Biblioteca de Joyería / Ybarra

Libros de Joyeria / Biblioteca / Cursos / Joyería / Alquimia / Raul Ybarra / Contactanos

.

 

Arqueometalurgia - Hacha de bronce
... estas en: Biblioteca Índice > Arqueología

 

 

Arqueometalurgia

 

por: Marc Boada y Antonio Palomo

Fuente: www.pendulum.es

 

 

Arqueometalurgia. Cuando nuestros antepasados, hace pocos milenios, empezaron a usar los metales, la técnica experimentó un cambio notable. Hasta entonces, las herramientas eran de piedra; del pedernal se obtenían, por percusión o abrasión, los más diversos útiles. Con la aplicación del metal, las técnicas de moldeo en estado líquido y la forja nació la metalurgia, una industria que permitió fabricar artefactos precisos capaces de transformar el mundo con una eficacia inimaginable hasta entonces. Con mi compañero Antonio Palomo, arqueólogo especializado en técnica prehistórica, hemos pergeñado métodos que permiten reconstruir, con el instrumental mínimo, las artes metalúrgicas al uso durante la edad de los metales. 

 

Los metales se caracterizan por su fusibilidad, plasticidad en caliente y tenacidad en frío. Debido a su reactividad química, escasean (en estado puro) en la naturaleza. Dado que suelen aparecer en forma de compuestos, el hombre prehistórico desarrolló métodos para extraerlos delos minerales en que se encontraban combinados.

Presentamos aquí un experimento diseñado para obtener bronce, una aleación metálica, a partir de minera-les de cobre y estaño. El cobre puede encontrarse con facilidad en forma de carbonato básico; el estaño, en forma de óxido. Extraer el metal de un mineral exige un gran dominio de la pirotecnia, ya que las reacciones químicas que se desarrollan requieren energías elevadas para romper los enlaces químicos del mineral. 

 

 

Materiales y utensilios para obtener bronce

 

 

Se recurre a dos técnicas funda-mentales: la oxidación y la reducción. La primera se aplica a minerales sulfurados; puesto que genera cantidades ingentes de vapores sulfurosos, irritantes y tóxicos, desaconsejamos el uso de minerales como la calcopirita (CuFeS2). La reducción se aplica a óxidos y carbonatos; ofrece mayor comodidad, entraña menores dificultades técnicas y produce menos contaminación. Pese a todo, cuando se opera con metales líquidos, a más de 1000 C, toda precaución es poca ante posibles derrames, salpicaduras y emisión de gases recalentados; además, debemos protegeremos de la poderosa radiación calorífica. 

 

En primer lugar, construiremos el horno. Una buena opción consiste en recubrir el interior de una barbacoa doméstica con ladrillos y cemento refractarios. Una vez secos, estarán listos para operar. En un mayorista de material para joyería, nos proveeremos de un crisol de grafito de unos 70 u 80 mm de diámetro, junto con su tapa y fundente (material que facilita la fusión) para bronce. El siguiente paso consistirá en adquirir los minerales de cobre y estaño. Los más adecuados son la malaquita (CuCO3Cu(OH)2, sobre todo la originaria del Zaire); la buscaremos masiva o formando concreciones; también sirve la casiterita (SnO2), habitualmente en maclas, que separaremos de la ganga. Romperemos los bellos cristales en fragmentos de 10 o 2 mm y, junto con algunos trozos de carbón vegetal, los introduciremos en el crisol. De este mismo carbón necesitaremos unos 10 kg para usar como combustible (la cantidad dependerá del tamaño del horno).

-------
COMO SE OBTIENE EL BRONCE? 

 

El bronce, la aleación metálica que marcó el final del neolítico, se obtiene a partir de una mezcla de cobre con un 8 por ciento de estaño. La transformación se produce a temperaturas elevadas. El cobre funde a 1078 C y el estaño a 232 C; pero a partir de 800 C se obtiene una disolución metálica líquida con una temperatura óptima de colada cercana a los 1200 C. Partiendo de los minerales, el proceso de reducción es como sigue:

 

 

Teniendo en cuenta las masas molares y la estequiometría de la reacción química, si mezclamos 1 mol de malaquita (221 gramos) con un mol de carbono (12 gramos de carbón), obtendremos unos dos moles de cobre (126 gramos). Para alearlo al 8 por ciento, necesitaremos 10 g de estaño. Los obtendremos reduciendo 0,1 mol de casiterita (15 gramos) con 0,1 mol de carbono (1,2 gramos de carbón).

 

En la práctica, puede reducirse ligeramente la cantidad de carbón necesaria trabajando en un crisol de grafito. Como fundente (ingrediente imprescindible) pueden utilizarse sílice, piedra caliza o espato flúor pulverizados, que, junto con el bórax, purifican la aleación. 

-----


Alcanzar una temperatura cercana a los 1200 C exige una fuente copiosa de oxígeno (la abundancia de oxígeno asegura una combustión completa y, por tanto, maximiza la temperatura de la llama). Para ello recurriremos a un secador de cabello, alargado con un tubo de hierro de unos 500 mm de longitud. El extremo libre de éste, la tobera, se deformará en forma de pico de pato para repartir el oxígeno sobre un mayor volumen de carbón. Este dispositivo permite llevar las brasas al rojo blanco, liberando (con un escaso rendimiento) los megajoule de energía por kilo de carbón que se requieren para reducir los compuestos, liberar los metales y fundirlos.

 

 

Vertido del bronce en un molde metálico

 


Acometeremos entonces el encendido del horno. Procederemos con parsimonia, buscando una dilatación gradual de la mampostería refractaria. El consumo elevado del horno exige un suministro incesante de combustible. Emplazaremos el crisol cerca de la tobera, la zona más caliente; lo envolveremos completa-mente en carbón, procurando que esté en contacto permanente con las brasas. Ajustaremos entonces la potencia del secador para mantener el rojo anaranjado de las brasas, hasta que el crisol entero muestre ese mismo color. Mantendremos esta temperatura durante unos treinta minutos. Luego, con toda precaución, abriremos el crisol y añadiremos una pequeña cantidad de fundente, que mezclaremos varias veces con una larga varilla. 

 

Retomaremos el calentamiento durante, al menos, otra media hora. Lograremos así que los minerales se conviertan en aleación metálica. Aparecerán unos glóbulos que deberemos unir mediante agitación con una varilla de madera, cuya combustión ayudará a purificar el producto. A partir de aquí, su pureza dictará el proceso a seguir. Si hemos partido de minerales muy puros, sin ganga, hallaremos en el fondo del crisol un líquido al rojo vivo. Pero si hemos utilizado minerales impuros, con un exceso de carbón o fundente, obtendremos una esponja de consistencia pastosa; para licuarla, aumentaremos la temperatura.

En cualquier caso, conviene verter el contenido en una lingotera. Para fabricarla, llenamos una caja (un molde) con yeso. En el bloque que obtendremos, una vez seco, excava-remos un volumen aproximadamente troncocónico.

Para minimizar el riesgo de accidentes (salpicaduras o roturas, por ejemplo) la lingotera debe estar caliente; por ello, la habremos situado, desde el comienzo, cerca del fuego. Cuando el metal (ya vertido) se haya enfriado ligeramente, lo sumergiremos en agua. Al recocerlo, recuperará ductilidad. Un buen martilleado final liberará la escoria y compactará el metal. 

 

El rendimiento del proceso resulta un tanto frustrante. Con un crisol pequeño obtendremos sólo algunas decenas de gramos de metal en cada reducción. Será necesario unir el producto de varios procesos para fundir, por ejemplo, un hacha de 300 gramos. El molde será de la misma factura que la lingotera.

 

Proceso de obtención de un hacha de bronce

a partir de casiterita y malaquita

 


Una vez dominado el proceso, es-taremos en condiciones de introducir variaciones que nos aproximen toda-vía más a la arqueometalurgia: sustituiremos el ventilador eléctrico por unos odres de cuero, trabajaremos con toberas y crisol de cerámica, elaboraremos el molde sobre una roca arenisca, excavaremos el horno en el suelo y lo cubriremos, parcialmente, con grandes piedras. Así conseguiremos remedar la técnica de nuestros antepasados prehistóricos.

 


Arqueometalurgia - Hacha de bronce

 

Biblioteca de Joyeria