,6 2,1 80 3,6 Coalbrookdale* 7,3 2,1 51 1,8 Johangeorgenstadt 6,1 1,5 4,0 Osek 1750-1800 7,2 1,9 62 3,8 Strašice 1750-1800 8,0 1,6 63 5,0 Larvik 1767 7,3 1,8 60 4,0 Vordernberg 1770 5,5 1,5 81 3,6 Treybach 1753 6,7 1,1 83 6,3 Švédsko 1770 7,7 2,1 71 3,6 Le Creusot 1777 10,7 2,9 72 3,7 Komárov I 1780 9,0 2,1 64 4,3 Adamov 1793 8,5 2,3 61 3,7 Komárov II 1796 11,4 2,7 72 4,2 Nevyansk 1794 13,5 3,7 53 3,7 Brymbo+ 1798 14,3 3,3 4,3 * koksové pece, ostatní dřevouhelné pece; + částečně koksové pece; ( ) předpokládané

Odkaz Morton174 Tylecote176 Morton177 odkaz173 odkaz184 odkaz183 Morton69 Swedenborg175 Tylecote et al.37 Baker36 Raistrick12 Jeniceck44 Jeniceck44 Jeniceck44 Jars11 Jars11 Jars11 Jars11 Reyne178 Jeniceck44 Jeniceck44 Jeniceck44 Jeniceck44 Davies

Nejstarší pece měly minimální počet nístějových otvorů (tj. dva) z toho důvodu, aby se vyhnuly narušení konstrukce pece a tyto otvory byly vyztužené nosnými ocelovými překlady nebo kamennými či cihlovými oblouky45 (Low Mill a Dundon). Velké množství pecí z 18. století mělo tři nebo čtyři otvory v čtvercovém tělese, což naznačuje, že jejich tvůrci počítali s možností použití více než jedné výfučny.36 Do této doby byla šachta a kelímek zabudovány do sedla kruhového průřezu, aby se vyvarovali problémům s napojováním kruhového sedla do čtvercové šachty. Ale kelímky (v těch případech, kdy byly odděleny od sedla) byly často čtvercového průřezu. V polovině století byla vyzdívka šachty obvykle cihlová, i když sedlo a kelímek byly vytvořeny z žáruvzdorného pískovce. Úhly sedla byly obvykle velmi strmé - 80° v Low Mill,36 a 59-72° v českých pecích.44 Horizontální železné výfučny byly instalovány do kónických otvorů ve vyzdívce, zhotovené ze dvou nebo více vhodně vyříznutých kusů kamene.41 94 Vývoj dřevouhelné vysoké pece v letech 1650-1800, zaznamenávající stálý nárůst maximální výšky, zatímco poměr výšky a průměru sedla pece zůstává víceméně stálý, kolem 3.7 m Tvar nístěje tvořený tymp a dam přetrval v nezměněné formě až do pozdního 19. století, kdy bylo zavedeno uzavřené ohniště. Ve střední Evropě, kde měly dřevouhelné pece stále dlouhé trvání, spočívala hlavní změna ve využití vylepšených dmýchacích strojů. Fakt, že odlévání vyhovujících železných válců nebylo v Evropě tak široce praktikováno jako v Británii, bylo považováno za důsledek upřednostňování důvěry vůči dřevu, spíše než na kov. Důsledkem toho bylo zavedení tří komorového dřevěného dmychadla, navrženého P. J. Gerstnerem, kde komory byly čtvercového průřezu se stranou 1 metr a poháněné vodním kolem s pístovými ojnicemi. 44 Tři komory poskytly mnohem stabilnější proud vzduchu, obvykle pouze skrze jednu výfučnu, přestože česká pec v 145

Adamově měla čtyři otvory. Mezitím v Británii a Francii mělo použití koksu za důsledek zvýšení velikosti pece, které bylo možné provést bez ohledu na profil pece, a proto bylo k dispozici mnohem účinnější dmýchací zařízení. Wilkinsonovy válcové dmychadla byla schopna poskytnout odpovídající množství vzduchu, zajišťované vhodným výkonným zdrojem. Toto tzv. zvýšení kapitálových zdrojů, neboť jak vidíme ze zkušenosti v Maryport, zdroje z vodní elektrárny byly pro zvýšené nároky často nedostačující a jedinou odpovědí byl parní stroj.37 Pec v Maroport baly vybudována v roce 1752 a navržena pro koks; její výška k sázecí plošině dosahovala 11 m a její objem byl 57m3. V tomto případě se jednalo o enormní nárůst velikosti ve srovnání s dřevouhelnou pecí vybudovanou přibližně ve stejnou dobu v Low Mill (15.7 m3). Přirozeně, že kožené měchy se projevily jako nedostatečné a v roce 1777 byla Wilkinsonem opatřena nová souprava železných válcových měchů. Vodní kolo běželo při 50 otáčkách za minutu a hřídel obsahovala 8 vaček na jeden válec a tak poskytovala 40 dmychů za minutu a proud vzduchu okolo 170 m3/min. Z tohoto období máme dostatečné znalosti o konstrukčních materiálech vysokých pecí. Přirozeně, že některé oblasti byly zaostalejší něž jiné a přetrvávaly v nich starší konstrukce. Ve Vordenbergské oblasti v Rakousku se objevují jednoduché kamenné konstrukce, složené ze dvou komolých kuželů, postavené na sobě. 46 Ty mohly fungovat buď jako Stiickofen nebo Flussofen. Po celou dobu byly budovány ze stejného kamene bez specielní vyzdívky jako v Treyback v Carinthia (1758), kde se objevoval ten samý typ, ale štíhlejší. Šachta švédské pece v Soderfors byla vytvořena ze struskových bloků pečlivé litých do forem. 47 Můžeme se domnívat, že kostra byla obvykle vyztužena železnými pruty nebo dřevěným rámem, který jsme mohli později spatřit na vyobrazení Waeldenské pece na ozdobné krbové zdi z roku 1636. 48 K odčerpání vody bezprostředně zpoza pece a k tvorbě větracích otvorů v těle pece byly provedeny komplikované opatření, umožňující snadné unikání vlhkosti při dmýchání do pece. Larvikova kresba pece 49 zachycuje vazníky a pozůstatky pece v Melbourne v Derbyshire 41 (1725-1780), znázorňují složitý labyrint chodeb, ponechaný v cihlovém zdivu mezi kvádrovým zdivem a vyzdívkou. Význam písku v zásypu mezi vyzdívkou a kostrou pece mohl plnit funkci ventilace a zabraňovat tak katastrofě, ale bez pochyby se přihodily nešťastné náhody a proto se domnívali, že bylo lepší být v tomto ohledu opatrný. PROFIL VYSOKÉ PECE Pokud šlo o vnitřní tvar pece, někteří mají dojem, že na jeho přesné formě příliš nezáleželo. Žádné dvě pece si nebyly podobné, pokud nebyly postaveny v párech (dvojité pece) a přesto i zde se objevovaly často rozdíly. Některé pece byly krátké a podsadité s nízkou hodnotou poměru výšky/sedla (V/S), jiné pece byly vysoké a úzké. V Low Mill se objevuje sedlo a kelímek konstruované vcelku, 36 jako u některých pecí ze 17. století, ale převážná většina stavitelů pecí upřednostňovala začít v určitém poměru se třemi samostatnými částmi kelímku, sedla a šachty - později se vždy zužující směrem ke kychtě, ačkoli její úhel neobyčejně kolísal. Příležitostně spatřujeme oválnou pec, která byla velmi stavěná s obtížemi, ale nakonec byla osvojena hladká vyzdívka tohoto typu, jako standard objevující se ke konci 19. století a to se v podstatě shoduje s dnešním typem pece s průměrem nístěje 14 m a výškou šachty 30 m. PECE ZE 17. - 18. STOLETÍ Mezi lety 1650 a 1800 probíhalo plynulé zvyšování maximální výšky pece ze 7 m k 13.5 m (viz obrázek 94). Nicméně výška menších pecí, například těch z Rakouska zůstala nezměněna. Zdá se, že dřevěné uhlí mohlo snášet tlak svrchní váhy zavážky až do výšky šachty 13.5 m, která ukazuje, že omezení výšky nejstarší pece nebylo kvůli pevnosti dřevěného uhlí, ale kvůli problémům s tlakem dmýchaného vzduchu. Tvar pece daný poměrem (V/S) zůstal napříč obdobím téměř neměnným s hodnotou okolo 3.7 (viz obrázek 94). Nicméně směrem ke konci období prodělal úhel sedla velkou změnu ze stupňovitě uspořádaných stěn v pozdním 17. století s úhlem okolo 75° k mělce se svažujícím stěnám s úhly pouze 50-60°. Zdá se tak být vzhledem k zvětšujícímu se objemu pece, když zachování původní výšky a průměru nístěje za ekonomickými důvody. To se zdá být z ekonomických důvodů pokusem o zvětšení objemu pece při zachování původní výšky a průměru nístěje. PECE V 19. STOLETÍ 146

Koksová pec od pozdního 18. století do raného 19. století pokračovala v tendenci ve zvyšování výšky a objemu tak, aby kolem roku 1815 poskytla výšku alespoň 14 nebo 15 m (viz obrázek 95). V poměru V/S neproběhla žádná změna, jejíž hodnoty setrvaly kolem 3.7. Stejně tak zůstaly nezměněny i úhly sedla s průměrnou hodnotou okolo 57° (viz obrázek 96 a tabulka 65). V obecném vývoji zde byly samozřejmě jedna nebo dvě výjimky. Například se zde objevovaly vysoké a úzké pece v Swansea a Neath Abbey50 s výškami mezi 15.5 m a 19 m a poměry V/S od 4 do 5.6. Pec ve Swansea musela být jednou z posledních vysokých pecí se zastaralým strmým úhlem sedla 73°. Dufrénoy50 konstatoval, že pec ve Swansea byla tenkostěnná, mnohem podobnější kuplovací peci, něž vysoké peci a ztráty tepla musely být mnohem větší než bylo obvyklé. 95 Vývoj koksové/uhelné vysoké pece, 1750-1900; povšimněte si nepřetržitého nárůstu výšky pece, zatímco výška dřevouhelné vysoké pece nevykazuje žádný nárůst kromě toho na obrázku 94; poměr výšky/sedla je opět neměnný okolo 3.7 Tabulka 65 Údaje o profilech koksových a uhelných vysokých pecí z první poloviny 19. století a pozdních dřevouhelných vysokých pecí Lokalita

Datace

Výška, m

Průměr sedla, m

Úhel sedla, stupeň

Whitecliff Derbyshire Seaton (Cumb.) Dudey Hallfields Staffs. Old Staffs. Swansea Pontypool Birtley Monkland Glasgow Glasgow Cyfarthur I Cyfarthur II Dowlais Neath Abbey

1806 1802-1813 1828

12,2 11,6 11,0

3,35 3,8 4,4

66 57 53

Poměr výška/sedlo, V/S 3,6 3,0 2,5

1828 1836 1836 1836 1836 1836 1833 1836 1828 1836 1836 1836 1836 1836

13,5 11,6 14,0 11,5 15,5 13,6 14,0 14,0 13,4 12,8 15,4 15,4 16,1 19,1

3,7 4,0 4,5 3,7 4,0 4,5 3,65 3,35 4,60 4,0 4,0 5,0 6,2 3,4

54 61 48 51 73 58 56 61 54 60 63 zakřivený 60 63

3,9 2,9 3,1 3,1 3,9 3,0 3,8 4,2 2,9 3,2 3,9 3,1 2,6 5,6

Odkaz Reference182 Farey62 Curwen MS179 Dufrénoy50 Morton50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50, 186

Lemington 1836 16,6 4,2 Bradford I 1836 12,5 4,0 Bradford II 1836 14,0 4,0 Corbyn´s Hall 1839 15,0 3,8 Wylam 1844 12,5 4,0 Alfreton 1844 12,2 3,4 * Komárov III 1879 11,3 3,0 * Barum 1844 10,0 2,1 (Norsko) * dřevouhelné pece, ostatní koksové nebo uhelné pece

55 55 67 73 60 60 59 75

3,9 3,1 3,5 4,0 3,1 3,6 3,8 4,7

Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy50 Dufrénoy51 Jones180 Jenicek44

96 Změny v úhlu sedla vysoké pece v průběhu let 1650-1900 Po roce 1850 proběhl opětovný návrat ke starším poměrů výšky a sedla, ale velikost pece se i nadále zvyšovala (viz obrázek 97). Zdá se, že byly opět objeveny výhody staršího stupňovitě uspořádaného sedla, když došlo k opotřebování vyzdívky sedel s mělkým sklonem.51 Určité změny prodělala také sazebna, kde bylo náhodou zjištěno, že širší sazebna má mnoho výhod, včetně většího objemu. Výška zavážky se postupně od 60. letech 19. století zvyšovala až k 20 m v roce 1930, což vyústilo v pec s celkovou výškou okolo 30 m (100 stop) a ta 147

setrvala neměnná až do dnešní doby. Poměr V/S zůstal na hodnotě 3.6 a se strmějším úhlem sedla 80°, což vedlo k pecím s průměrem nístěje větším než 10 m (viz tabulka 66). Zatímco tyto pece vybudované přibližně mezi lety 1850 a 1870 vykazovaly sklony k návratu ke strmému sedlu s úhly 70-80° (obrázek 96), ve starých pláštích nebylo snadné získat tyto úhly bez vyrážení sedla, proto sedlo sahalo do více než jedné třetiny až poloviny výšky pece. To vedlo k ochlazování sedla a k nerovnoměrnému klesání viskózní vsázky tím způsobem, že po určitou dobu byly uvedeny do provozu výfučny v sedle, produkující velmi bazické strusky.52 Neochota konstruktérů k použití více nístějových výfučen byla údajně vázaná k malým nístějím. Tabulka 66 Vysokopecní profily po roce 1950 Datace

Lokalita

1860 1870 1900-1920 1930 1944 1960-1970

South Staffs. Teesside USA typický Lincolnshire typický

Výška, m (od dna nístěje k sazebně) 15,0 19,7 26 20 18-25 30

Průměr sedla, m

Poměr výška/sedlo

Úhel sedla, stupeň

4,6 6,1 6,7 7,0 5,8-8,2 9,7

3,4 3,0 3,8 3,6 3,0-3,6 3,2

73 62-75 73 80 73-77 77

Odkaz

180 55 55

Poměr V/S zůstal neměnný v rozmezí 3.0-3.6, zatímco velikost pece narůstala. Postupně, jak se zdokonalovaly dmýchací motory a běžnými se staly rychle poháněná tempa, zvýšil se i počet výfučen, který se kolem roku 1880 zvýšil na šest a mezi lety 1940-1950 dosáhl počtu 14 výfučen v nístěji pece s průměrem 6.7 m. Moderní teorie o tvaru pece doporučují, že by úhel sedla neměl být menší než 75° a výška sedla (maximální průměr) by neměla být větší, než 15 % celkové efektivní výšky (od výfučny k sazebně). Výfučny se obvykle nacházejí ve vzdálenosti kolem 2 m od paty nístěje a měly by být mezi sebou vzdáleny 1.5 m. Zúžení šachty by mělo dosahovat přibližně 8 cm/m, tj. poměru okolo 1:12. Celková výška a objem pece všeobecně neudává velikost produkce, pokud nejsou uvedeny správné rozměry, a proto je výchozím bodem průměr nístěje. V současné době se průměr nístěje postupně zvyšuje od 9 ke 14 m.53 Jedinou další změnou, která potkala vysokou pec, bylo zavírání přední části pece. Ačkoli otevřená přední část s jeho tymp a dam byla obtížná a namáhavá z pohledu obsluhy, tzn., že přístup do celé spodní části nístěje byl teoreticky možný, i když prakticky velmi obtížný. Ložiska a nahromadění tuhého materiálu jako je „svině“ mohly být odstraněny, ale je nepravděpodobné, že by skutečně byly odstraňovány. Uzavření přední části pece bylo patentováno v roce 1867 Carlem Holstem jménem vynálezce F. Luhrmanna z Georgs-Marienhutte nedaleko Osnabrock a jeho patent byl postupně přijat i na dalších místech. 54 V dnešní době se jedná o standardní systém používaný ve všech pecích. Nístěj je v podstatě kruhová s dvěma otvory („notches“), které jsou vytvořeny v cihlovém zdivu a zablokované vhodným výmazem hlínou. Pro odpich železa jsou vyvrtány otvory a v tomto případě je určité množství ztuhlého železa spáleno kyslíkovým řezacím hořákem. Žlábky pro strusku a pro kov jsou radiálně odděleny pod úhlem 50° nebo více. Mohou se zde vyskytovat dva nebo více struskových kanálků, které se nacházejí přibližně 1 m nad kanálkem pro železo. Všechny tyto opatření představují zjednodušení spodní části pece a usnadnění práce z obav z tuhého nahromadění, které bylo prokázáno jako neopodstatněné. Nicméně jílové odpichové otvory měly být vytvořeny odpovídajícím způsobem, umožňující jejich relativně snadné odstranění.55 Dmýchací motory a dmýchání horkého větru S výjimkou Číny a některých zaostalých závodů ve východní Asii a v Africe bylo dmýchání do pecí prováděno zejména s harmonikovým typem měchů a příležitostně s dřevěnými boxovými měchy.41 Kožené měchy vyžadovaly značnou péči a údržbu a jejich pořizovací cena nebyla příliš nízká. Zvažujeme-li přednosti čínského typu pístových boxových měchů, japonské tatary nebo závěsných sklopných boxových měchů, je překvapivé zjištění, že v západní Evropě trvalo nahrazení stávajícího harmonikového typu měchu velmi dlouhou dobu. Ve východní Asii byly používány dřevěné pístové měchy, využívající vydlabané kmeny stromů jako válce společně 148

s hrncovitými měchy, jejichž kůže pokrývala vršky hliněných hrnců; později také rozšířených do Afriky. 57 Konstrukce harmonikového typu měchu byla detailně popsána Agricolou 56 a boxové měchy Plotem58, proto již není nutný žádný další popis. 97 Konečný tvar pece se strmým sedlem a oválným profilem, který byl v roce 1839 upřednostňován Johnem Gibbonsem a od té doby obecně přijatým typem, ale pouze pro rozměrnější nístěje Až do příchodu parního motoru se neuvažovalo o žádné jiné alternativě harmonikového typu měchu. Bylo jasné, že starší kožené měchy byly příliš slabé k plnému využití těchto nových prostředků síly a sama výroba parního válce jako takového ukázala, že vhodné dmýchací válce mohou být vyrobeny z mosazi nebo litiny. Zpočátku byly tyto válce poháněny vodním kolem, když bylo zajištěno odpovídající množství vody, nebo když byl nedostatečný zdroj financí pro pořízení parního motoru. 59, 60 V Británii jsme mohly pozorovat rozšíření válcových dmychadel pro vysoké pece v roce 1760. V roce 1776 využil Wilkinson parní stroj k těmto dmychadlům v Broseley ve Staffordshire a v Dowlais v jižním Walesu. Dmychadlem v Broseley v roce 1776 (Willey pec) byl jednoválcový stoj operovaný Boultonovým a Wattovým parním strojem (viz obrázek 85). Ve skicáři Williama Reynoldse61 (č. 41) můžeme spatřit kresbu mnohem složitějšího dvojčinného dmychadla s tlakovým regulátorem, u kterého se předpokládá, že bylo navrženo okolo roku 1790 pro Horsehay závody v Coalbrookdale. Ke konci století byl pro vysokopecní dmýchání k dispozici tlak vzduchu větší než 4 libry/palec2 (0.27 barů) a to umožnilo některým slévačům tavit v pecích využívající jako palivo surové uhlí bez dmýchání předehřátého větru, jak se zdá být praktikováno v Alderwasley in Derbyshire. 42 V některých pecích byl nezbytný vzduch dmýchán skrze jednu výfučnu, ale velká část pecí měla již přinejmenším dva otvory, skrze které mohly být vsunuty výfučny. Přesto nemáme žádné jednoznačné doklady o tom, že by byla skutečně použita více než jedna výfučna, a to až do Fareyově zprávy z Derbyshirské pece z let 1802-1813, ve které byly použity dvě výfučny v protilehlých stranách pece.62 Všechny z pecí detailně vyobrazené Dufrenoyem v roce 1836 měly dvě nebo více výfučen. Výfučny byl převážně z ocelového plechu, i když byla příležitostně použita i měď. Při dmýchání studeného větru nebylo nutné jejich ochlazování vodou a ocelové ukončení byly utěsněny v obloucích výfučen, zhotovených z cihel nebo kamenného zdiva. Zvýšený a mnohem stabilnější průtok vzduchu byl umožněn dmýchacími válci s regulátory, které využívaly zjednodušený tvar výfučen. Dříve byly u kožených měchů a některých starších typů válcových měchů umístěny do každé z výfučen dvě hubice. Ke konci 18. století pravděpodobně běžný tlak větru nepřekračoval hodnotu 1 libry/palec 2 (0.067 barů), ale ve Staffordshire54 v roce 1832 se tlak dvojnásobil až na 1.65 liber/m2 (0.18 barů) a kolem roku 1870 dosahoval až 4 libry/palec2 (0.27 barů). V roce 1944 tlak větru dosahoval více než 20 liber/palec 2 (1.3 baru).56 Kolem roku 1870 v Ayresome63 ustoupily vahadlové dmýchací motory přímo pracujícím vertikálním parním motorům a ve 20. století již byly v provozu různé metody. V některých případech byly v provozu parní strojy pracující z vysokopecními plyny a současný trend směřuje spíše k elektricky poháněným motorovým dmychadlům. Dalším velkým pokrokem bylo samozřejmě využití horkého větru. Historie horkého větru 57 je více méně neobvyklá, protože mezi některými slévači panovalo přesvědčení, že pece pracovaly lépe v zimě, v důsledku chladnějšího větru. Pokud zde existovala nějaká pravda, byla zde proto, že Neilson v roce 1825 předložil návrh, že v letním období bylo ve vzduchu obsaženo větší množství vlhkosti. Neilson ve skutečnosti navrhoval sušení vzduchu přes nehašené vápno. Jsou zde jisté doklady, že lidé před neilsonovým patentem z roku 1828 využívali ve výhních předehřátý vzduch, ale ve skutečnosti se předpokládá, že Wilkinson mohl na krátkou dobu mezi lety 1795 a 1799 využívat horký vítr v některých z jeho pecích v Bradley.65 Tento objev mohl být v této věci významný a zodpovědný za úspěch, kterého dosáhnul, ale máme zde pouze málo dokladů pro pokračování zde nebo kdekoliv jinde a Wilkinsonův podnik v roce 1836 zkrachoval. J. B. Neilson, majitel patentu horkého vzduchu měl mít vědecké vzdělání a zkušenosti z plynárenského průmyslu. Experimenty s předehříváním vzduchu uskutečnil zejména pro zvýšení objemu vzduchu, než jeho teploty a uvědomil si, že jeho úspěch nepramenil z prvně zamýšleného úmyslu a hledal proto svolení k jeho vyzkoušení v jedné z pecí v železárnách Clyde, využívající tepaný železný box s rozměry 1.2 x 1 x 0.6 m, který 149

byl zahříván z vnějšku.66 Zvýšil teplotu vzduchu na 27°C a dokonce i tato hodnota měla efekt na zlepšení kvality železa a tekutosti strusky. Na základě této práce se dožadoval patentů, získaných následně ve Skotsku a Anglii. Velmi brzy vytvořil zdokonalené zařízení, s kterým dosáhl 140°C a brzy zjistil, že k uvolnění většího množství zahřátého vzduchu byly nezbytné větší zdroje vnějšího tepla. Tento projekt vyústil v použití „trubkového“ ohřívače větru, tvořeného souborem litinových rour ve tvaru „U“, skrze které byl hnán dmýchaný vzduch (viz obrázek 98). 98 Litinové „trubkové“ ohřívače větru Určité množství opozice vůči pokračování experimentů Clydeho železárnách, protože se vměšoval do výroby, takže ostatní hutníci se věnovali vývoji různých typů trubkových ohřívačů větru s většími topnými plochami. Přirozeně, že někteří z nich, například W. a A. Baird v Gartsherrie měli námitky k placení trvajících licenčních poplatků Neilsonovi a jeho sponzorům. To vyústilo v soudní kauzu, ve které byl uznán Neilsonův nárok. V roce 1831 Dixonovy a Calderovy železárny zvýšily teplotu větru až na 315°C a začaly redukovat místo koksu uhlím, což umožnilo zužitkování známých tmavých rudních pásem, které byly ve skutečnosti směsí uhlí a železné rudy. S ohřívači větru přetrvávaly i nadále velice významné problémy, které nebyly nikdy úplně vyřešeny, dokud v druhé polovině 19. století nedošlo k vynálezu Cowperova a Whitwellova žáruvzdorných typů regeneračních ohřívačů větru (viz obrázek 99).64 Vývoj Nelsonova typu ohřívače pracoval s počtem litinových rour, opatřených hliněným obalem (viz obrázek 98) a rozdílná roztažnost mezi kovem a cihlami postupně vyústila v praskání rour. Výhody získané za tu cenu, že byla zapotřebí, nebo mohla být tolerována ocel s vysokým obsahem křemíku, byly velmi významné. Ne jenom, že horký vítr činil uhlí poměrně snadno použitelným palivem, zejména vzhledem k jeho vyšším dosažitelným teplotám a mnohem bazičtějším struskám, které byly tímto způsobem získatelné, ale mohl být použit antracit, jak bylo praktikováno v jižním Walesu a samozřejmě i v USA, kde tím nastaly další problémy, s přehříváním výfučen, které musely být ochlazovány vodou. Byly navrženy dvě uzavřené vodní výfučny, využívající dutou litinovou staffordshirskou výfučnu, která byla dříve využívána v rafinačních hutích a Condieho nebo Scotchova výfučna, která byla zhotovena ze svářkové železné trubice, převádějící vnitřní vodu do železného obalu67 (viz obrázek 100). V Clydeho železárnách dosahoval tlak větru 2.5 liber/palec 2 (0.16 barů) a byly zde použity dvě výfučny s průměrem 7.6 cm. V roce 1829 byla vsázka tvořena 260 kg koksu, 160 kg pražené železné rudy a 45 kg vápence, zatímco v roce 1830 to bylo 260 kg koksu, 280 kg železné rudy a 70 kg CaCO 3. V roce 1833 byla vsázka tvořena 260 kg uhlí, 260 kg železné rudy a 31 kg CaCO3. Poměr paliva a rudy byl tedy snížen z 1.5:1 na 1:1 při použití uhlí a horkého větru68 (viz tabulka 67). 99 Žáruvzdorné ohřívače větru 100 Systém vodou chlazených výfučen pro předehřátý vítr a Neilsonova výfučna použitá v Clydeho železárnách v roce 1832, založená na starších typech používaných v kovárnách a rafinačních hutích; b Condieho nebo Scotchova výfučna použitá Bairdsem v Gartsherrie; c moderní vysokopecní výfučna umožňující pracovat při 900°C

Pražení rud V průběhu tohoto období bylo běžnou praxí pražit hlinitou (nodulární) železnou rudu za účelem zvýšení její prostupnosti. Pražení mohlo mít malý vliv na porózitu hematitů, ale ty byly často praženy za účelem snížení obsahu síry, který byl v některých případech velmi vysoký (1,0 %). 69 Toto zde se zdá být případem Elbanských rud, použitých v toskánských pecích v Capalbio, kde můžeme i v dnešní době pozorovat množství pražících pecí na rudu.70 Pražení také sloužilo k rozrušení soudržnosti rudy na obvyklou velikost, která byla menší než 12 mm v případě méně propustných rud. Pražení mohlo být provedeno v pražících kupách na zemi nebo v boxech, tj. v nízkých zdí obehnaných prostorách nebo pražících pecích. Z pohledu spotřeby paliva obecně platí, že čím jsou použity komplikovanější konstrukce, tím je proces ekonomičtější. Při pražení v kupách se hodnoty pohybují mezi 100-200 kg/t při použití dřeva nebo uhlí a okolo 30 kg/t ve složitějších pecích 71 (viz tabulka 68). Tabulka 67 Zlepšení produkce a poměru koksu v letech 1828-1840, přisuzované do velké míry využití ohřívačů větru (většinou podle Corrins66)

150

Závod

Teplota větru, (°C)

Datum

studený 150 315 studený horký (okolo 150) 320

Clyde 1829 Clyde 1830 Clyde 1833 Calder 1828 Calder 1831 Calder 1833 * zahrnující potřebu ohřevu větru

Poměr paliva (uhlí nebo koks) k železu* 8,05 5,15 2,88

Množství vyrobeného železa t/den

5,6 6,6 9,0

Tabulka 68 Pražení železných rud (podle Garillo71 a Jars72) Typ

Použité palivo

Objem rudy, t

kupa

dřevo

-

Poměr palivo/ruda, kg/t 50-150

kupa

uhlí

-

150-200

regulovaná kupa ohrada

dřevěné uhlí

-

-

15 dní až měsíce 15 dní až měsíce 7 t/den

300-350

-

-

-

-

-

Francie

pražící pec pražící pec

dřevo a dřevěné uhlí dřevo a dřevěné uhlí dřevo dřevo

Mariazell (Rakousko) Larvik

30-35

180

3 dny

pražící pec

dřevo

-

-

-

pražící pec

dřevo a dřevěné uhlí

90

22 t/den

pražící pec pražící pec pražící pec pražící pec pražící pec pražící pec pražící pec

dřevěné uhlí koks uhlí uhlí uhlí uhlí uhlí

100 kg/uhlí a 5100 kg/dřevo za den 50

Styria Allevard (Pyreneje) Toskánsko (Elba) Maďarsko

pražící pec pražící pec

BF plyn BF plyn

ohrada

pražící pec BF plyn pražící pec vyrobený plyn * sloupec označující váhu vypražené železné rudy

Produkce nebo trvání*

40 50 100 35 5-7

34 (23) t/den 12 t/den 30 (20) t/den 12-15 t 100-200 t/den 70 t/den

-

14-15 t/den 2-3 t/den

300 m3 plynu 30 kg uhlí/t

40 t/den 25 t/den

Lokalita

Maďarsko Siegerland Clarence (UK) Gjers (UK) Sommorostro (Švédsko) Fillager, 1851 (Carinthia)

Velmi často byly používány běžné vápenné pražící pece, v některých případech pece vyhřívány vysokopecním plynem a v dalších případech po roce 1851 vyráběným plynem. Obdélníková pražící pec použitá v Styria72 byla zhotovena z kamene do výšky 3-4 m, délky 4.5 m a šířky 2 m. Na dně měla zapalovací a vyprazdňovaní otvor stejně jako vápenná pec. Pec byla vyplněna střídajícími se vrstvami dřevěného uhlí a rudy a v poslední uvedeným případě nadrcenou rudou do velikosti „ořechu“, kdy vrstvy dřevěného uhlí byly 30 cm silné a ty s rudou silné 60 cm (viz obrázek 101).

151

V Larvik v Norsku v roce 1767 bylo pražení prováděno v kruhových obezděných ohradách, schopných pojmout 300-350 t rudy. Vsázka baly navrstvená střídavě z vrstev rudy a smíšeného dřeva a dřevěného uhlí do výšky 2.53 m. Pražení v kupách s uhlím bylo použito v Carron ve Skotsku v roce 1764. Nodulární ruda byla nadrcena na kousky vážící 3-5 kg a umístěna na zešikmené lože uhlí dlouhé 7 m, široké 3.5 m a 15 cm hluboké. Kupa dosahovala ve středu výšky 1 m a byla pokryta uhelným prachem a popelem. Pražení rudy v kupách setrvalo v Británii až do 20. století.73 V Northamptonshirském rudním poli byl tento postup používán až do roku 1910. Ruda byla pražena v povrchovém dolu nejprve postupem kladení vrstvy hrud uhlí na dno, poté určitého množství uhelného mouru a na závěr uložení vytěžené rudy do výšky přibližně jednoho metru. Pražení železné rudy není nadále nutné provádět, pokud je vysokopecní vsázka smíšená a slinutá. Všude tam, kde byl v polovině 19. století stále používán studený vítr, byl vysokopecní plyn k dispozici pro vyhřívání pražících pecí, stejně jako ve Finspong ve Švédsku v roce 1857.74 Zde byly praženy červené hematity a magnetity dokonce i při nízkém obsahu síry a poté drceny na velikost menší než 2.5 cm. V Cleveland (Teesside) oblasti Británie nebyl k tomuto účelu k dispozici vysokopecní plyn a pece byly vyhřívány koksem. V původních kruhových pecích v Clarencových závodech byl koks a ruda míšeny dohromady a spotřeba koksu se pohybovala okolo 100 kg/t. Spotřeba byla snížena v pozdějším (Gjersově) typu pece75, která byla schopná vypražit 200 t/den se spotřebou koksu 35 kg/t (viz obrázek 102). VÁPENEC Předtím, než byl vápenec sázen do vysoké pece, v podstatě nebyl pražen a není tak prováděno ani v dnešní době. Avšak podle Jarse byl v 18. století v několika závodech jako je Blankenbourg v Brunswick vápenec před vsazením pražen.76 To se zdá velmi neobvyklé, protože pražený vápenec mohl ve vlhkém prostředí rychle zvětrávat na hydroxid a stával se tak obecně na obtíž. Měl by tak být po pražení rychle převáděn do pece. Postupy koksování Výroba koksu v některých lokalitách následovala za výrobními metodami dřevěného uhlí. V Clifton v roce 1765 dosahovaly kupy 3.7 m v průměru a měly základy z pískovcových desek zajišťující prostupnost, na které byl umístěn objem materiálu.77 Kupy byly vytvořeny ve tvaru kuželu vysokého 1.5 m a následně byly pokryty zeminou a uhelným prachem. V Carron ve Skotsku trval pražící proces 14 hodin. Kruhová základna z kusového uhlí byla hromadně zapálena a kropena uhelným popelem v intervalech, přispívajících regulaci tahu. Koksování v kupách bylo stále používané i v tak pozdním období jako v roce 1830 v Black Country nedaleko Dudley. Dno kupy bylo tvořeno zeminou a ve středu se nacházel volný cihlový komín (viz obrázek 103). Hromady dosahovaly 9 m v průměru a 1.5 m výšky a kupy byly výrazně větší, než ty v Clifton. 101 Ohradové pražící pece na železnou rudu (z Garillot71) 102 Několik příkladů uzavřených pecí na pražení rudy V jiných hutích byly při výrobě koksu používány podlouhlé kupyy. V jižním Walesu byly 3,7 m široké, 1 m vysoké a obsahovaly až 3 t materiálu na jeden metr délky. Tyto hromady byly v některých zemích kvůli úsporám tepla a paliva nahrazeny obdélníkovými pražícími pecemi. Horizontální a vertikální kouřové kanály byly zhotoveny ve stěnách a sázení bylo prováděno skrze otvory na konci pece. V Newcastle bylo pražení v pecích prováděno již v roce 1765 a vyskytovaly se zde tři typy pecí, přičemž největší z nich byla ze čtvercové zděné konstrukce, která vyráběla koks pro sladování. V roce 1826 byly používány podobné typy pecí ve Sheffield. 78 Ty byly zhotoveny z cihel postavených do průměrem 3 m a vnitřní výšky 1 m z vnějších zdí z nasucho kladených kamenů, poskytující maximální izolaci. Tyto pece pracovaly kontinuálně, šetřily teplem a byly vyplněny malými kusy uhlí skrze strop, který měl svažující se úrpveň k patce klenebního oblouku skrze stěnu (vykládací) dvířka. Spíše výjimečný typ byl postaven v Maryportu,79 se svažující se sázecí plošinou, směřující ze hřbetu pece. Dokonce se zdá, že velšská pec v Dolgun měla nejméně jednu koksovou pec kopulovitého typu. Další příklady z 18. století se objevují v Malham Moor a v Norwich.80 Koksovací pece, které byly postaveny před rokem 1850 a používané až do roku 1900 byly objeveny nedaleko Mirfied v Yorkshire.81 Ty byly zhotoveny z žáruvzdorných cihel a dosahovaly 2,5 m ve vnitřním průměru a 1,5 m výšky od podlahy k vrcholu střechy. Protože dveře byly pouze 0,6 m široké, je neobvyklé, že by mohly být 152

vyplněny do výšky větší, než je tato, protože vsázka byla obvykle vyprazdňována prostřednictvím hrábí skrze dveře. Sázecí otvor ve střeše měl okolo 30 cm v průměru (viz obrázek 104). Ve Whinfield v hrabství Durham máme jedny z nejstarších mezičlánků regeneračních úlovitých pecí,82 které byly postaveny v roce 1861 a běžely až do roku 1958. Byly postaveny z cihel a jsou poněkud větší, než ty z Mirfield, dosahující 3,3 m v průměru a 2,8 m vnitřní výšky s 1,1 m vysokými dveřmi. Pro usnadnění vykládání se podlaha svažovala. V zadní části pece byl běžný vodorovný nafukující se kanál, který byl připojený do každé z pecí pomocí malého nakloněného kanálu a dehtové vedlejší produkty byly sbírány do kondenzační nádoby, sloužící společně velkému množství pecí. Jako v Mirfield byly postaveny kruhové kopulovité pece z dlouhých násypů s pomocí kamenných zachycovacích zdí. Prostor mezi cihlovou pecí a kamennými zachovalými zdmi byl vyplněn sutí a pece byly schopné zadržovat teplo do té míry, že mohla být nová vsázka zapálena teplem naakumulovaným z té předchozí. Po roce 1850 se zdá být tento postup běžnou praxí pro rychlé ochlazování koksu, který se nachází uvnitř pece. Pec ve Whinfield obsahovala 5 t uhlí, které bylo sázeno prostřednictvím čtyř důlních vozíků, běžících po kolejnicích nad řadou pecí a koksování trvalo 72 -96 hodin. Slévárny železa Surové železo z vysoké pece bylo přetavováno v plamenná nebo plamenné peci, která byla odpovědná za vysokou kvalitu britských kanónů v polovině 18. století.77 V dřívějších obdobích bylo železo odléváno přímo z vysoké pece a potíže s vlastní kontrolou odlitého kovu způsobené samotným redukčním režimem byly často odpovědné za nízkou kvalitu kovu. Dvojité pece byly vybudovány, aby umožnily výrobu rozměrnějších kanónů a tento proces byl více méně až do konce 18. století v Evropě univerzálním. 104 Úlovité koksovací pece v Mirfield, Yorkshire (podle Lyne81) Nicméně práce Darbyho a Wilkinsona způsobily revoluci v litinových odlitcích a redukce koksem měla vytvořit snazší výrobu měkké šedé litiny místo mnohem křehčí bílé lininy. Velká část surového železa z vysoké pece byla nicméně nízké kvality a znečištěná struskou. Přetavování v plamenné peci umožnilo strusce vyplouvat na povrch zvláště proto, že nadále neprobíhaly teplotní omezení vysoké pece a byly dostupné daleko vyšší teploty. 83 Tavící podmínky byly nepatrně oxidační a docházelo k redukci určitého množství uhlíku, poskytující tak šedší a měkčí železo s vysokou tekutostí. Zdá se, že Wilkinson si byl vědom prospěšného účinku manganu a přidával oxid manganičitý do vsázky jeho vysoké pece nebo kuplovací pece,84 ale nevíme, zdali věděl, že tento přídavek hrál příznivou roli na konečný obsah síry. Na začátku 18. století byla v olověném a měděném průmyslu velmi rozšířená plamenná pec poháněná uhlím, tak že není překvapivé, že ji Darby používal pro přetavování železa při výrobě svých hrnců. Z nějakého důvodu byl v průběhu odlévání přerušen proud větru do vysoké pece a nebylo tak možné držet chod do nístěje a nabírat tak malé množství taveniny pro neobvyklé odlévání bez toho, aby se pec ochladila z důvodu nedostatku větru. 105 Plamenná pec pro přetavování litiny, zdokumentovaná v Newcastle v roce 1765 (z Jars85) Máme důvěrné informace o plamenné peci z Newcastle85, která byla použita v roce 1765 pro měžné litinové odlitky (viz obrázek 105). Ohniště bylo vytvořeno z říčního nebo mořského písku a 3-4 hodiny vypáleno, než bylo vsazeno 1,6-1,8 t železa, které trvalo přetavit 1,5 hodiny. Některé pece byly schopné pojmout až 3 t kovu, jiné pouze 2 t, ale předpokládalo se, že menší pece jsou schopny vyrobit kvalitnější kanóny. V Réaumurově,86 Diderotově a D´Alembertově enycklopedii87 můžeme spatřit, že pro přetavování železa pro dělové koule byly používány malé vysoké pece – poháněné dřevěným uhlím s ručním dmýcháním. Proč se tyto pece začaly nazývat kuplovací není známé (toto označení s velkou jistotou používal Wilkinson v roce 1794). Tyto pece nevykazovaly žádné podobnosti s kopulovitou klenbou a lepším označením se může zdát být termín plamenná pec. Ve skutečnosti byla její neželezná verze plamenné pece označována jako „cupulo“, nesoucí v zápisové knize Londýnské (Quaker) olovnářské společnosti z roku 1701 své první označení jako plamenné redukční pece a použití tohoto označení přetrvalo v obchodnictví s olovem a způsobilo mezi vědeckými autory velké zmatení. Nicméně slovo cupola je zdrobnělina latinského cupa – soudek, a z toho důvodu je mnohem výstižněji požité pro malé tavící pece s nuceným přívodem vzduchu ve tvaru soudku, které byly používány pro přetavování litiny. Tyto pece byly segmentové a velká část segmentů do sebe přesně zapadala, poskytující tak přiměřeně pevný spoj. Spodní díl pece sloužil jako kelímek a když došlo k roztavení kovu a bylo odstraněno dřevěné uhlí z 153

povrchu, segmenty tvořící šachtu mohly být rozebrány, zanechávající tak kelímek zdvižený a jeho obsah odlitý do forem. Tyto tavící jednotky byly přenosné, poháněné ručními měchy a ideální pro odlévání dělových koulí (viz obrázek 106). 106 Malá kuplovací pec na tavení litiny pro dělové koule, 1722 (podle Reamur 86) Musíme mít na paměti, že tyto pece vyvinuté jako zvonařské pece, které spolu s malým čínským typem vysoké pece byly běžnou součástí vybavení chemické a metalurgické laboratoře v polovině 18. století a velmi dobře víme o dělnících jako Reamur, kteří také znovu objevili tvárnou litinu. Wilkinson v roce 1794 používal koksem poháněné kuplovací pece, ale nemáme bohužel udaných více detailů o jejich velikosti a tak se zdá, že byl prvním, kdo využíval koks, a proto se jeho výsledek často ve Francii označoval jako „fourneaux á la Wilkinson“.89 Od roku 1836 byl vzduch do kuplovacích pecí dodáván z pístových dmychadel,90 ve Swansea jednoduchým dmychadlem se 126 cm v průměru, zdvihem pístu 190 cm a intervalem 18 zdvihů za minutu mohly být poháněny dvě kuplovací pece, jedna menší vysoká pec a rafinační pec. Kuplovací pece byly v provozu v blízkosti Bradfordu a Lemingtonu nedaleko Newcastle. Reamurův vynález kujné litiny byl pravděpodobně jeden z nejvíce vzrušujících objevů, přesto však užitečným pokrokem celého období. Stejně jako Dudley vyhodnotil zřejmé rozdíly mezi bílou a šedou litinou, ale zdá se, že za příčinu rozdílu považoval síru. To že „žíhal“ bílou litinu ve směsi obsahující dřevěné uhlí naznačuje, že se pokoušel o nauhličení, tj. převedení železa na ocel spíše než oduhličení. Naštěstí použil kostní popel a oxidy železa, stejně jako ostatní přísady a ukončil je s neutrální atmosférou, vedoucí k mírnému oduhličení. Nejprve byl přesvědčen, že šedá litina obsahuje více nečistot než bílá litina a povšiml si, že výtěžnost svářkového železa v rafinační peci byla větší při použití bíle litiny, spíše než šedé. Později, poté co si povšimnul, že litina může být vyrobena změnou ochlazovací rychlosti buď z bílé, nebo šedé litiny si uvědomil, že nečistoty nebyly hlavním důvodem rozdílu. S velkou pravděpodobností se jednalo o jeden z prvních výsledků řízeného vědeckého experimentu v metalurgii. Dalším pokrokem v oblasti odlévání bylo zavedení formování do „zeleného písku“. V předchozích obdobích byly odlitky zhotovovány do hlíny nebo antuky, které byly kompletně nebo jen částečně vysušeny a to bylo nevyhovující. Pokud je kov odlit do hmoty jako je hlína nebo písek obsahující vlhkost, pak musí být prodyšnost formy mnohem vyšší než množství vznikající páry a když horký kov přichází do kontaktu s formou a bude mít vlhkost vliv na kov a udělá jej porézním. Před 18. stoletím byly hojně používány hlíny v písčitohlinitých směsích a to zmenšovalo jejich prodyšnost tak výrazně, že obsažená vlhkost musela být odstraňována sušením nebo vypalováním. Při použití přírodních písku, ve kterých je hlína obsažena v množstvích menších než 5-10 % je jejich zvlhčováním možné docílit dostatečně pevné a prodyšné formy pro bezproblémové odlévání roztaveného železa nebo bronzu přímo do nepřesušeného písku. Není jasné, kdo tento způsob objevil, ale zdá se, že byl používán Darbym I pro lití jeho tenkostěnných litinových „hrnců“ (kotlů). Alternativa suchého pískového procesu využívá většího množství antuky a vlhkosti k získání vyšší pevnosti, ale vyžaduje sušení ve vypalovací peci a je tedy mnohem nákladnější, než formování do zeleného písku. Nemáme žádný doklad, který by dokazoval, že Darby využíval technologie suchého písku, ačkoli pravděpodobně používal spíše tuto nebo písčitohlinitou směs pro vnitřní jádra forem kotlíků. Rozměrnější kotlíky, stejně jako zvony a další velké odlitky byly stále vyráběny v písčitohlinitých formách. V Boultonově a Wattově slévárně Soho, která vyráběla zejména části pro parní strojy, byly v roce 1795 používány všechny výše uvedené formovací techniky, ale formování do zeleného písku bylo používáno pouze v omezené míře. Plamenná pec byla použita zejména pro tavení kovů na rozměrnější předměty a kuplovací pec pro menší množství taveniny. Všude jinde můžeme spatřit podobnou situaci a může se zdát, že kuplovací pece byly příliš malé pro využívání dostupného objemnějšího šrotu. Menší slévárny poháněly kuplovací pece z vodou poháněných „ventilátorů“. V roce 1837 je ve Workington v Cumberland udávána hodnota kuplovací pece 10 liber a pravděpodobně je tvořena z litinových desek svázaných dohromady pásky ze svářkového železa do formy bareu.91 Tato konstrukce byla obložena přírodním pískovcem z místních zdrojů a stmelena šamotem (viz obrázek 107). Pozdní železárny 154

Jako prostředky produkce tvárného kovu, kujného železa přímou metodou bylo velmi konkurenceschopné s nepřímou metodou zejména v oblastech, které byly výrazně zalesněné. Tudíž spatřujeme proces přímé výroby ve formě katalánské výhně v Pyrenejích i v 19. století (1840). V podstatě od 15. století v tomto procesu neproběhla žádná podstatná změna, i když v železářství byla všeobecně zavedena vodní síla, ale lupa v tomto případě dosahovala váhy 100-200 kg a katalánský proces tíhnul k použití „trompe“, jako prostředku dodávání proudu vzduchu.92 107 Deskovitá kuplovací pec z 19. století V roce 1851 bylo ve Švédsku malou měrou stále vyráběno přímo redukované železo, 93 ale právě na severoamerickém kontinentu došlo ke zdokonalení této technologie. V roce 1831 zde bylo okolo 10 % kujného železa vyráběno procesem přímé redukce.94 Kolem roku 1856 dosahovala produkce 6 % a byla do velké míry rozšířeným postupem, protože celková produkce kujného železa byla přes 0,5 Mt. Železářské pece byly tvořeny železem plátovanou katalánskou výhní, využívající horký vítr95 a poháněné dřevěným uhlím se sníženou spotřebou na 2060 kg/t surového materiálu, tzn. poskytující „koksový“ poměr 2,06, který byl výhodnější než ten dosažitelný nepřímým procesem. Kromě toho byla zvýšena výrobní rychlost jedné lupy vážící 236 kg na 3 hodiny a dosahuje tak srovnatelné produkce jedné 180 kg lupy za 6 hodin u pyrenejské katalánské výhně. Mechanické zpracování železa Výheň ze 17. století obvykle zahrnovala úpravné procesy jako vyhřívací a rafinační pece. Tato tradice pokračovala do jisté míry až do 19. století a pudlovací pece byly přirozeně situovány v blízkosti kováren a válcovacích tratí, kterým sloužily. V zemích, které byly odkázány na dřevěné uhlí probíhaly různými způsoby pokusy, vedoucí ke zvýšení efektivity a byly organizovány mezinárodní soutěže pro srovnání různých dostupných technologií.96 Jeden ze soupeřů předložil návrh na kompletně sjednocený závod, který zahrnoval vysokou pec s válcovými dmychadly pracující na vodní pohon. Druhý a třetí soubor válcových měchů dmýchal do vyhřívacích výhní a samostatné vodní kola poskytovaly energii pro kovárny. Všechny tyto zařízení byly pod jednou střechou, ale jednalo se pouze o ideální vzor, kterému bylo mnoho závodů velmi vzdáleno, zejména protože neměli dostupnou vodní sílu. Nicméně v Británii, kde byly spolehlivé dodávky dřeva a vody vždy velkým problémem, proběhlo velmi brzy rozdělení vysoké pece a výhně – správně na počátku vysokopecního období - a setrvaly až téměř do konce 18. století, kdy rozhodli železáři jako Wilkinson jít „pracovat kovářským způsobem“ (1777). 97 Použití uhlí v tomto období činilo toto sjednocení možným a bylo pouze otázkou se naučit, jak využít parní strojy k pohánění hamrů, řezacích stolic a válcovacích stolic. HAMRY Vodní kolo zajišťovalo otáčivý pohyb, který mohl být snadno využitelný hamry (viz obrázek 108) a válcovacími stolicemi, ale parní stroj přerůstal potřebu pro čerpání a byl navržen hlavně jako zdroj energie. V této formě mohl být beze změny použit pro dmýchání. V roce 1777 Wilkinson vyzkoušel jednočinný atmosférický parní stroj, který koval sám o sobě do obrobků, využívajících zápustkový buchar s hlavou vážící 27 kg.97 Ale v roce 1782 Boulton a Watt dodávali pro pohon pákového bucharu při 25 úderech za minutu sériový atmosférický parní stroj s planetovým pohybem. To oslabilo rám bucharu, ale motor sám o sobě byl vyhovující. V roce 1782 byly v provozu dva párou poháněné buchary, ale jeden z nich byl pákový buchar s hlavou vážící 55 kg (viz obrázek 109) a druhý byl zdvihací buchar s hlavou vážící 300 kg. Boultonův a Wattův motor navržený pro zdvihací buchar e v Horsehay v roce 1793 využíval planetový ozubený převod. 108 Buchar s postranním zdvihem nebo pákový buchar použitý v Seatonových železárnách v roce 1816 na vodní pohon V roce 1787 byly v provozu dva buchary poháněné jedním motorem o síle 28 koňských sil, oba pákové buchary. Každý buchar mohl být obsluhován rozměrnou uhlím vytápěnou a cihlami vyzděnou výhní, podporovanou dmýchaným vzduchem, ve které mohly být vyhřívány železné lupy na kovací teplotu (viz obrázek 110). Tento typ výhně byl standardním typem sloužícím pro účely zpracování železných a neželezných kovů, ve skutečnosti zachovalý do dnešní doby v menších verzích, využívaných menšími nožíři a dalšími řemeslníky v oblasti Sheffield. 109 Parou poháněný pákový buchar typu používaného v roce 1788 Wilkinsonem v železárnách v Bradley 155

110 Výheň s prohloubeným ohništěm a vodou poháněným válcovým dmychadlem v Seatonových železárnách, Cumberland Zatímco Wilkinsonův motor byl schopný produkovat 300 dmychů za minutu, v praxi nebylo možné docílit poměrů větších než 100 dmychů za minutu. S šesti vačkami to mohlo znamenat rychlost 18 otáček za minutu. První názorný příklad pákového bucharu je uváděn Defrenoyem (viz obrázek 111), který byl zhotoven z litiny a sloužil ve Staffordshire k vytlačování strusky z vlků.98 Jednalo se opravdu o velmi jednoduchý typ bucharu s minimálním počtem částí. Všechny tři typy bucharu mohou být spatřeny v plně vybavených závodech, kdy každý typ vlastní jeho optimální poměr zpracování a váhu hlavy kladiva. Menší pákové buchary byly pravděpodobně velmi početné a používané pro vykovávání cínových tyčí do plechů a v neželezných „závodech na tepané výrobky“ pro „mosazné“ nádoby na vaření a pánve. VÁLCOVÁNÍ A ŘEZÁNÍ Jak bylo již zmíněno, po určitý čas byly používány malé válce zejména pro zplošťování plechů před dělícími a razícími účely. Obecně se může zdát, že tyto aplikace zahrnovaly velmi malé zmenšení tloušťky a z toho důvodu pláště nevyžadovaly být příliš silné ani hnací síla nemusela být příliš velká 99 (viz obrázek 112). V roce 1792 si Wilkinson patentoval vylepšenou válcovnu plechu, využívající řetězové opásání okolo válce a připojený ke zdroji parního stroje, tak že poskytoval částečnou (vratnou) rotaci. 100 Toto zařízení bylo určeno pro zpracování pudlovaných tyčí a válce dosahovaly průměru 1,5 m, délky 1,8 m a vážily každý přes 8 tun. Pro válcování to nebylo úplně dostačující, ale princip mohl být použit pro ohýbání plechů pro parní kotle. 111 Párou poháněný pákový padací buchar použitý okolo roku 1836 pro vycezování strusky ze svářkové oceli (z Dufrenoy, vol. 2, obrázek 111) 112 Válcovací a vytěsňovací válec, železárny Seaton Jak již bylo uvedeno, v roce 1766 Purnell patentoval použití profilových válců pro výrobu tyčí lodních šroubů a tento nápad byl později převzat Cartem na výrobu pudlovaných ingotů. 101 Tyto válce měly tři úběry a jeden z válců (spodní) byl poháněn přes růžici z vodního kola a druhý (horní) skrze ozubené soukolí ze spodního válce. Ten se lišil od použití nezávislých pohonů pro spodní i horní válec oddělenými vodními koly a byl využit pro vytlačovací válce v raném 18. století. S velkou pravděpodobností se Cart v jeho válcích ve Funtley vrátil k dřívějšímu uspořádání,102 které se zdá být velmi podobné uspořádání vyobrazeném Diderotem. Dufrenoy okolo roku 1836 poskytl detailní kresby a plány válcovacích stolic. 50 Po zpracování pákovým vytěsňovacím bucharem následovalo protažení ingotů do plochého a kruhového tvaru. Všechny tyto dvouválce byly poháněny parním motorem skrze ozubený převod. Dvouválce na plechy obsahovaly válce s 40 cm v průměru a délkou 1,4 m. Pro malé tyče byly použity tříválcové stolice a drát býval obvinován kolem vyšších úběrů, tříválcové stolice jsou také vyobrazeny při válcování plechů a je zde doklad, že tento princip byl známý již okolo roku 1825.103 ZAŘÍZENÍ NA VRTÁNÍ A STŘÍHÁNÍ V tomto období začínáme spatřovat rozvoj mnohem přesnějších stříhacích a strojních nástrojů. Nejstarší dělo mělo svůj vývrt vyčištěn s jednoduchou horizontální vyvrtávačkou znázorněnou Biringucciem a máme zároveň doklad vyvrtávací tyče ze Sussexu, pravděpodobně datované do 17. století, ve které jsou na řezací straně zhotovené čtyři břity z kalené oceli, navařené na opěrné plíšky ze svářkové oceli.104 Použití jádra a problém s jeho vysoušením přirozeně vedl k odlévání masivního děla a použití mnohem výkonnějších vyvrtávacích zařízení k vytvoření vývrtu. Není pochyb o tom, že takto byly vyráběny kvalitnější zbraně, protože poréznější oblast ve středu odlitku byla nyní spíše kompletně odstraněna než jako dříve ponechán uvnitř vývrtu, sousedícím s jádrem. Těžší vrtání bylo nejprve provedeno vertikálním vyvrtávacím zařízením, ve kterém bylo dělo zavěšené přes vyvrtávací tyč, která byla otáčena koňmi a v tomto případě se jedná o typ vyobrazený Diderotem v roce 1762. Řezné nástroje měly početné zakalené ocelové vložky, v principu se nelišící od těch doporučených Biringucciem. 113 Wilkinsonovo zdokonalené vyvrtávací zařízení

156

Nicméně náročnost parního motoru a zvyšující se použití rozměrnějších železných pumpovacích a dmýchacích válců vyžadovalo něco lepšího než toto a můžeme proto někdy okolo poloviny 18. století spatřit opětovný návrat k horizontálnímu vyvrtávacímu zařízení.105 Bronzové masivní děla byla odlévána přibližně od roku 1715, kdy byl zaveden Maritzův postup vrtání. 105 V tomto případě rotovalo dělo a statický vyvrtávací nástroj byl vyztužen několika ložisky. Tímto způsobem bylo docíleno zvýšené přesnosti. Tento postup byl aplikován Antonym Baconem okolo roku 1773 na ocelové děla a skutečný závod byl pravděpodobně vybudován Johnem Wilkinsonem v Broseley, který si tento postup patentoval v roce 1774.106 Pro válce s otevřenými zakončeními bylo možné použít rotující vyvrtávací tyč s ukotveným válcem, protože vyvrtávací tyč mohla být z vnějšku válce na obou koncích vyztužena (viz obrázek 113). Vyvrtávací tyč byla dutá (trubka) a obsahovala otvor, podél kterého bylo možné zasunout kus oceli, a ten byl při otáčení spojen s tyčí, která se volně pohybovala horizontálním směrem uvnitř trubky. Kus oceli nebo klín byl zaklínovaný ve vyvrtávacím kotouči a obsahující na jeho okraji řezné nástroje klouzal okolo vyvrtávací tyče. Trubka byla otáčena vodním kolem, později parním strojem a řezné nástroje byly přisouvány kontrolovaným pohybem tyče uvnitř trubky. Trubka mající větší průměr než stará vyvrtávací tyč byla méně ohebná a mohla být otáčena na ložiscích umístěných na obou obráběcích válcových koncích tak, že mohlo být docíleno daleko vyšší přesnosti. To poskytovalo parní válce, které Boulton a Watt vyžadovali pro jejich efektivnější motory. Vertikální vyvrtávací stolice přetrvávala ve svém využití, ale obrobek v tomto případě rotoval na čelní desce podobné soustruhu a vyvrtávacím nástrojem tak mohlo být pohybováno pouze vertikálním směrem. V Oslu v roce 1760 byly přetavovány staré a defektní děla, které byly pro snadné vložení do malých plamennách pecí rozřezány.107 Řezání bylo provádělo kotoučovou pilou, dosahující 30 cm v průměru. Jednalo se o železný kotouč s vloženými ocelovými zuby. Pila byla roztáčena vodním kolem a zbraň byla oproti řeznému kotouči postupně zmenšována. Zdá se to být jeden z nejstarších dokladů použití kotoučové pily, vzhledem k tomu, že pila běžně používaná pro odstraňování nálitků (vtoků) ze zbraní byla horizontální a ručně poháněná. Výroba oceli „Ocelí“ je myšleno železo obsahující znatelné množství uhlíku a nikoliv takzvané dnešní oceli, které jsou zejména nízkouhlíkaté „slabé“ oceli – moderní obdobou svářkového železa. Na začátku našeho období byla ocel dovážena Brity ze Švédska a Ruska a byla pečlivě využívána vzhledem k tomu, že cena oceli byla přibližně trojnásobná oproti ceně tyčového železa. Část z této oceli byla vyráběna cementací železa nebo paketováním a určité množství bylo vyráběno i přímo v rafinační peci. Víme, že v St. Gallen bylo určité množství kovu z Stücköfen odděleno a použito jako ocel, ačkoliv Japonci také oddělovali ocel z jejich tatarského – přímého redukčního procesu. Ve Štýrsku a Tyrolsku mohla být získávána takzvaná „přírodní“ ocel jako hlavní produkt rafinace, využívající bílou litinu při zvyšování sklonů výfučen v pecích a vytvářející jisté další změny v procesu,109 což bylo hlavním postupem využívaným ve Švédsku a Belgii.110 Další možností byla přímá výroba železa s vyšším obsahem uhlíku v železářských pecích, ale v této době byl železářský přímý proces vymírajícím řemeslem, zaniklým v téměř celé západní Evropě kromě Pyrenejí a Korsiky. Nicméně až do pozdního 19. století byl přímý proces neobyčejně aktivní v novoanglických státech v severní Americe, i když se zde nezdá být tímto způsobem záměrně vyráběna ocel. Podle všeho problém se separací strusky svědčil proti tomu. Nauhličení dokončeného předmětu bylo používáno pro určité typy sériově vyráběných mečů a pilníků, 111, 112 ale většina oceli byla vyráběna cementací vysoce kvalitních ingotů svářkového železa. CEMENTOVÁNÍ OCELÍ Přirozeně, že velké množství uhlí vedlo k jeho použití v cementačních procesech, které byly dříve ve Švédsku a Rusku prováděny nákladně s dřevěným uhlím nebo dřevem. Ve Švédsku probíhala konverze svářkového železa na ocel v peci obsahující tři komory dlouhé 2 m, které byly zahřívány po 6-7 dní. Tento postup vyžadoval 100 t dřevěného uhlí k přeměnění 450 kg železa na ocel.113 Na objednávku vyzkoušet a snížit cenu používaného materiálu bylo z Anglie dováženo určité množství uhlí. Nebyl zde žádný problém při zavádění uhlí k vyhřívání cementačních pecí a v 18. století v Británii se brzy stal jediným způsobem výroby surové oceli. Železné tyče získávané redukcí dováženým dřevěným uhlím byly kvalitnější, protože obsahovaly poměrně málo strusky a fosforu. Později se objevovaly tendence zpomalit 157

cementační reakce. Ve Sheffieldu se vyskytovaly dva typy cementační pece využívající švédské železo. 114 Jednou z nich byla malá pec jednokomorového typu a druhá dvoukomorová pec. Velmi dobře známé jsou pozdější pece, kdy v době jejich popisu přinejmenším jedna existovala ve Sheffieldu a jedna v oblasti Newcastle (viz obrázek 114). Sheffieldské pece byly cihlové s klenutou komorou přes 3.7 m v průměru, ve které byly umístěny pískovcové nádrže. Ty pojmuly 4-5 t plochých železných tyčí s průřezem 7,5 x 1,3 cm, uložených v dřevouhelném prachu a utěsněné směsí železa a písku získaných z brusných kotoučů nebo odštěpků kotoučů. Teplo z uhelných plamenů sálajících se spodních roštů se přenášelo k nádržím skrze odpovídající průduchy. Síra v atmosféře nemohla mít žádný vliv na železo, které bylo velmi dobře chráněné. Teplota se mohla pohybovat kolem 900°C a udržovala se po dobu 5 dní. Ploché ocelové tyče při tomto procesu poněkud nabývaly na objemu v důsledku reakce mezi uhlíkem a zbytkovým kyslíkem v kovu (zejména ve strusce), výsledkem čehož byl výsledný materiál nazýván „puchýřovitou“ ocelí. Získané produkty byly poté znovu ohřátý v kovářských výhních, paketovány a zpracovány do tyčí vhodných velikostí. Výsledek nebyl příliš homogenní, obsahující 1 % C na povrchu a velmi malou koncentraci uhlíku v jeho středu a po kování měla ocel vláknitou strukturu, často se zbytkovou struskou kolem svárů paketovaných vrstev. Není pochyb o tom, proč se v roce 1740 hodinář Huntsman proti tomuto postupu vznesl námitky a upřednostňoval svou mnohem homogennější kelímkovou ocel. 114 Cementační pec stále stojící v Derwentcote, hrabství Durham 115 Kelímková přetavovací ocelářská pec Huntsman je obecně spojován s výrobou homogenní plávkové oceli tavením nauhličených „puchýřovitých“ tyčí v kelímku a upřednostňující jejich odlévání do ingotových forem před kovářským zpracováním. Víme, že i v tak pozdním období jako v roce 1765 nebyl v Sheffieldské oblasti tento postup široce používaný a týkal se pouze ocelí vyžadující kvalitní konečnou úpravu, jako nejlepší břitvy, nože, některé hodinkové pružiny a hodinářské pilníky. Kelímkové pece se nepochybně vyvinuly z dříve uváděných pecí používaných na výrobu mosazi. 115 Velké množství ocelářských pecí obsahovalo pouze jednotlivé rozměrné kelímky, 23-25 cm vysoké s 15-18 cm v průměru. „Puchýřovitá“ ocel byla vložena do kelímku se záhadným tavidlem (pravděpodobně práškovým sklem) a kelímek byl umístěn na „stoličku“ na roštu. Uhlí bylo rozmístěno všude kolem a zapáleno, vzduch byl přiváděn pod roštnicí a produkty spalování odváděny skrze postranní otvor nad komínovým nástavcem, pomocí vysokého komínu. Otvor byl utěsněn víčkem (viz obr. 115). Ocel trvalo roztavit 6 hodin a poté byla odlita do litinových forem, vytvářející tak ingoty vážící kolem 10 kg. Jediný rozdíl mezi tímto postupem a některými způsoby výroby indické oceli (wootz) spočíval v delším času, potřebným pro roztavení o ochlazování taveniny v případě indických postupů, které zapříčinily vznik hrubé struktury po ztuhnutí taveniny, zapříčiněné delším časem difúze uhlíku na vnitřní a vnější straně kelímku. Kelímkový proces se stal až do druhé poloviny 19. století běžnou metodou výroby rozměrných ocelových odlitků napříč Evropou a Ruskem. Tento proces sloužil jako metoda výroby jistých slitin nástrojových ocelí až do 20. století, ale v dnešní době byl nahrazen vysokofrekvenčními a uhlíkovými obloukovými pecemi. PUDLOVANÁ OCEL Značné množství oceli bylo vyrobeno mezi lety 1850 a 1880 pomocí upraveného pudlovacího procesu. Byl to zjevný nápad poté, co vyšlo najevo, že rozdíl mezi litinou a kujným železem spočíval v obsahu uhlíku, ale pudlovací proces bylo tímto způsobem obtížné kontrolovat, protože zanechával zbytkový obsah uhlíku ve stejné koncentraci, jak bylo obvykle spojeno s ocelí, tj. 0,5-1,2 %. Cort měl původně kolem roku 1823 nápad, kterému trvalo ale určitý čas, než byl považovaný za kontinentálně využitý. 116 Nebyl uplatněný až do roku 1851, kdy se dozvídáme o jeho použití v Británii v železárnách Low Moor nedaleko Bradfordu. Zde je zaznamenáno, že v železářské pudlovací peci při deseti ohřevech s úbytkem pouze 6,75 % bylo vyrobeno celkem 1250 kg oceli. Bohužel cena vyrobené oceli byla příliš vysoká a vzhledem k požadavku získat maximální houževnatost, byla ocel tavena a použita ve formě odlitku. Tabulka 69 Složení pudlovaných ocelí (podle Barraclough117) Prvek

C Si

Množství, % Ebbw Vale, 1863 surové železo 2,68 2,21

pudlovaná ocel 0,50 0,11

Francie pudlovaná ocel 1,18 0,33 158

Mn S P

1,23 0,125 0,426

0,14 0,002 0,096

stopy 0 0,02

Kolem roku 1898 dosahovala pudlovaná ocel na kontinentu značného úspěchu, kde Krupps aktivně uskutečňoval svou produkci, která vyžadovala daleko více zkušeností než svářkové železo a pracovníci dostávali za odvedenou práci bonus. Obsah uhlíku v jejich produktu byl proměnlivý vzhledem k problémům s jeho kontrolou a ingoty byly členěny do tří skupin: A – obsahující 0,9 – 0,75 % uhlíku, B – obsahující 0,75 – 0,65 % uhlíku a C obsahující méně než 0,6 % uhlíku. Bonusy byly vypláceny pouze za jakosti A a B. Obsah fosforu v surovém železe byl nízký (ale ne tak nízký jako v Bessemerové oceli) a velká část vyráběného kovu byla využita jako tavná vsázka pro ocelové odlitky. Je jisté, že pudlovaná ocel dosahovala vyšší kvality, protože do určité míry se zde koncentrovaly rozpuštěné nečistoty (viz tabulka 69), ale bez pochyby měla pudlovaná ocel srovnatelný obsah strusky se svářkovým železem. V pudlovaném stavu byla ocel použita na podvozkové pružiny, ale většina oceli byla přetavena za účelem homogenizace struktury. V tomto stavu oproti svářkovému železu více konkurovala zažitým kelímkovým ocelím, a když po zavedení nové nízkouhlíkaté plávkové oceli přestala být pudlovací pec nezbytná pro výrobu kujného kovu, tak postupně zanikla. Měď EXTRAKCE MĚDI Na Evropském kontinentu byl převládajícím postupem extrakce mědi stále německo-švédský proces, při kterém byly sulfidické rudy praženy a redukovány podle Agricolova modelu. V Mansfeld proces sestával ze sedmi pražících a redukčních operací. Nejprve byl podřadný kamínek oddělen od zestruskovatělé hlušiny a následně byl obohacen obohacovacím tavením, určeným k zoxidování a zestruskovatění přítomného železa. Obohacený kamínek byl následně postupem pražení rudy namrtvo pražen na oxid, který byl redukčně taven na černou měď a rafinován.118 Při procesu tavení kamínku byl roztavený materiál odváděn skrze odpichový otvor v čele pece a kov byl oddělen od strusky v předpecním prostoru, zatímco odpichový otvor v průběhu tavby zůstával zavřený. Struskové nánosy byly odstraněny rozbitím čela pece. Výsledkem byl podřadný kamínek, který byl pražen po dobu 9 dnů v ohradách a následně rozdrcen a šestkrát nebo sedmkrát přepražen, dokud nebylo docíleno vypražení na mrtvo. V druhé polovině 16. století bylo možné v této technologii spatřit nepatrnou změnu, kdy první operace začínala tavbou pyritů v šachtové peci za vzniku výsledné strusky a kamínku s určitým množstvím drahých kovů (slitina zlata a stříbra). Jednalo se o první pokus použití tepla, získaného oxidací síry v sulfidické rudě a zároveň úsporného využití paliva. Když byl obsah stříbra v mědi dostatečný k splacení ceny odstříbřování, byla černá měď odstříbřena tavením s olovem a z pece byly odpíchnuty plankonvexní ingoty slitiny mědi a olova. Při ztuhnutí je v tuhé mědi olovo téměř nerozpustné a proto mohlo být kovové olovo, které obsahovalo téměř veškeré stříbro z mědi (a z olověné rudy) vycezeno ohříváním ingotů při teplotě výrazně nižší, než je teplota tání mědi (1084°C). Když bylo docíleno nízkého obsahu stříbra jako v Harz, byla měď rafinovaná v takzvaných „spleiss“ pecích, které byly používány v Rio Tinto ve Španělsku okolo roku 1840. Zde byly následně použity tyto pece také pro rafinaci černé mědi, a tyto pece německého vzoru a s detaily jsou vyobrazeny na obrázku 116. Nístěj dosahovala okolo 1,7 m v průměru a byla opatřená měchy a výfučnou, pro urychlení oxidačního procesu, nezbytného pro rafinování. Palivem bylo dřevo a plyny z kouřového kanálu unikaly skrze otvory v půlkulaté střeše.119 116 Saská pec pro pyrometalurgickou výrobu mědi (podle Diderot87) Situace se příliš nezměnila ani v polovině 18. století a Diderotova encyklopedie z roku 1762 zobrazuje významný detail používaných pecí. Jako hlavní příklad pece použité pro extrakční výrobu mědi zvolil Diderot pec z Freiberg (Sasko), která měla dosahovat výšky 2,5 m. Jeho vyobrazení je velmi detailní a užitečné, protože poskytuje informace o aspektech, které jsou v Agricolově popisu nedostatečné. Nicméně je jasné, že pec a celý proces se v zásadě nezměnily (viz obrázek 116). Výfučna byla nakloněna pod úhlem 1° nebo 2°, nístěj se svažovala a tekutá struska a kamínek byly odpichovány z nístěje do sump nebo setter. 159

Kamínek byl pražen v ohradách s určitým množstvím průduchů v zadní stěně (viz obrázek 117). Šachtová pec se velmi podobala té použité pro první tavení (tj. redukční tavení) oxidovaného kamínku. Za účelem znovuzískávání stříbra byla do taveniny v určitém kroku přidávána olověná ruda, která při vycezovacím procesu oddělovala stříbro od tuhé mědi (furneaux de division) (viz obrázek 118). Tento postup zůstal od Agricolovy doby beze změny a z pohledu nízkých potřebných teplot byl poháněný dřevem. Kupelační pece použité pro extrakci stříbra z vycezeného olova byly obvyklé konstrukce, využívající měchy. Podobné válcové pece, často dvojité, byly použity bez měchů pro rafinaci černé mědi. Právě v tomto kroku spatřujeme použití kontinentální pracovní techniky ve standardním typu plamenné pece s vysokým komínem, zajišťující tah pece. V souladu s Diderotem byl tento postup použit ve Vosges v Geromagny a je popisován v Schluterově pojednání z roku 1738 (viz obrázek 119).120 Není proto překvapivé, že pro rafinaci byla prvně použita v kontinentální praxi plamenná pec, protože v nepřístupné nístěji šachtové pece to bylo nemožné a v kovářské výhni to bylo proveditelné pouze zdlouhavou cestou121 (viz obrázek 120). Výrazně širší ohniště plamenné pece a nezávislý ohřev z odděleného topeniště mohl činit oxidační a pólovací operace mnohem snazšími a účinnějšími. 117 Pražící ohrady pro (a) měděné rudy a (b) pro kamínek (podle Lindroth) 118 Vycezovací pec pro extrahování stříbrem bohatého olova z koláčů redukované mědi (podle Erckerl187) 119 Plamenná pec na měď vyobrazená Schlüterem a mnohými dalšími 120 Rafinační výheň na měď (podle Schluter120) Měď byla také pyrometalurgicky vyráběna v různých částech Španělského království a není pochyb o tom, že tak španělská výroba tvořila důležitý podíl v evropské poptávce. V roce 1786 ztroskotala na portugalském pobřeží španělská loď naložená více než 600 t měděných ingotů a housek, které samostatně vážily okolo 100 kg. Jednalo se o rozsáhlý import, zamýšlený jako náhrada za přerušení britských a švédských dodávek, vzhledem k probíhající válce. Sevillské archivy ukazují, že v průběhu období 1761-1775 Španělé obdrželi z Peru 1450 t mědi. Není pochyb o tom, že většina mědi přicházela z chilských dolů.122 Máme k dispozici popis měchy dmýchaných pecí, používaných k výrobě tohoto typu ingotů. 123 V samotném Španělsku v Rio Tinto probíhaly různé snahy o zpracování ložisek opuštěných Římany. V roce 1839 byly používány šachtové pece specifické německé tradice a typu popsaným Diderotem a mnohými dalšími, a který je vyobrazen na obrázku 116. Jak bylo zmíněno výše, rafinace probíhala v peci na míšeň, která byla stejného typu, jako ta používaná v 15. století v Massa Marittima v Toskánsku.124 V této peci byl kov odpichován do dvou smolných kotlíků, ve kterých byla hladina kovu ztuhlá pod rozstřikovanou vodou a utuhlý kov byl páčen ven. Jednalo se o rafinační systém, praktikovaný na mědi z pokladu nalezeném v Helgoland a datovaným do 12. - 14. století.125 Tabulka 70 Složení šedých měděných rud, pyrometalurgicky zpracovávaných ve Swansea okolo roku 1850 (Napier127) Prvek

Cu S Fe Sb As Zn SiO2 Al2O3 CaO MgO O2

Zdroj Cornwall

Devon

Algeria

15,5 23,7 41,7 5,6 3,1

12,5 15,6 15,0 4,1 0,8

8,5

51,6

20,3 14,2 4,6 7,5 5,0 1,1 47,3

Všechny rudy; myšleno složení, % (Le Play) 13,5 23,1 19,7 0,9 38,5 2,4 0,3 0,4 1,2

121 Schéma technologického postupu Welšského procesu pyrometalurgické výroby mědi (podle Hopkins126) 160

Tyto procesy byly velkými spotřebiteli paliva a v průběhu 200 let jejich využívání v této souvislosti proběhlo malé zlepšení. V Británii se nicméně projevoval nedostatek dřeva a v některých oblastech zvýhodňovala pohotová dostupnost uhlí použití plamenné pece místo vysoké pece. Problém s palivem se zhoršil, protože dostupnost rud začala řídnout, ale problém s nedostatkem paliva nebyl na kontinentu naléhavý, dokud se pyrometalurgická výroba poutala k silně zalesněným horským oblastem. Anglický nebo přesněji Velšský proces pyrometalurgické výroby mědi byl založen na použití plamenné pece, která byla ke konci 17. století průkopníkem pyrometalurgické výroby olova. Samozřejmě, že princip nebyl nový, protože přetavovací pece používané pro bronzové zvony byly v podstatě tohoto typu. Ale eaand byl kov míšený a tavený pod střechou kopulovité pece. Pece používané pro pyrometalurgickou výrobu olova pomocí uhlí byly mnohem více sofistikované a bylo možné u nich provádět lepší kontrolu nad oxidačními a redukčními podmínkami. Velšský proces byl zaveden okolo roku 1700 a zpočátku vyžadoval deset operací, 126, 128 ale okolo roku 1830 hutníci ze Swansea snížili tento počet na šest nebo sedm operací (viz obrázek 121). Základní rozdíl spočíval v rozsáhlém použití pražící reakce nebo dvojitého rozkladného procesu, při jejichž použití byla používána síra jako redukční činidlo. Ta byla používána při předpražení nebo při použití oxidických rud. Zvýšení produkce bylo závislé na dovozu Swansea, jako nejkvalitnějším zdroji na světě dostupných rud, které často dosahovaly více než 60 % Cu. Směšováním oxidických a sulfidických rud v rozmezí 8-60 % Cu (viz tabulka 70), mohla být provedena maximálně dvojitá rozkladná reakce s minimálním použitím paliva. Co se týká podmínek v pecích, všechny procesy byly oxidační. Nejprve byly pyritické rudy (s vysokým obsahem sulfidu železnatého) kalcinovány, pro zanechání síry ve formě Cu2S a FeS v ekvimolekulárních poměrech. Tento postup byl navržen pro vytvoření kamínku (surový kov), v dalším kroku obsahující okolo 35 % Cu, 35 % Fe a 30 % S. Pro kalcinaci byla použita plamenná pec s kapacitou 3-4 t, teplotou 800°C a pracovní dobou 12-24 hodin. Produkt byl za účelem jeho rozrušení s velkou rychlostí ochlazován ve vodě. V dalším (tavícím) kroku procesu byla vyžíhaná ruda smíšena s oxidickou rudou s nízkým obsahem železa. Pro toto tavení byla použita menší plamenná pec (pec na pražení rudy) s křemenným ohništěm a s dosahovanými teplotami v řádu 1150°C. Nejdůležitější reakce byla: Cu2O + FeS → Cu2S + FeO. FeO byl odstraněn z ohniště ve formě strusky přídavkem křemíku a tak se získal surový kov (kamínek) (viz tabulka 71) a černá fayalitická struska (viz tabulka 72). Kamínek byl rozdrcen a v dalším kroku byl za účelem odstranění přebytečného železa nadrcený kamínek žíhán. Z toho důvodu byl smíšen se sulfidem mědi s nízkým obsahem železa a žíhán kvůli snížení obsahu síry z 30 na 15 %. Vsázky o objemu 2 t byly zpracovány při teplotě 800°C během 24 hodin. Další krok byl označován jako „běh na kov“ a jeho cílem bylo získat 100% „bílý kov“, tj. Cu2S. Při tomto procesu byl v kovové peci smíšen žíhaný kamínek z posledního kroku s bohatými oxidickými rudami. Pro tento účel byla plamenná pec velmi horká (> 1200°C): produktem byl bílý kov obsahující 75 % Cu, 2 % Fe, 23 % S a poměrně bohatou strusku (obsahující 5-5 % Cu), která byla znovu použita při předchozích krocích. Tavidlem byla struska z pecní nístěje. Pokud byl obsah železa příliš vysoký, nebo nebyly k dispozici chudé oxidické rudy, byl vyráběn „modrý kov“ bohatý na železo, který byl přidáván jako doplňková oxidační směs do speciální pece na výrobu „rafinovaného kovu“. Tabulka 71 Složení produktů pyrometalurgické výroby mědi ze Swansea (podle Napier 127) Produkty surový kov (kamínek) modrý kov (kamínek) bílý kov (kamínek) surová měď puchýřovitá měď

Složení, % Cu 31,4

Fe 41,3

S 27,3

SiO2

O2

Sn+Sb

55-66

9-18

20-23

2-5

1-4

0,7-1,3

78

2

18

2

90-96

2,4

0,6

0,7

2,9

0,5

98-98,5

0,8

0,1

0,6

1,0

Pb

161

rafinovaná měď

99,8

0,05

0,04

0,04

0,05

Tabulka 72 Složení měděných strusek ze Swansea (podle Napier 127) Prvek

SiO2 FeO Al2O3 MgO CaO CaF2 Cu Fe S SnO2 + Sb2O5

Množství, % Odpadní struska z „pražící pece“

60,5 28,5 2,9 0,6 2,0 2,1 0,5 0,9 0,6 1,4

Struska sebraná z modrého kovu z „kovové pece“ 36-40 54-58

Ztuhlá struska z bílého kovu z „kovové pece“

Mědí bohatá struska sebraná z pražící pece

60,4 36,1

37 49

33 43

1,5-2,0

3,5

8

15 (CuO)

3

2

0,7-1,3

Dalším krokem byla nejprve výroba kovové mědi, která byla Velšskými hutníky označován jako „pražení“. Zde bylo maximálního využití docíleno dvojitou rozkladnou reakcí: 2Cu 2O + Cu2S → 6Cu + 2SO2. Housky bílého kovu byly nakupeny v peci a oxidovány a poté postupně taveny po dobu 8 hodin, zatímco proběhla dostatečná oxidace, potřebná pro dokončení reakce. Tato struska byla sbírána z povrchu a kovová měď byla odlévána do housek „puchýřovité“ mědi. Tyto housky byly rafinovány v další plamenné peci v oxidačním prostředí po dobu 24 hodin, zahrnující „flapping“, stahování a pólování zpět na „smolnou“ měď s nízkým obsahem kyslíku. Tato prakticky nepozměněna část procesu je stále používaná i v dnešní době. Z toho důvodu spatřujeme v 18. století rozvoj technologie do dvou směrů: rozvoj procesu Agricolovy šachtové pece, podporované bezpochyby švédským příkladem, směřujícím k větší výšce až 2,5 m, jak ukazuje Diderot a zvyšující využití plamenné pece v pokročilejších fázích procesu a druhým směrem aplikovaným v Británii a spočívající v nahrazení starší vysoké pece plamennou pecí, vzhledem k možnosti využití uhlí v prvním uvedeném případě, které bylo levnějším palivem a v některých částech Británie snadněji dostupným. Na Slovensku začal být využíván švédsko-německý proces, že jejich techniky zanechaly něco co bylo požadováno, zatímco Jars vychvaloval vysokou úroveň technologií v Banské Štiavnici, ve srovnání s jinými hutěmi, které spatřil, bylo jasné, že technologie byly zastaralé a pece starých konstrukcí. 129 Zdá se, že to bylo zapříčiněno neefektivní státní kontrolou, konzervatismem zaměstnanců a v této době všeobecně panujícím nezájmem o chemii. Brzy to bylo napraveno založením Báňské průmyslové akademie a dalších technických institucí v tomto regionu. Tato situace přetrvávala relativně beze změny až do roku 1850. V této době byl rozvinutý vysokopecní proces v Mansfeld do té míry, že bylo potřeba pouze pět operací. 118 V Sasku byla v roce 1866 zavedena Pilz pec, která měla volně stojící pětiúhelníkové nístěje s jímkou a vodou chlazenými výfučnami. Vodou opláštěné pece byly zavedeny v roce 1866 Heringem v Braubach na Rýnu. Pozvolna došlo ke spojení dvou procesů, plamenná pec byla stále více používána pro tavení kamínku a rafinaci, zatímco znovuzískávání černé mědi bylo ponecháno vysokým pecím. Mimo jižní Wales přetrvávala tato situace až do příchodu Bessemerova typu konvertoru, který převzal oxidaci kamínku, zanechávající proces tvorby kamínku plamenným pecím jako dříve. V jižním Walesu neproběhla žádná změna z velké části kvůli monopolní pozici hutníků, 126 kteří se spoléhali na dovoz rudy z nerozvinutých zemích s cenami rudy nastavovanými samotnými hutníky, kteří s pomocí laciného uhlí mohly vytvořit velké zisky bez jakýkoliv změn v technologii. Tato situace netrvala dlouho, protože dodavatelé začali s jejich vlastní pyrometalurgickou výrobou, často s pomocí emigrantů z Walesu, kteří byly schopni se zdokonalovat a kombinovat nejlépe dostupné technologie v jejich nových zeměpisných polohách. S touto konkurencí začala pyrometalurgická výroba mědi v jižním Walesu velmi brzy zanikat. 162

Velšský proces navzdory použití vysoce kvalitních rud v roce 1850 stále vyžadoval okolo 20 t uhlí k výrobě 1 t mědi. Chudé rudy z ostrova Anglesey v roce 1786 vyžadovaly 30-40 t uhlí. Fakt, že to nepoukazuje na žádné výrazné zlepšení v dřívějších dobách, pravděpodobně odráží spíše vyšší čistotu mědi, nyní požadovanou spotřebitelem. Navzdory tomu se jižní Wales stal v období 1800-1875 největší hutnickou oblastí na světě a Británie se zejména pro svou imperialistickou pozici stala největším producentem mědi, držící si od roku 1720 první místo před Švédskem. Úpadek Švédské a německé produkce a růst britské produkce je ukázán v tabulce 73. Velká část měděného plechu byla použita na oplášťování dřevěných lodí, za účelem snížení poškození mořskými šneky a k zabránění lodního rozpínání a pokračujícímu poškrábání při kotvení na suchu, kterému byly lodě vystaveny.130 V roce 1761 byl plech přichycen železnými šrouby, které přirozeně po čase zkorodovaly a měděné plechy odpadly. Muntzův kov (60 % Cu a 40 % Zn) byl ověřený, ale měděné plechy a zastudena tvářené měděné šrouby poskytovaly lepší výsledky. Velký podíl vyráběné mědi byl zpracován na mosaz, dokud se v polovině 19. století nerozrostl elektrický průmysl. Objem vyprodukované mědi byl rafinován tradičním cestou pólování a přidáváním olova.131 Čistota může být zlepšena například při výrobě Muntzova kovu (60 % Cu a 40 % Zn), při použití „nejlépe zvoleného“ postupu. Při tomto procesu pouze část bílého kovu (Cu kamínku) se oxidovala na měď, u které bylo zjištěno, že se v ní koncentruje velké množství nečistot. Zbývající rafinovaný kamínek byl „vybrán“ a redukován odděleně, aby poskytl mnohem čistší měď.127 Bylo to to nejlepší, co mohl průmysl nabídnout až do příchodu elektrolytického procesu, vynalezeného Elkingtonem v roce 1865. MOSAZ A ZINEK V průběhu tohoto období začínáme ve výrobě mosazi spatřovat pozoruhodné zdokonalení a mnohem rozsáhlejší produkci kovového zinku v západní Evropě. Anti puritánská reakce, doprovázející v Británii restaurování Charlese II. se zdá být podnícena mosazným průmyslem, dlužným zvyšujícímu se požadavku po laciných špercích. Ještě předtím byla mosaz vyráběna tavením mědi a zinku v plamenná peci Schluterovy konstrukce132 (viz obrázek 119), přestože Diderot zachycuje kelímkové pece na přirozený tah, které byly používány za tímto účelem.133 Jistě že druhý z uvedených procesů byl upřednostňován a byl v průběhu 18. století více používaný v Británii. Roztavená mosaz byly z kelímků odlévána do horizontálních kamenných forem a získané pláty byly kovány do plechů nebo tepány sériovým procesem do formy objemných nádob (viz obrázek 122). Tabulka 73 Přibližná roční produkce mědi Datum 1570 1712 1800 1850

Množství, t Británie 100 1000 7000 22000

Švédsko 200 1200 500 750

Německo 1500 700 400 1300

Objevují se zde náznaky, že byl zinek mnohem častěji přidáván do mědi v kovové formě. Jak bylo již uvedeno, zinkové a olověné rudy se vyskytují společně s spousta olověných rud je znečištěna zinkem a jak můžeme vidět z analýz mosazných plechů (viz tabulka 44), opak je obvykle pravdou. Diderot133 zachycuje zinko-olověnou pec z pohoří Harz. Jedná se o obvyklý agricolův vzor, ale s nepatrným rozdílem, že v blízkosti čelní stěny, která je kolem 1,5 m vysoká, je mezi vsázkou a nístějí nebo jímkou vytvořený prostor, které zachycuje odpařený zinek v produktech vzniklých spalováním na jejich cestě do kouřového kanálu (viz obrázek 123). Tento prostor je tím, co Diderot označuje assiette du zinc, pod kterým se nachází běžná jímka, určená ke shromažďování roztaveného kovu. Není jasné, zdali se kovový zinek doopravdy v roztaveném stavu vracel zpět do assiette. Mnohem pravděpodobněji je to objasněno až později v polovině 19. století, v trubkovitém hliněném kondenzátoru v horizontální zinkové mufli. Olovo je nabráno z jímky do litinových forem. 122 Sestava kelímkové pece pro výrobu mosazi (převzato z Diderot 87) 123 Šachtová pec z pohoří Harz, používaná pro pyrometalurgické zpracování olověno-zinkových rud (podle Diderot87) 163

Toto je pravděpodobně první zmínka, kterou máme na západě o pokusu opětovného zužitkování kovového zinku, přestože byl příležitostně nalézán v trhlinách vyzdívek starších pecí. Zásluha pro první záměrnou výrobu kovového zinku na západě je obvykle připisována Williamu Championovi, který v roce 1738 rozvinul vertikální retortovou metodu.135 Jeho otec Nehemiah Champion byl Quakerův partner v bristolské společnosti, vyrábějící mosazné dráty a založené v roce 1702. William Champion založil své závody ve Warmley nedaleko Bristolu, využívající tohoto procesu, který byl patentován v roce 1740 a další patent byl udělen jeho bratrovi Johnovi v roce 1788 na zpracování mnohem hojnějšího sfaleritu (ZnS) po žíhání na oxid zinečnatý v oddělené uhlím poháněné plamenné peci. 124 Championsova redukční pec na zinek (z Dufrenoy 50) Problém při výrobě zinku je ten, že oxid zinečnatý se neredukuje uhlíkem při teplotách pod 1000°C a kovový zinek vře při 907°C a proto je redukován v plynném skupenství a musí být kondenzován do kapalného kovu před tím, než přijde do styku s dostatkem vzduchu, který ho oxiduje zpět na oxid zinečnatý. Podstata metody Williama Championa spočívala v ohřevu vsázky v zavíčkovaném kelímku, který měl, otvor v jeho základně. Kelímek byl umístěný přes železnou trubici, která vedla do chladné komory, nacházející se pod ním, ve které byl umístěn další kelímek obsahující vodu a ve kterém se kondenzovaly zinkové páry (viz obrázek 124). Horké kelímky byly zaplněny střídajícími se vrstvami koksu a vyžíhaného sfaleritu a poté utěsněny víčky. Destilační proces trval okolo 70 hodin a během něho bylo z celkem šesti kelímků uspořádaných do kruhu vyrobeno 400 kg kovového zinku. Víceméně se jednalo o velký metalurgický pokrok, proces byl namáhavý a tepelně nevýhodný. Teprve v roce 1851, kdy byl proces použit ve Swansea, vyžadoval 24 t uhlí k výrobě 1 t zinku ze snadno redukovatelných rud.135, 136 Během toho v Belgii a dalších centrech aktivního zájmu o pyrometalurgickou výrobu zinku probíhaly experimenty. V roce 1807 založil Abbe Dony hutě v Liege, využívající horizontální mufle v horizontálních řadách, které poskytovaly mnohem hospodárnější ohřívací uspořádání, srovnatelné s Championovým radiálním rozdělením (viz obrázek 125). Hliněné mufle byla zaplněny koksem a rozemletou žíhanou rudou a zinek se po ukončení vsázení koncentroval v hliněných trubicích, vestavěných na koncích muflí. Podobné uspořádání bylo přibližně ve stejnou dobu vyvinuto ve Slezsku. I později v roce 1953 bylo přibližně 50 % světové produkce zinku stále vyráběno v horizontálních muflích Donyho typu. Uskutečnilo se zdokonalení, zahrnující ohřívání plynem a olejem a použití regenerátorů tepla. V roce 1930 byla vyvinuta v zinkové společnosti v New Jersey vertikální muflovací pec a později v roce 1950 byl učiněn vynález olovo rozstřikujícího kondenzátoru, činící z vysoké pece praktickou a ekonomickou metodu pro znovuzískání zinku (a olova). 125 Donyho belgická redukční muflovací pec na zinek (z Cocks and Walters 136) 126 Zařízení na protahování drátů (z Diderot87) Většina zinku vyráběná Championovým procesem musela být použita pro mosazi, nicméně kalamínový postup pokračoval ve využití až přibližně do roku 1850. Určité množství mohlo být využito pro tvrdé pájky (50 % Zn – 50 % Cu a po roce 1836, kdy francouzský vědec Sorel patentoval technologii zinkového pokovování máčením železa v roztaveném zinku (v dnešní době známé jako galvanizování), přecházelo zvyšující množství zinku do této technologie.137 Důležité je dodat, že Sorel si byl vědom elektrochemického původu koroze a obětní role pokovování zinkem na železe. Toto je samozřejmě důvodem k použití termínu „galvanizování“, ale v žádném případě nebyl zinek aplikován na železo elektrolytický, jak je běžně prováděno v dnešní době. Myšlenka ztužení železného plechu zvlněním byla zavedena R. Walter of Rotherham v roce 1828 a přibližně v roce 1836 byl výstup nastaven na všudypřítomný materiál známý jako galvanizovaný zvlněný železný plech, nebo stručněji, jako „vlnitý plech“. Velký podíl mosazi byl zpracováván do formy drátů: rostoucí využití drátu v 18. století podnítilo rozvoj automatických zařízení na protahování drátů. Staré sling seats a klikové převody, obsluhující ruční proces protahování drátů, zachyceným Biringucciem a dalšími, byl vyhovující pro tyče a surový materiál, ale pokud byl použitý na výrobu tenčích drátů, byla jeho produktivita nízká. Diderot133 znázorňuje vodou poháněné automatické stroje, kde jich je pět obsluhovaných jedním kolem (viz obrázek 126). Síla je převáděna vačkami nebo nálevkovitým průvlakem do štípacích kleští, které protahovaly drát přerušovaně skrze průvlak s ochlazovanou zadní částí. Tah směřující kupředu způsobuje štípacími kleštěmi sevření drátu a jeho protažení 164

skrze další délku (okolo 30 cm). Očividně mohl jeden pracovník zároveň kontrolovat pět těchto strojů, které zásoboval pásky nebo mosaznými odstřižky z plechu. Tento typ nesouvislého stroje mohl zanechávat na vyrobeném drátu „výrobní stopy“, které byly ale v pozdějším kroku pravděpodobně vyhlazeny kontinuálním protahováním. Velké množství takto vyrobeného drátu bylo použito na výrobu špendlíků.138 Přibližně od roku 1550 a až do 19. století byly hlavičky obvykle vyráběny vinutím drátu a později souborem malých zápustkových bucharů139 (viz obrázek 127). Příležitostně byly hlavičky vyráběny pájením mosazných plechových disků k drátu a jejich následným zakulacením, poskytujícím jim půlkruhový tvar. Jehlice byly cínovaný elektrochemickým procesem, který zahrnoval jejich vyváření ve vodném roztoku surového vinného kamene, obsahujícího 0,5 mm silné plátky cínu. Cín se postupně v roztoku rozpustil a vyloučil se na povrch jehlic, které byly v kontaktu s cínovými plátky.140 Přidáváním niklu do mosazí nebo přidáváním zinku do slitin mědi a niklu mohla být vyrobena světlá korozně odolná slitina, která byla v Evropě známá jako „německé stříbro“, v Číně jako pakfong a v Malajsii jako „bílá mosaz“. Tyto slitiny obsahují 3-15 % Ni a 22-26 % Zn. Přirozeně, že původně byly využívány rudy obsahující nikl ve formě arsenidu niklu (NiAs) v Erzgebirge a garnierity v New Caledonia, Sulawesi a na Filipínách.141 Pyrometalurgická výroba olova a jeho rafinace Na začátku 18. století byly v Anglii testovány uhlím poháněné plamenné pece na pyrometalurgickou výrobu všech neželezných kovů. Samo o sobě to bylo ověřeno v hutích Flintshire v Londýnské Quakerově olověné společnosti, která dosahovala největší produktivity při použití místního uhlí a nevyžadovala pro pohon měchů vodní sílu.142, 143 Všude, kde bylo dostupné uhlí, byla technologie nahrazena „hromadou kmenů“ a struskovým ohništěm. V Derbyshiru a na severu Anglie byly v roce 1729 široce používány staré pražící ohniště,144, 145 využívající vodní pohon, rašelinu a dřevo (bílé uhlí) jako palivo, ačkoliv v Cardiganshire bylo používáno určité množství kamenného uhlí. Na kontinentu byly na druhé straně stále v metalurgii všeobecně používány agricolovy šachtové pece, kdy jediný rozdíl mezi používanými pecemi spočíval v odpichovém systému.146 Druh pece používaný pro výrobu olova je vyobrazen Diderotem a D´Alembertem v jejich encyklopedii z roku 1762, které uvádějí, že se jedná stejný typ používaný i pro výrobu mědi.133 Stejná situace se objevovala i na slovenské rudné oblasti v Banské Štiavnici.148 Jars v roce 1758 navštívil tyto hutě a vychvaloval jejich technologickou úroveň ve srovnání s hutěmi, které spatřil i na jiných místech, ale byl toho názoru, že obecně byly technologie zaostalé a pece zastaralé.147 Není pochyb o tom, že se doslechl o anglických technologiích, které následně spatřil okolo roku 1764. 127 Technologie výroby špendlíků (z Diderot87) Pro pyrometalurgickou výrobu olova, zpracování stříbrných rud a zlata máme k dispozici detailní popisy technologií, používaných v roce 1757 v Banské Štiavnici.149 Pece používané pro redukci olova se všemi detaily podobaly těm, popsaným agricolou, ale čelní stěny byly pozměněny tím způsobem, že ve vyšších úrovních byly použity železné pláty. Výfučna se nacházela na zadní stěně, nakloněná směrem dolů a pec dosahovala výšky okolo 1,8-2,1 m. Určitým způsobem můžeme spatřit přechod z vysoké pece do nižší výhňové pece, ale předpecí a strusková nádrž byly stále stejné, jako ty popsané agricolou a je jasné, že se počítalo s odstraňováním strusky z pece v tekutém stavu. Vycezovací pec sloužící ke znovuzískávání drahých kovů byla stále v provozu v pohoří Harz a zpracovávala surové olovo, obsahující vzácné kovy, obsažené ve slitinách mědi a olova. Maďarská „Brillen“ (vypoulená) pec používaná v Mansfeld se zdá mít mobilní plechovou železnou izolaci, umožňující sázení a unikání zplodin spalování. Některé z těchto pecí byly zaváženy postupně z jedné strany, zatímco ostatní musely být plněny z čela a některé z nich obsahovaly i prachovou komoru. Obsah stříbra v poměru k vyráběnému olovu se zdá být okolo 310 g/t. SEVEROANGLICKÁ VÝHŇOVÁ PEC Přestože Dr Burcot (Burkhardt Kranich) udělal, co mohl pro zavedení Agricolovy pece do alžbětinské Anglie - a není pochyb o tom, že to byl velký úspěch ve srovnání s doposud používaným proudem vzduchu ve spodní části kup kmenů – upřednostňující nízké výhňové (železářské) pece Angličany vytrvalo tam, kde byl k dispozici 165

dostatek dřeva a rašeliny. Nejlepší účty tohoto procesu přicházely z rudných revírů v CumberlandNorthumberland, kde byly po povstání v roce 1715 zabaveny licenční poplatky Earlu z Derwentwateru, který pracoval ve jménu správce Greenwichské nemocnice.150, 151 Pece používané okolo roku 1780 vykazují úzkou podobnost s moderní výhňovou pecí, která byla používána v Newcastle až do roku 1960. V 18. století byly výhňové pece tvořeny litinovou zadní stěnou a stranami z litinové „pánve“, případně těsnící deskou v čele a litinovou jímkou nebo „jímkovým kotlíkem“ pro olovo odváděné z pracovního kamene. Výfučna byl vložena přes trubkovitý kámen v zadní části pece a dodávala vzduch z vodou poháněných měchů (viz obrázek 128). Nístěj pracovala nejprve pouze při sázení paliva, a když bylo palivo dostatečně horké, do kychty se vložila nepražená sulfidická ruda, tímto způsobem vystavená oxidačním účinkům. Nístějová „pánev“ byla udržována stále zaplněná olovem z poslední vsázky a jeho vztlak držel vše, ale přebytek olova plaval. Další olovo přetékalo z pánve skrze drážky vyříznuté v litinové pánvi a stékalo do jímky pod ní. Žádná tekutá struska nebyla při této části procesu stahována. V určitých oblastech bylo zvykem rudu před redukcí pražit e výhňové peci. Přestože rašelina byla velmi populární, bylo „bílé“ uhlí nebo vysušené dřevo hlavním používaným palivem. 128 Výhňová pec pro pyrometalurgickou výrobu olova (z Dufrenoy 50) STRUSKOVÁ VÝHEŇ Strusková výheň se na první pohled mírně liší od výhňové pece (viz obrázek 129), neměla ale žádnou pánev, protože struska a olovo kleslo na dno nístěje v kapalné formě a nebyl vyjímán žádný tuhý materiál. Za další, „šachtová“ pracovní část pece nebyla tak krátká, protože výhňová pec a tento typ struskové výhně byl úzce příbuzný s agricolovou vysokou pecí. Protože pracovní teploty byly výrazně vyšší, než ve výhňové peci (1200°C), docházelo k výrazným ztrátám vypařováním a šachta pece byla z toho důvodu vytvořena vyšší a svěrač prachu pomocí dlouhých kouřových kanálů. Struska volně odtékala z pece, a pokud nebyla dostatečně tekutá, mohly do ní být přidávány přídavky oxidů železa nebo železářské strusky, za účelem zvýšení obsahu železa. Oddělení olova ze strusek bylo dosaženo pomocí dvou nádob umístěných v předpecí, kdy první přijímala olovo a struska přetékáním odcházela do druhé nádoby, ze které byla odstraněna po jejím zchlazení. 129 Struskové ohniště pro znovuzískávání olova ze strusek z výhňových pecí (z Dufrenoy50) FLINTSHIRSKÁ PLAMENNÁ PEC Opravdu velký rozvoj probíhal ve využití plamenné pece a uhlí. Máme k dispozici detailní popis operací ve Flintshirských hutích londýnské olovnářské společnosti v Gadlys, která v roce 1708 provozovala plamenné pece.142, 143 Dále zde byly čtyři redukční pece, dvě struskové výhně a čtyři rafinační (kupelační) pece. Ve Flintshirském procesu nebyla ruda v předchozích krocích pražena153 a byla oxidována ve výhňové peci. Oxidace nemohla být důkladně kontrolována, aby bylo možné převedení veškerého olova prostřednictvím dvojité rozkladné reakce: PbS + 2PbO → 3Pb + SO2. Vsázka byla z toho důvodu v průběhu tavby oxidována a v pozdějším procesu redukována zpět přídavkem uhlí. Strusky byly obvykle odstraněny v pevné formě a zpracovávány ve struskové výhni, ale v některých případech byly volně tekoucí a mohly být odpichovány. Nístěj pece se svažovala k jedné straně z toho důvodu, že olovo mohlo nepřetržitě vytékat směrem ke sběrné nádobě a ztuhlá struska tak mohla být odstraněna skrze výše situované dveře. V redukčním kroku byl přidáván zvětralý vápenec. V roce 1859 byla vsázka tvořena 1,07 t kvalitní Flintshirské rudy, která poskytovala výtěžek 0,74 t olova 153 a z toho 91 % bylo ve formě kovu a 9 % ve formě strusky a výparů. Toto množství vyžadovalo mezi 0,61 a 0,81 t uhlí. Šestnáct vsázek rudy vyprodukovalo 11,5 t olova a 2 t strusky, obsahující 55 % Pb tak, že ztráty olova ve strusce byly přinejmenším tak vysoké jako ve výhňové peci. Tyto strusky mohly být znovu zpracované ve struskové výhni s železnými tavidly a uhlím. Kolem roku 1860 byly v provozu zdokonalené plamenné pece, ve kterých se dosahovalo vyšších teplot a takových podmínek, že mohly být odpichovány spolu s olovem poměrně bezolovnaté (černé) strusky. Do těchto pecí byly sázeny pouze pražené olovnaté rudy (viz obrázek 130). TECHNOLOGIE 19. STOLETÍ Ke konci 18. století bylo běžnou britskou praxí zpracovávat ve výhňových pecích galenitové koncentráty, přestože na kontinentu redukci běžně předcházelo pražení v ohradách.152 Plamenné pražící pece byly zavedeny 166

do Alston Moor v roce 1810 a redukci předcházelo pražení ve výhňových pecích.154 Plamenná pec byla v této době všeobecně používána v Derbyshire pro pražení a redukci, ale strusky byly stále zpracovávány ve struskové výhni. Strusky z plamenné pece obsahovaly velký podíl olova ve formě síranu olovnatého (34 %), který byl znovu zpracováván ve struskové výhni za použití vyšších teplot (viz tabulka 74). Ve Whitfield v Northumberland bylo vápno vhazováno na strusky z plamenné pece za účelem „ochrany pracovníků proti sálajícímu teplu“. Toto vápno mohlo být přeneseno do struskové výhně a začleněné do strusky, jak můžeme vidět na analýzách z Matlock (viz tabulka 74). 130 Flintshirská plamenná nebo proudící pec na redukci zoxidovaných olověných rud (z Percy 153) A horizontální řez, b vertikální řez na linii CD: podpěry z žáruvzdorných cihel v blízkosti můstku jsou vyobrazeny tak, jak byly zanechány stavitelem, jejichž okraje se brzy v průběhu používání začaly opotřebovávat Tabulka 74 Analýzy anglických olověných pyrometalurgických strusek a reziduí, vytvořených okolo roku 1836 P. Berthierem pro Dufrenoye154 Prvek

Množství, % Výhňová pec, Alston

SiO2 FeO CaO ZnO Al2O3

28,5 25,0 24,0 10,6 7,0

PbO MgO PbSO4 PbS CaF2 BaO SO4 barva

3,0 Stopy

Výhňová pec, Grassington 3,0 4,5

34,0

Popílek, Alston

Plamenná pec, Redruth

5,6 3,4

35,0 22,5 19,0 6,0 3,5

13,8 Zahrnuto v SiO2 10,2

12,0

Plamenná pec, Matlock

17,8 4,5

Strusková výheň, Matlock 13,0 14,5 18,5 2,5 2,0

15,9

1,0

16,0 16,4 27,8 šedo-žlutá (dostateně CaF2)

13,4 30,0 7,0

65,6 1,4

černá

1,5 33,5 23,5 šedo-žlutá (příliš málo CaF2)

černá (magnetická)

Je zajímavé poukázat na rozdíl mezi složení strusek ze dvou výhňových pecí v Alston a Grassington. Struska z Alston je poměrně čistá (3,0 % PbO), zatímco struska z Grassington je převážně tvořená sulfidy olova a barya. Pro posouzení relativní efektivity procesu potřebuje vědět více o objemu strusky, ale může se zdát, že vysoký obsah barya v Grassington rudě činil oddělení olova od strusky obtížnou. V roce 1831 Pattinson, který se stal známým jménem v olověném průmyslu vydal zprávu o technologiích používaných na severu Anglie.155 Z této zprávy víme, že stranou od použití plamenné pece pro pražení proběhla od 18. století pouze malá změna v používaných technologiích. Nicméně je jasné, že šachta ve struskových výhní byla vyšší, zatímco kolem roku 1836 dosahovala 1,07 m ve srovnání s 0,56 m výšky výhňové pece. Toto je první krok směrem k vodou opláštěné vysoké peci, používané v moderní době. Litinová jímka před odpichovým otvorem byla rozdělena do dvou částí. První část byla vyplněna uhlíky a olovo mohl skrze ně klesat a odtékat pod přepážkou a hromadit se v druhé polovině jímky, ze které bylo odebíráno. Černé strusce bylo umožněno přetéci z první poloviny do pánve v korytu proudící vody, kde se začala drolit. Tímto způsobem bylo snadné získat určité množství olova, které mohla struska obsahovat. Okolo roku 1850 byla do Mendips za účelem přepracování římských a středověkých strusek zavedena španělská strusková výheň. 156 Tento proces byl doprovázen obvyklým problémem struskových výhní a to ztrátou olova ve formě popílku a výparů. Pece měly patu vyplněnou „uhlíky“ tím způsobem, že se přes ně mohlo filtrovat olovo, zatímco viskóznější struska vytékala vrškem uhlíkového lože. 167

Pattinson155 poskytl určité ilustrace k pracovnímu objemu a produkci různých typů pecí. Zjistil, že použití pražené rudy ve výhňové peci dávalo téměř o 50 % větší výtěžnost olova ve srovnání s rudou použitou v jejím surovém stavu. Pokud šlo o Británii, ta zaměřovala svou cestu hlavně ekonomickým směrem za předpokladu, že bylo v pražící fázi použito uhlí. Zatímco hlavním palivem výhňové pece byla rašelina, čas od času bylo použito menší množství uhlí. V této době používaný koncentrát byl stále velmi bohatý (70 % Pb) a výhňová pec mohla zpracovat 70 bušlů rudy (okolo 15 t) během jednoho týdne při osmi hodinových směnách, poskytující dobrý výtěžek 10 t olova. To mohlo vyžadovat okolo osmi malých fůr rašeliny a 0,6 – 0,9 t uhlí. Strusková výheň využívala pouze koks a vyžadovala 24 bušlů (okolo 200 kg) koksu na tunu vyrobeného olova, které mohlo být vyrobeno během 14-16 hodinových směnách. Strusková výheň produkovala okolo jedné třináctiny z celkové produkce olova. Nebyly přidávány žádné další tavidla, ale určité množství dalšího FeO a Al2O3 mohlo pocházet z uhelného popelu. Strusková výheň byla použita za účelem zpracování výparů a dalšího „odpadu“, stejně jako vysoká pec ve 20. století. ZNOVUZÍSKÁVÁNÍ STŘÍBRA A JEHO RAFINACE V tomto období v Evropě kolísal běžný obsah stříbra v olověných rudách mezi 60 a 750 g/t olova a když se pohyboval v rozmezí 250-750 g/t, vyplatilo se vždy stříbro znovuzískávat. Tento proces byl prováděn kupelací, při které se olovo oxidovalo na klejt (PbO) v kupelkách s kostním popelem (nebo „tests“) a drahé kovy byly zanechány uprostřed kupelky ve formě přisedlých kapiček. Klejt byl původně redukován zpět na olovo ve výhňové peci. Okolo roku 1780 využívaly některé hutě výhňové pece a plamennou pec s uhlím, jako redukčním činidlem.150 Kolem roku 1831 bylo běžnou praxí provádět redukci klejtu druhým uvedeným způsobem, kdy redukční pec se spíše podobala Flintshirské peci se svažující se nístějí směrem k odpichovému otvoru (viz obrázek 131). Pec mohla zredukovat 24 t klejtu za týden, spotřebující přitom 180 kg uhlí na tunu vyrobeného olova. Menší množství ztuhlé strusky bylo přetavováno ve struskové výhni. 131 Plamenná pec na redukci olova z klejtu používaná v Alston (z Dufrenoy50) 132 Dvojitá kupelační pec pro extrakci stříbra z olova vytvořená v Alston (z Dufrenoy50) Kupelka nebo pohyblivá nístěj s kupelkou byla eliptického tvaru s jedním koncem více zahroceným než s druhým (viz obrázek 132). Kupelka formovala ohniště uhlím poháněné plamenné pece, ale byla oddělená a téměř celá mobilní. V zadní části pece byl ponechán otvor, skrze který mohla být vložena hubice měchu. V roce 1780 byly tuhé housky surového olova umístěny na nístěj a zahřívány pomocí uhlí z topeniště plamenné pece na 1000 – 1100°C a oxidovány proudem vzduchu z měchů.150 Sázení chladných housek surového železa nebylo příliš dobré pro ohniště s kostním popelem a kolem roku 1830 bylo běžnou praxí sázet roztavené olovo z malé železné kelímkové pece, umístěné po straně plamenné pece.155 Vsázka olova rychle zoxidovala na klejt, kterému bylo umožněno odtéct skrze otvor (vtok) v pohyblivé nístěji s kupelkou v čele pece. Tento klejt ztuhlý do hrudek byl sebraný pro další redukci. Roztavené olovo bylo sázeno podle potřeby a v roce 1831 po zpracování 4 t olova na klejt poskytlo 51 kg stříbrem bohatého olova (obsahujícího okolo 2 % Ag) byla odstraněna pohyblivá nístěj s kupelkou a kov odlit do housek. Kupelka byla nahrazena a vsázka znovu doplňována, dokud nebylo shromážděno zpracovatelné množství (3 t) stříbrem bohatého olova. Toto olovo bylo zpracováno v nové kupelce s vydutějším dnem, poskytující koláč stříbra vážící 50-75 kg. Poslední klejt, kterému se podařilo opustit kupelku byl oddělen od zbytku, protože obsahoval více stříbra, stejně tak jako kupelky samy o sobě. Tento klejt byl zpracován na konci roku. Ostatní kupelky byly přetaveny ve struskové výhni s černou struskou, za vzniku znečištěného těžkého olova. 133 Výkres kotlů použitých v Pattinsonově procesu na obohacování stříbra v olovu; měřítko není úměrné k hodnotám 1, 2, 3 na tomto dřevorytu (podle Percy153) Rafinační pece zpracovaly kolem 4 t olova v intervalu 16-18 hodin nebo 24 t za týden. Na 1 t olovo bylo potřeba okolo 150 kg uhlí. Může se zdát, že kolem 5 % stříbra bylo ztraceno v kupelce, klejtu nebo ve výparech, ale toto množství bylo znovuzískáno při opětovné redukci. Před 19. století neprobíhala žádná rafinace (kromě znovuzískávání stříbra) zejména proto, že bylo nízkoteplotními výhňovými pecemi a plamennou pecí dosaženo relativně vysoké čistoty vyráběného olova. První velká vsázka byla přinesena samotným H. L. Pattinsonem a je známá jako „Pattinsonův“ proces. Přestože se o ní nezmiňuje v jeho studii z roku 1831,155 musela být pouze v jeho mysli, protože jeho patent je datovaný do roku 1833. Poté pracoval v Blaydon olověných hutích 168

vlastněných rodinou Beaumont, přičemž tyto hutě také navštívil Dufrenoy, který si povšimnul této technologie,154 která se stala velmi známou, dokud nebyla nahrazena Parkesovým procesem. Přirozeně, že byl Pattinson znepokojený vysokými náklady spojenými se znovuzískáváním stříbra kupelací a redukováním klejtu zpět na olovo. Ve skutečnosti se mohl tento proces vyplatit pouze v případě, že obsah stříbra převyšoval 250 g/t, zatímco obsahy stříbra v této době stále klesaly. Pattinson nejprve uvažoval o destilaci olova, ale později vytušil, že další možný postup může být založen na rozdílné hustotě stříbra a olova.157 Nicméně náhodně upustil na podlahu kelímek obsahující částečně ztuhlé olovo a po odzkoušení prvotně ztuhlého olova a následně čerstvě ztuhlého olova zjistil, že ve druhém případě obsahuje olovo více stříbra. V tomto spočíval princip celého procesu. Surové olovo (nebo olovo s příměsí drahých kovů) vyteklo do litinových kotlů a teplota se pomalu snižovala, dokud nedošlo k částečnému ztuhnutí.152 Tuhé olovo bylo pomocí děrované naběračky vyjmuto z horní části kotle a pod ním zůstal kov s vysokým obsahem stříbra, který byl kupelován. Samozřejmě, že použití tohoto procesu bylo založeno na principu zpětného proudu, kdy obohacené olovo odcházelo jedním způsobem a ochuzené olovo jiným způsobem. Dufrenoy ukazuje rafinační huť s pěti kotli, zatímco Percy s devíti kotly (viz obrázek 133). Nacházelo se zde sedm opravdových rafinačních kotlíků a původní olovo obsahující 250 g/t stříbra bylo umístěno v prostředním kotlíku. Ochuzené olovo se postupně přesouvalo ke kotlíku č. 7 a obohacené ke kotlíku č. 1. Další olovo bylo přidáváno do č. 4 a celý proces se opakoval poměrně komplikovaným způsobem, dokud to neskončilo u obohaceného olova, obsahujícího 5000 – 5300 g/t na jedné straně a ochuzeným olovem s pouze 12 – 15 g/t na druhé straně. Všechny kotlíky byly zahřívány uhlím takovým způsobem, že tavení a ochlazování mohlo být nezávisle kontrolováno. Parkesův proces byl patentován v roce 1850 a zahrnuje tvorbu sloučenin Ag-Zn, které vyplouvají na povrch a mohou být stírány. Zinek mohl být odstraněn odpařením pod vakuem a zbylé sraženiny bohaté na stříbro mohly být kupelovány. V dalších postupech, které byly používány, jedna spočívala na mechanismu výhňových pecí – Newmanova výheň – která byla v provozu v Newcastle i v tak pozdním období, jako v roce 1960: strusková výheň se stala vodou opláštěnou vysokou pecí a pražení rudy bylo obvykle prováděno v Dwight-Lloydově aglomeračním zařízení. Základní kovové nečistoty jsou v tomto případě odstraněny oxidací a chemickými procesy, zahrnující reakce mezi určitými prvky a příměsemi ve vsázce, jako je hydroxid sodný. STAVEBNÍ POZŮSTATKY V Británii jsou přinejmenším až do dnešní doby stále patrné významné pozůstatky dřívějších procesů. 158 Mnoho ze starých hutních mlýnů bylo přeměněno na jiné využití a jiné se zachovaly v troskách. Dlouhé kouřové kanály se v mnoha případech vinou napříč venkovskou krajinou, končící v komínech na vhodných vrcholcích kopců.159 Komín z Langley Mill stále stojí; tento sytém byl vybudován mezi lety 1795 a 1806 pravděpodobně kvůli stížnostem veřejnosti z otrávených pozemků v blízkosti mlýnu. Ale dobře provedený komín a kouřový kanál byl sám o sobě filtr proudu plynu a patřičně vybudovaný mohl sloužit i opakovaně. Ten nejlepší, jako ten co sloužil hutníkům z Rookhope (hrabství Durham) měl malé nádrže v různých úrovních na svahu kopce a voda z nich mohla být odkloněna do kouřového kanálu a spláchnout tak usazeniny do sedimentačních komor v huti. Jednotlivý roční zisk z jednoho těchto systémů se rovnal 70 % původních nákladů. V Yorkshire můžeme stále spatřit dispozice některých typických úpraven rudy. 158 Mnoho z nich mělo výhňové a struskové pece poháněné vodními koly a sousedící s pražící budovou. Některé úpravny používaly pro pražení plamenné pece. Kouřové kanály jsou ve velkém množství dobře zřetelné a mohou být také spatřeny pozůstatky mokrých spletitých Stokoe kondenzátorů, zavedených kolem roku 1850. V Yorkshirských úpravnách se neobjevují žádné doklady odstříbřovácích procesů. To je částečně zaviněno tím, že rudy z Yorkshire dosahovaly velmi nízkých koncentrací stříbra, ale hlavně proto, že úpravny byly zřízeny tam, kde mohly primárně využívat výhod z místních zdrojů paliva a vody. Jejich objekt sloužil, jak jen bylo možné a co nejlevněji ke znovuzískávání kovů a za tímto účelem byla nejvhodnější výhňová pec. Tato funkce byla hlavním smyslem výhňové peci v moderních závodech. Další hutě na olovo vyžadovaly jako palivo uhlí a proto bylo nejlepší se vrátit do mnohem lépe lokalizovaných rafinerií. Cín a jeho využití Hlavní pokrok v tomto období spočíval ve využití plamenné pece v pyrometalurgické výrobě, ale stejně jako u jiných neželezných kovů, procházela pec postupným vývojem. Potřebné palivo k výrobě 1 t cínu dosahovalo 169

mnohem nižších hodnot než při výrobě mědi, protože při výrobě mědi byla zapotřebí pouze jedna operace, tj. redukční tavení oxidu cínu (kasiteritu). Protože čistota sedimentární rudy vyla vysoká, nebylo zapotřebí žádné pražení, ale později, se zvyšujícím využitím těžené žilní rudy bylo zavedeno pražení, za účelem zbavení se některých nečistot jako je arzen. S velkou pravděpodobností v roce 1698, kdy Celia Fienes uskutečnila svou návštěvu do Cornwallu, bylo hlavní metodou pyrometalurgické výroby cínu tavba ve vysokých pecích (dmýchacích domech). 160 Spatřila, že ruda a palivo bylo sázeno společně. Ruda byla nejprve zasucha drcena ve stoupách „tak najemno jako nejkvalitnější písek“ a cín z předpecí byl nabírán do forem. Palivem bylo v tomto případě dřevo, rašelina a dřevěné uhlí, ve všech případech pocházející z místních zdrojů, ale v počátcích 18. století byly nárokovány nejrůznější patenty na využití uhlí při plamenném procesu v pyrometalurgické výrobě neželezných kovů. Welšské černé uhlí bylo používáno v letech 1703-1704 k tavení cínové rudy v plamenné peci v Newham a Corwallu při rychlosti 1,78 t/den. Kolem roku 1711 byl cín ve značném množství redukován v Calenick, přičemž velká část z něho byla vyráběna v plamenné peci využívající uhlí.161 Toto bezpochyby vyústilo ve značné znečištění a bylo jedním z důvodů nespokojenosti londýnských výrobců cínového nádobí, pokazující se nízkou kvalitu cínových slitin. Vysoká pec používaná v Cornwallu v roce 1728, vyobrazená na obrázku 134 se od období Agricoly nepatrně změnila. Byla známá jako „Hrad“, vzhledem k její masivní kamenné konstrukci.162 Během 12 hodinového procesu pojmula 18-24 šedesáti galonů pecks (dutá míra, asi 8,81 l) dřevěného uhlí (kolem 1150 kg) k vytavení 8-12 cwt (500 kg) cínové rudy, což je úměrné k poměru paliva a rudy 2,5:1, výrazně odlišné od 20:1 v případě mědi. Upřednostňování vysoké pece na kontinentu je opět patrné u Diderota v roce 1760, kde jedinou vyobrazenou vysokou pecí je redukční pec na cín. Ta je pravděpodobně velmi podobná cornwallskému vzoru, ale Diderot uvádí pouze vnější čelní pohled.87 Nicméně je z toho jasné, že jeho pec obsahuje nějakým způsobem labyrint nad šachtou k lapači prachu, předtím, než jsou produkty spalování vyprodukovány malým komínem do atmosféry. Oxidy cínu dolované v rudných žílách byly ve velké míře dolovány od poloviny 18. století, když se stalo čerpání ekonomicky možným s rozvojem parního stroje. V sedimentárních ložiscích podléhal arsen a další nečistoty selektivnímu zvětrávání, ale u cínu vyskytujícího se v žílách to nebylo možné a je jasné, že zvyšující se množství nečistot bylo spojené s prodejem cínu. To bylo dalším důvodem ke stížnostem londýnských výrobců cínového nádobí. Tento problém byl překonán dvěma způsoby. První spočíval v žíhání minerálu a oxidaci arzenu převážně na arzenopyrit. Diderot vyobrazuje pražící pece s dlouhými usazovacími komorami podobným těm v olovnářských kouřových kanálech v jeho obrázku, popisující výrobu kobaltu a arsenu. Detaily cornwallských pražících pecí byly udány Earlem.163 Tyto pece umožnily určitou mírou znovuzískat arsen ve formě oxidu. Dřívější zpracovatelé a výrobci cínu se nemohly propíráním zbavit pyritu (FeS) a arsenopyritu (FeAsS), protože jejich charakteristická měrné hmotnosti byly příliš blízko té kasiteritu (5-5,2 a 5,9-6,2 ve srovnání s 6,8-7,0 pro SnO2). To znamenalo, že koncentrát byl pražen za účelem oxidace těchto minerálů na oxidy železa, za uvolnění oxidu arzenitého oxidu siřičitého. Železo mohlo být po pražení z kasiteritu odstraněno běžnými propíracími procesy. Na pražení cínu byla používána obdélníková žíhací pec, v níž bylo dřevěné palivo vloženo do spodní části (pod ohništěm) a rudy byly vystaveny pouze zplodinám hoření ve výše položeném patře. Ve střeše nad ním byl umístěn sázecí otvor a míchání hřeblem probíhalo z čelního otvoru, které jinak sloužilo jako otvor pro odsávání plynů a vykládku vypražené rudy. Arzen byl znovuzískáván z dlouhých horizontálních kouřových kanálů ve formě oxidu arsenitého, který byl redukován a kondenzován ve speciálních pecích.164 134 Vysoká pec pro pyrometalurgickou výrobu cínu v Cornwallu (podle Pryce162) Kolem roku 1829 byly zavedena Bruntonova kalcinační pec. 165 Pozůstatky tohoto provozu mohou být stále spatřeny v troskách cornwallských hutí. Pec byla tvořena otáčivým základem, dosahující kolem 3,6 m v průměru, mající soubor dvou zešikmených topenišť a byly intenzivně využívány v Cornwallu, dokud nebyla ve 20. letech 20. století nahrazena flotací. Kobalt jako chemický prvek byl poprvé vyroben (nevědomě) Brandtem v roce 1742 a určen jako kov Bergmanem v roce 1780. Kobalt byl nicméně vždy běžnou nečistotou při extrakce neželezných kovů 166 a upravená ruda z Cornwallského dolu v Dolcoath obsahovala 0,5 % Co. Cobalt mohl být znovuzískáván

170

z praženého arzenopyritu také během žíhání CoAs oxidovaného na stabilní arseničnan.166 Ten byl zanechán po redukci jako míšeň a některé materiály z Cornwallu měly následující procentuální složení: Fe As Co

53,0 18,0 4,4

W S Sn

3,5 2,50 16,25

Obsažený cínu nebyl pravděpodobně ve formě sloučeniny, ale mechanicky zadržen. Tyto sloučeniny byly v rané metalurgii docela běžné a mohly být použity jako tvrdící přísady do mědí. Neliší se zároveň od černého niela, používaného jako tmavé pozadí v uměleckých kovových pracích pro kontrast se zlatem a stříbrem. Hlavní nečistotou v pyrometalurgicky vyrobeném cínu byla „dutá hlava“, intermetalická sloučenina FeSn. Tato sloučenina byla obvykle odstraněna „zahušťováním“, podobnému flapping v rafinaci mědi, při které jsou nečistoty selektivně oxidovány při pomalém lití kovu skrze vzduch. Jakmile přestalo být dřevo a rašelina volně dostupné, všechny výhody, které měla vysoká pec oproti plamenné peci, přestaly nadále existovat. Tato výhoda samozřejmě spočívala ve v možnosti vyrábět čistší cín, který mohl být prodán za vyšší cenu. Použití méně čistších rud a uhlí jako paliva, bylo považováno za určitý druh rafinační operace a hutě začaly být mnohem složitější. Cornwallský cín byl redukován v plamenné peci již tak brzy jako v roce 1704 a pravděpodobně ještě dříve. V roce 1778 byla konstrukce plamenné pece úplně stejná jako ta používaná na měď v Hayle – jedna z mnoha Cornwallských lokalit měděných hutí. Máme k dispozici výkres a průřezový nárys této pece162 (viz obrázek 119) a můžeme proto předpokládat, že tvar pece byl přinejmenším od roku 1738 prakticky nezměněn, přičemž byla tato pec používána nedaleko Bristolu pro výrobu mědi a mosazi. 149 Použití uhlí v plamenné peci, kde mohlo být nezbytné jeho promíšení s rudou, pomohlo zvednout její nízkou kvalitu, kterou měli v neoblibě výrobci cínového nádobí. Postupně se technologie zdokonalily a pyrometalurgická výroba se začala koncentrovat mezi menší množství hutí. V roce 1794 měly hutě v Calenick (Truro) deset pecí.167 Struska z této lokality vykazovala složení odrážející nižší čistotu rudy, redukované v těchto pecích. Je pravděpodobné, že železo v nějaké formě bylo přidáváno jako tavidlo. Zatímco měď odcházela prostřednictvím několika operací v průběhu pyrometalurgické výroby, která byla prováděna v několika plamenných pecích nepatrně se vzájemně lišících ve velikosti a tvaru, cín mohl být přeměněn z rudy na kov v jedné operaci, využívající pouze jedinou pec. To činilo huť mnohem jednodušší a požadavky na palivo byly také mnohem nižší, a proto zde nebyl žádný ekonomický důvod k přesunutí hutí do uhelných revírů právě v době, kdy plamenná pec začala nahrazovat dmýchací domy. Později byly nicméně patrné její výhody, zejména při redukci ryzí sedimentární cínové rudy a poslední dmýchací dům ukončil svou činnost až přibližně kolem roku 1840. V Británii v počátečních letech 19. století zvyšovalo mnoho hutí svou produkci a během této doby byl velký podíl cínové rudy dovážen. Později se nicméně řádově snižovaly v jiných zemích, zejména těch v Malay Straits, které se vybudovaly své vlastní hutě. Pozvolna byly uzavřeny hutě v Cornwallu, zanechávající pouze jedinou huť v Británii nedaleko Liverpoolu, příhodně v oblasti s dosažitelnou dopravou rudy a paliva po moři. Použití cínu na cínování železa se postupně stalo významným odvětvím průmyslu, protože pocínované nádoby začaly nahrazovat mnohem křehčí sklo a keramiku. Nicméně v Německu, v zemi jejího zrodu došlo ke značnému úpadku průmyslu do takové míry, že v Wunsiedel v roce 1785 zůstal pouze jeden podnik, který vyráběl lžíce z cínovaného železa, které byly zmiňovaným polotovarem v sociální nabídce mezi stříbrným nádobím a příbory bohatých a dřevěnými lžícemi chudých. 168 V 17. a 18. století se různé evropské země pokoušely začít být nezávislé ve výrobě cínovaných plechů a Francie vlastnila v roce 1665 hutě v Beaumont v Franche-Comté a jednu v roce 1695 v Chenecey, využívající anglický cín a která byla schopná vyrábět 800 barelů za rok. 169 Průmysl zde také postupně upadal, protože britský cínařský průmysl začal postupně pohlcovat celý evropský trh. O britském cínařském průmyslu se obecně uvažuje, že začal v roce 1665 s návštěvou britského průmyslníka Andrewa Yarratona v Sasku. Objevil zde odbytiště pro produkci jeho železáren v jihozápadní Anglii, spolu s Cornwallským cínem. Je nepravděpodobné, že by tato návštěva měla nějaký okamžitý efekt, ale ve 20. letech 18. století John Hanbury, který vyráběl cínový

171

plech v Pontypool ve Walesu, bezpochyby přispěl v roce 1706 odvodem daně z dovozu.170 Wales byl bezpochyby v importním clu, vybíranému v roce 1706. 135 Pokovování železných plechů cínem (z Diderot87) Mimo použití válcovacích stolic a válcování tenkých plechů technologií zdvojováním a válcováním v osmiválcích se technologie od popisu v kapitole 8 na straně 105 výrazně nezměnila. V některých případech byly použity tři cínovací nádoby, tj. prohřívací nádoba, ve které byly vyčištěné plechy umístěny po dobu jedné hodiny, čistící nádoba, ve které byly plechy ponořeny pro zajištění rovnoměrnějšího pokovení a „list“ nádoba, ve které byly ponořeny spodní okraje plechu za účelem odstranění přebytečného cínu. Oddělená mazací nádoba, ve které plechy stály po dobu jedné hodiny, byla zavedena Mosleym v roce 1745. Celý tento postup se stal známý jako „Velšský proces“ (viz obrázek 135). Minerální kyseliny (kyselina sírová a kyselina chlorovodíková) postupně nahradily v moření kovů fermenty. V roce 1818 bylo stále upřednostňováno použití dřevěného uhlí, vzhledem k jeho nižšímu obsahu vzniklé strusky. Plechy byly omořeny a zahřáty v odkujovací peci a následně za účelem rozrušení okují zastudena válcovány mezi válci s 75 cm v průměru. Plechy byly následně opět mořeny ve zkvašených otrubách, následně v kyselině sírové v olovem plátované nádrži při normální tělesné teplotě. Plechy byly skladováno v chladné vodě, předtím než byly na 1,5 hodiny ponořeny do železné nádoby, zaplněné cínem nízké čistoty, pokrytého 15 cm silnou vrstvou loje. Plechy byly namazané tukem a znovu ponořeny do čisté nádoby, která obsahovala 0,5 t velmi čistého, zrnitého cínu. Jedna třetina tohoto cínu byla nahrazena každých 60-70 van s 225 plechy a následně vyjmuté plechy byly vloženy do první cínovací nádoby. Plechy byly vzhledem k finálnímu moření jednotlivě kartáčovány před ponořením do mazací nádoby, která odstranila přebytek cínu a vyrovnala vrstvu pokovení. Plechy byl následně ochlazeny a silná vrstva na spodní hraně odstraněna v „list“ nádobě, která byla pouze 0,65 cm hluboká. Pocínovaný plech z roku 1824 byl tvořen železným plechem silným 0,47 mm a obsahující 0,013 mm silnou vrstvu 99,92% Sn na každé straně. To odpovídá 75 kg železných plechů na jednu vanu s 225 plechy, pokrytého cínem vážícím 3,9 kg. V roce 1800 existovalo v západní Británii 11 hutí s fungujícím exportním obchodem, vzhledem k dostupnosti levného uhlím vyráběného svářkového železa a místního cornwallského cínu. Postupně se stával proces stále větší mírou mechanizovaný, využívající kyselinu sírovou pro moření kovů a palmový olej místo loje. Chlorid zinečnatý byl používán jako tavidlo a pro snižování tloušťky pokovení na polovinu. Průmysl se rozrůstal takovou měrou, že v roce 1882 roční produkce dosahovala 7,5 milionů van, každá s 47 kg, přičemž 4,5 milionu z nich bylo exportováno. Přestože všechny tyto plechy byly vyrobeny z domácky získaného železa a oceli, byla v této době velká část cínu dovážena z Malay straits. Poté v důsledku uvalení celních tarifů dovážejícími zeměmi jaksi poklesl odbyt průmyslu a jeho budoucnost po letech 1914-1918 byla z velké části závislá na vývoji pokračujícího ocelářského plechařského průmyslu. Odkazy 1 G. HAMMERSLEY: The charcoal iron industry and its fuel; 1540 to 1750“, Econ. Hist. Rev., 1973, 26, 593613. 2 G. WEBSTER: Ant. J., 1955, 35, 199. 3 T. DAFF: Bull. HMG, 1972, 6, 1. 4 DUD DUDLEY: „Metallum Martis“, 1665, London. 5 E. N. SIMONS: Metallurgia, 1956, 55, 21. 6 R. A. MOTT: ibid., 1957, 56, 296. 7 G. R. MORTON and M. D. G. WANKL YN: J. West Mid Reg Studies., 1967, 1, (1), 48. 8 V chemickém pojmenování jsou strusky s SiO2 (písek) kyselé a s CaO (vápenec) a MgO zásadité: strusky úměrně vysoce zásadité jsou více schopné absorbovat síru a držet ji mimo surové železo, než mnohem kyselejší strusky s nižším obsahem vápence. Kromě toho báze nahrazují ve strusce železo a z toho důvodu poskytují vyšší výtěžek. V dalším případě kyselejší strusky s menším množstvím vápence a větším množstvím železa mají nižší teploty tání a jsou v tekutém stavu mnohem snadněji odstranitelné z pece. Zde uváděná „bazicita“ je výsledkem rozdělování součtu obsahů CaO a MgO s obsahem SiO2. 172

9 R. A. MOTT: TNS, 1957-59, 31, 49. 10 R. W. BUNSEN and LORD LYON PLAYFAIR: The gases evolved from iron furnaces with reference to the theory of the smelting of iron“, 1845, Cambridge, British Association. 11 G. JARS: „Voyages Metallurgiques“, 1774-81, 3 vols., Lyon. 12 A. RAISTRICK: „Dynasty of iron founders; the Darbys of Coalbrookdale“, 1953, London. 13 G. R. MORTON and A. F. MOSELEY: West Mid. Reg. Studies, 1970, Special Publication No.2. 14 W. H. SANSOM: Metallurgia, 1962,65,165 Backbarrow accounts 1713-19 University of Newcastle Library. 15 R. A. MOTT: TNS, 1957-59, 31, 271. 16 R. A. LEWIS: Thesis, 1949, Birmingham University; see also, N. MUTTON: Bull. HMG, 1966, 1, (6). 17 A. RAISTRICK: op. cit., 241. 18 R. A. MOTT: TNS, 1959-60, 32, 43, Pl. V. 19 R. A. MOTT: TNS, 1957-59, 31, 49. 20 G. R. MORTON and W. A. SMITH: J. Iron Steel Inst., 1966, 204, 661. 21 G. JARS: op. cit., vol. 1, 46. 22 R. A. MOTT: op. cit., 81. 23 G. R. MORTON and N. MUTTON: J. Iron Steel Inst., 1967, 205, 722. 24 C. S. SMITH (ed.): „Sources for the history ofthe science of steel; 1532-1786“, 1968, London, MIT Press jointly with Soc. for History of Technology. 25 G. R. MORTON and J. GOULD: J. Iron Steel Inst., 1967, 205, 237. 26 T. H. TURNER: ibid., 1912, 85, (1), 203. 27 Kelp je popel z mořské řasy, bohatý na obsah sodíku. 28 W. H. CHALONER: E. A. News, 1948-49, 27, 194, 213. 29 G. R. MORTON and N. MUTTON: op. cit., 725. 30 W. H. GREENWOOD: „A manual of metallurgy“, 2 ed., c. 1870, London, Collins. 31 W. K. V. GALE: „Notes on the Black Country iron trade“, TNS, 1943-45, 24, 13-26. 32 Patent č. 7778, 1838. 33 TREVOR DAFF: „The early English iron patents; 1600- 1850“, Bull. HMG, 1972, 6, (1), 1-18. 34 W. K. V. GALE: „The British Iron and Steel Industry“, 1967, Newton Abbot, DAVID AND CHARLES, 66. 35 E. GREGORY: „Metallurgy“, 20, 1931, London, Blackie. 36 H. G. BAKER: TNS, 1943-45, 24, 113. 37 R. F. TYLECOTE et al.: J. Iron Steel Inst., 1965, 203, 867; see also T. R. SLATER: Indust. Arch., 1973, 10, (3), 318. 38 A. FELL: „The early iron industry of Furness and District“, 1908, 2nd ed., 1968, Ulverston. 39 J. H. LEWIS: „The charcoal-fired blast furnaces of Scot land; a review“, PSAS, 1984, 114, 433-479. 40 JAMES DINN: „Dyfi furnace excavations; 1982-87“ ,Post-Med. Arch., 1988, 22, 111-142. 41 Osobní komunikace s W. H. Bailey, který objevil tuto lokalitu v roce 1963; krátká zpráva o tomto nálezu je v Bull. HMG, 1964, 1, (3), 3. 42 P. RIDEN: „The ironworks at Alderwasley and Morley Park, Derby“, Arch. J. 1988, 108, 77-107. 43 L. KRULIS: RHS, 1967, 8, (4), 245. 173

44 L. JENICEK: „Metal founding through the ages in Czechoslovak territory“, 1963, Prague. 45 G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 444. 46 G. JARS: op. cit., vol. 1, 29. 47 G. JARS: op. cit., vol. 1, 128. 48 E. STRAKER: „Wealden Iron“, 1930, London, 2ed. 1969, 343. 49 G. JARS: op. cit., 160. 50 M. DUFRENOY: „Voyage Métallurgiqueen Angleterre, 2 volumes and atlas of plates“, 1837, Paris. 51 J. GIBBONS: „Practical remarks on the construction of the Staffordshire blast furnace“, 1839, Corbyn´s Hall, Staffordshire. 52 ANON.: „Bosh tuyeres at Ditton Brook, Warrington“, JISI, 1873, (1), 316-317. 53 R. T. KINGDON: „One hundred years of blast furnace development“, JHMS, 1987, 21, (2), 63-76. 54 W. K. V. GALE: „The Black Country iron industry“, 1966, London, The Iron and Steel Institute. 55 G. D. ELLIOT: „lronmaking at the Appleby Frodingham works of the United Steel Co.´s Ltd´, ISI Spec. Rep. No. 30, London, 1944. 56 R. F. TYLECOTE: „From pot bellows to tuyeres“, Levant, 1982, 13, 107-118. 57 G. AGRICOLA: „De Re Metallica“, 1912, London, (2 ed., 1950, New York). 58 R. PLOT: „The natural history of Staffordshire“, 1686, Oxford. 59 W. BROWN: E. A. News, 1958, 37, (429), 61; (430), 88. 60 G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 444. 61 R. A. MOTT: op. cit., 271, plate 27. 62 Viz článek John a Joseph Farey v „Pantalogia“, 1802- 13, vol. IV. 63 J. GJERS: J. Iron Steel Inst., 1870-71, 2, 202. 64 J. GARILLOT: RHS, 1966, 7, (3), 163. 65 G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1967, 205, 443. 66 R. D. CORRINS: Ind. Arch., 1970, 7, (3), 233 67 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel“, 428, 1864 68 J. PERCY: op. cit., 399. 69 W. E. OSGERBY: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 1. 70 D. W. CROSSLEY and B. TRINDER: „The Ferriera at Pescia Fiorentina, Tuscany“, lronbridge, 1983. 71 J. GARILLOT: RHS, 1966, 8, (2), 95. 72 G. JARS: op. cit., vol. 1, 160, 270. 73 H. B. HEWLETT: „The Quarries“, Stanton Ironworks Co., 1935, 27. 74 J. PERCY: op. cit., 376. 75 J. GJERS: op. cit. 76 G. JARS: op. cit., vol. 1, 93. 77 G. JARS: op. cit., vol. 1, 235. 78 J. PERCY: „Metallurgy; refractories and fuels“, 1875, 431. 79 DAVID GALE: osobní komunikace, 1989. 80 D. CRANSTONE: „Early coke ovens; a note´, JHMS, 1989, 23, (2), 120-122. 174

81 J. R. M. LYNE: Bull. HMG, 1972, 6, 19. 82 B. McCALL: Ind. Arch., 1971, 8, (1), 52. 83 W. H. CHALONER: op. cit. 84 G. R. MORTON and W. A. SMITH: op. cit., 665. 85 G. JARS: op. cit., vol. 1, 213 86 R. A. F. de REAUMUR: „L“ art de convertirle ferforge en acier et “art d“adoucir le fer fondu“, 1722, Paris; there is an English translation; „Reaumur“s memoirs on steel and iron“, (eds. A. G. Sisco and C. S. Smith), 1956, Chicago, Chicago University Press. 87 D. DIDEROT and J. D“ ALEMBERT: „Encyc!opedie ou dictionnaire raisonne des Sciences, des arts et des metiers“, 1771-80, Paris. 88 D. H. WOOD: E. A. News, 1949, 28, 437, 461. 89 T. A. WERTIME: „The coming of the age of steel“, 1961, Chicago, 177. 90 M. DUFRENOY: op. cit., vol. 1, 319. 91 C. McCOMBE: ITJ, Oct. 10, 1968, 581. 92 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel“, 278. 93 J. A. W. BUSCH: Bull. HMG, 1972, 6, 28. 94 P. TEMIN: „Iron and steel in nineteenth century America“, 1967, London. 95 D. FORBES: J. Iron Steellnst., 1870-1, 11, 126. 96 I. KRULI5-RANDA: Blatter für Technik geschichte, (Wien), 1963, 25, 31 97 G. R. MORTON and W. A. SMITH: op. cit., 671. 98 M. DUFRENOY: op. cit., vol. 2, plate III. 99 J. W. HALL: TNS, 1927-28, 8, 40. 100 H. W. DICKENSON: „John Wilkinson-ironmaster“, 57, 1914, Ulverston. 101 G. R. MORTON and N. MUTTON: op. cit., 724. 102 M.D. FREEMAN: Ind. Arch., 1971, 8, (1), 63. 103 W. K. V. GALE: (see Ref. 34), 83. 104 D. S. BUTLER and C. F. TEBBUTI: „A Wealden cannon boring bar“, Post-Med. Arch., 1975, 9, 38-41. 105 M. H. JACKSON and C. de BEER: „Eighteenth century gunfounding“, 1973, Newton Abbot, David and Charles. 106 JOHN WILKINSON: Patent No. 1063, 1774. 107 G. JARS: op. cit., vol. 1, 169. 108 G. JARS: op. cit., vol. 1, 133. 109 G. JARS: op. cit., vol. 1, 49 . 110 D. BROWNLIE and BARON de LA VELEYS: J. I ron Steel Inst., 1930, 121, 474, (discussion by H. W. Dickenson). 111 G. JARS: op. cit., vol. l, 232. 112 Anon: E. A. News, 1949, 28, (327), 390; (329), 433. 113 G. JARS: op. cit., vol. 1, 151. 114 K. C. BARRACLOUGH: „Early steelmaking in the Sheffield area“, 1968, Steel Times Annual Review. 115 K. C. BARRACLOUGH: „Steelmaking before Bessemer“, 2 vols., Metals Soc. London, 1984. 175

116 K. C. BARRACLOUGH: Bull. HMG, 1967, 1, (8), 24. 117 K. C. BARRACLOUGH: J. Iron Steel Inst., 1971, 209,785, 952 118 K. KIRNBAUER: „Copper in Nature, Technique, Art etc.“, 40, 1966, Hamburg, Norddeutsche Affinerie. 119 L. U. SALKIELD: „A technical history of the Rio Tinto Mines; some notes on the exploitation from prePhoenician times to the 1950s“, (ed. M. J. Cahalan), Inst. Min. and Met., London, 1987. 120 G. A. SCHLUTER: „Essais de Mines et des Metaux“, 2 vols., 1764, Paris, (French translation from the German originally published in Braunschweig in 1738). 121 S. LINDROTH: „Gruvbrytning och Kopparhantering The Industrial Revolution: AD 1720-1850 163 vid Stora Kopparberget intill 1800-talets borjan“, 2 vols., 1955, Uppsala. 122 JOHN FISHER: „Commercial relations between Spain and Spanish America in the era of free trade, 17781796“, Univ. Liverpool Centre for Latin American Stud. Mono. 13, 1985. 123 BASIL HALL: journal written on the coasts of Chili, Peru and Mexico in the years 1820, 21 and 22´, 1826, Edinburgh, Constable, 10-11. 124 N. CUOMO DICAPRIO and A. STORTI: „Ordinamenta Super Arte Fossa rum Rameriae et Argenteria Civitatis Massae“, In: „The crafts of the Blacksmith“, (eds. B. G. SCOTT and H. F. CLEERE), 1984, Belfast, 149-152. 125 B. HANSEL and H. D. SCHULZE: „Friihe Kupferverhiittung auf Helgoland“ ,Spektrum der Wissenschaft, 1980, Feb., 11-20. 126 D. W. HOPKINS: Bull. HMG, 1971, 5, (1), 6. 127 J. NAPIER: Phil. Mag, 1852, 4, 45, 192, 262, 345, 453; 1853, 5, 30, 175, 345, 486. 128 J. H. VIVIAN: „An account of the process of copper smelting as conducted at the Hafod Copper Works, Swansea“, Feb. 1823, Annals of Philosophy. 129 I. KRULIS: Z dejn vied s techniky na Slovenska, 1966, 4, 77. 130 J. R. HARRIS: „The Copper king“, 1964, Liverpool. 131 B. C. BLAKE-COLEMAN and R. YORKE: „Faraday and electrical conductors; 1821-1831“, IEE Proc. 1981, 128A, (6), 463-471 (Je jasné, že v této době uživatelé měděných drátů nevědeli, jaký mají vliv nešistoty na vodivost mědi). 132 H. R. SCHUBERT:]. Iron Steel Inst., 1959, 193, 1; this is exactly the same as that shown by Schluter (op. cit.) in his Fig. XX. 133 DIDEROT: (see Ref. 87). 134 JOAN DAY: „Bristol Brass; the history of the industry“, 1973, Newton Abbot. 135 S. W. K. MORGAN: Chem. and Ind., May 16, 1959, 614. 136 E. J. COCKS and B. WALTERS: „A history of the zinc smelting industry in Britain“, 1968, London, Harrap. 137 H. W. DICKENSON: TNS, 1943-4, 24, 27. 138 C. CAPLE and S. E. WARREN: „Technical observations on the method of production and alloy composition of pins“, Proc. 22nd Symp. on Archaeometry, Bradford, 1982, 273-278. 139 R. F. TYLECOTE: Post-Med. Arch., 1972, 6, 183. 140 A. THOUVENJN: Rev.d“hist.desMinesMet., 1970, 2, (1), 101. 141 G. VANPRAAGH: „Tregganuwhitebrass“, JHMS, 1979, 13, (2), 95-97. 142 M. BEY AN-EVANS: Flintshire Hist. Soc. Publ., 1960, 18, 75. 143 M. BEY AN-EVANS: ibid., 1961, 19, 32-60. 176

144 J. MARTYN: Phil Trans. Roy. Soc., 1729,36, 22 145 A. RAISTRICK and B. JENNINGS: „A history of lead mining in the Pennines“, 1965, London, Longmans. 146 G. AGRICOLA: „De Re Metallica“, (translation from 1556 edition by H. C. and L. H. Hoover), 1912, London. 147 I. KRULIS: Z dejin vied a techniky na Slovenska, 1966, 4, 77. 148 G. JARS: „Voyages Metallurgiques“, 535 et seq, vol. 2, 1774-81, Lyon. 149 C. A. SCHLUTER: „Grundlicher Unterricht von Hutte Werken nebst einen vollstandigem Probier-Buch“ 1738, Braunschwieg. 150 J. MULCASTER: „An account of the method of smelting lead ore as it is practiced in the northern part of England“, MS in Lit. and Phil. Soc. Library, Newcastle; transcribed in Bull. HMG, 1971, 5, (2); a similar MS is in the Central Reference Library, Wigan, Lancashire by the same author which is slightly more extensive and dated to 1806 (see editorial note in Bull. HMG, 1971, 5, (2)). 151 F. J. MONKHOUSE: Trans. Inst. Mining and Met., 1940, 49, 701. 152 D. DIDEROT and J. D“ ALEMBERT: „Encydopedie, ou Dictionnaire Raisonne des Sciences, des Arts et des Metiers“. 153 J. PERCY: „The Metallurgy of Lead“, 1870, London. 154 M. DUFRENOY et al.: „Voyage metallurgique en Angleterre“, 2 ed., 1837,2 vols., Paris. 155 H. L. PATTINSON: Trans. Nat. Hist. Soc. Northumberland, Durham, and Newcastle, 1831, 2, 152. 156 H. C. SALMON: „Lead smelting on Mendip“, Min. And Smelting Mag., 1864, 16, 1321-8. 157 E. E. AYNSLEY and W. A. CAMPBELL: Chem. and Ind, 1958, 1498. 158 R. T. CLOUGH: „The lead smelting mills oft he Yorkshire Dales“, 1962, Leeds. 159 D. G. TUCKER: Bull. HMG, 1972, 6, (2), 1. 160 C. MORRIS (ed.): „The journeys of Celia Fiennes“, 1947, London. 161 R. F. TYLECOTE: „Calenick, a Cornish tin smelter; 1702-1881, JHMS, 1980, 14, (1), 1-16. 162 W. PRYCE: „Mineralogia Cornubiensis“, 1778, London. 163 BRYAN EARL: „Arsenic winning and refining in the West of England“, J. Trevithick Soc., 1983, (10), 929. 164 Ty mohou být sále spatřeny v Botallack; see also D. G. Tucker: Bull. HMG, 1972, 6, (2), 1. 165 D. B. BARTON: „Essays in Cornish mining history“, vol. 2, 114, 1970, Truro, Barton. 166 R. PEARCE: J. Roy. Corn. lnstn., 1871, 4, 81. 167 D. B. BARTON: op. cit., 86. 168 A. LUCK: Stahl u. Eisen, 1965, 85, 1743-51. 169 F. LAISSUS: Rev. D´Hist. Mines et Met., 1969, 1, (1), 37. 170 W. E. HOARE: Bull. lnst. Metallurgists, 1951, 3, 4. 171 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel“, 1864, London. 172 G. R. MORTON: The Metallurgist, 1963, 2, (11), 259. 173 Bull. HMG, 1963, 1, (2), Table 1. 174 G. R. MORTON: „Iron and Steel“, 1966, 39, 563. 175 E. SWEDENBORG: „De Ferro“, 157. 176 R. F. TYLECOTE: J. Iron Steel Jnst., 1966, 204, 314. 177

177 G. R. MORTON and M. M. HALLETT: ibid., 1968, 206, 689. 178 A. REYNE: Rev. Hist. Sid., 1965, 6, 87. 179 Curwen Papers, 1792-1828; Carlisle Record Office, D/ Cu. 5/96. 180 G. JONES: J. Iron Steel lnst., 1908, 78, 59. 181 D. CRANSTONE (ed): „The Moira furnace: a Napoleonic blast furnace in Leicestershire“, NW Leics. District Council, Coalville, 1985. 182 Jsem zavázán Andrew Clarke za jeho výzkum této pece. 183 Jsem zavázán Warren Marsh z Gloucestershire Council for Industrial Archaeology za jeho výzkum této pece. 184 Bull. HMG, 1965, 1, (3), 7; 1965, 1, (4), 2. 185 T. TURNER: „The metallurgy of iron and steel“, 1895, London 186 E. JENKINS (ed.): „Neath and its district“; D. Morgan Rees, „The iron industry“, 149, 1974, Neath 187 L. ERCKER: „Beschreibung aller fiirnemsten mineralischen Ertzt und Berckwercksarten“, 1574, Frankfurt (English translation by A. G. Sisco and C. S. Smith, 1951, Chicago, Chicago Univ. Press). 188 R. F. TYLECOTE, E. PHOTOS and BRYAN EARL: „The composition of tin slags from the south west of England“, World Arch., 1989, 20, (3), 434-445. 189 J. PICKIN: „Excavations at Abbey Tin tern furnace, Part I“, JHMS, 1982,16, (1), 1-21: Part II, JHMS, 1983, 17, (1), 4-11.

178

Kapitola 10 Moderní období, 1850 - 1950 Výroba oceli ve velkém měřítku Druhá polovina 19. století byla pozoruhodná vzhledem k přispění Siemense, Bessemera, Kellyho a Thomase k velkoplošné výrobě stále světově nejdůležitějšího kovu – plávkové oceli.1 Tyto procesy okamžitě nenahradily kelímkovou ocel, která byla hlavním zdrojem kovu pro nástroje a výzbroj, ale svářkovou ocel. Plávková ocel se ve skutečnosti svou struskou nepatrně více (nebo méně) liší od svářkového železa. Svářkové železo odolávalo všem snahám o mechanizaci její výroby, která byla z aspektu práce a paliva namáhavou činností.2 Ještě po zavedení oceli byly shledány mechanické metody pudlování, které byly testovány, jako nevyhovující.3 V Británii se kolem roku 1860 vyskytovalo přes 1400 pudlovacích pecí, vyrábějících kolem 16 t oceli za den v lázních o kapacitě 250 kg, kdy bylo zpracováno 6-7 vsázek při 12 hodinových směnách. Tyto pudlovací pece byly zodpovědné za přibližně polovinu světové produkce kujného kovu .4 Avšak William Siemens byl přibližně od roku 1848 znepokojen efektivitou paliva a pokusil se použít regenerátor, který byl v roce 1816 patentován Stirlingem.5 Kolem roku 1856 byl mladšímu bratrovi Williama Siemense Frederickovi udělen patent na využití zmiňovaného regenerátoru ve všech typech pecí, kde byl vyžadován velký žár a oba bratři spatřovali jeho hlavní využití při tavení kovů a skla. 6, 7 Při experimentech s železem před rokem 1861 bylo použito tuhé palivo v topeništích na obou koncích pece a se vzduchem a palivem protékajícím přes ně. Vyskytovaly se zde takové problémy jako blokování vyzdívky popelem „checkers“, jak byly regenerační komory nazývané a problémy se získáváním žáruvzdorných materiálů, které mohly obstát podmínky a teploty potřebné k oddělení kovu a strusky. Případné úspěchy závisely na paralelním vynálezu vyvíječe plynu, prostřednictvím kterého mohlo být v odděleném agregátu z běžného uhlí vyráběno plynné palivo a který odstraňoval topeništní a palivový popel pryč z pece. 136 Siemensova martinská pec a regenerátory pro tavení oceli (z Percy: „Refractories“, 1875) První použití regenerační pece poháněné výrobníkem plynu bylo ve sklářství a projevovalo se v 50% úspoře paliva. Kolem roku 1862 zde bylo používáno kolem 100 plynem poháněných martinovských pecí, zejména ve sklářství a Siemens počítal s tím, že průměrná úspora paliva byla 75 % (viz obrázek 136). Přestože někteří ze sheffieldských výrobců ocelí brzy převzali tento proces pro tavení ocelí namísto kelímkového procesu, pudlovací pec nebyla okamžitě nahrazena regenerativní pecí. Byl to právě Pierre a Emil Martin ve Francii, kteří začali tavit ocel a svářkové železo v otevřeném vanové peci (martinské peci), kteří rozpoznali umíráček pudlovací pece, ale v Británii byly výrobci zúčastněni v počátku neúspěchu Bessemerova nového ocelářského procesu a byly neochotni vyzkoušet jakýkoliv nový postup. Ve stejné době prováděli bratři Siemensové své experimenty, Bessemer v Británii a Kelly v USA, kdy bylo experimentování samozřejmým, ale obtížným procesem dmýchání vzduchu do roztavené litiny za účelem snížení obsahu uhlíku. Při experimentech, ve kterých se Bessemer pokoušel zvětšením dmýchaného vzduchu zvýšit teplotu v plamenné peci pro roztavení oceli (také použitého Onionsem) si povšimnul, že některé tuhé housky surového železa se při expozici proudu vzduchu začaly oduhličovat ještě před jejich tavením. Tato oxidace je samozřejmě principem pudlování, ale zdá se, že Bessemer neměl úplné znalosti o posledně jmenovaném procesu a z toho důvodu měl výhodu (jestliže tomu tak bylo) při spatřování věcí v novém světle.8, 9, 10 Uvědomil si, že kov by musel být vystaven velmi vysoké teplotě, než by došlo k jeho oduhličení a zkoušel proto dmýchat vzduch do kelímku obsahujícího roztavené železo, zatímco byly kelímky zahřívány v peci. Dalším krokem bylo zjištění, zdali tento proces může být provozován ve větších nádobách bez vnějšího zahřívání a z toho důvodu byl první Bessemerův konventor zrozen v St. Pancras v Londýně v roce 1856. Jednalo se o upevněnou nádobu obsahující 350 kg litiny, s tlakem dodávaného vzduchu 10-15 liber/palec2 (0.8-1.0 bar) (viz obrázek 137). Předpokládá se, že Bessemera překvapilo násilí reakce, který neodhadnul exotermní povahu reakce uhlíku s kyslíkem, ani s nečistotami obsaženými v kovu. Naštěstí po 10 minutách, kdy byly spotřebovány všechny nečistoty, plamen 179

pohasnul a bylo možné se dostat dostatečně blízko a přerušit dodávku vzduchu. Kov byl odpichován do ingotové formy a bylo docíleno kujného železa s nízkým obsahem uhlíku. Bessemer byl správně přesvědčený, že byla vynalezena metoda čistého svářkového železa, která získala přízeň většiny veřejnosti na setkání British Association (Britské společnosti) v Cheltenham10 v následujícím týdnu 11. srpna 1856. 137 Bessemerova fixní nádoba pro konverzi litiny na ocel, která byla používána v St. Pancras, Londýn, 1856 Velmi brzo vlastnil naklápěcí konvertory, schopné vyrábět více než 5 t na jeden ohřev (jedna hodina, zahrnující čas potřebný k opravám vyzdívky pece a odlévání ingotů, ve srovnání s 4-6 hodinami potřebných k výrobě 50 kg kelímkové oceli a 2 hodinami pro 250 kg pudlovaného svářkového železa. Jednalo se o převratnou technologii, kdy byli všichni výrobci železa a oceli ze všech částí země a ze zahraničí kvapně pobízeni k získání licence (viz obrázek 138). Ale Bessemer, jelikož nebyl metalurg, neměl žádné povědomí o složení jím vyrobeného surového železa a o způsobu odstraňování jeho nečistot. Za další, velká část jeho ingotů byla buď vysoce porézní, nebo příliš zoxidovaná. Tyto problémy byly řešeny zejména snahou praktikujícího metalurga, Roberta F. Musheta, nejmladšího syna Davida Musheta, který v pozdním 18. století a začátku 19. století velkou měrou přispěl ke studiu vysokých pecí ve Skotsku. Mushetové pracovali na různých kelímkových ocelích ve Forest of Dean, 11, 12 na práci, která v roce 1860 vyvrcholila objevem wolframové oceli R. F. Musheta, známé jako „rychlořezná“ ocel. Ale Mushetova rodina, stejně jako ostatní, jak Reynolds v roce 1799 a J. M. Heath v roce 1839 dodávali přídavky manganu do kelímku, za účelem zdokonalení kelímkových ocelí, vyráběných v huntsmanově tradici. Přídavky Heathse a Reynoldse byly tvořeny oxidem manganičitým, který pokud si vzpomeneme, Wilkinson v roce 1806 doporučoval přidávat do vysokopecní vsázky v Brymbo. Mushetové nicméně vyráběli kelímkovou ocel ze švédského železa, dřevěného uhlí a MnO2, místo cementovaných „lunkrovitých“ hřiven, používaných v tradičním Huntsmanově procesu. Kolem roku 1848 byla v Porýní vyráběna spiegeleisen (vysokopecní zrcadlovina), obsahující 8.5 % Mn a 5.25 C, které se R. F. Mushet objednal 12 t pro experimenty, které používal na výrobu manganových ocelí. Očividně odhadnul použití manganu jako deoxidovadla, jejíž roli mohl plnit v zredukované formě (jako Mn nebo Mn3C), spíše než v oxidované formě oxidu manganičitého. 138 Nejstarší Bessemerův naklápěcí závod kolem roku 1860; jeho použití se předpokládá být v Abbw Vale v jižním Walesu S těmito zkušenostmi byl Mushet schopný si uvědomit důvody Bessemerových potíží s vadnými ingoty a byl přístupný navázat kontakt s Ebbw Vale Company (společnost Ebbw Vale), která stejně jako mnoho dalších byla nucena přijmout Bessemerův proces, který se potýkal s vážnými nedostatky. Mushet přetavil určité množství vadné Bessemerovy oceli s přídavkem vysokopecní zrcadloviny.1 Výsledný ingot byl „hladký a trubkovitý a vypadal jako kvalitní litá ocel“. Toto byl počátek úspěšného rozvoje Bessemerova procesu a základem pro kvalitní produkci oceli až do dnešní doby. Nicméně zde stále zůstával jeden problém, pokud šlo o hromadné železářství. Většina světových železných rud obsahuje podstatné stopy elementárního fosforu. V průběhu první poloviny 19. století, kdy byla pudlovací pec prakticky jedinou metodou výroby kujného kovu, se dostavoval problém s fosforem, protože velké množství mírně zásaditých železných křemičitanů nebo „strusky z pudlovací pece“ jím mohlo být absorbováno. Zároveň, při relativně nízké teplotě převládající v pudlovacím procesu jsou oxidy fosforu stabilní a neredukují se zpět na kov, aby ho učinily křehkým. Nevědomě tak byl pudlovací proces relativně účinnou cestou k odstraňování fosforu. Hned jak byl tento proces nahrazen tavícími procesy (ať už Siemensovým nebo Bessemerovým) schopných dosahovat teplot v řádu 1600°C, mohl fosfor přejít zpět do kovu. Byl zde samozřejmě další problém. Od nejstarších dob byly pecní vyzdívky zhotovovány z čistého pískovce nebo křemíku (SiO2) a tyto materiály byly jediné schopné odolávat po delší dobu teplotám 1600°C. Tyto materiály jsou z chemického hlediska kyselé a podléhají ze struskovatění a z toho důvodu jsou rychle spotřebovány, pokud přijdou do kontaktu se silnými bázemi, jako jsou mnohem bazičtější materiály – vápno a magnezium.

Přirozeně, že Bessemer stejně jako ostatní stavitelé pecí používali na své vyzdívky křemičité materiály, které nemohly být kombinovány s kyselým oxidem fosforečným (P2O5), který má v průběhu oxidace 180

tendence vytvářet fosfor a předávat ho ze systému jako stabilní sloučeninu. Tento fakt omezil použití Bessemerova procesu na bez fosforové rudy, tzn. na ty, které obsahují méně něž 0.05 % P. Pokud šlo o Británii, znamenalo to, že jedinými vhodnými rudami byly ty z Cumberland, North Lancashire, Forest of Dean a některé rudy vyskytujících se v jižním Walesu. Rudné uhlonosné souvrství, které představovaly většinu britské produkce v 19. století, byly pro tento účel nevhodné. To bylo velkou ránou do Bessemerova procesu, jak můžeme spatřit na základě faktu, že produkce svářkového železa v Británii pokračovala v růstu až do konce 19. století. Siemensův proces byl mnohem přizpůsobivější než Bessemerův a mohl produkovat ocel přetavováním svářkového železa, ze kterého byl fosfor vyloučen při pudlovacím procesu nebo přidáním jiného nízko fosforového kovu, jako je železný šrot. Nemohla tak být ale nadále získávána kvalitní ocel výhradně ze surového železa s vysokým obsahem fosforu, dokud to umožnil Bessemerův proces a z toho důvodu trpěla tato technologie stejným problémem. Zatímco ve Francii začínaly být dostupné nové zdroje nízkouhlíkatých slitin železa s vysokým obsahem manganu, které podporovaly přeměnu ze svážkového železa na ocel takovým způsobem, že v roce 1873 navzdory problému s fosforem dosahovala Bessemerova produkce ve Velké Británii 496 000 t a Siemensova 77 500 t, ale produkce svářkového železa pravděpodobně stále přesahovala 3 000 000 t. Siemens ani Bessemer nebyli chemici nebo metalurgové a může se nám zdát překvapivé, že zde nebyl k dispozici žádný chemik nebo metalurg, který by byl schopný řešit problém fosforu v oceli a že rozluštění tohoto problému spočívalo na odhodlaném přístupu jednoho muže. Tímto mužem byl Sidney Gilchrist Thomas, který zatímco se zajímal o vědu, byl nucený si vydělávat na jeho živobytí z jiných zdroů.13 V roce 1870 se zúčastnil večerního kurzu chemie v Birkbeck Institution (nyní Birkbeck College na University of London), kde se seznámil s návrhy Percyho, Collyera a dalších, jak překonat problémem fosforu v Bessemerově konvertoru. Některé z těchto metod počítaly s neutralizací kyselého P2O5 vápnem, ale objevil se opět problém s destrukcí kyselé křemičité vyzdívky se struskou vzniklou tímto způsobem. Všechno úsilí vynaložené na použití vápna jako vyzdívky ztroskotalo na slabé účinnosti vápence a samotného vápna jako ohnivzdorných materiálů. Takže Thomasův problém byl spíše praktický, než teoretický. V této době (1876) byl Thomasův bratranec P. C. Gilchrist chemikem v Cwmavonských ocelářských závodech v jižním Walesu a Thomas mu přirozeně napsal, zdali by mu nemohl pomoci při provádění experimentů. Experimenty byly uskutečněny v Blaenavonských hutích v průběhu devíti měsíců v letech 1877-1878 a prokázaly, že bazická vyzdívka a bazické tavidla mohou uspokojivým způsobem z konvertoru odstranit fosfor. Rozsáhlé pokusy s malými konvertory byly úspěšné, ale trvalo ještě nějaký čas, než bylo v Middlesborough v roce 1879 umožněno bazickým vyzdívkám dusaného dolomitu a dehtu úspěšně pracovat v konvektorech větších velikostí.14 Zdá se být vhodné poukázat na chemické aspekty Bessemer-Thomasova procesu, známého ve Velké Británii v jeho moderní formě jako BOS proces (Basic Oxygen Steel), nyní zodpovědného za téměř celosvětovou produkci plávkové oceli. Bessemerův konvertor v jeho konečné formě (19. století) byl tvořen náklonnou nádobou vejcovitého tvaru, do které mohl být studený vzduch dmýchán skrze otvory (výfučny) umístěné ve vyzdívce ve spodní části nádoby (viz obrázek 138). Nádoba byla zavážena surovým železem v nakloněné pozici takovým způsobem, že kapalné železo nemohlo stékat do výfučen a ucpat je. Proud vzduchu byl spuštěn a nádoba zaujmula svou vzpřímenou pozici. Tlak dmýchaného vzduchu s hodnotou 15 liber/palec2 (1 bar) byl dostatečný na dmýchání vzduchu skrze 0.75 m roztaveného kovu a zabraňující ucpání výfučen. Oxidace nečistot obsažených v železe pomocí kyslíku ze vzduchu je exotermickou reakcí, mající za následek nárůst teplot z 1200°C v kapalné litině na 1600°C v plávkové oceli a tak udržující kov roztavený oproti pudlovacímu procesu. Pracovní úkon je ukončen extrémně rychle, čímž vede k problémům s kontrolou původního procesu. Pořadí oxidace prvků v bez fosforovém železe je Si, Mn, C a změna ve složení těchto prvků během dmýchání je ukázána v tabulce 75, popisující počáteční a konečné hodnoty pro kyselé a bazické procesy. 181

V původním bazickém procesu obsah fosforu přesahoval 2 %, potřebných k udržení dostatečné teploty na konci dmýchání, aby došlo k roztavení kovu a strusky. Ve skutečnosti toto omezení znamenalo, že přechodné fosforové železa (0.1 až 1.5 % P) mohly být nejlépe zpracované v Siemensově otevřené vanové peci (Siemens-Martinově peci), kde byl zdroj tepla přiváděn zvenčí. Ale s příchodem tlakového kyslíku se nevyskytovaly žádné podobné omezení, vzhledem k vyšším dosažitelným teplotám, vlivem absence chladícího efektu dusíku. Tento proces byl rozvinut v Rakousku společnostmi Linz-Donawitze, navazující na původní Durrerovu práci.16 Tento proces využívá vertikálně umístěnou přívodní trubku, která je schopná dmýchat kyslík na povrch kovu a tak eliminovat výfučny ve spodní části pece. Zdá se, že tato technologie zvítězila nad všemi ostatními podobnými procesy a může být označena za konečnou a definitní formu Bessemer-Thomasova procesu. Záměna kyslíku za vzduch také eliminovala efekt dusíku vedoucí v Bessemerově procesu ke zkřehnutí oceli, technologii, která byla plně doceněna až v průběhu druhého čtvrtletí minulého století při použití svařované konstrukce místo nýtované. Tabulka 75 Změny ve složení oceli v Bessemer-Thomasově procesu (podle Aitchinson15) Množství, %

Prvek

uhlík křemík mangan síra fosfor

před 3.0 1.8 0.7 0.06 0.06

kyselé po 0.06 0.03 0.06 0.063 0.063

před 3.35 0.448 0.85 0.18 2.01

bazické po 0.02 0.13 0.23 0.057 0.066

Postupné nahrazení svářkové oceli bessemerovou a siemensovou ocelí trvalo určitou dobu, vzhledem k dřívější pověsti nízké kvality, které dosahoval Bessemerův proces a také proto, že byla doprovázena komplikacemi s jejím kovářským svářením. Svařování svářkového železa bylo usnadněno přítomností strusky ve struktuře a více než 1500 lety zkušeností, zatímco ocel neobsahovala strusku a měla využívat pouze přidávaného písku, plnící funkci tavidla a struskotvorné látky. Tyto problémy byly postupně překonány a bessemerova ocel byla přijata v oblasti konstrukčního inženýrství. V roce 1879 postihovala British Board of Trade (Britská obchodní rada) použití oceli na mostní konstrukce a brzy nato byl sirem Williamem Bakerem navržen Forth bridge, využívající právě tento nový materiál.17 Most byl dokončen v roce 1890 a na jeho konstrukci bylo použito 54 000 t oceli ze Siemensovy pece. V roce 1899 byla ze svářkového železa postavena Eiffelova věž v Paříži, plánovaná jako ocelová konstrukce. Produkce svářkového železa se zvyšovala až do konce 19. století, ale postupně ji nahradila ocel, na základě její nižší ceny. Ocel postupně převzala i cínařskou oblast, která se stala hlavním odběratelem tenkého kovového plechu – často zhotoveného z dřevěným uhlím redukovaného železa, oduhličeného v rafinačních pecích. V Velké Británii se stala výroba pocínovaného plechu specializací jihozápadu a částečně Walesu. 18 V počátcích 19. století byl proces tepání zcela nahrazen válcováním a technologie skupinového válcování byla rozvinuta pro výrobu tenkých plechů potřebných pro tento účel. Je až překvapivé, jak dlouho přetrvávaly prosté dvouválcové „ruční“ stolice, ve kterých byly „svazky“ protahovány zpět přes horní válec, následně byl horní válec přišroubován do nižší polohy, za účelem snížení mezery mezi válci a plechy byly opět protaženy skrz. Pokud začaly být plechy příliš dlouhé, byly odděleny, zdvojeny a válcovány opět, dokud nedošlo ke ztenčení na požadovanou tloušťku. Až přibližně v roce 1930 spatřujeme zavedení kontinuální válcovny pásové oceli, ve které jsou plechy místo dělení na kratší kusy svařovány do dlouhých spojitých délek, které jsou navíjeny jako stuha, následně pocínované a až poté rozděleny na plechy vhodné pro odstranění cínu. Tento proces byl rozšířen o výrobu plechů na těla automobilů, které ve 30. letech 20. století překonaly produkci pocínovaného plechu. V dnešní době je samozřejmě tento proces používán na veškeré zpracování tenkého plechu z plávkové oceli. Speciální oceli a slitiny železa Ke svému zklamání Bessemer, jehož hlavním produktem v roce 1860 byla uhlíková ocel vyrobená v kelímkové peci, nedokázal udělat větší dojem na sheffieldské výrobce oceli. Výrobci oceli pokračovali s výrobou a použitím velkého množství cementované oceli, vyrobené ze švédských železných hřiven v cementační peci, jak 182

jsme mohli spatřit dříve, třebaže experimentovali s takovými věcmi, jako „pudlovanou ocelí“. Přesto někteří výrobci oceli převzali Siemensův proces s vanovou pecí, většinově ale dávající přednost přizpůsobivosti kelímku pro malé množství tavenin uhlíkových a slitinových ocelí, které byly jejich specialitou. Odlévání 25 t ingotu ve Sheffieldu v roce 1872 vyžadovalo více než 672 kelímků, každý s kapacitou kolem 37 kg. Organizační zajištění tavení ingotů a jejich odlévání muselo být značně náročné, natož výroba kelímků, které mohly být použity pouze jednorázově19 (viz obrázek 139). Sheffieldský obchod s ocelí, který byl spíše než objevy Bessemerovými mnohem více ovlivněn vynálezy Musheta, Hadfielda a Brearleyho a vědci, kteří objevili důležité prvky jako nikl, kobalt a chrom. R. F. Mushet po smrti svého otce v roce 1847 uskutečnil experimenty, které zahrnovaly výrobu kelímkové lité oceli ze švédského železa a dřevěného uhlí (jedna z metod výroby wootz) a přídavkem manganu. Byly to právě jeho zkušenosti, které mu umožnili v roce 1856 poskytnout pomoc Bessemerovi. Později, v průběhu jeho práce (1868-1882) objevil jeho proslulé „samokalitelné“ oceli. Ty byly vyrobeny ze směsi vysokopecní zrcadloviny, wolframu (WO3) a bitumenu a je velmi zajímavé, že z této oceli dokázal vyrobit kujnou ocel.20 Jedny z nejstarších složení těchto ocelí jsou uvedeny v tabulce 76, zatímco v pozdějších slitinách byl mangan nahrazen chromem.11 Tyto oceli byly velmi užitečné jako řezné oceli a vytvořili základ pro dnešní „rychlořeznou ocel“, která je schopná řezat za podmínek červeného žáru. 139 Princ Walesu sleduje v roce 1875 odlévání ingotu kelímkové oceli v norfolkských hutích Thos. Firtha a jeho syna; váha odlitého ingotu pravděpodobně nepřesahovala 20 t (s laskavostí Firth Brown Ltd, Sheffield) Další krok závisel na dostupnosti slitin s vyšším obsahem manganu, těch reprezentujících vysokopecní zrcadlovinu. V roce 1877 byla ve francouzské společnosti Terre Noire vyrobena slitina s 80 % Mn a 6-7 % C.21 Tento materiál byl nicméně používán zejména pro nízko manganové oceli s obsahem do 2.45 % Mn, nad tímto bodem se zdála být ocel křehká a nepoužitelná. Zbývalo na Robertu A. Hadfieldu ocenit význam této levné slitiny železa s vysokým obsahem manganu a využít ji k výrobě jeho známé vysoko manganové oceli. Vyšší obsah manganu ve slitině ze společnosti Terre Noire určený pro větší objemy feromanganu mohl být přidáván do železa bez znatelného zvýšení jeho obsahu uhlíku. Hadfield se pokoušel vyrobit oceli, které mohou být vytvrzeny bez ztráty jejich houževnatosti a v roce 1887 patentoval ocel s 12.5 % Mn a 1.2 % C, přičemž druhý uvedený údaj býval předurčován obsahem uhlíku ve feromanganu z Terre Noire. Tato ocel byla neobvyklá v tom aspektu, že nebyla vytvrzována kalením, byla nemagnetická, houževnatá a mohla být vytvrzena pouze tvářením zastudena nebo abrazí. V mnohem rozšířenější inženýrské oblasti nebyla tato ocel náležitě doceněna a dokonce společnost Terre Noire vyráběla kalením vytvrditelné nízko manganové oceli. V této době se objevovaly tendence spíše ignorovat tuto ocel. Až objev niklových ocelí v roce 1889 Jamesem Rileym z Glasgow opravdu zatřásl inženýrským a zbrojním světem.22 Bylo zjištěno, že přídavkem niklu do 4.7 % může být za relativně nízkého snížení houževnatosti pevnost zvýšena z 460 na 1400 MN/m2. Ostatní osvědčené přídavky chromu, hliníku, vanadu a titanu a postupně hodnoty kombinací chromu a niklu začaly být zřejmé mezi lety 1890 a 1914. V roce 1905 poznamenal Portevin, že oceli obsahující více než 9 % Cr byly odolné vůči působení kyselin a Strauss of Krupps of Essen si byl vědom toho, že vysoce legované chromoniklové oceli mají výrazně žáruvzdorné vlastnosti a proto si v letech 1912-1913 patentoval složení austenitické oceli, obsahující 20 % Cr a 5 % Ni pro vysokoteplotní použití. 23 Vzhledem k vysokému obsahu uhlíku v dostupném ferochromu byly nicméně vysoce legované chromové oceli obtížně zpracovatelné. Byl to právě Harry Brearley ze Sheffieldu, kdo první spatřil význam práce Strausse, aplikované v příborovém průmyslu a v roce 1914 si proto patentoval průměrnou uhlíkovou ocel obsahující 12-14 % Cr, která se nakonec stala hlavním odvětvím obchodu s příbory.24 Straussovy austenitické oceli byly později uznány také, pro své korozivzdorné vlastnosti. Stejně jako Hadfiedovy manganové oceli byly nemagnetické a nemohly být vytvrzeny běžným tepelným zpracováním. Po druhé světové válce pokračoval výzkum a vývoj, odehrávající se mnoha zemích, využívající velké množství nových komerčně dostupných slitin. Ve skutečnosti bylo v průběhu tohoto období uskutečněno velmi málo objevů a jednalo se spíše o případ stálého zlepšování hlavních typů ocelí použitím prvků jako kobalt, titan, molybden, niob a hliník. Ve skutečnosti jsme ve vysokoteplotní oblasti mohli spatřit kompletní nahrazení železa 183

niklem a zdokonalení neželezných slitin niklu a chromu, které byly používány jako topné články od začátku 20. století. Nejnovější vývoj se opět týkal niklu, v této době ve slitině železa s 18 % Ni a spolu s malými podíly dalších legujících prvků. Protože je tato ocel příkladem období vytvrzování martenzitem, byla pojmenována jako „ocel s vysokou pevností v tahu“. Tato ocel dosahovala nejvyšších dosažených hodnot kombinace pevnosti a houževnatosti. Další vývoj v oblasti speciálních ocelí a slitin se týkal magnetických materiálů v elektrickém průmyslu. V oblasti magnetismu byly na začátku 20. století známy pouze dva materiály (a) čisté železo (< 0.03 % C) pro měkké magnetické využití a (b) vytvrzení umožňující oceli – obvykle obsahující wolfram – pro trvalé magnety.25 Intenzivní výzkum v oblasti slitinových ocelí a komerční produkce širší oblasti slitin železa, které toto vytvořili, dosáhly křemičitých želez s 1-4 % Si pro plastické magnetické materiály s řízenými vlastnostmi a s novou a širokou oblastí slitin pro trvalé magnety, přitom některé z nich byly prakticky neželezné. Kobalt byl základní složkou mnoha z těchto slitin přibližně od roku 1920, ale později bylo přidáváno různé množství niklu, hliníku a titanu, čímž jim poskytly podmětné obchodní názvy jako Alnico, Titanal, Alcomax a mnoho dalších. Po určitý čas byla používána nízkouhlíkatá vysocetažná konstrukční ocel s 1 % Si a malé množství bylo v roce 1907 vytvořeno do "Mauretánie", což má za následek úsporu hmotnosti 200-300 t.25 Tabulka 76 Složení některých z raných slitinových ocelí R. F. Musheta, ve srovnání s moderní „rychlořeznou ocelí“ (podle Osborn11) Datum 1868-1869

1872-1882

1870 (rychlořezná ocel)

Prvek, % C 1.15 1.68 1.43 2.10 2.31 2.62 0.6 1.3

Si 0.74 0.73 0.63 1.11 0.78

Mn 1.15 1.21 1.21 1.50 1.75 1.80

W 10.09 9.07 8.56 6.08 6.72 5.68 18 14

Cr 0 0 0 0.50 0.45 0.37 3-5 4

V

Mo

1.0 4.0

0 0.5

Nové kovy NIKL Činnost vědců v 18. - 19. století vyústila v enormní zvýšení počtu známých kovů, přičemž dosud jich relativně málo přijmulo důležitou funkci v moderním metalurgickém průmyslu. Jedním z prvních prvků tohoto typu byl nikl. Prvek byl objeven v roce 1751 Axelem Cronstedtem a získal své jméno z „arsenidu niklu“, saské měděné rudy obsahující nikl, která byla pojmenována podle místní nekvalitní lihoviny kvůli k jejímu žáruvzdornému charakteru.26 Vědecký zájem nicméně přetrvával, dokud nebylo v roce 1804 Richterem izolováno několik uncí tohoto kovu. Analýzy Fyffe of Edinburgh v roce 1822 ukázaly, že čínský pakfong obsahoval značné množství tohoto „nového“ prvku, zatímco kolem roku 1824 byla v Berlíně poprvé vyrobena moderní evropská obdoba pakfongu – německé stříbro. Před rokem 1865 bylo J. Whartonem vyrobeno značné množství čistého niklu a před rokem 1880 se dosáhlo hodnoty 1000 t za rok, což naznačuje, že uvedený kov se stal skutečně dostupným. Pro udržení těchto hodnot musely být otevřeny nové zdroje a první byl New Caledonia v Tichém oceánu, kde se při povrchu vyskytují křemičitany, obsahující 10 % Ni. V roce 1883 během stavby Kanadské pacifické železnice byly objeveny známé ložiska v Sadbury (Ontario), které byly od té doby zdrojem většiny světového niklu. Komerční výroba niklu po dlouhou dobu závisela na jeho separaci z měděno-niklového kamínku, přičemž železo bylo předtím odstraněno metodami běžnými v pyrometalurgické výrobě mědi. V roce 1890 byl zaveden Oxfordský proces, spočívající v gravitačním oddělení niklu ze smíšeného měděno-niklového kamínku a siřičitanu sodného, roztavených společně s přídavkem koksu. Po ztuhnutí této směsi byly odděleny dvě složky, v horní části tvořená sulfidem měďnato sodným copper-sodium sulphide, zatímco na dně se nacházel 99.8% sulfid nikelnatý. Sulfid nikelnatý mohl být besemerován na kovový nikl a následně rafinován. 184

Produkt tohoto procesu obsahoval kobalt, který byl sám o sobě předmětem zvyšující se poptávky a právě zde hraje roli Ludwig Mond. Mond byl chemikem v soukromé laboratoři v Londýně a zjistil, že nikl při reakci s oxidem uhelnatým vytváří plynnou sloučeninu – tetrakarbonyl niklu Ni(CO)4. Dále zjistil, že tvorba karbonylu byla selektivní a vratná a proto i u některých jiných kovů mohlo být zjištěno, že podléhají stejným reakcím, každá vyžadující jinou teplotu a tlak. Dále zjistil, že je schopný zachycovat nikl ve znečištěné formě tetrakarbonylu niklu a rozkládat ho za vzniku čistého kovového niklu, zanechávající po sobě nečistoty v koncentrované a obnovitelné formě. Residua mohou být zpracované za účelem znovuzískání mědi, kobaltu a zároveň kovů platinové skupiny – platiny, paládia, iridia, ruthenia, rhodia a osmia, stejně tak dobře jako zlato a stříbro. Tyto procesy se udržely v technologiích na znovuzískávání niklu až do 50. let 20. století, kdy International Nickel Company (Mezinárodní niklová společnost) oznámila použití vylepšené technologie na místo Oxfordského procesu. Měděno-niklovému kamínku je místo redukce sulfidem sodným nyní umožněno pozvolna ztuhnout takovým způsobem, že kamínek krystalizuje do dílčích složek Cu2S a Ni3S2. Ztuhlé bloky jsou následně rozdrceny a rozemlety na 325 meš (počet ok síta na délkový palec). Krystalické frakce jsou následně odděleny různými prostředky; slitina Ni-Cu je odstraněna magnetickými metodami a zbytek je oddělen flotací. Sulfid mědi je taven v obloukové peci a převáděn na surovou měď. Sulfid nikelnatý je oxidován na NiO a buď redukován na kovový nikl v plamenné peci, nebo použit jako výchozí materiál pro Mondův karbonylový proces. LEHKÉ KOVY Významným úspěchem v pozdním 19. století byl objev dvou lehkých kovů, které tvoří velký podíl zemské kůry, tj. hliníku a hořčíku. Látka známá jako kamenec (znečištěný síran draselno-hlinitý) byla po dlouhou dobu považovaná za jednu z nejdůležitějších dávných chemikálií, vzhledem k jejímu významu mořidla při barvení. V roce 1754 Marggraf prokázal, že kamenec obsahoval dvě složky, kdy jednou z ní byla vápnu se podobající látka, ale druhá byla naprosto odlišná a jedna z látek je přítomná v jílu. Kolem roku 1807 Humphrey Davy hledal způsoby redukování oxidu hliníku, který později získal označení oxid hlinitý. Mající elektrolyticky izolované množství základných kovů z jejich oxidů bylo přirozené, že mohl použít stejnou technologii i na oxid hlinitý. Při elektrolýze směsi hydroxidu draselného a oxidu hlinitého nebyl úplně úspěšný, přestože že přiblížil požadovanému výsledku. Mnoho dalších vědců se o to pokoušelo a v roce 1827 Oerstedt, Wohler a St. Claire Deville dokázali získat nepatrné množství nového kovu. V roce 1854 Wohler vyrobil dostatečné množství hliníku, aby mohl určit některé z jeho fyzikálních vlastností. Nicméně to byl až Devilleho proces, který se ukázal být nejúspěšnějším; bezvodý chlorid hlinitý byl taven s čistým sodíkem za vzniku hliníku a chloridu sodného. Poslední jmenovaná sloučenina, lišící se od oxidu hlinitého, je spolu s dalšími látkami sama o sobě užitečná a v dnešní době používaná k výrobě titanu, třetího lehkého kovu. Deville na závěr nahradil minerál kryolit, dvoumocný fluorid hlinitý a sodný za chlorid hlinitý, kterým byl zdokonalen celý proces. Devillem vyrobená hřivna hliníku byla v roce 1855 vystavena na pařížské výstavě, přičemž v té době se cena za jeho výrobu pohybovala kolem 130 £/kg. Poté co Castner v roce 1886 vyvinul svůj proces na levnější výrobu sodíku, klesla cena hliníku na přibližně 5.50 £/kg. V tomto roce se změnila celá situace, poté co Hall v USA a Herault ve Francii zveřejnili nový proces výroby hliníku, založený na elektrolýze. Tento nápad, který se zformoval z Davyho dřívějších experimentů, nebyl zcela odepsaný, ale protože závisel na levnější elektrické energii, předpokládalo to vynález dynama, protože akumulátorová energie byla příliš drahá. Elektrická energie nebyla využívána pouze na omezení kontaktu kovu a kyslíku, ale její průtok také poskytoval teplo nezbytné k roztavení souvisejících sloučenin. Ne všechny tyto postupy se lišili od těch Devillových, tj. roztavení kryolitu ve kterém byl oxid hlinitý rozpuštěn, ale separace nezahrnovala sodík, ale spíše přímé vylučování hliníku na katodu elektrolytického článku (viz obrázek 140). Obě elektrody byly uhlíkové a katoda byla tvořena uhlíkem potaženým kelímkem tím způsobem, že se hliník ukládal na dno článku a kyslík na vrchol anody, kde reagoval a vytvářel oxid uhelnatý a uhličitý. Tento proces označovaný jako Hall-Heroulthův je používaným komerčním procesem výroby hliníku. Vyžaduje kolem 25 000 kWh k výrobě 1 t hliníku a je proto extrémně závislý na ceně paliva nebo dostupnosti laciné hydroelektrické energie. Okamžitým výsledkem Hall-Heraultova procesu bylo snížení ceny hliníku na přibližně 0.44 £/kg ke konci století, kdy jeho produkce dosahovala 5 000 t/rok. Poptávka rostla pomalu, protože závisela na rostoucím využití 185

technologií fyzikální metalurgie, potřebných ke zvýšení pevnosti kovu, vzhledem k tomu, že čistý kov dosahoval velmi nízkých hodnot pevnosti (kolem 77 MN/m2). V roce 1966 dosáhla produkce hliníku hodnoty 8.3 Mt/rok a protože jeho měrná hmotnost je pouze 2.6 ve srovnání s mědí s 8.9, znamená to, že na základě objemu produkce čtyřnásobně předstihl měď a stal se v pořadí druhým nejdůležitějším kovem na světě (tabulka 77). Za poznamenání stojí zajímavost, že první slitina hliníku se zdá být vyrobena kolem roku 300 n. l. v Číně.27 Jednalo se o mědí bohatou slitinu hliníku (hliníkový bronz), vyráběnou pyrometalurgickou redukcí minerálů mědi. Tento proces byl v nedávné době vyzkoušen v experimentálním měřítku, ale protože se neprokázal být ekonomickou metodou k získávání kovového hliníku, nebyl dále provozován. 140 Raný elektrolytický článek na extrakci hliníku z bauxitu Tabulka 77 Světová spotřeba hlavních kovů Kov

Světová spotřeba (v 1 000 t) 1956 1966 3 200 7 570 3 960 6 400 2 660 4 240 2 240 3 300 230 460 177 222 145 159 12 600 22 400

Nárůst, % v letech 1956-1966 135 62 59 48 104 26 11 77

Spotřeba v roce 1966 na hlavu 2.4 2.0 1.32 1.04 0.14 0.05 0.05 7.00

Hliník Měď Zinek Olovo Nikl Cín Hořčík celkové množství neželezných kovů surové železo 201 500 349 000 73 108 poměr: 15.9 15.6 15.6 železné/neželezné kovy (váhový) Zdroje: „statistiky kovů“, 1965-1968, Frankfurt, Metallgesellschaft AG; a “Minerálová ročenka“, 1956-1967, US Bureau Mines, Washington

Kolem roku 1852 získal Bunsen malé množství hořčíku elektolýzou roztaveného chloridu hořečnatého, čímž bylo jasné, že jakmile bylo zdokonaleno dynamo, nabízela se tím komerčně výhodná metoda. Jednalo se o jednodušší proces než v případě elektrolýzy elektrolytu hliníku, ale závislý na dřívější produkci nebo koncentraci chloridu hořečnatého v mořské vodě. Po určitou dobu byla tato metoda považována za kuriozitu a v roce 1900 nebylo dosaženo větší produkce než 10 t/rok. Přesto se zdálo, že hořčík měl mít všechny výhody a žádné nevýhody, až na slabou korozní odolnost nejstaršího kovového hořčíku, zejména vzhledem k malému obsahu zbytkového chloridu hořečnatého. Přesto v roce 1955 jeho světová produkce dosahovala 150 000 t a jeho cena poklesla z 0.65 £/kg v roce 1900 na 0.11 £/kg v roce 1944. Kromě toho se zde objevovaly další metody výroby hořčíku, které nezávisely přímo na elektrické energii. Pidgeonův proces vyvinutý v roce 1944 se spíš podobá horizontálnímu muflovacímu procesu výroby zinku, ale využívající vakua v mufli, čímž se stala možná přímá redukce dolomitu ferosiliciem. Dolomit je směsný uhličitan vápenatý a hořečnatý, kdy z něho není redukováno vápno, ale vytváří s železem a křemíkem strusku. Tento proces ale samozřejmě nepřímo závisí na elektrické energii, protože ferosolicium je vyráběno v elektrických obloukových pecích. Zatímco velké množství světových zásob hořčíku je obsaženo v mořské vodě, jeho koncentrace dosahuje pouze 0.3 %. Avšak jeho vysrážením pomocí dolomitu je možné ho získat jak z dolomitu, tak z mořské vody ve formě MgO, přičemž vápno vstupuje do mořské vody a nahrazuje hořčík. Pro elektrolytický proces musí být MgO chlorován reakcí v redukční atmosféře s plynným chlorem, ale zároveň může být MgO použit přímo v Pidgeonově procesu. Třetí lehký kov – titan je mnohem mladšího data vzniku. Jeho měrná hmotnost je 4.5 a proto je přechodný mezi těžkými kovy od 7 do 9 a lehkými kovy od 1.5 do 2.6. Jeho oxid byl poprvé izolován v minerálu rutilu francouzským chemikem Vaugelinem v roce 1789, ale první kus kovového titanu se objevil až v roce 1910.28 Jeho produkce byla zpočátku opět pomalá a v roce 1954 jeho světová produkce dosáhla kolem 4000 t, ale cena 186

kovu se pohybovala kolem 3.30 £/kg a na téže úrovní stále setrvává, což může naznačovat, že se nachází v podobné fázi jako hliník v roce 1900 a že dosud nebyl stále dosažen bod jeho rozmachu. Nicméně důvody pro to jsou více technologické. Jediný používaný průmyslový proces v této době je Krollův proces, zavedený v roce 1940, pomocí kterého je chlorid titaničitý redukován hořčíkem; modifikace tohoto procesu využívá sodík. Tetrachlorid je bezbarvá kapalina s bodem varu 136°C, která je vyráběna reagováním oxidu titaničitého - v dnešní době používaná složka barev - s chlorem za přítomnosti uhlíku, stejně jako při výrobě chloridu hořečnatém. Kovový hořčík je taven v železném kotlíku při teplotě kolem 900°C pod ochrannou atmosférou argonu. Kapalný tetrachlorid odkapává, je odpařován a redukován na kovový nikl (teplota tání je 1800°C), který se shromažďuje na stěnách nádoby. Exotermická reakce udržuje teplotu a na konci reakce zůstane směs nezreagovaného hořčíku, kovového titanu a chloridu hořečnatého. Tato směs může být oddělena loužením ve zředěné kyselině chlorovodíkové nebo pomocí vakuové destilace. Chlorid hořečnatý může být redukován nazpět na kovový hořčík v hořečnatém elektrolytickém článku a titan tedy do jisté míry závisí na hořčíku nebo sodíku. Jak jsme ale mohli vidět, cena těchto kovů je v dnešní době daleko nižší než cena titanu. Jedním z důvodů vysoké ceny titanu je problém se zpracováním surového titanového prášku získávaným Krollovým procesem. Titanový prášek musí být taven ve spotřebních elektrodových pecích v atmosféře argonu. V těchto pecích jsou elektrody tvořeny stlačeným titanovým práškem nebo odpadem, který je staven ve vodou ochlazovaném měděném kelímku. Vyrobené ingoty musejí být válcovány s minimálním znečištěním vzdušnou atmosférou, protože oba plyny - kyslík a dusík činí kov křehkým. Toto jsou pouze tři příklady moderní metalurgie. Zvážíme-li, že v dnešní době známe kolem 100 prvků, ze kterých 70 má vlastnosti kovů, je zde mnohem širší použití procesů uvedených výše. Pokrok v dalších neželezných kovech MĚĎ A JEJÍ SLITINY Druhá polovina 19. století spatřila postupný úpadek věhlasu jižního Walesu, jako hlavní pyrometalurgické oblasti na světě. Mnoho z důlních oblastí na měď začalo budovat své vlastní hutě ze stejného důvodu, jako havíři z Cornish v 18. století, protože věřili, že evropští hutníci si brali více, než je jejich právoplatný podíl na zisku. Prudká industrializace USA, Kanady a Austrálie znamenala, že palivo nebylo nadále problémem a v mnoha oblastech byly dostupné nové paliva jako olej. Pokud jde o měď, objevily se při její výrobě základní změny s použitím bessemerova procesu při rychlé oxidaci měděných kamínků, která byla prováděna koncentrováním a oddělováním sulfidů ve vysoké peci nebo plamenné peci. Jedinými používanými procesy pražení již nadále nebylo pomalé pražení v kupě nebo ohradě, přestože ještě po dlouhou dobu setrvávaly v jižním Španělsku,29 ale bylo prováděno předběžné pražení za účelem snížení obsahu síry ze sulfidických rud, které vyžadovaly výrobu bohatého kamínku v rotačních výhňových pražících pecích MacDougallova typu (viz obrázek 141). 141 Zdokonalená pražící pec na měděné rudy MacDougallova typu Hlavní požadavek na měď v dnešní době přichází z rozrůstajících se elektrických odvětví, které spotřebovávají pravděpodobně více než polovinu světové produkce mědi. Její hlavní funkce zde spočívá ve vodivosti materiálu, přičemž větší čistota mědi zvyšuje její vodivost. Od doby Theophila (přibližně 1100 n. l.) a pravděpodobně i dříve byla veškerá rafinace (zejména snižování obsahu síry a kyslíku) prováděna zdlouhavým procesem žárové rafinace, zahrnující oxidaci a redukci. Tyto pečlivě prováděné procesy byly schopné produkovat měď s čistotou 99.25 %, ale bylo to zdlouhavé, únavné a spotřebovaly velké množství paliva. Nový elektrický průmysl hledal srovnatelnou čistotu mědi s touto nebo lepší a elektřina byla využívána po ukončení žírové rafinace ve formě elektrolytické rafinace. To obnášelo použití nahrubo opracované měděné desky z konvertoru v elektrolytickém článku jako jednu z elektrod (anoda) a vylučování mědi z této elektrody na druhou (katoda), která byla většinou tvořena tenkým plíškem čisté mědi. Roztok (elektrolyt) byl okyseleným roztokem síranu měďnatého. Využívání tohoto procesu záviselo na objevení použití dynama a v praxi byl tento postup poprvé úspěšně aplikován v roce 1869 v jižním Walesu. Do dnešní doby byly uskutečněny pouze velmi malé změny v těchto sériových operacích rafinace mědi a ty zahrnovaly zejména mnohem přesnější procesy pražení, jako ty využívající "zkapalněné" vrstvy najemno rozemletého materiálu, přes který prochází oxidační látka, tj. horký vzduch.

187

Pražení mědi a ostatních minerálů způsobilo převrat objevem flotace.30 Od nejstarších dob byla hlušina z minerálů separována mletím a promýváním, nebo gravitačním tříděním, ale tento proces spočíval v rozdílu měrné hmotnosti mezi hlušinou a požadovaným minerálem. Fakt, že některé nečistoty v rudě se v tomto ohledu nelišily od požadovaného minerálu znamenalo, že byly převedeny na huti a musely být odděleny v této fázi, nebo se vyskytují jako nežádoucí nečistoty v konečném kovu. Výhoda flotace spočívala ve faktu, že některé minerály jsou nesnadno smáčitelné vodou, ale naopak jsou snadno smáčitelné látkami olejové povahy. Půdní ruda, v tomto případě směs požadovaného minerálu a nepotřebné hlušiny je promíchána ve vodě s olejovým materiálem a vzduchem takovým způsobem, že dojde k připoutání bubliny k těžšímu, ale naolejovanému materiálu a umožní mu vyplout na povrch, zanechávající na dně nádoby vodou zvlhčenou hlušinu. Proces je velmi specifický a mohou jím být odděleny různé typy požadovaných minerálů. Další skupinou procesů, která se používá stále více, je znovuzískávání kovů z roztoků. Již ve velmi dávných dobách bylo zaznamenáno, že pokud je železo umístěno v roztoku mědi jako je síran měďnatý, železo se stává chemicky reaktivnější (bazičtější), vstupuje do roztoku a nahrazuje měď, která je se ukládá na železo. Jedná se o jev, kterého si povšimli alchymisté, když přemýšleli (nebo si ostatní přáli, aby přemýšleli), jak přeměnit železo na měď. Velké množství důlní vody obsahuje síran měďnatý a měď může být získána právě vložením odpadního železa a odplavením jemné vrstvy mědi usazené na železe. Tam, kde je rudní těleso sulfidického typu, musí být nejprve v ohradě částečně zoxidováno na síran spíše přirozeně nebo zahříváním a následně umělým omýváním uměle nebo deštěm. Tento proces byl po dlouhou dobu používán při znovuzískávání mědi v dolech Rio Tinto a Tharsis v jižním Španělsku. Proces může být rozšířen na sulfidické rudy použitím roztoku kyseliny sírové určené k rozpouštění mědi. Tato skupina je obvykle popisována jako procesy louhování a byly široce používány v pozdějších obdobích pro extrakci velkého množství kovů, někdy s použitím horkých roztoků pod tlakem. Tyto procesy jsou schopné eliminovat procesy obohacování a pyrometalurgické výroby, ale vytvářejí jemný práškový kov, jehož zpevňování může být velmi nákladné. Nicméně se zvyšujícím se použitím kovových prášků k výrobě finálních součástek lisováním prášků do tvarovaných dutin, známých jako prášková metalurgie je jednoznačně důležitým místem pro tyto "mokré" procesy. PLATINA

Jak jsme mohli vidět, vzhledem k výskytu platiny jako znečištěného ryzího kovu v jižní a střední Americe, platina nevyžadovala být objevena. Nicméně platina byla osmým známým kovem v západoevropském světě a navzdory odkazu na ní z roku 1557 od J. C. Scalingera jako na bílý neroztavitelný kov nalezený ve stříbrných dolech v Mexiku, začala být Evropany vážně brána na zřetel až okolo poloviny 18. století. Znečistěný kov byl prodáván v Evropě v roce 1741 jako "bílé zlato". Znečištěný kov byl ale obtížně zpracovatelný vzhledem k obsahu železa a mědi.3 Tyto prvky mohly být do jisté míry odstraněny kupelací olovem a bismutem při vysokých teplotách, po kterém bylo možné provádět operace kování a kovářského sváření. Velká část zpracování směřovala k metodám rafinace a ty pokračovaly až do konce 19. století. Teplota tání platiny je 1750°C a v dřívějších dobách přesahovala možnosti odlévání, ale bylo zjištěno, že teplotu tání je možné výrazně snížit legováním platiny arsenem. Po roztavení mohl být arzen odpařen ohřevem do ruda v oxidační atmosféře. Tento proces mohl být používán k výrobě platinového prášku, který mohl být spojen kováním. V roce 1790 byl Lavoisier schopný podat zprávu, že se mu podařilo roztavit platinu na dřevěném uhlí s proudem nově objeveného kovu - kyslíku. Vzhledem k výrazné odolnosti platiny proti působení kyselin se s jejím hlavním využitím počítalo v chemických aparaturách a kelímcích, přestože její přirozeně velká hodnota a korozní odolnost ji předurčovaly i k jinému významné využití. Na začátku 19. století bylo stále velké množství vědců zainteresováno do chemie platiny a její tvárnosti. Jedním z nich byl W. H. Wollaston, který zkoumal její nečistoty, mezi kterými identifikoval prvek palladium. Kolem roku 1801 vytvořil precipitací z roztoku platinový prášek a jeho stlačením kolenovým lisem za vytvořil tvrdý práškový koláč (viz obrázek 142), jehož adheze může být zlepšena zahříváním do červeného žáru v plamenu z dřevěného uhlí.32 Pro zvýšení měrné hmotnosti platiny na 21.25-21.5 bylo použito střídavé zahřívání a kování, které muselo být jednou z 188

prvních operací v práškové metalurgii, kterou známe v dnešní době. Na konci roku 1803 použil 220 kg ryzího kovu, přičemž velkou část z něho na rozměrné nádoby na koncentrování kyseliny sírové. 142 Kolenový lis používaný Wollastonem v roce 1828 pro zpevňování platinového prášku; 0.67 palce = 1 stopa Určité množství surové platiny zpracovávané Wollastonem pocházelo od muže jménem Johnson, který v Londýně vykonával praxi prubíře rud. Je pravděpodobné, že byl jedním z členů rodiny, která se stala velmi známou v platinovém průmyslu, a víme, že Percival Johnson se výrazně zajímal o kovy, že kolem roku 1812 zaslal zprávu do Philosophical Magazine (Filozofického magazínu). Percival Johnson se od roku 1817 specializoval v rafinaci a zpracování platiny a v roce 1851 založil podnik Johnson, Matthey and Co. 31 Původně byly spoje v platinových pleších vytvářejících zásobníky na kyselinu zhotovovány pájením zlatem, ale v roce 1861 Johnson a Matthey uskutečnili tavné sváření kovu pomocí dmýchací píšťaly. V roce 1874 bylo v Conservatoire des Arts et des Metiers v Paříži, pod vedením Deville pravděpodobně roztaveno a odlito určité množství z 236 kg slitiny platiny a iridia, uskutečněné v peci poháněné kyslíkovým plynem ze spalování uhlí. OSTATNÍ TRADIČNÍ NEŽELEZNÉ KOVY Znovuzískávání olova pokračovalo ve starých liniích ve vysoké peci a plamenné peci, které téměř úplně nahradily kuplovací pece. Rafinační procesy byly urychleny v roce 1850 nahrazením Pattisonova procesu Parkesovým procesem, určeným pro zpracování stříbra. 33, 34 Tento proces zahrnoval reakci mezi stříbrem rozpuštěným v olovu a přidaným zinkem pro vytvoření sloučeny stříbra a zinku (Ag 2Zn3), která vyplouvá na povrch roztaveného olova. Tyto "krusty" mohly být odebrány, zinek odstraněn zahříváním ve vakuu a stříbro vytěženo v ryzí formě kupelací, stejně jako dříve. Ostatní nečistoty jako antimon a cín (ze zbytků pájek) mohly být odstraněny oxidací nebo selektivními reakcemi s činidly jako je hydroxid sodný. Opravdu velký rozvoj nastal při získávání drahých kovů. Zpřístupněním USA, Kanady a jižní Afriky, se staly známými náplavové ložiska a daly tak vzniknout "zlaté horečce". V jižní a střední Americe byla tato ložiska známá přinejmenším indiánským obyvatelům, kteří je malou měrou využívaly, ale severoameričtí indiáni byly z nějakého důvodu vcelku spokojeni s mědí, jak je uvedeno v kapitole 1. Bylo zjištěno, že původní ložiska, ze kterých vznikly náplavové ložiska, obsahovaly částečky zlata tak kvalitní, že byly zdatně znovuzískávány tradičními starými metodami propírání a amalgamací. Rtuť se na zpracování některých těch rud začala stávat příliš drahou a to je právě příčinou objevu technologie kyanidování J. S. McArthurem a R. a W. Forrestem v roce 1887, která se ukázala být velmi důležitá.29 Tyto pánové pracovali pro Tharsis Copper Company v jižním Španělsku, která dolovala pyrit s nízkým obsahem mědi, ale s významným obsahem drahých kovů. Zjistili, že zředěný roztok alkalických kyanidů může rozpustit drahé kovy a zlato se stříbrem se může vysrážet z roztoku zinkovým práškem. Touto cestou může být zlato výnosně získáno z písků, obsahující i tak malé množství jako jeden díl ze tří milionů a z křemičitých hornin a železného klobouku obsahujících jeden díl z 100 000 (0.001 %). Změny v technologii tavení a odlévání Až do poloviny 19. století existovaly pouze tři typy pecí používané pro tavení kovů. Mezi ty patří plamenná nebo pálací pec vyhřívaná uhlím, kelímková pec a kuplovací pec vyhřívaná koksem. Aluminotermická metoda, při které je teplo vytvářeno exotermickou reakcí mezi oxidy železa a hliníkovým práškem a která byla zavedena Goldschmidtem v 90. letech 19. století a v malém měřítku byla používána pro redukci, tavení a sváření a v omezeném rozsahu je stále používanou metodou až do současnosti. Příchod lacinější elektřiny z generátorů stejnosměrného proudu umožněného Moissanem v roce 1892,35 využily elektrické obloukové pece k redukci vápna koksem pro výrobu karbidu vápníku, který činil výrobu acetylenu pro sváření plynem úspornější. V elektrické obloukové peci je oblouk zapálen mezi elektrodou a samotnou vsázkou. Posledně jmenovaný postup je výkonnější, ale často obtížněji kontrolovatelný. V roce 1898 získal Ital Stassano patenty na využití obloukové pece při výrobě oceli přímo z železné rudy. Po intenzivním vývoji zejména v Norsku byl tento typ pece (známý jako Tysland-Holeho pec) od pozdních 40. let 20. století v severním Norsku používán na výrobu surového železa. Důležitým pokrokem v této oblasti byla Soldebergova elektroda, která je tavena in situ v průchodu proudu a tepla v peci. Směs uhlíku a bitumenu je umístěna v tenké trubici z plávkové oceli, která se přivádí do pece, 189

elektroda se spotřebovává, a prochází procesem vypalování. Tato technologie umožňuje použití velmi rozměrných elektrod a byla převzata do Hall-Heraultových hliníkových pecí, využívající hliníkové pouzdro. Tří fázová oblouková pec s bazickou nebo kyselou vyzdívkou se ukázala být mnohem úspornějším způsobem výroby oceli tavením a legováním odpadu a v počátcích využívanou na výrobu oceli oxidací surového železa kyslíkovým paprskem, tímto způsobem zcela nahrazující otevřenou výhňovou pec. Zároveň byl využíván induktivní efekt elektřiny, využívající vysokofrekvenční střídavý proud, kdy teplo může být ve vsázce vyvolané cívkou s vířivým proudovým efektem. Cívka musí být vodou chlazena a pec se podobá kelímkové peci s cívkou zabudovanou do vyzdívky. Jinak může být v peci použit nízkofrekvenční proud, ve které je spojené vynutí s transformátorem s železným jádrem. Tento typ byl patentován v roce 1887 S. Z. de Ferrantim. Modernější vývoj ukázal, že v případě železných kovů je možné se obejít bez železného jádra a stále používat běžný 50 Hz střídavý proud. Elektrické pece se ukazují být jako ekonomičtější, protože distance mezi cenou elektřiny a ostatních paliv se zužuje. Vyšší dosažitelná produkce na jednotku investičních nákladů a nižší náklady na údržbu mírně vyrovnávají dodatečné náklady na výrobu elektřiny. Z pohledu slévárny je stále převládající technikou formování do písku, ale bylo rozvinuto velké množství dalších technologií. Formování do písku bylo samo o sobě automatizováno použitím modelových plátů, které obsahovaly širokou oblast dělených dřev nebo kovových modelů rozdílných velikostí a tvarů, upevněných na desku takovým způsobem, že nevznikl žádný zbytečný prostor ve formovacím rámu. Formování samo o sobě bylo prováděno stroji, kdy je písek vrhán a stlačován na určité místo a dokončená forma je následně umístěna na dopravník a automaticky vyplněna z licí pánve a mezipánve. Odstředivé lití využívající odstředivou sílu pro zvýšení hustoty lití bylo zavedeno po druhé světové válce ve vedoucích závodech odlévající litinové trubky.36 Technologie horizontálního odstředivé lití byla pro vždy upřednostňována pro lití potrubí a vedoucí slévárna v Británii instalovala tuto jednotku v roce 1919. V dnešní době je tento proces používán pro vnitřní pouzdra válců spalovacích motorů a pro ozubené polotovary. Pro menší díly s důležitým detailem byla obnovena technologie lití na ztracený vosk v moderních formách, využívající jednorázové plastické modely nebo ztuženou rtuť v případě Mercastova procesu. Obě tyto technologie jsou schopné poskytovat kvalitnější jakost povrchu odlitků do takové míry, že je zapotřebí pouze minimální opracování odlitků (dohotovení). Díly středně pokročilé ve velikosti mohou být nyní zhotovovány formováním do skořepiny, při které jsou v tenké vrstvě naneseny na kovové modely písčito-pryskyřičné směsi a jsou vytvrzeny infračerveným zahříváním. Nebo v jiném případě může být písek promíšen s křemičitanem sodným (vodní sklo) a vytvrzen průchodem oxidu uhličitého; tato metoda je často používaná při výrobě jader.

Sváření Až do poloviny 19 století bylo převládající technologií spojování kovů kovářské sváření a nýtování. Druhý uvedený postup mohl být použitý pouze na spojování tenkých plechů a problém s prvním uvedeným postupem často vedl k selhání, pokud byl aplikován na rozměrnější konstrukce. Kovářské sváření bylo také s úspěchem využito při výrobě záďových rámů u lodí, kotev a rozměrných konstrukcí a byl zároveň používán při výrobě hliníkových nádob před příchodem tavného sváření acetylenem (viz obrázek 143). Myšlenka vysokoteplotního plamenu plynu využívající nucený tah nebyla nová a byla využívána Johnsonem a Mattheyem v roce 1861 při sváření platiny. Snadno a pohodlně přenosná výroba acetylenu reakcí mezi karbidem vápníku – jako takovým levně vyráběným v elektrických obloukových pecích – a vodou, přičemž spalování acetylenu za vysokých teplot s kyslíkem produkovalo právě koncentrovaný zdroj tepla potřebný k tavnému sváření. Když byl tento proces použit na svařování tenký plechů v mnoha aplikacích, rychle nahradil kovářské svařování a nýtování a byl zároveň rozšířen o nové materiály jako hliník a hořčík. Princip elektrického oblouku byl poprvé objeven H. Davym v roce 1801, ale trvalo dalších 80 let, než bylo možné na ulicích spatřit uhlíkové obloukové lampy a oblouk z kovového uhlíku, používaného pro elektrické sváření olova De Meritensem.37 V roce 1887 rus Bernados vydal patent na obloukové svařování ocelí uhlíkem, při kterém byla uhlíková elektroda kladně nabitá a kov tvořil zápornou elektrodu. Nicméně tato technologie zaváděla uhlík do taveniny a činila ji křehkou; tento problém byl později překonán použitím uhlíku jako záporné elektrody a v roce 1902 proces získal svou komerční hodnotu. Vsázka byla roztavena a prostřednictvím 190

roztaveného konce „svařovacího drátu“ zavedeného do obloukového sváření mohl být dodán přídavný materiál. Spalování uhlíku za vzniku oxidu uhelnatého chránilo svařovanou oblast proti oxidaci. 143 Kovářské svařování rámu zádě plavidla (s laskavým svolením R. C. Bensona) Technologie obloukového svařování kovů, při které je oblouk zapálen mezi drátem svařovaného kovu a svařovaným dílem byl patentován v roce 1879 Slavianoffem a ve Velké Británii použit kolem roku 1888. 37 Přesto tato metoda nebyla příliš úspěšná, protože roztavená lázeň ocelového sváru se stala křehkou vlivem znečištění kyslíkem a dusíkem z atmosféry. Tento problém byl nakonec vyřešen krytím oblouku struskovým povlakem, technologií zavedenou Švédem Oscarem Kjellborgem v roce 1910 a tato technologie je stále nejpoužívanější metodou tavného svařování. Určité tavidla musejí být odstraněna z jednoho konce, nicméně před kontaktem může být mezi zdrojem elektřiny a kovovým jádrem. Okolo roku 1934 byla tato technologie použita i v civilním inženýrství a v námořním konstruktérství. Protože tavidla nejsou elektricky vodivá, může být za účelem učinit proces kontinuálním a automatickým tavidlo aplikováno do spojované oblasti předtím, než jí zasáhne oblouk, jako při technologii „Unionmelt“. Nebo v jiném případě může být krytí tavidlem provedeno vedením vestavěného spirálovitého drátu, přes který může být proud přenášen z kontaktního pouzdra do kovového jádra, protože elektroda nanášeného drátu prochází skrze svařovací hlavu. Příchodem levnějšího helia, argonu a oxidu uhličitého údajně přestalo být v mnoha případech použití tavidel nutnými, protože byla získána ochrana z těchto inertních plynů, tudíž neoxidujícími plyny dodávaných k dílu prostřednictvím koncentrické trubice spolu se svářecím drátem. V některých případech je mnohem výhodnější použít netavitelné wolframové elektrody a svařovací drát, stejně jako při svařování kyslíko-acetylenovým plamenem. Nové vysokoteplotní zdroje tepla jako je paprsek elektronů a laser poskytly nové možnosti svařování kovů a bezpochyby mnoho dalších ještě přijde. Ale na spodní teplotní hranici jsme spatřili obnovení kovářského sváření takovým způsobem, který může být prováděn na čistých kovech zastudena při pokojové teplotě a za vysokého tlaku nebo při mírně zvýšených teplotách, ale stále pod teplotu tání kovů – využívající poněkud nižší tlaky. Dokonce je při spojování kovů jako zdroj tepla využitelné i tření. Protlačování Nový výrobní proces začal být používaný v počátečních letech 19. století. Jednalo se o technologii protlačování,33 jejíž první patent byl vydán Josephu Brahamovi v roce 1797 (obrázek 144). Jeho technologie byla použita při výrobě olověných trubek, ale využívající roztavené olovo, kdy se v zásadě jednalo o lití pod tlakem, než o protlačování tuhého kovu, pod kterým proces chápeme v dnešní době. Technologie protlačování tuhého olova, využívající mnohem vyšší hydraulické tlaky byla poprvé použita Burrem v roce 1820 opět na olověné trubky pro kanalizaci. V roce 1897 byla stejná technologie využívaná pro oplášťování elektrických kabelů. 144 Detaily technologie protlačování Použití protlačování kovů s vysokým bodem tání záviselo na objevu speciálních vysokoteplotních ocelí a nemohlo tak být učiněno až do roku 1894, kdy byl G. A. Dick schopný vytlačit určité slitiny mědi. Když se stal hliník mnohem běžnějším, bylo brzy zjištěno, že je ideálním kovem pro tuto technologii a od roku 1930 tak byly v hliníku a jeho slitinách vytlačovány stále komplikovanější tvary. Konečný vývoj směřoval k aplikaci této technologie na ocel, která se začala uplatňovat ve 30. letech 20. století. Zatímco slitiny mědi měly tendenci vytvářet mezi předvalkem a zásobníkem oxidy s mazacími vlastnostmi, nebylo tomu tak v případě ocelí. V tomto případě bylo od roku 1950 záměrně používáno mazadlo na bázi skla, které bylo naneseno na zásobník jako svazek skleněných vláken. Odkazy 1 J. C. CARR and W. TAPLIN: "History ofthe British steel industry", 1962, Oxford, Blackwell. 2 H. D. WARD: J. Iron Steel Inst., 1972, 210, 396. 3 J. A. JONES: ibid., 1872, 278. 4 W. K. V. GALE: "The Black Country iron industry", 1966, London, The Iron and Steel Institute. 5 CARR and TAPLIN: op. cit., 31. 191

6 H. O"NEILL: Metals and Materials, 1969, 3, (8), 312. 7 M. L. PEARL and J.P. SAVILLE: J. Iron Steelinst., 1963, 201, 745. 8 A. BIRCH: Nachrichten aus der Eisen-Bibliotek, Schaffhausen, 1963, (28),129;1964, (30),153. 9 W. M. LORD: TNS, 1945-7, 25, 163. 10 H. BESSEMER: Report to The British Assoc., Cheltenham, 11 Aug., 1856, (The Times, 14/8/1856). 11 M. OSBORN: "The story of the Mushets", 1952, London. 12 R. F. MUSHET: Patent No. 2219, 22 Sep., 1856 13 L. G. THOMPSON: "Sydney Gilchrist Thomas- an invention and its consequences", 1940, London, Faber and Faber. 14 S. G. THOMAS and P. C. GILCHRIST: J. Iron Steel Inst., 1879, (1), 120. 15 L. AITCHISON: "A history of metals", Vol. 2,512, 1960, London. 16 H. HELLBRUGGE: Durrer Festschrift, 295. 17 T. K. DERRY and T. J. WILLIAMS: "A short history of technology", 746, 1960, Oxford, Clarendon Press. 18 W. E. HOARE: Bull. lnst. Metallurgists, 1951, 3, (1), 4. 19 K. C. BARRACLOUGH: Osobní komunikace. 20 L. AITCHISON: op. cit., 574. 21 SIR R. HADFELD: Chern. and Ind., 1925, 44, 1. 22 JAMES RILEY: J. lron Steel Inst., 1889, (1), 45. 23 C. S. SMITH (ed.): "The Sorby centennial symposium on the history of metallurgy, (1963, Cleveland), 1965, London, Gordon and Breach. 24 W. H. HATFELD: "Cutlery; stainless and otherwise", pp.31, Sheffield; address to the Sheffield Trades Technical Society, 17/ 12/ 1919. 25 SIR R. A. HADFIELD: Metallurgy; its influence on modern progress", 1925, London, Chapman and Hall. 26 R. A. MACKAY: Bull. Inst. Metallurgists, 1951,3, (3), 15. 27 YAN-HANG: Rev. Aluminium, 1961, (283), 108. 28 M. COOK: J. Inst. Metals, 1953-4, 82, 93. 29 S. G. CHECKLAND: "The mines of Tarshish" 1967, London, Collins; and D. AVERY: "Not on Queen Victoria"s birthday" , 1974, London, Collins. 30 E. J. PRYOR: "Mineral processing", 3 ed., 458, 1965, Elsevier. 31 D. McDONALD: "Ahistoryofplatinum", 1960, London. 32 W. H. WOLLASTON: Phil. Trans. Roy. Soc., 1829,119, 1; reprinted and edited by J. Gurland in "Metallurgical Classics", 573, Jul. 1967, ASM. 33 J. PERCY: "The metallurgy of lead", 1870, London. 34 J. SMYTHE: "Lead", 1923, London, Longmans. 35 M. LORIA and B. BONI: "Contribution Italiennes a l"Electrosiderurgie", Vol. VI,280,1965, WarsawKrakow, Actes du XI Congres Int. d" Hist. des Sciences. 36 K. R. DANEL: Mech. Engineering, 1951, 73, 644. 37 K. WINTERTON: Welding, 1962, 30, 438, 488. 38 C. E. PEARSON: "The extrusion of metals", 1 ,1944, London, Chapman and Hall.

192

Přílohy PŘÍLOHA 1 Technický slovník Alenbik Horní část destilačního zařízení, které je umístěno na destilační nádobě a obsahuje odtokovou hubici spojenou s kondenzační nádobou. Alfa mosaz Slitina mědi obsahující více než 30 % zinku. Alfa-delta eutektoid Tvrdá složka obvykle přítomná ve struktuře litých bronzů obsahujících více než 6% cínu. Žíhání Proces změkčování kovů vytvrzených při zpracování za studena (kováním). Dosažení nejnižší teploty, při které bude kov změkčen a bude lépe mechanicky zpracovatelný oproti původnímu stavu. Argentojarosity Minerály s vysokým obsahem stříbra vypadající jako jíly, které se čas od času vyskytují v sekundárně obohacených zónách ložisek kovů. Argol Načervenalá usazenina vyskytující se na dně vinných sudů; v podstatě se jedná o surový hydrogenvinan sodný a draselný Austenit Nemagnetická forma železa, která se za normálních podmínek vyskytuje pouze za vyšších teplot (přibližně nad 720°C). Uhlík zde může být rozpuštěn až do koncentrace kolem 1,8 % při teplotě 1150°C a snadno podléhá difůzi. Azurit Základní modrozelený uhličitan měďnatý (2CuCO3.Cu(OH2)). Miska Typ ploché a rovné keramické nádoby, která byla široce rozšířená během doby bronzové. Železná houba nebo přímo redukované železo Železo, které bylo vyráběné v tuhém stavu přímo jako výsledek redukce (tavby) železných rud. Čisté železo taje při 1535°C, ale přímo redukované železo nebylo obvykle ohříváno nad hranici kolem 1250°C. Obsah uhlíku je proměnlivý, ale obvykle nízký. Přímo redukovaná železa s vysokým obsahem uhlíku mají podobné vlastnosti jako moderní uhlíkové oceli. „Zažehnutí“ Zapálení vysoké pece. Tvrdé pájení Spojování dvou kusů tuhých kovů s pomocí roztavené slitiny mědi a zinku (mosazi). V moderních postupech byla tato technika rozšířena o více druhů roztavených kovů Kalamín Minerál obsahující zinek; ve starověku značně používaný uhličitan ZnCO 3, v současné době nazývaný smithsonit. Uhlík14 (C14) izotop Viz Radioaktivní izotopy. Kasiterit Oxid cíničitý SnO2. Cementovaný prut Železný prut nauhličený v cementační peci. Během tohoto procesu se slabě vyvíjí oxid uhelnatý způsobující cementaci. Cementování V souvislosti s železem se jedná o pohlcování uhlíku z prostředí obsahující uhlík, jako je dřevěné uhlí. V případě mědi (cementovaná měď) se jedná o precipitaci ryzí mědi na úlomky železa z měděných roztoků. Cementit Sloučenina nebo karbid železa se vzorcem Fe3C. Velmi tvrdá a křehká, tvoří jednu ze složek perlitu. Také se vyskytuje jako oddělená složka na hranicích zrn tvářeného železa obsahující kolem 0 - 0,2 % uhlíku a také v železe obsahujícím více než 0,89 % uhlíku. V druhém případě může vytvářet Widmasstatenovu strukturu. Ta se často vyskytuje v bílé litině v perlitu jako izolovaná složka. Uhlík v cementitu je obvykle nazýván jako „chemicky vázaný uhlík“ pro jeho odlišení od formy uhlíku známého jako grafit. Kohenit Karbid železa. Kolódiová deska Prvotní forma fotografické desky, do které byly stříbrné soli rozptýlené v roztoku nitrocelulózy v alkoholu a etheru. 193

Vršek formy Horní část dvoudílné formy; v některých případech tvoří jádro spodní část (viz níže), ale mnohem běžnější je mít horní a spodní část (spodek formy). Jádro Část formy vložená tak, aby byla vznikla v konečném odlitku dutina. Dendritické odmíšení Termín používaný pro popis segregace, která se objevuje při tuhnutí krystalů kovů v tavenině slitiny. Tavenina má jednotné složení v tekutém stavu, ale během ochlazování se často objevuje segregace (odmíšení) a výsledkem je jasně čitelná makroskopická struktura. Destilační nádoba Nádoba s úzkým hrdlem, která je umístěna na alembiku (viz výše). Shánění (kupelace) Odstranění olova oxidací při získávání stříbra. Dendrity Růst tuhého kovu či složky rostoucí z tavenin ve tvaru kapradiny nebo listoví. Mnoho čistých kovů a slitin tuhne tímto způsobem, stejně jako některé složky strusek jako wustit a magnetit ve fayalitu. Razidlo Matrice obvykle vyrobená z kovu pro výrobu dekorativního plechu nebo mincí. Efekt vířícího proudu Ohřevný efekt střídavého proudu vedoucí k hysterezi. Elektrum Bělavá slitina zlata a stříbra obsahující více než 40 % stříbra. Rovnoosý Výraz používaný u krystalů, které jsou přibližně stejně široké jako dlouhé. Leptání Vyvolání struktury kovu působením kyselin nebo jiných roztoků. Fahlerz Ruda ze sekundárně obohacené zóny ložisek mědi relativně bohatých na arzen, antimon a stříbro. Fayalit Křemičitan železnatý. Okénkovitá sekera Sekera s otvorem na topůrko s polokruhovými otvory. Střížek Meziprodukt, ze kterého jsou raženy mince. Bessemerování Míchání povrchu lázně roztavené mědi za účelem odstranění nečistot selektivní oxidací. Tavidlo Vápenec nebo jiný materiál přidávaný do redukční vsázky pro vytavení snadno tekoucí strusky. Železo gama viz Austenit. Hlušina Nežádoucí minerál. Železný klobouk Část železorudných ložisek, ze kterých byl hledaný kov vyloužen a která je obohacena o železo. Dělovina Ternární slitina mědi, zinku a cínu; moderní červený bronz obvykle obsahuje méně zinku než cínu, některé obsahují tyto prvky ve stejném poměru, současně s olovem (85.5.5.5). Tvrdost Tvrdost kovů je obvykle měřena intendančními zkouškami. Tvrdost je odhadnuta z velikosti nebo hloubky průniku získaného zatíženou kuličkou nebo diamantovým jehlanem. Při měření tvrdosti jsou nejvíce rozšířené dvě stupnice měření – diamantovým jehlanem (HV) a podle Brinella (HB). Mezi 0 a 300 jsou tyto systémy ekvivalentní. Pro tvrdosti nad 300 je při této práci používána pouze soustava diamantových jehlanů. Hematit Oxid železitý (Fe2O3); obvykle červený, někdy černý. Lupínkový grafit Lupínky volného grafitu, které mohou v některých případech plavat na povrchu litiny, když opouští vysokou pec nebo kuplovnu. Loužení Odstraňování částic z půdy nebo kovových ložisek vodnými roztoky. Olověné bronzy Slitiny mědi a cínu obsahující olovo. Limonit Směs hydroxidů a dalších oxidů železa, například goethit (FeO.OH) a hematit. Klejt Oxid olovnatý, PbO. Martenzit Tvrdý produkt získaný kalením železa obsahující uhlík při teplotách nad 720°C. Tvrdost závisí na míře obsahu uhlíku. Za účelem získání struktury obsahující pouze martenzit musí být teplota nad určitou hodnotu, závisející na obsahu uhlíku a rychlost kalení musí být extrémně vysoká. Vhodné rychlosti jsou dosaženy kalením do studené nebo slané vody. 194

Kamínek Směs kovů a síry, často vyrobená v první fázi tavení mědi; v takovém případě je to směs železa a sulfidů mědi. Kujná ocel Moderní ekvivalent svářkového železa, ale bez strusky, která dává svářkovému železu vláknitou strukturu. Neutron Typ částice přítomné v jádře atomů, která není nositelem náboje. Niello Směs sulfidů, obvykle mědi a stříbra, která je používána jako černá dekorativní inkrustace na stříbře a některých dalších kovech. Pakfong Zkomolenina čínského slova „paitung“ používaného pro označení slitiny obsahující zinek. Další prvky jsou obvykle měď a nikl; tato slitina je shodná se slitinou niklu a stříbra nebo německým stříbrem. Rýžování Proces propírání minerálů, při kterých je lehčí nechtěný minerál oddělen od požadovaného minerálu v mělké nádobě (nebo pánvi). Perlit Struktura v diagramu železo - uhlík složená se střídajících se vrstviček feritu a cementitu. Rýžoviště Ložiska uvolněné zvětráváním skal a kumulovaná působením vody Polování Míchání roztavené mědi dřevěnou tyčí za účelem redukování obsaženého kyslíku uvolněním vodíku a ostatních plynů vznikajících při suché destilaci dřeva. Proton Typ částice přítomné v jádře atomu, nesoucí kladný náboj. Vytvrzování kalením Vytvrzování ocelí zahřátých do červena jejich ponořováním do studené kapaliny jako je voda, slaná voda nebo olej. Žernov Kameny používané pro mletí zrna. Radioaktivní izotopy Prvky obsahující množství izotopů, které chemicky reagují stejným způsobem, ale které mají mírně rozdílné vnitřní struktury. Některé z těchto izotopů jsou radioaktivní a rozpadají se na stabilní a měřitelné hodnoty, vyjádřené jako poločas rozpadu, který odpovídá času, při kterém poklesne radioaktivita na polovinu. Z archeologického úhlu pohledu je nejdůležitějším z těchto izotopů uhlík C14. Tento izotop je přijímán z oxidu uhličitého obsaženého v zemské atmosféře látkami využívající uhlík, jako jsou rostliny a zvířata, a pokud jsou takto pevně obsaženy v jejich pozůstatcích, přeměňují se takovým způsobem, že zbývající množství je úměrné k datu, při které byl uhlík fixován v rostoucí rostlině nebo zvířeti. Výstružník Nástroj na čištění otvoru provrtaném vrtákem nebo nebozezem. Plamenná pec Typ pece, ve které je ohřívací plamen odrážen na vsázku od stropu. Retorta Nádoba, ve které jsou minerály zahřívány za účelem získání nestabilních složek. Nálitek Otvor, skrz který je vzduch odváděn z formy a stoupá jim kov, když je odléván přes vtokový kanál. Vtok (nebo Vtokový kanál) Část formy, do které je odléván kov. Kov vyplňující tyto kanály je často nacházen mezi odpadovým kovem. Rutil Oxid titaničitý. Svářková ocel Směs oceli a železa navržená tak, aby poskytovala tvrdé řezné ostří bez zkřehnutí. Tavení Zahrnuje chemické reakce mezi rudami a palivem nebo mezi zahřátými sulfidickými rudami a atmosférou. Většina tavících procesů je prováděno nad bodem tání příslušných kovů, hlavní výjimkou je železo. Míšeň Odpad z tavení olova nebo mědi obsahující vysoký podíl arsenidů, tj. sloučeniny arsenu. Vysokopecní zrcadlovina; litina obsahující vysoký podíl manganu, který stabilizuje uhlík jako cementit a který materiálu dává bílý lom. Cínatan Sulfid cínatý, SnS tuhý roztok s Cu a Fe, který poskytuje Cu2FeSnS4. Steatit Měkký křemičitan, do kterého se snadno ryje; také nazýván mastek. 195

Šablona Dřevěná deska používaná při formování rotačního komponentu; její hrana je tvarovaná do profilu formovaného objektu a otáčením vytváří jeho tvar. Trn Výstupek nože nebo hrotu oštěpu, který přechází do násady. Odpich strusky Struska vytékající ven z pece v tekutém stavu. Troilit Sulfid železnatý takřka výhradně spojovaný s meteority. Troostit Složka ve fázovém diagramu železo - uhlík ve které má cementit a ferit radiální rozložení utvářející sférolity; vzniká pomalým kalením (v oleji). Radiální čepy Otočné čepy, které umožňují kývání nádoby nebo zavěšení jádra ve formě. Zinkit Bílý oxid zinečnatý (ZnO) vylučovaný při tavení rud bohatých na zinek. Výfučna, dyzna Trubice pro dmýchání vzduchu do pece. Dvojčata Dislokace v krystalech, které ukazují, že struktura byla tvářena, většinou kováním nebo ohýbáním. Vakance Body v běžném atomárním uspořádání kovu, kde chybí atom. Widmanstattenova struktura Struktura vyskytující se v ocelích, které byly upraveny rychlým ochlazením z vysokých teplot (okolo 1000°C). Precipitace feritu nebo cementitu zaujímají místo podél určitých krystalových ploch, formujících síťové uspořádání. Stejný typ struktury se vyskytuje v oktaedritických meteoritech. Mechanické vytvrzování Když jsou kovy kovány při nízkých teplotách, stávají se tvrdší a pevnější. Pokud je teplota zpracování zvýšena, je dosaženo bodu, při kterém k vytvrzování již nedochází, tj. dosažení teploty zpracování za tepla. Dělicí čára mezi zpracováním zatepla nebo zastudena pro olovo je přibližně při pokojové teplotě; pro čisté železo je okolo 600°C.

PŘÍLOHA 2 Poznámky k váhovým jednotkám, mechanickému namáhání a tvrdosti kovů Kvůli zájmu o jednotnost a snadnější vzájemné porovnávání byly všechny váhové jednotky převedeny na metrické jednotky s takovou pečlivostí, jakou jejich kontext dovolil. Obecně platí, že tuna z angloamerické váhové soustavy se bez výraznější změny stala metrickou tunou (t). V některých případech jsou 2 % významnou odchylkou a při převádění jednotek byl tento rozdíl brán v úvahu. Drahé kovy v minulosti a v určité míře i v současnosti byly váženy v jednotkách trojských uncích a obsah drahých kovů v rudách a obecných kovech byl také udáván v trojských uncích na tunu angloamerické váhové soustavy. Ve všech případech byly tyto hodnoty převedeny jejich násobením hodnotou 30.5 na gramy na metrickou tunu. Pokud jde o jednotky mechanického namáhání a tlaku, všechny hodnoty byly převedeny do soustavy SI (mezinárodní soustavy jednotek). Pro ty, kteří neznají tyto jednotky, 1 t/palec 2 je ekvivalentní k 154 MN/m2 a hodnota tlaku vzduchu 1 libra/palec2 se rovná 0.069 barů (6.9 kN/m2). Tvrdost je obvykle měřena intendančními zkouškami, při kterých se využívá specielně tvarované intendanční tělísko, které je vtlačeno do povrchu kovu při kontrolovaných hodnotách času a zatížení. Jednotky "HV" odpovídají zkoušce tvrdosti Vickersovou metodou, využívající diamantový jehlan; hodnoty uváděné v této práci odpovídají použitému zatížení v jednotkách kg. Hodnoty tvrdosti uváděné před písmeny jsou v kg/mm2 a jsou obecně porovnatelné bez ohledu na zatížení. V některých případech je tvrdost udávaná jako "HB", která odpovídá systému měření podle Brinella. Výsledky v udávaném rozsahu jsou zhruba srovnatelné s hodnotami v jednotkách "HV".

PŘÍLOHA 3 Periodická tabulka prvků Prvek Hliník Antimon

Symbol Al Sb

Měrná hmotnost 2,70 6,62

Teplota tání (°C) 659,7 630,5 196

Arsen Beryllium Bismut Bor Kadmium Vápník Uhlík Cer Chlor Chrom Kobalt Měď Fluor Germanium Zlato Vodík Indium Železo Olovo Lithium Hořčík Mangan Rtuť Molybden Nikl Niob Dusík Kyslík Fosfor Platina Draslík Selen Křemík Stříbro Sodík Síra Telur Thalium Cín Titan Wolfram Vanad Zinek Zirkon

As Be Bi B Cd Ca C Ce Cl Cr Co Cu F Ge Au H In Fe Pb Li Mg Mn Hg Mo Ni Nb N O P Pt K Se Si Ag Na S Te Tl Sn Ti W V Zn Zr

5,73 1,8 9,75 3,33 8,65 1,54 3,52 6,79

816,8 1278 ± 5 271,3

6,73 8,71 8,95

1890 1495 1083

5,46 19,3

958,5 1063

7,28 7,88 11,34 0,53 1,74 7,42 13,60 9,01 8,9 8,4

156,1 1535 327,4 186 651 1260 - 38,9 2620± 10 1455 1950

1,83 21,37 0,87 4,8 2,42 10,53 0,97 2,1 6,25 11,86 7,29 4,5 19,1 5,69 7,16 6,44

44,1 1773,5 62,3 217 1420 960,8 97,5 112,8 452 303,5 231,9 1800 3370 1710 419,5 1900

320,9

640

PŘÍLOHA 4 Přibližné údaje o začátcích období kovů (př. n. l. pokud není uvedeno jinak) Archeologické období

Eneolit

Doba kovová

Přírodní měď *

Anatolie Troad

Raná doba bronzová Redukovaná měď

"Raná doba bronzová"**

5000

3000

Střední a pozdní doba bronzová Vrcholná doba bronzová 2000

Raná doba železná

Doba římská

1000

30

pozdní doba železná

197

Egypt Palestina 3500 2900 1900 1000 100 Mezopotámie 7000 4000 3500 2800 1200 100 n. l. Egejská oblast 3300 2500 2000 1000 150 Itálie 3000 2000 1200 800 250 Ibérie 3000 1500 1000 700 200 JV Evropa 5000 4500 3000 1500 700 100 n. l. SZ Evropa 2200 1800 1200 500 50 400 n. l. V Evropa a 2200 1500 700 400 Rusko Dálný východ 1500 1300 700 západní 500 Afrika východní 200 1 n. l. Afrika (Núbie, Súdán) jižní Amerika 700 n. l. 1000 n. l. 1400 n. l. severní 4000 Amerika Poznámka: tyto údaje jsou velmi přibližné a jsou předkládány jako pomůcka; probíhají stálým zpřesňováním * nejstarší známé použití ryzí mědi ** zahrnují arsenové mědi a bronzy s nízkým obsahem cínu PŘÍLOHA 5 Čínská chronologie Dynastie Šang (nebo Yin) raná (předAnyang) Šang pozdní (Anyang) Západní Čou Východní Čou (období jar a podzimů) Východní Čou (období válčících států) Čchin Chan období tří království západní Ťin-Toba Suej Tchang Sung mongolské období Ming Čching

Období raná doba bronzová

Datace 1500-1300 př. n. l.

pozdní doba bronzová pozdní doba bronzová raná doba železná

1300 - 1000 př. n. l. 1027-771 př. n. l. 770-475 př. n. l. 475-221 př. n. l. 221-206 př. n. l. 206 př. n. l. - 220 n. l. 221-264 n. l. 265-580 n. l. 581-618 n. l. 618-906 n. l. 906-1279 n. l. 1280-1368 n. l. 1368-1644 n. l. 1644-1911 n. l.

PŘÍLOHA 6 Doporučená periodika a jejich zkratky Acta Met. Sin.: Acta Metallurgia Siniatica, Peking Act. Congr. Int. Sci: Actes du VII" Congres International des Sciences Prehistoriques et Protohistoriques; Prague1966 AJA: American Journal of Archaeology, Baltimore, USA AJS: American Journal of Science, Newhaven, USA 198

AMNH: American Museum of National History, New York Ann. des Mines.: Annales des Mines, Paris Antiquity: Antiquity, Cambridge, UK Ant. J.: Antiquaries Journal; Journal of the Society of Antiquaries, London Apulum: Cluj, Romania Arch.: Archaeologia (Miscellaneous Tracts relating to Antiquity), Society of Antiquaries, London Archaeology: The Archaeological Institute of America, New York Arch. Ael.: Archaeologia Aeliana, Society of Antiquaries, Newcastle upon Tyne Archeom.: Archaeometry, Cambridge, UK Arch. Aust.: Archaeologica Austriaca, Vienna Arch. Camb.: ArchaeologiaCambrensis,Cardiff Arch. Cant.: Archaeologia Cantiana, Kent Archaeological Soc., Maidstone Arch. Eisenh.: Archiv fi.ir das Eisenhiittenwesen, Dusseldorf Verein Deutscher Eisenhiittenleute Arch. J.: Archaeological Journal, Royal Archaeological Institute of Great Britain and Ireland, London ASM.: American Society of Metals, Metals Park, Ohio, USA Atti CISPP: Atti, VI Congresso Internationale delle Scienze Preistoriche E Protostoriche, Roma Brit. Assoc.: Reports of the British Association for the Advancement of Science, London BRGK: Bericht der Romisch-Germanischen Kommission, Frankfurt BSA: Annual of the British School at Athens, London Bull. Chern. Soc. Japan: Bulletin of the Chemical Society, Japan Bull. HMG: Bulletin of the Historical Metallurgy Group, London Bull. Inst. Metallurgists: Bulletin of the Institution of Metallurgists, London CAH: Cambridge Ancient History, Cambridge, UK Chem. Ind.: Chemistry and Industry, London Copper NA: Copper in Nature, Technics, Art and Economy, Norddeutscher Affinerie, Hamburg, 1966 Copper: Copper Development Association, London Corn. Arch.: Cornish Archaeology, Camborne Current Anthrop: Current Anthropology, Chicago, USA Durrer Festschrift: Vita pro Ferro, Festschrift für Robert Durrer, 1965, Schaffhausen EA News: Edgar Allen News, Sheffield Econ. Hist. Rev.: Economic History Revue, London Eng. and Mining J.: Engineering and Mining Journal, New York Eng. Hist. Rev.: English Historical Review, London FHS: Flintshire Historical Society, UK FTJ: Foundry Trade Journal, London Gallia: Gallia Prehistoire, Paris Hesperia: Journal of the American School of Classical Studies at Athens, Cambridge, Mass. Ind. Arch.: Industrial Archaeology, Newton Abbot, Devon 199

Inst. Arch.: Annual Report of London University Institute of Archaeology Iran: Journal of British Institute of Persian Studies, Teheran Iraq: Iraq, Journal of the British School of Archaeology in Iraq, London Israel Excav. J.: Israel Excavation Journal, Jerusalem Israel Explor. J.: Israel Exploration Journal, Jerusalem J. Arner. Chem. Soc.: Journal of the American Chemical Society, Washington, DC J. Chem. Educ.: Journal of Chemical Education, Easton, Pennsylvania, USA J. Chem. Soc.: Journal of the Chemical Society, London J. Chem. Soc. Japan: Journal of the Chemical Society of Japan JDAI: Jahrbuch des Deutschen Archiiologischen Institutes, Berlin JEA: Journal of Egyptian Archaeology, London J. Econ. Hist.: Journal of Economic History, New York JHMS: Journal of the Historical Metallurgical Society, UK J. Inst. Metal: Journal of the Institute of Metals, London J. Iron Steel Inst.: Journal of the Iron and Steel Institute, London JRAI: Journal of the Royal Anthropological Institute, London J. Roy. Inst. Cornwall: Journal of the Royal Institution of Cornwall, Truro J. Roy. Soc. Arts: Journal of the Royal Society of Arts, London JSAP: Journale de Societe des Americanistes de Paris J. West Mid. Reg. Studies: Journal of the West-Midland Regional Studies, Wolverhampton Kuml: Aarhus, Denmark Mainzer Zeit.: Mainzer Zeitschrift, Mainz Man: Man, Royal Anthropological Institute, London MAGW: Mitteilungen der Anthropologischen Gesellschaft in Wien Mariners' Mirror: Journal of the Society of Nautical Research, Cambridge, UK Med. Arch.: Medieval Archaeology, London Met et Civil.: Metaux et Civilisations, Nancy Met. Ital: Metallurgia Italiana, Milano Metals and Materials: The Metals Society, London Metall und Erz: Berlin. Metaux-Corrosion-Ind.: Metaux Corrosionlndustrie, St. Germain en Laye Metr. Mus.: Metropolitan Museum, New York Mikrochim. Acta.: Mikrochimica Acta, Wien MM: Mining Magazine, London NA: Norfolk Archaeology, Norwich Nach. Eisen-Biblio.: Nachrichten aus der Eisen-Bibliothek der Georg Fischer AG Schaffausen Nat. Tech. Mus. Prague: National Technical Museum, Prague Nature: Weekly Journal of Science, London 200

North East Ind. Arch. Soc.: North East Industrial Archaeology Society, Teesside Num. Chron.: Numismatic Chronicle, London Oxoniensa: Oxford Palaeohistoria: Groningen PBA: Proceedings of the British Academy, London PBNHPS: Proceedings of the Belfast Natural History and Philosophical Society, Belfast PEQ: Palestine Exploration Quarterly, London Phil. Mag.: Philosophical Magazine, London Phil. Trans. Roy. Soc.: Philosophical Transactions of the Royal Society, London Post Med. Arch.: Post Medieval Archaeology, London PPS: Proceedings of the Prehistoric Society, Cambridge, UK Przeglad Arch.: Przeglad Archeologiczny, Poznan PRIA: Proceedings of the Royal Irish Academy, Dublin PZ: Praehistorische Zeitschrift, Berlin Proc. Brit. Acad.: Proceedings of the British Academy, London Proc. Man. Lit. and Phil. Soc.: Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society Proc. Inst. Mech. Engrs.: Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, London Proc. Roy. Soc.: Proceedings of the Royal Society, London PSAS: Proceedings of the Society of Antiquaries of Scotland, Edinburgh P. Thoresby Soc.: Proceedings of the Thoresby Society, Leeds PUDPS: Proceedings of the University of Durham Philosophical Society Quart. J. of Sci: Quarterly Journal of Science, London RA: Revue Archeologique, Paris Rev. AI.: Revue de 1' Aluminium, Paris RAJ: Royal Anthropological Institute, London Rev. d'Hist. des Mines Met.: Revue d'Histoire des Mines et Metallurgie, Geneva Rev. Met.: Revue de Metallurgie, Paris RCZM: Romisch-Germanisches Zentralmuseum, Mainz RHS: Revue d'Histoire de la Siderurgie, Nancy Roy. Nurn. Soc. Mern.: Royal Numismatic Society Memoir, London Science: American Association for the Advancement of Science, Washington DC SE: Studi Etruschi, Firenzi, Italy Sibriurn: Centro di Studi Preistorice ed Archeologici Varese, Italy Slovenska Arch.: Slovenska Archeologice, Bratislava Soviet Arch.: Soviet Archaeology, Moscow Stahl und Eisen: Verein Deutscher Eisenhüttenleute, Düsseldorf TCWAAS: Transactions of the Cumberland and Westmorland Antiquarian & Archaeological Society Tech. et Civil: Techniques et Civilisations, Paris 201

Tech. Cult.: Technology and Culture, USA THSLC: Transactions of the Historical Society for Lancashire and Cheshire TLSSAS: Transactions of the Lichfield and South Staffs. Archaeological Society TNS: Transactions of the Newcomen Society, London Trab. Antrop. EtnoL Soc. Portug.: Trabalhos Antropologia e Etnologia Soc. Portugal Trans. AIMME: Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, New York Trans. Amer. Phil. Soc.: Transactions of the American Philosophical Society, Philadelphia Trans. Birmingham Arch. Soc.: Transactions of the Birmingham Archaeological Society Trans. Fed. Inst. Min. Engrs.: Transaction of the Federated Institution of Mining Engineers, Newcastle upon Tyne Trans. Inst. Min. Met.: Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy Trans. Inst. Welding: Transactions of the Institute of Welding, London Trans. Roy. Hist. Soc.: Transactions of the Royal Historical Society, London TWS: Transactions of the Woolhope Naturalists' Field Club, Hereford Ulster Arch. J.: Ulster Archaeological Journal, Belfast Ur-Schweiz: Ur-Schweiz, Mitteilungen zur Ur- und Frühgeschichte der Schweiz, Basel VCH: Victoria County History, London WMF: Welding and Metal Fabrication, London World Arch.: World Archaeology, London Zeit. Numismatik.: Zeitschrift Numismatik, Berlin Zephyrus: Portugal Z. Otchlani Wiekow: Warsaw

Základní doporučená literatura 1 H. H. COGHLAN: 'Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World", 1961, Oxford, Pitt Rivers Museum 2 H. H. COGHLAN: "Notes on prehistoric and Early Iron in the Old World", 1956, Oxford, Pitt Rivers Museum 3 H. R. SCHUBERT: "History of the British iron and steel industry from c.450 BC to AD 1775", 1957, London, Routledge and Kegan Paul 4 G. AGRICOLA: "De Re Metallica", (trans. H. C. and L. H. Hoover), 1950, London (1st Edn. Mining Magazine, London, 1912) 5 V. BIRINGUCCIO: "Pirotechnia" (trans. C. S. Smith and M. T. Gnudi). 1959, New York, Basic Books 6 L. AITCHISON: "Ahistoryofmetals", (2vols.), 1960, London, Macdonald and Evans 7 J. PERCY: "Metallurgy; fuel; copper; zinc; brass etc.", 1861, London, Murray 8 J. PERCY: "Metallurgy; iron and steel", 1864, London, Murray 9 J PERCY: "Metallurgy; lead", 1870, London, Murray 10 J. PERCY: "Metallurgy; refractory materials and fuel" (revised edn. 1875), London 11 B. NEUMANN: Die ältesten Verfahren der Erzeugung technischen Eisens, Freiberger Forschungshefte, Kultur und Technik, 1954, D.6. Berlin 12 L. BECK: "Geschichte des Eisens", (5 vols.) 1884-1903, Braunschweig 202

13 J. NEEDHAM: "Science and civilisation in China", 1976 Vol.5, pt 3, Cambridge University Press 14 J. R. MARECHAL: "Prehistoric metallurgy", 1962, Lammersdorf, Otto Junker GMBH 15 E. R. CALEY: "Analysis of ancient metals", 1964, Oxford, Pergamon 16 R. J. FORBES: "Studies in ancient technology", vols. 7-9, 1964, Leiden, Brill 17 R. F. TYLECOTE: "Metallurgy in archaeology", 1962, London, Edward Arnold 18 C. D. DODWELL (ed.): "Theophilus; De Diversis Artibus", 1961, London, Nelson 19 J. G. HAWTHORNE and C. S. SMITH: "On Divers Arts-the treatise of Theophilus", 1963, Chicago, Chicago University Press 20 C. S. SMITH (ed.): "The Sorby Centennial Symposium on the History of Metallurgy", 1965, London, Gordon and Breach 21 G. JARS: "Voyages Métallurgiques", 3 vols., 1774-81, Lyon 22 P. A. DUFRENOY et al.: "Voyage Metallurgique en Angleterre", 2 vols, 1837, Paris 23 D. DIDEROT and J. d" ALEMBERT: "Encyclopedie ou Dictionaire raisonne des Sciences, des Arts et des Metiers", 1771-80, Paris 24 J. D. MUHL Y: "Copper and tin", Trans. Connecticut Academy of Arts and Sciences: 1973, 43, 155 25 B. ROTHENBERG: "Timna; valley of the biblical copper mines", 1972, London, Thames and Hudson

Mapa 1 Egejská oblast a Blízký východ Mapa 2 Palestina Mapa 3 Indie a Dálný východ Mapa 4 Severní a jižní Amerika Mapa 5 Západní Evropa Mapa 6 Britské ostrovy

203

Věcný a jmenný rejstřík A Abu Matar, kelímkové pece 21 Acetylen 174, svařování 174 Achard 179 Egejské moře, bronzy z 27 Afghánistán, bronzy z 30 Afrika, železářský průmysl 55, tavení železa 47, římské železářství v 68 Vytvrzování stářím 181 Agricola 95, tavení olova, 113, vysoké pece na cín 117 Návětrné pece 140 Alaca Hüyük, železná dýka z 47 Alcomax 169 Ali Kosh, měďi v 1 Alnico slitina 169 Hliník 169, elektrolýzou 169, vytlačování 175 Hliníkové slitiny, vytvrzování stářím 181, s mědí, čínské 170 Aluminotermické metoda 173 Amerika, Střední a Jižní, měďi v 15-6, zlato v 15 (viz také Severní Amerika, Jižní Amerika, Spojené Státy, atd.) Anatolie, měděné strusky 7; nativní měděné předměty 1 Ankara, přírodní měď 2 Antracit, v železářství 136 Antimon, v měděných artefaktech 10, 11 Obloukové svařování 174-5 Argentina, bronzy v 32 Zbroj (viz Brnění, Plátová zbroj, Šupinová zbroj) Šipky, bronzové, čínské 44, normanské období 79 Arsen, v měděných artefaktech 9, 10; vliv na tvrdost měďi 10; ve středověké oceli 79; zpětné využití cínových rud 159 Arzenová měd, v Egyptě 12, 26; v Palestině 12; nahrazení bronzem 19 Atomové číslo a hmotnostní číslo 183 Austenitické oceli 168 Rakousko, vysokopecní stavby 132 Automobilové plechové karoserie 167 Ázerbájdžán (viz. Geoy Tepe) Aztécká civilizace 16 Azurit, v neolitu 1 B BOS proces 166 Backbarrowská pec 123 Badensko - Bodrogkereszturská kultura 13 Banská Štiavnica, tavba olova 154 Barba, Alonso 95, 113, 118 Bojové sekery, normanské období 79 Bayeuxské gobeníny, zobrazení zbraní 79 Hroby kultury zvoncových pohárů, měděné předměty z 14 Parní motory 124 Becquerel, Henri 184 Zvony, 16. století 112; počáteční, medieval 85-6 Měchy, v době bronzové 38 Vyboulené topůrko 142 Bergman, Torbern 178 Bessemer, Henry 164 Bessemerův konvertor 164, 166; reakce v 166; (pro měď) 159, 171; proces164 Biringuccio, V. 95, 107, 108, 112, 118, 144 204

Blasofen, Blauofen, Flussofen, Hochofen Hoherofen a Sttickofen 96 Vysoká pec, úhel zarážky 132-3; litina z 107; 16. století 83; 17. století 98-9; 19. století 132; 17.-18. století 130 2; dřevěné uhlí, v Backbarrowě 99; uzavřená přední část 134; uhlí a koks 132; koks 124; popsaná N. Bourbonem 96; vývoj 75; - v Británii 97; prudký nárůst 56; - Čína 48; forma 131-5, vysoké sedlo a mělké sedlo 98; horký vítr 134; ovál 132; mělce a strměstranná 132; struskové žlábky 134; zcela lineární vedení 153; kámen 132; švédská 110; vysoká úzká 132; odpich 134; pro tavení cínu 159; s tymp a dam 98; zinek a olovo 153 Ohřívání větru, ohřívač 135 Naplyněná měď 150 Naplyněná ocel 106, 145 Železářské pece 96; vývoj 100; indické 56; pozdní 141; středověké 77; štýrská vysoká 75; ocel z 145; tavení cínu v 117; vodou poháněné 77 Dmychadla, dřevěné 131 Dmýchací válce 124 Dmýchací motory 134, 143; měchy 124; Boultonovy a Wattovy123; v Číně 75; koňský pohon pro 123; Newcomenovy motory 123; Smeatonovy motory 124 Bailské kopce 113 Kmeny 90 Bolívie, bronzová dláta z 32 Bolské pece 113 Vyvrtávací stroje 144 Boulton a Watt 123, 135; odlitky 141; kladiva 142 Výhňové pece (viz. pod Pece) Bragg, W. L. (sir) 182 Bramah, Joseph 175 Mosaz 57; lití 151; kelímkové pece 111; v průmyslové revoluci 151; středověká 84; z římského období 69-70 Výroba mosazi 111, 145, 151 Braten ofen 126 Tvrdé pájení, středověk 81 Brearley, Harry 167 Brillenova pec 154 Bristol, tavení mědi v 110-1 Británie, dovoz německých pracovníků 95; produkce olova ve středověku 89 Britský cín 92 Bretaň, cín v 30 Bronz, odlévání v období dynastie Ming 83; nejranější 25; výroba a spojování 41; japonský, složení 58; pozdně čínský 58; s nízkým obsahem cínu 19; v pozdně římském období 75, Doba bronzová 7; ranná, vrcholná, mladší a střední 18; vrcholná 35; mladší, odlévání 35; střední 19; překryv s dobou železnou 44; techniky, šíření 42 Bronzové předměty, nejstarší 11; v Egyptě 12 Bruntonova kalcinační pec 160 Buddhismus, odlévání rozměrných soch 88 Bulharsko, formy pro měděné předměty 12 Bunsen, Robert Wilhelm 170 Burcot, (doktor) 113 C Oplášťování kabelu vytlačováním 175 Povlakový materiál (jaderný) 185 Dělo, vrtání 107-8; bronzové, s komorou a hlavní litou samostatně 87; - středověké, odlévání 85-6; bronzové a železné, odlévané 112; litinové 96; ocelové, odlévané 107; tvářené železné 139 Dělové koule, z arzenového železa 81; litinové 107; pec na 140 Uhlíkové datování 8 Uhlík de recuit a uhlík de trempe 180 Cementace, železa 66, 68 Kartágo 54 Kasiterit, výskyt 19; v Jižní Americe 32 Litina, 1600-1700 98; šedá a bílá 108; zkujňování šedé na bílou 127; granulovaná 77; šedá 139; - rafinace 102-3 ; z Rievaulx 107 Odlávání metodou přelivu 42 205

Catal Hüyük (Anatolie), měděné korálky z 7 Katalánská výheň 75-6, 101, 141 Caucasia, naleziště 13 Kotle, lité bronzové 87-8 Cayonü Tepesi (Anatolie), měděné objekty z přírodní mědi 1 Cementování, pří výrobě oceli 106 Cementační pece 144 Odstředivé lití 174 Chadwick (neutron) 185 Chafery 102 Doba měděná 7 Champion, William 152 Podpěrky 41, 87 Dřevouhelné železo 130-2; ve Skotsku a Walesu 131 v číně, 'backyardské' pece 99; vysoké pece 99; litina v 48, 83; techniky odlévání 41; slitiny mědi 14; hutnictví mědi v 30-1; tavení měděných rud 119; železo v 56; středověk 82; římské období 68; mladší doba bronzová 42; zinek z 119 Čínská chronologie 191 Chou bronzy 35, složení 43 Chromové oceli 168 Cire perdu metoda 85; (viz také metoda ztraceného vosku) Uhlí, při výrobě železa 122 Cobalt 160 Coed Ithelslá pec 98 Cofosionovy procesy 105 Mince, mosazné 69; bronzové, čínské 43; ražení 58, raýnice na 70; středověké 91; slitiny drahých kovů 58; římské 70-1 Koks, v železářství 99, 122 Koksovny, úl 138-9; vedlejší produkt 132 Koksování 122, 137-9 Kolos Rhodský, znovu použitý 69 Kompas 184 Měď, a její slitiny, pozdně římské období 82-5; modrý kov a bílý kov 159; britská, německá a švédská produkce 151; odlitky 7; v Československu 150; efekt přetavení 26; elektrolytická 172; anglické procesy 82; evropská produkce 111; německé postupy 82; tvrdost, účinky arsenu a cínu 10; tvary ingotů 21; kamínek 149; středověký obchod 88; ryzí 1; - analýzy 2; žíhání 2; - korálek 1; - tvrdost 2, 3; heterogenity 1; nečistoty 1; tvářená 1; ložisko bez cínu 75; přepólování 150; v nedávné době 171; zotavení z roztoků 172; rafinace, britská a japonská 111; rafinační výheň 148; odrážecí pec 149; v římském období 62; v Sasku 150; šachtová pec na 147, 150; pro opláštění lodí 151; strusky (viz Strusky); švédsko- německé metody 150; velšské metody 149, bílá 118 Doba měděná 7 Slitiny mědi, artefakty, 16. století 112; s beryliem 181; protlačování 175; středověk a období stěhování národů 85; doba římská 68 Měděné artefakty 8; tavené 8 Analýzy měděných rud 29; komplexní minerály 11 Cornwallský, tavení 110-11; naleziště Falun 110; fluidní pražení 172; šedý, používaný před rokem 1850 150; původ nalezišť 11; redukce v kelímcích 7; pražící ohrada 109; sekundární ložidka 11; sulfidické rudy 10; - tavení 35; - Agricola 109; - 18. století 147; konventory 150; potřebné palivo 109; - pece z Timny (Negev) 9; - saské procesy; pece 147; - labutí moře, produkty 150 Cornwall, cínový průmysl 116 Vlnitý ocelový plech 153 Cort, Henry 128, 146 Kosmetika, měďený minerál 1 Cowperův ohřívač větru 136 Cowper a Whitwell 136 Bratři Cranagové 128 Kréta, výskyt azuritu 1; hutnictví 27 Crowleyho práce (Winlaton) 106 Kelímky (tyglíky), na měď a její slitiny 22-4; středověké 86; 206

Kelímkové pece 20-1; pro výrobu mosazi 152; v Číně 56; pozdně římské období 82; pro ocel 146; pro wootz 78 Ocelový kelímek 167 Kryolit 170 Cumberland, hutnictví mědi 104 Kupelky (či "pokusné") 157 Shánění 45, 72 , 89 , 117 Sháněcí pece 114, 147; doba římská 70 Kuplovací pece 140-1; středověké 83 Curie, Marie a Pierre 184 Curieho bod 184 Nožíři 81 Nožířství, středověké 81 Řezací stroje, kotoučové pily 144 Cwmsymlogský důl, olověná huť 114 Kyanidové louhování zlata 173 Kypr, bronzy v 27; měděné rudy v 27; sídliště z doby mladší doby bronzové 36 D Dalton, John 183 Damaskování 77 Damašková ocel 56 Darby, Abraham I 122-3; odlitky 141; Abraham II 123; Abraham III 124 Davy, (sir) Humphrey 169, 174 de Ferranti, S. Z. 174 de Ia Houliére 128 Dekorace, bronzových mís a váz 41; zlato v 44 Sloup v Dillí 51, 68 Démokritos 182 Desaguliers T. 178 Deville, sv. Claire 169; aluminotermické procesy 169 Diderot, D. a D ' Alembert, J. 144, 147, 149-51, 153, 159 Raznice, pro mincovnictví, středověké 91 Dislokace (krystalové) 182 Donegal, Aran Moor, přírodní měď 2 Dony (Abbe) 152 Dural 181 Dürrer 166 Dwight-Lloydův sintrovací stroj 158 E Ekvádor, zlato z 5 Egypt, bronzy v 26; měděné předměty 12, železo v 47, 53; hrobové malby kelímků 23 Eiffelova věž 167 El Argar kultura 13 , 28 Elektrická oblouková pec 173 Elektrony 185 Svařování elektronovým paprskem 175 Elektronový mikroskop 181 Electrum 44 Emporia, na deltě Nilu 47, 53 Eneolit 7 Engsbachtal, šachtová pec 55 Ergani, přírodní měď 2 Eridu, hematit v keramice 1 Leptané důlky 181 Etruskové, železné předměty 54 Evropa, měďené a bronzové předměty 28 Protlačování 175 F Fahlerovy rudy 11 Fajáns, měď v 1 207

Faraday, Michael 179, 184 Fermi, E. 185 Feroslitiny 167 Fokusovaný iontový mikroskop 182 Fiennes, Celia 159 Pilníky, ocelové 106 Rafinace, železa 126 Rafinační pec 102, železem plátované ohniště 116; procesy 126-7; rafinační huť 127 Flintshire, rezonanční pece na olovo 114 Flotace, měděných rud 172 Předpecí 98 Kovárny, 17. století 142 Forth Bridge 167 Fuggerova rodina, v obchodu s mědí 88 Pece, výhňová, rakouská 54; - horizontální a vertikální 75; - železářské 48-9; současné 56; západní Brandon (Durham) 50; bronzsřdk v Japonsku 58; z doby bronzové 35, 38; "srážení" 111 , datování 20; dvojité 96; železo, z říše římské, výhňové a šachtové 63; kopulové 54, 76; - Evropské 54; umělý vítr 55; . šachtová , na řecké váze 53, - maďarské 54; - jámový typ 64; -Togoland 55; Slovanské 75; - saxo-jutishký 76; olovo, nožně poháněné 113; nízká šachta, čísnská doba bronzová 43; negevské 35, šachta 55, 63, 76; 152; kovářslé, římské období 66 G Galvanické pokovování 153 Plynové motory, pro dmýchadla 135 Geoy Tepe (Ázerbájdžán, Írán) měděné předměty 26; bronzy 26; lité železné houby 51 Německé stříbro 169 Gibbons, John 135 Gilchrist, P. C. 166 Zlacení 92; rtuť 92 118 Gjersovy pražící pece 137 Glazury, zelené 1 Zlato, legování, v británii 57; v době bronzové 44; přírodní, složení 5 Vytepávání zlata 44 Zlatá horečka 173 Železný klobouk 10 Řecko, bronzy 27; železo 47, 53 Grónsko, meteorické železo 3 Formování do zeleného písku 141 Řehoř z Tours, vodní mlýny 76 Griffith, A. A. 182 Grignon 178 Dělovina 57, 69; admiralita 112; středověk 84 Dělová drtící pec 71 Gyalar (Maďarsko), železářská pec 75 H Hadfield, Robert A. 179 Hall-Heroultův postup 170; Söderbergovy elektrody pro 174 Hallstatt 54; železo v Evropě 47 Hamry, zvedák, ocas a náklon 104-5; mechanické 104; parní 142; náklon 142; vodou poháněné 104 Harappa, slitiny mědi z 15 Zkoušky tvrdosti 177 Helmy, normanské období 79 Heroult 170 Heyn, E. 180 Ocely rychlořezné 168 Depoty, zakladatelé, depod z votivního pokladu 30 Zahřátý vítr 134-6 Úžlabina180 Lovec 145 I 208

Iberie, měď 13; cínové rudy a bronzy 28-9 Inkové, bronz a zlato 119, měd v době inků16 Indie, doba bronzová v 42; bronzy 30; železo 47, 56; železářský průmysl v době římské 68; výroba zinku ve středověku 90; kovovýroba v 15 Indukční pece 173 Průmyslová revoluce 122 Inertní plyny, při svařování 175 Inglis, C. E. 182 Ingoty, z doby bronzové 37-8; měďené, z římské británie 69; ze střední doby bronzové 35; oxidy 38; cín 91-2 Írán, bronzy 26; měděné artefakty 11; v mladší době bronzové 42; západní (viz Ali Kosh, Anarak, Talmessi) Irsko, sulfidické měděné rudy v 37 Železo, kovadliny a svazek svařené lupy 66; artefakty, složení a struktura 50; - středověké 80; artefakty a nástroje, římské období 68; pruty 48; nosníky a sloupy z Afghánistánu, Ceylonu a Indie 69; lupy, britské římské období 67; rafinační 96; čínské zápražní pece 99; vlnitý pokovený plech 153; tavící kelímek 56; pro rafinaci a pudlovací procesy 126; nářadí a vybení, struktura 52; meteoritické 3, - artefakty 3; - nikl v 3, 5; blízko východní 51; produkce v roce 1800 127; výroba 1500-1600 95; červené oxidy, neolitické použití 1; rafinace koksem 127; přepracování v době římské 69; šíření přes Evropu 54 Doba železná, v Číně, počátky 44, raná 47, římská 62 Slévárny železa 139 Železné rudy, analýzy 50; pelosiderit 136; uhličitan v uhelných oblastech 123; pražení 65, 136-8; římská británie 62 Shropshire 123 Ironbridge 123 Železářská výroba, rozšíření 47; šíření techniky 53; technologie 47 Izotopy 183, 185 Itálie, měděné předměty 13, 27-8 J Japonsko, měď, 17. století 111; tavení mědi 111; středověké, železo 82; hutnictví v 58 Jars, G. 178 Jason 44 Jesson a Wright 128 Johnson, Percival 173 Jousse 177 K Kalinovka (Rusko), kelímky a výfučny 23 Kelly 164 Keswick, huť 109 Khorsabad, železo z paláce Sargona II 47, 52 Kishův grafit 178 Kjellborg, Oscar 175 Čepele nožů, 16. století 106 Nože, spoje 81 Kranich, Burchardt 113 Krasnojarský meteorit 179 Kricka, na metalurgii mědi 112 Kris, malajský, šablonování 79 Krollův postup (titan) 171 Kubanská kultura 14 L La Téne 54 Lamberhurstova pec 95 Lampadius 180 Langley Mill 159 Laserové svařování 175 Laurion 71; drahé kovy 57 Lavoisier, Antoine Laurent 172 Loužícíc proces, pro měd a ostatní kovy 171 Olovo, sekery 45; v bronzu 18; - indické 31; v době bronzové 209

45; 17. století 113; 18. století; tavení a rafinace 153; techniky v 19. století 156; v měďi mladší době bronzové 35; zdvojená vysoká pec na 113, 115; ve starší době železné 58; alžbětinské pece 113, 115; likvidace 89; středověké 89; surové železo, doba římská 62 , 72; produkty římnského průmyslu 72; od roku 1850 173; tavení, pozůstatky z 18.-19. století 159 Leonardo da Vinci 177 Lesbos, měděné formy 13; Thermi, bronzy 26 Lehké kovy 169 Linz-Donawitzův proces (L. D.) 166 Vycezování, olova 89; pec na 149; v pohoří Harz 154 Klejt, z tavení olova 71 Magnetit 184 Lití na ztracený vosk, moderní 174 Nízká upravovací pec 130 Luristské bronzy 26, 42 Luristské meče 52 M McArthur, J. S. a Forrest, R. & W. 173 Macdougallova pražící pec 171 Obráběcí stroje 144 Magnesium, z mořské vody 171 Hořčík 170-1 Magnety, oceli pro 168 Magnetické vlastnosti 178 Magnetismus 184 Brnění (pancíř) 80; košile, normanské období 79 Kujné železo, z litiny 127; Reaumurovo 140, 177 Zkujňování 108, 177; v Číně 56 Mangan, legura do oceli 177; dioxid, v hutnictví 165 Manganové oceli 168 Vysokopevnostní oceli 168, 181 Marco Polo 90 Martens, Adolf 180 Martin, Emil a Pierre 164 Maryportská vysoká pec 131 Kamínek 36 Středomoří, šíření železářské technologie 54 Melbournská pec (Derbyshire) 99 Tavení a odlévání, střední doba bronzová 38; od roku 1850 173 Mendeleeff , Dmitri I, 184 Mercastův proces 174 Rtuť 118-9, zlacení (viz Zlacení) Mezopotámie, měděné předměty z 12 Věk kovů, datace 191 Metallum Martis 122 Metalurgie, extrakční a fyzikální 177 Mexiko, hutnictví v 16 Období stěhování národů 75 Zrcadla, bronzová 43 Močická kultura (Jižní Amerika) 15 Mohs 177 Moissan 173 Moldávie, měďený poklad 13 Mond, Ludwig 169 Mondův proces 169 Formy 35, 38, 39; na hroty šípů 39, litinové, na bronz 44, pro měděné předměty 8, 11, 13, 20, 26, měděné a bronzové 40-1; jádrové 40, fvojhroté sekery 40-1; pískové 113, železné, na bronz, čínské 56; pískové křemičitano-sodné 174; pro šperky 40; z bílé litiny, v Číně 56 Formovací jíly 141 Mushet, David 179; Robert F. 165, 167 N 210

Hřeby, římské, Inchtuthilský poklad 63 Neath, tavení mědi u 110 Krční kroužky 20 Neilsonův patent (horký vítr) 136-7 Neutron 185 New Willey, dmýchycí motor 124 Nový svět, měděné artefakty 2 Newnamova výheň113, 158 Newton, Isaac (sir) 177 Nikl 168; v prvních železech Uhličitan nikelnatý 169 Nikl-chromové slitiny 168 Nikl-stříbro 119 Niklové oceli 168 Niello, dekorace na mečích 79 , 81 Kyselina dusičná 118 Nokská kultura (Nigérie) 47, 54; šachtové pece 55 Severní Amerika, Saugusova pec 99 Špička topůrka 143 Núbie, římské pronikání 62 Jaderné štěpení 185 Jaderné reaktory 186 0 Oktávy, newlandské zákony 183 Staroměděná kultura 2 Oliverovo kladivo 104 Otevřené nístějové pece 164, 166 Rudné ohniště, pro olovo 116; sever Anglie 155 Orfordský niklový proces 169 Osmond, Floris 180 Kyslík, v ocelářství 164 P Paketové válcování 167 Paitung nebo pakfong slitina 44; nikl v 169 Palestina, bronzy 27; měděné předměty v 12; kelímky z 22; železa v 53 Palladium 172 Parkesůvovy procesy 158 Shánění, zlata a stříbra 117 Patiův proces 118 Damaskování 78; pozdně římské meče 75; římské meče 66 Pattinson, H. L. 157; odstříbrovací proces 117, 158 Pearson, George 179 Rašelina, použití v pražnicích rudy 157 Periodická tabulka 183 Peru, bronzové předměty z mědi 32; měděné předměty 15 Cín 43, 159; doba římská 72 Filipíny, vysoké pece 99 Pelištejci, železné předměty 52-3 Phlogistenova teorie 183 Fosfor, v oceli 80, 165; v tvářených železných předmětech 129 Pidgeonův proces (hořčík) 171 Kusové formování 41 Surové železo-varný proces 128 Surové železo, z obloukové pece 174 Pilzova pec 150 Čepy 154 Plátové brnění 80 Platina 119, 172; zhutnění prášku 173; výskyt 5; plátovaná na zlatě 5 Platino-arsenové slitiny179; irridiová slitina 173 211

Plutonium 186 Bodové defekty 182 Hrnčířské pece 1, 7 Prášková metalurgie 172 Power, Henry 177 Výrobce plynu 164 Pseudo-Míšeň, složení 59 Pudlovaná ocel 146 Pudlování, nemechanizované 166, mokré 128-9 Pudlovací pece 129; Cort´s 128; Onion's 128 ; reakce 129 Purnellův patent 128, 143 Q Kalení železa 52; v Egyptě 52; v Řecku 53; v římském období 66 R Radioaktivita 184 Reaumur, R. A. F. de, 109, 140-1, 177 Regenerační princip 164 Odrážecí pece 111, 114, 139; Flintshire 155; pro pražení olověných rud 155-7; středověké, pro zvonařství 84; pro tavení cínu 159; Woodsovy 128 Rhodesie, ryzí měď 2 Riley, James 168 Rinman, Sven 178 Roberts-Austen, W. C. 180 Rockleyho pec 99 Válcový drtič, drážkovaný 148; na pruty 128 Válcovací stolice 105; 18. století 143-4 Rookhopova huť 159 Kychtový plamen 103, 128 Rupert, (princ) 108 Rusko, 1794 vysoká pec 130; hutnictví mědi 14; kelímek z Balaubashu 23 S Salemův proces 78 Formování do písku, automatizované 174 Pily, kotoučové 144-5 Šupinová zbroj 80 Skandinávie, měď v 14 Shangské bronzy, analýzy 26 Sharpleyho bazénová pec 31 Ocel namáhaná smykem 66; a dvojité oceli namáhané smykem106 Formování skořepinové 174 Nálitek ochranný 79 Vraky lodí, znovu získaný cín z 19 Shropshirské železo, tavené koksem 124 Sialk, měděné artefakty 11; měděná jehlice 1 Siemens, William 164 Siemensův proces 166 Křemičité železa 169 Stříbro, v době bronzové 45; 17. století 113, 117-8 , 18 - 19. století , obnova a rafinace 157; z mědi 147; 16. století 108, ve starší době železné 57; z olova, v době římské 72; středověké l89 ; ztráty rtuti při extrakci 119 Strusky, vysokopecní, vliv kyselosti na železo a síru 127; 17. - 19. století 127 , 103 , chafery 103; dřevouhelné vysokopecní 95; měď 150-1; kelímkové a hutní 7, 9; - cín v 18; kelímkové 25, 26; datování 20; fayalit 102; rafinační 102; z rafinačních a pudlovacích procesů 128, "stehenní - kosti" 103; železo 47; vápnité 76; římské období 64; - analýzy 66; odpichování 49, 51; olovo, klejt a stříbro, římské 72; tavení olova 156; tavení cínu 116; z Wilkinsonovy pece 124 Struskové výhně, pro olovo 113, 155 Řezací válce 105, 143 Slovensko, měděné předměty z 13 Smeaton, John 124; motor 124; válcovací stolice 105 Kovářství, doba římská 65; a slévárenství, z bronzu 22 212

Söderbergovy elektrody 173 Sorby, H. C. 180 Sorel153 Jižní Amerika, bronzy 32-3; těžba kovu v 17. století 113 Španělsko, středověké hutnictví 95 Hroty oštěpů, měďené 2; normanské období 80 Míšeň 160 Mangan 165 Ostruhy, normanské období 79; pocínované 92 Nerezová ocel 168 Stassano 173 Stead, J. E. 181 Parní motory, Boultonovy a Wattovy 124; Newcomenovy 123 Mastek, glazovaný 1; formy 40 Ocel, cementovaná 145; tvářená 175; v průmyslové revoluci 145; velkovýroba 164; středověká 80; měkká164; výroba od roku 1850 164; výrobky 1600-1700 106; samovytvrzovací 168; speciální 168; pěchovací a zalévací procesy 127; z tvářeného železa 145 Ocelářství, pozdně středověké 106; v Sheffieldu 168; trojfázový obloukový proces 174 Třmeny, normanské období 79 Stodart, James 179 Šablony formovací 107, 112; desky 86 Válcovací stolice na pásovou ocel, kontinuální 167 Stiickofenova 100; ocel z 145 Sudburské ložisko niklu 169, ruda z 119 Sumerský městský stát, měděné artefakty z 8 Sůsy, hematit v keramice 1 Sussex Weald, železářské pece 97 Sutton Hoo poklad 89 Švédsko, výroba mědi v 16. a 18. století 110-11; výroba železa 110 Swedenborg, Emanuel 98, 110, 178 Meče (viz. také luristské meče), bronzové 42; - čínské 44; železné s bronzovým jílcem 47, 51; damascénské 179; evropské damaskované 79; japonské 78, výroba v Shotley Bridge 106; středověké 79; damaskované 178; z římského období 66-7; podobnost čínských bronzových s hallstattskými železnými 44, 47; Solignenské 106; ocelové 106 Sýrie, bronzy v 27, měděné nástroje z 12 T Spodní část topůrka 143 Takhtul Chalgan, přírodní měď 2 Tatara 58 , 82 Tepe Gawra, měděné předměty 12 Tepe Giyan, bronzy z 26, artefakty ze slitin mědi 11 Tepe Yahya, měděné artefakty 7, 9, 11 Terra sigillata 41 Testovací stroje 177 Thajsko, měděné předměty z 15 Théby, železné předměty z 54 Theophilus 177, na tavení mědi 83 Termoremanence 184 Thomas Sidney Gilchrist 166 Thompson, J. J. 185 Thompson, William 179 Kultura s vydřevenými hroby 14, 22 Tirmna, pece na tavení mědi 9, 22; dostupné rudy 9; strusky 9 Cín, legura mědi 19; český a anglický 117; 18 - 19. století 159; ve slitinách mědi 18; kyperský zdroj 19; v Evropě 16. a 17. století 117; tvrdý nálitek 160; tavení v odrážecí peci 160; Míšeň z 160 Slitiny cínu, středověké 91 Cínové rudy, ložiska 18; předúprava 117; žíly, těžba 159 Cínování 91 Cínový plech 92, 160; kyselé moření 161; z ocelí 166; welšský 213

proces 161 Tiszapolgarská kultura 13 Titanal169 Titan 170 Togoland, přírodní železo, šachtová pec 52 Trompové dmychadla 101 Trója, měděné předměty 12; měd a bronzy z 26; kelímky z 23; železné předměty z 51 Tschenoff 179 Tungstenské oceli 164 Turbinská kultura 14 Turecko (viz. Ankara, Ergani) Výfučny, měděné tyglíkové pece 22; z mladší doby bronzové 35-6, 38; vysokopecní 135-6; násobné 128 Typy kovů 92 Tysland - Holeho pec 173 U SSSR (viz. Takhtul Chalgan) Ubaidská kultura, bronzy z 12 Únětická kultura 28 Unionmeltův proces 175 Jednotky 190 Spojené státy, opožděné železářství v 145 Ur, zlacení v 44; královské hroby 25-6 Štěpení uranu 186 V Van Musschenbroek, S. 178 Vauquelin 171 Velem sv. Vid (Maďarsko), antimonové mědi z 11 Vitruvius, vodní mlýny 76 W Wallonský proces 102 Vodní pohon, v železářství 75 Vodní kola, pozdně středověká 9; pro drcení cínových rud 117 Svařování, vývoj 174, středověké 81; a pájení 42 Wessexská kultura 30; bronzy v 7 Wicklovské hory, zlato z 5 Widmanstatten, Alois von 179 Wilkinson, John 124, 235, 165; válcovací stolice 143 Dráty, tažená mosaz 153; testování 177 Wollaston, W. H. 172 Wood, Charles 129; John 127-8; William 127 Wootz 56, 77, 179; hyderabadův proces 66 Tvářené železo 48, 75, 102, 164, 178; produkce v 19. století 167 X Rentgenová difrakce 181 Y Yanik Tepe, měděné artefakty 11 Yarranton, Andrew 161 Z Zinek, z Číny 119; v čínských bronzech 44; ve starší době železné 57; v průmyslové revoluci 152; pec na 152; liegeho práce 152; středověká výroba 90; produkty 152; vertikální retortové pece 152

214