AREA II - ARCHIVIO STORICO (ARS)
Capitolo ARS.C01: "Archeologia Fusoria" - Pagina 01

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2012, aaggiornati il 01/05/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Storia della Metallurgia

 

INDICE:

 

Introduzione

 

 La "metallurgia" propriamente comprende quei processi che permettono di ricavare metalli dai loro minerali e renderli idonei all'uso. Per fare questo si seguono tre fasi:

1) concentrazione del minerale;

2) ottenimento del metallo;

3) purificazione e raffinazione.

Il primo uso dei metalli risale al Neolitico quando venivano utilizzati oro, argento e rame nativi, che, essendo malleabili e duttili, mediante martellinatura e stiramento a freddo (o, per il rame, alternando azione a freddo e riscaldamento), potevano essere impiegati per la realizzazione di oggetti ornamentali e simboli di prestigio.


Le età dei metalli iniziano però quando viene inventata la tecnologia di estrazione per fusione del rame dai suoi minerali (solfuri, ossidi, carbonati) e, con tecniche via via affinatesi nel tempo, si raggiunge la capacità di dare forma al materiale fuso ottenendone strumenti per il lavoro e armi di offesa e di difesa.

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Età del rame (fine IV e III millennio a. C.)

 

soffiatori con tubi in legno e imboccatura (nel forno) di argilla cotta;Tomba di Rehk-mi-re in Tebe, XVIII dinastia (Museo del Cairo)

L'utilizzazione del rame fu probabilmente favorita dalla vistosità dei giacimenti; inoltre i vivaci colori dei prodotti ottenuti mediante alterazione, come il verde (malachite), l'azzurro (azzurrite), il rosso rame (rame nativo, cuprite), ne incoraggiarono l'impiego.

Sotto la crosta di alterazione superficiale i principali minerali di rame sono solfuri, il più diffuso dei quali è la calcopirite.

L'uomo procedeva alla raccolta dei minerali metallici quando questi affioravano in superficie in seguito all'azione dei torrenti; anche le acque colorate nelle sorgenti indicavano la presenza di minerali metallici.
Primi e sporadici esempi di uso metallurgico del rame compaiono nel V millennio (a Vara, Bulgaria, nel ca. 4400 a. C.)

Tecnologicamente il rame, essendo un metallo tenero e malleabile, è disadatto a molte funzioni; per molti usi strumentali non poteva competere con la selce, l'ossidiana, la pietra levigata, ma valeva come segno di prestigio, di uno status sociale elevato, e come tale va interpretato.

 

In questa fase si scoprì che le migliori proprietà di durezza e durevolezza erano date dalla lega di rame (circa 90%) e stagno (circa 10%) che costituisce il bronzo. Così si continuò ad estrarre il rame da zone già note o da zone via via scoperte, ove si cominciò ad operare scavi e non limitandosi più alla raccolta, prevalentemente superficiale.


Analogamente lo stagno fu cavato, come minerale cassiterite (SnO2), da altre aree europee.


Furono proprio i primi metallurgici del rame a scoprire che fondendo minerali metallici diversi si potevano ottenere metalli (leghe) più duri del rame e più adatti all'utilizzazione funzionale per strumenti di lavoro e armi, più efficienti nel taglio e più durevoli.

Geologicamente rame e stagno, però, si trovano molto raramente concentrati insieme: produrre leghe da questi materiali significava fondere insieme metalli di provenienza geografica diversa. Bisogna presupporre perciò che esistesse una organizzazione logistica abbastanza complessa per mettere a frutto una vera e propria invenzione tecnologica, capace di produrre coscientemente un materiale nuovo, un composto artificiale, non ottenuto per semplice trasformazione di materiali naturali (come il rame per fusione o la terracotta per cottura), ma per un intervento di miscelazione, fusione e forgiatura che fosse il prodotto di una ricerca e una metodologia tecnologicamente dominata.


Si verificò allora un vero e proprio intreccio di contatti su lunga distanza, venne tracciata una rete di vie di trasporto, e grande impulso ebbe lo sviluppo artigianale di zone specializzate nella fusione delle leghe. La relativa scarsità dei minerali utili e la continua richiesta favorì la diffusione di tecniche, il perfezionamento delle tecnologie nonché lo scambio di elementi culturali. Ne nacquero probabilmente stratificazioni di ricchezza, possibilità di monopolio e di controllo economico. Ciò favorì un quadro sociale a dominio patriarcale, in luogo di quello matriarcale che si suppone abbia dominato in precedenza.

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 Età del bronzo (III millennio a.C. – circa 900 a.C.)

 

Lo sviluppo della tecnologia del bronzo produsse un nuovo oggetto, la spada, per la prima volta unicamente pensato per il combattimento e non da impiegare per diversi usi, strumentale o di caccia e di offesa/difesa, come poteva accadere per i pugnali, le frecce, le lance in pietra e metallo. Accanto alla spada fu utilizzato lo scudo in bronzo, segni entrambi dello sviluppo della casta dei guerrieri, così come è testimoniato dai corredi  delle sepolture.


Merita un accenno il fatto che fin dall'inizio della metallurgia manufatti di rame e bronzo usati o deteriorati venivano regolarmente fusi e riutilizzati in nuove forme: il riciclo dei materiali era già pratica comune.


Alla lega di rame e stagno poteva talora essere aggiunto piombo o zinco (fino al 20-30%): si pensi ai bronzi ad elevato tenore di piombo, tipici in Italia Meridionale fra il IX e VIII sec. a.C. di cui sono fatti i dischi da getto usati come proiettili dalle donne delle comunità agricole e pastorali.


Il peltro - lega di stagno, antimonio, rame, piombo - è stato certamente conosciuto nell'antichità anche se rari sono i manufatti giunti fino a noi a causa della cosiddetta "peste dello stagno", una alterazione che colpiva il metallo danneggiandolo irreversibilmente. Secondo alcuni dal vocabolo greco-bizantino chymeya, che indica l'arte di fare leghe metalliche, discende la parola araba al'kimja da cui deriverebbe poi il termine chimica.

schema

La tradizione praticata dagli artigiani dei metalli viene integrata dalla conoscenza delle civiltà egiziana e medio orientale ed arricchita dal pensiero dei filosofi greci: viene elaborata una nuova concezione in cui uomo e natura formano un'unica entità e tutta la materia costituente l'universo va ricondotta a quattro elementi:

TERRA tutti i solidi

ARIA tutti i gas

ACQUA tutti i liquidi

FUOCO

 

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Età del Ferro (circa 900 a. C. - tempi storici)


Lo sviluppo della capacità tecnologica di fondere i metalli per ottenere il bronzo giunse fino al più complesso processo estrattivo e di lavorazione del ferro.


Un primo uso, sporadico e saltuario, del ferro è riscontrabile già nell'Età del Bronzo, era impiegato sia per piccoli strumenti che per gioielleria ed era legato allo sfruttamento di ferri meteorici (leghe ferro-nichel, con caratteri di acciaio) ossia le meteoriti a composizione metallica che si rinvengono ancora oggi nel deserto della Libia.


Attorno al 1000 a. C. ci si rese conto di come da minerali più comuni di quelli di rame e altri metalli, come il ferro delle paludi (idrossidi di ferro), si poteva ottenere ferro metallico per fusione in ambiente riduttivo.


La lavorazione del ferro mediante battitura a caldo è complessa per ottenere strumenti, ma assai duttile nella produzione dello strumentario già in uso con la pietra e il bronzo. In questa epoca si sviluppò l'importante artigianato dei fabbri, che realizzò con il nuovo materiale gli strumenti precedentemente in uso e nuovi strumenti per nuovi usi.
Il ferro è geologicamente molto più comune di rame e stagno, e presente in masse notevoli, tali da permettere importanti estrazioni minerarie, e l'efficienza tecnologica degli strumenti in ferro è più alta dei materiali usati in precedenza, salvo per durata (a causa della corrosione, cui però si rimediava facilmente sostituendo lo strumento): per queste ragioni il ferro soppiantò completamente i precedenti materiali nello strumentario quotidiano. Il quadro logistico di sfruttamento - trasporto - lavorazione si trasformò, cambiarono e si semplificarono le vie di scambio, il fitto intreccio commerciale per il bronzo si ridusse.

Poco a poco si aggiunsero nelle conoscenze dell'uomo altri minerali e relativi metalli.
Nella Bibbia si narra di una certa Jezebel, regina e moglie di Acab, re d'Israele, vissuta intorno al IX secolo avanti Cristo, che si truccava gli occhi con lo stibio. In quell'epoca si sapeva dunque estrarre dalla stibina (lo stibio) l'antimonio, la cui polvere allora serviva soltanto come prodotto di toeletta per la cura e la bellezza degli occhi. Analogo uso ne fecero le donne egizie; fra il 2500 e 2200 a.C. fu impiegato per ricoprire con un sottile strato le lavorazioni di rame. Successivamente fu usato anche dalle donne arabe, che lo conoscevano con il nome di kohl e serviva a proteggere la pelle dalle infezioni. Fu oggetto anche di numerosi esperimenti da parte degli alchimisti.

Verso la metà del XVIII secolo si tentò di estrarre, nelle miniere dei monti Annaberg e Schneeberg in Sassonia, il rame dalla niccolite. Ma i minatori riuscirono soltanto a ottenere un metallo molto fragile che sembrava non avere alcuna utilità pratica. "Il diavolo ti porti!" pensò forse qualcuno, in un accesso di collera. E poiché allora il diavolo era generalmente chiamato "vecchio Nick", a quel metallo fu dato il nome di kupfernickel, ovverosia "rame del diavolo". In seguito, il chimico Cronstedt volle riabilitarlo: innanzitutto ne abbreviò il nome in nickel, ma ci volle ancora più di un secolo prima che il nichelio, poiché di questo si trattava, fosse industrialmente utilizzato su larga scala. Il 50% del Ni oggi prodotto viene usato per gli acciai inossidabili; il restante per il conio delle monete, nell'industria chimica e areospaziale.

 

flottazione: il minerale macinato è trascinato dalla schiuma fatta da aria e olio; la ganga si deposita sul fondo attratta dall'acqua

D'altro genere è la storia della cobaltite, nota in Cina e usata per colorare in azzurro i celebri vasi "Ming". Furono i minatori dei Monti Harz, nell'Europa Centrale, a scoprire cos'era veramente quel minerale, allorché tentarono di ricavarne il rame scaldandolo ad altissime temperature.

Grande fu la meraviglia, e più grande lo spavento, nel vedere che da esso si sprigionavano velenosi fumi di zolfo e arsenico, quasi che uscissero dalle tenebrose profondità dell'inferno. Non deve stupire dunque se i minatori proclamarono che quello era un kobold, cioè uno di quei malefici gnomi di cui erano piene le loro leggende.

Più tardi si scoprì anche in Europa che, liberato dallo zolfo e dall'arsenico e mescolato con sabbia, dava una specie di vetro azzurro. Ancora più tardi il chimico G. Brandt spiegò che quel colore azzurro era dovuto a un metallo, a cui diede nome cobalto, usato oggi nell'industria delle vernici e per acciai speciali e catalizzatori.

Attualmente possiamo considerarci nell'età dell'alluminio, che, oltre ad essere il metallo più abbondante nella crosta terrestre, è anche uno dei più giovani. È stato scoperto infatti soltanto nel secolo scorso e il suo sfruttamento industriale risale agli anni Cinquanta, a causa della difficoltà e onerosità per estrarlo dai minerali (bauxite). Tuttora la sua lavorazione, un metodo elettrolitico, necessita di grandi quantità di energia, e per questo motivo è uno dei metalli che è più conveniente riciclare.

Infine, un breve accenno all'archeometria (Cfr. Pag. F01.03.003 "Analisi chimiche per i materiali: Problemi e sistemi dei beni culturali"): è una scienza relativamente recente, nata solamente negli anni Ottanta, che tramite diverse competenze (di geologi, chimici, fisici, archeologi) e analisi particolari (come i raggi x, la fluorescenza, la spettrofotometria, la tac, eccetera) è in grado di determinare la provenienza dei minerali grezzi, di leghe metalliche (ambito specifico della archeometallurgia) o di manufatti ceramici o litici e le relative tecniche usate nel passato. Questa scienza è in grado di individuare anche eventuali falsificazioni, come per esempio la differenza tra Malachite naturale e le patine di verderame applicate per ottenere un effetto di "anticamento" artificiale.

 

 

 

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Bibliografia


 
Bib-ST-000 - Testo di Ing. Michele Cuzzoni
Bib-ST-019 - Tratto da una monografia di M. Composta.
Bib-ST-020 - B. Rothenberg, The Ancient Metallurgy of Copper, Institute for Archaeo-Metallurgical Studies, Institute of Archaeology, University College London, London, Vol. 2, 1990.
Bib-ST-021 - D. A. Scott, Metallography and Microstructure of Ancient and Historic Metals, Getty Conservation Institute, The J. Paul Getty Museum, 2002 ISBN 0-89236-638-9.
Bib-ST-022 - W.H. Dennis, Metallurgy of the Non-Ferrous Metals, Sir Isaac Pitman & Sons Ltd,London1961.
Bib-ST-023 - S.U. Wisseman and W.S. WILLIMAS, Ancient Technologies and Archaeological Materials, Gordon and Breach Publishers, ISBN 2-88124-631-1.
Bib-ST-024 - L. Addicks, Silver in Industry, einhold Publishing Co. 1940.
Bib-ST-025 - C.L. Mantell, Tin its mining, production, Technology and applications, American Chemical Society, Monograph Series, New York 1949.
Bib-ST-026 - G.M. Ingo, S. Mazzoni, G. Bultrini, S. Fontana, G. Padeletti, G. Chiozzini, L. Scoppio “Small-area XPS and XAES study of the iron ore smelting process”, Surface and InterfaceAnalysis, 22 (1994) 614.
Bib-ST-027 - G.M. Ingo et al.”La pirometallurgia”, "Progetto Tharros", Consiglio Nazionale delle Ricerche, Roma 1997, 29.
Bib-ST-028 - Giumlia-Mair A., 2000, Argento e leghe “argentee” nell’antichità, 7° Convegno “Le Scienze della Terra e l’Archeometria”, Boll.Accademia Gioenia di Scienze Naturali 33, 357, 295-314.
Bib-ST-029 - R. F .Tylecote., 1976, A History of Metallurgy, London.
 
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