A fémek megismerésének kritériumai:

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A fémek megismerésének kritériumai:"

Petra Siposné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 FÉMEK ÉS ÉRCEK

2 A fémek megismerésének kritériumai: 1. Forduljon elő termés (természetes/elemi) állapotban. 2. Viszonylag gyakran megtalálható legyen ilyen módon. 3. Természetes redukálószerekkel (pl. szén) viszonylag alacsony hőmérsékleten elő lehessen állítani vegyületeiből. Az ókorban ismert fémek ilyenek: Au, Ag, Cu, Fe, Pb, Zn, Sb, As, Sn, Hg. Nem tesznek eleget a fentieknek, épp ezért az ember csak éve ismeri a következő fémeket: Si, Al, Ti, Ca, Mg, Ti. Annak ellenére, hogy ezek a földkéregben nagy gyakoriságúak.

3 RÉZ

4 A réz megismerése (K.e. 8000). Rézolvasztás (K.e. 6000, Egyiptom, Közel-Kelet). Földkéregbeli átlag: 62 ppm. Termésállapotban nem ritka. Változatos vegyületek voltak ércei (idősorrendben): karbonátok (malachit, azurit), oxidok (kuprit, tenorit), szulfidok (kalkozin, bornit, tetraedrit-tennantit, covellin, kalkopirit). Rézötvözetek, melyeket elsőként a felhasznált ércek elemösszetétele szabott meg (As, Sb, Zn, Sn, Pb, Ag). Első tudatos bronzok, Irán (K.e. 4000). Híres rézbányák (időrendben): Egyiptom, Ciprus, Anatólia, Görögország, Liguria, Felső-tó (USA).

5 A réz kohászatának kezdetei Kr.e Catal Hüyük (Anatólia) oxidos rézérc redukáló olvasztása Kr.e Tepe Jahja (Irán) - As-tartalmú réz előállítása A réztárgyak elterjedése Kr.e körül. A sűrűn pöttyözött terület a legkorábbi (Kr. e körüli) rézleletek zónáját mutatja, a piros pontok az ismert korai rézbányákat jelölik.

6 A rézkohászat ércei és módszere A réz színülése faszenes redukcióval: kb. 800 C Szulfidos ércek: pörköléssel oxiddá alakítás (<800 C) Vasoxid eltávolítása: kvarchomok adalékolás

7 Rézbányák Rézkohó maradványa Ciprus Wales

8 Bronzkori rézbányászat és fémművességi központok a Kárpát-medencében

9 Rézásványok termésréz kalkopirit malachit azurit

10 rézszerszámok sárgaréz edény

11 BRONZ

12 Réznek más fémekkel alkotott ötvözetei - széles kémiai helyettesítések. Az összetétel először az érc kémiai komponenseitől függött (fakóércek, Cu- Zn-Sb-tartalmú karbonátok). Első tudatos bronzkészítés: Cu-Sn ötvözet (K.e. 3000, Irán; Úr város, Mezopotámia). Nagy bronz manufaktúrák: K.e , Mediterráneum (Anatólia, Ciprus, Jordánia, Izrael). Arzénbronz, ónbronz (klasszikus bronz), antimonbronz. A réz és a rézötvözetek jellegzetes tulajdonságai. A vas kiszorítja a bronzot K.e körül.

13 Szöveti-szerkezeti megfigyelések: Kosd, MNM bronzöntvények (Molnár F. után) Reflexiós mikroszkópi kép A leggyakrabban tapasztalt szöveti típusok Dendrites 200 μm Mikroszkópi kép sósavval savanyított alkoholos FeCl 3 oldattal való étetés után: Sn-bronz meghatározása Cellás Pásztázó elektronmikroszkóp visszaszórt elektronképe. Dendrites öntvényszövet, a világosabb részek nagyobb Sn-tartalmúak. Pecsétes

14 Nyersanyageredet meghatározásra: Velem, Szent Vid hegy, öntőlepények Gyermely-szint Ha A2 Érctípus: kalkopirites-fakóérces Bi-Co-Ni

15 arzénbronz - Holt-tenger bronz - egyiptomi bronzbalta tetraedrit

16 bronzszobrok - római

17 VAS

18 Első vastárgyak meteorvasból (K.e. 5000, Egyiptom) Földkéregbeli átlag: 5,5 %. Az első relatíve kis olvadáspontú vasötvözetek (magas P- és S-tartalmúak): feltehetően Kína, K.e Vas részleges olvasztása oxidokból: K.e (Hettiták). Kovácsoltvas porózus (vas és salak együtt); buca - kovácsolás Vaseszközök elterjedése a Mediterráneumban (K.e ), Vaskorszak virágkora: Halstatt, etruszkok Vas-szén ötvözet: acél - India, K.e. 600 (magas C-tartalom) dekarbonizáció, 1-2% C-tartalom, jobb acél - Kína K.e. 400; K.e : acél előállítása Európában Öntöttvas (olvasztott vas) nagy kohókban: K.u körül, ebből jó acél: 0,2 % széntartalom

19 Vasércek goethit meteorvas

20 Vaskor Kr.e Ón-hiány a Közel-Keleten Hettiták vas melléktermék oxidos rézércek kohósításakor Bucakohászat magasabb hőmérséklet magasabb kohók intenzív légbefúvás Vaskohászat: Kr. e. 5.sz. görög vázafestmény Ércek: -szulfidos érctelepek oxidációs zónája vasgazdag, foszfor-szegény, sajátos nyomelemek -gyepvasércek vasszegény, foszfor-gazdag

21 Vasolvasztás - kovácsoltvas kis vaskohó - Trizs

22 Kohósalak -morfológiai jellemzők megfigyelése salaklepény, habsalak bucakohó alján képződött folyóssalak salakgödrös kohó -szerkezeti jellemzők nehéz tömör salak újrahasznosítható (őrlés) könnyű habsalak adalékanyag-gazdag Angliai bucakohó feltárása -összetételi jellemzők polarizációs mikroszkópos vizsgálatok elektronmikroszondás elemzések röntgenpordiffrakciós vizsgálatok - szöveti homogenitás - kristályos-üveges fázisok aránya - alkotó elegyrészek összetétele Következtetések: technológia, érc eredete, típusa Salakgödrös bucakohó

23 Letenye Folyóssalak Kohósalak-típusok morfológia (Molnár F. után) Salaklepény Könnyű habsalak 2 cm 1 cm 1 cm 2 cm Imola 1 cm 1 cm Letenye

24 Folyóssalak Kohósalak-típusok szövet és összetétel (Molnár F. után) Salaklepény Leggyakoribb komponensek Vázkristályos-dendrites - wüstit: FeO - kirschteinit: CaFeSiO 4 - fayalit: Fe 2 SiO 4 - magnetit: FeFe 2 O 4 - kalszilit: KAlSiO 4 - leucit: KAlSi 2 O 6 Agytekervényes 100μm 100μm Vázkristályos-hintett Vázkristályos-szemcsés 100μm Tollas-dendrites

25 Népvándorláskori vasércbányászat és vasművesség a Kárpát-medencében Kr.e. VIII-VI. sz. szkíta vasművesség (Kárpát-medence K-i része) Kr.e. III.sz. kelta ipari forradalom

26 Árpád-kori kovácssalak: Balatonmagyaród technológia (Molnár F. után) Lelőhely Rekonstrukció Morfológia Morfometria

27 Árpád-kori kovácssalak - a nyersanyag eredete (Molnár F. után) Fémszilánkok összetétele BM-193 súly% súly% súly% súly% S k.h.a Ag Co Ni As k.h.a. k.h.a Zn k.h.a. Cu Mn Cd Fe P k.h.a. k.h.a. Összeg A feldolgozott vasbucák nem csak gyepvasércből készültek, hanem egyéb területekről is származott a bucák anyaga (szulfidos vasérctelepek oxidációs zónája).

28 Vaseszközök

29 ÓN Földkéregbeli átlag 2 ppm. Legfontosabb érce a kassziterit vagy ónkő (ritkábban szulfidjai). Első ón színítés: K.e körül. Az ónnak rézzel alkotott ötvözete a bronz (K.e. 4000). Ókori ónbányák: Cornwall. Ónkereskedelem - főniciaiak. Kassziterit (ónkő)

30 ÓLOM Földkéregbeli átlag: 12 ppm. Szulfidos vegyületei (főként galenit), ritkábban karbonátja (cerusszit), szulfátja (anglesit) legfontosabb ércei. Korán előállították: K.e körül (alacsony olvadáspontja miatt). Nagyobb arányú felhasználás: Mezopotámia, Görögország, Róma. Csővezetékek, kerámiaipar (mázak), festékek, súlyok. az ólom és ezüst érce római vízvezeték

31 CINK Földkéregbeli átlag: 94 ppm. Első cinkfém előállítása: K.e. 1000(?), India, (vagy 12. század?) K.e. 700: kétféle cinkérc Indiában: egyik fémcink előállítására, másik orvoslásra. Cink-ötvözetek: sárgaréz (Cu-Zn), K.e. 1400, Közel-Kelet. Talán aurikalkitból Sárgaréz (brass) manufaktúrák: Római Birodalom, K.e. 50. Calamin és réz egyesítése kohókban. Nagy mennyiségű cinkfém előállítása: 1200-as évek; szulfidból (szfalerit) csak a 18. században állították elő. Calamin = hemimorfit/smithsonit

32 HIGANY Először gyógyításra használták: K.e körül (Kína, India) Amalgamálás eljárása: K.e. 500 Leggyakrabban szulfidos formájában ismert (cinnabarit). Ebből könnyen kinyerhető. Nagy mennyiségű előállítása: 1000 körül Toszkána. Legendás higanybánya: Almaden, Spanyolországban (több mint 2000 éve működik). cinnabarit

33 És a többi fém? A századtól jelentősen növekedett az ismert fémek száma (részben a szászországi bányászkodás, részben az alkimisták szerepe). Ezek: Sb, Bi, As, Zn, Co. És az alumínium? Az ókortól ismert agyagban és timsókőben (alumen) nagy százalékban jelen van. Viszont sok energia kell az előállításához.

Hasonló dokumentumok

FÉMEK ÉS ÉRCEK. A fémek megismerésének kritériumai:

FÉMEK ÉS ÉRCEK. A fémek megismerésének kritériumai: FÉMEK ÉS ÉRCEK A fémek megismerésének kritériumai: 1. Forduljon elı termés (természetes/elemi) állapotban. 2. Viszonylag gyakran megtalálható legyen ilyen módon. 3. Természetes redukálószerekkel (pl. szén)