Dymarki Świętokrzyskie i eksperymentalny wytop żelaza w starożytnym piecu hutniczym.

Fot. 4. Publiczność czeka na wynik eksperymentu, a my ostrożnie rozbijamy szyb pieca.

Eksperyment naukowy w archeologii to wyjątkowa metoda badawcza, w oparciu o którą podejmowane są próby odtwarzania metodami starożytnymi, bardzo bogatego spektrum różnego rodzaju przejawów działalności ludzkiej w bardziej lub mniej odległej przeszłości. Mamy tutaj do czynienia zarówno z budowaniem dawnych domostw mieszkalnych i gospodarczych, wykonywaniem z różnych surowców ozdób, narzędzi i przedmiotów codziennego użytku, jak i z odtwarzaniem pracy na roli, w kopalni, w warsztacie produkcyjnym, itp. Eksperymentalna metoda badawcza wymaga przede wszystkim dużej cierpliwości i wytrwałości w dążeniu do postawionego sobie celu, zwłaszcza wtedy gdy wynik kolejnych, nieustannie podejmowanych na nowo prób jest ciągle i ciągle daleki od oczekiwanego.

W dniach 18–19 sierpnia 2012 r., korzystając z kolejnego już zaproszenia organizatorów XLVI Dymarek Świętokrzyskich, grupa badawcza pracowników Muzeum Starożytnego Hutnictwa Mazowieckiego im. S. Woydy w Pruszkowie, przeprowadziła na piecowisku Centrum Kulturowo-Archeologicznego w Nowej Słupi, próbę odtworzenia starożytnego procesu metalurgicznego. Polegała ona na eksperymentalnym wytopie żelaza z rudy darniowej, w oparciu o metody hutników zamieszkujących tereny Zachodniego Mazowsza w pierwszych wiekach naszej ery. Przypomnijmy w tym miejscu, że właśnie na tym obszarze w tym czasie, rozwijał się i prężnie działał ośrodek wyspecjalizowany w kompleksowej metalurgii żelaza. Głównym wyznacznikiem tego centrum metalurgicznego były rozległe osady hutnicze, zaopatrzone w duże piecowiska sięgające kilku tysięcy pieców do wytapiania żelaza wraz z innymi urządzeniami niezbędnymi w pracy hutnika, tj. prażalnie rudy darniowej, piece do wypalania wapna, paleniska kowalskie, studnie o charakterze przemysłowym. Proces wytopu żelaza odbywał się w piecu kotlinkowym jednorazowego użytku, składającym się z dwóch części, mianowicie z wykopanego w ziemi, okrągłego dołka, tzw. kotlinki i zbudowanego nad nim z taśm glinianych, zwężającego się ku górze szybu. Wsad pieca w postaci wyprażonej rudy darniowej i węgla drzewnego jako materiału opałowego wsypywany był do szybu, który w dolnej części zaopatrzony był w kilka otworów dmuchowych, którymi doprowadzano powietrze do wnętrza pieca. W trakcie przebiegu całego procesu w kotlince gromadził się produkt uboczny redukcji żelaza w postaci płynnego żużla dymarskiego. Szacuje się, że proces taki trwał przynajmniej kilkanaście godzin, po czym szyb pieca był rozbijany w celu wydobycia gąbczastej łupki żelaznej, która tworzyła się powyżej kloca żużla, na wysokości otworów dmuchowych, gdzie temperatura wytopu była najwyższa i sięgała najprawdopodobniej ok. 1200 ºC. Kolejne etapy pracy, m. in. przekuwanie, czyli oczyszczenie z produktów ubocznych występujących podczas procesu dymarskiego wydobytej z pieca łupki, miały na celu doprowadzenie jej do postaci żelaza kowalnego, nadającego się do produkcji wyrobów kowalskich. W tym miejscu zakończmy ten krótki i bardzo ogólny rys historyczny i wróćmy do naszego zasadniczego tematu, mianowicie eksperymentalnego wytopu żelaza.

Próba odtworzenia starożytnego procesu dymarskiego przeprowadzona została w piecu kotlinkowym, którego szyb (fot. 2) o średnicy podstawy ok. 35 cm i średnicy wieńca ok. 25 cm miał wysokość 110 cm. Wymiary wykopanej w ziemi kotlinki (fot.1) to 33 cm średnicy    i ok. 25 cm głębokości. Do wnętrza kotlinki od strony południowej doprowadzony był wykopany w ziemi kanał kotlinkowy (fot. 1) o średnicy 12 cm. Po kilku godzinach suszenia szybu i nagrzewania pieca przy pomocy słomy, drobnych kawałków drewna i niewielkiej ilości węgla drzewnego, piec prawie w całości napełniony został węglem drzewnym. Od tej pory, przez wykonane w podstawie szybu otwory dmuchowe do wnętrza pieca doprowadzane było powietrze za pomocą miecha. Następnie na rozgrzany węgiel drzewny wsypano ok. 12 kg wyprażonej rudy darniowej  (fot. 3), tak aby wypełnić ok. ¾ wysokości szybu. W miarę stopniowego opadania i zmniejszania się całego wsadu pieca, ponownie dodawany był węgiel drzewny i ruda darniowa. Kolejne porcje były już jednak mniejsze, a poziom wypełnienia pieca sięgał nieznacznie powyżej połowy wysokości szybu. Do całego eksperymentu, który ze względu na nałożone przez organizatorów Dymarek Świętokrzyskich ramy czasowe trwał ok. 6 godz., zużyto 30 kg węgla drzewnego i ok. 20 kg rudy darniowej.

Przyszedł wreszcie czas na rozbicie szybu pieca (fot. 4) i sprawdzenie wyniku naszego eksperymentu, który przedstawiał się następująco. W dolnej części pieca otrzymaliśmy produkt uboczny procesu wytopu żelaza, tzw. kloc żużla dymarskiego z fragmentami przepalonego węgla drzewnego i rudy darniowej (fot. 6–7). Zarówno powyżej jak i poniżej żużla znajdował się przepalony w różnym stopniu węgiel drzewny, który w większości powinien raczej ulec spaleniu. W tej gorącej masie żużla intensywnie szukaliśmy choćby niewielkiej bryłki żelaza (fot. 5), jednakże po raz kolejny okazało się, że nasza wiedza i umiejętności są niestety niewystarczające, aby doprowadzić ten trudny i skomplikowany proces do szczęśliwego końca. Jako przyczyny niepowodzenia tego jak i innych tego rodzaju eksperymentów, podaje się najczęściej niedostateczną jakość potrzebnych do wytopu surowców, czyli rudy darniowej i węgla drzewnego. W pierwszym przypadku jest to uboga domieszka związków żelaza, w drugim natomiast brak uzyskania odpowiedniego rozkładu      i wysokości temperatur wewnątrz pieca, które zapewniają prawidłowy przebieg redukcji żelaza. Z pewnością kiedyś wyeliminujemy te przyczyny. Czy wtedy uda nam się znaleźć to czego szukamy? Pokażą to kolejne próby, podczas których niewątpliwie pojawią się nowe problemy do rozwiązania.

Tak więc nie znaleźliśmy niestety naszego upragnionego żelaza, najważniejsze jednak to nie zrażać się kolejnymi niepowodzeniami, chcieć i brnąć coraz dalej i dalej w to „chciejstwo”.

 

 Fot.: Kamila Brodowska

Tekst: Robert Wereda

 

 

 

bacurin_169@mailxu.com