Geležies gimimas molinėse įsčiose (2)

Archajiškai metalurgijai dedikuotame šį mėnesį kuršių Daubarių piliakalnių (Mažeikių r.) aplinkoje jau penktąjį kartą vykusio festivalio „Geležinė Daubarių istorija“ metu pavyko išlydyti rekordinį beveik 5 kg geležies kiekį.

Eksperimentinės archeologijos procesams vadovaujantis ir savo studentus į juos įtraukiantis Vilniaus dailės akademijos (VDA) Taikomųjų kultūros paveldo tyrimų ir konservavimo centro tyrėjas doc. dr. Gvidas Slah parengė fiksuotų duomenų analizę, kuri viešai pristatoma pirmą kartą. Ši medžiaga gali tapti vertinga ir unikalia informacija ateities kartoms.

Molis ir ugnis

Praėjusiame straipsnyje pasakojome apie balų rūdą, jos kokybės nustatymą, plovimą specialiuose šuliniuose, medžio anglių gamybą. Dabar – finalinis akordas: geležies lydymas. Šiam tikslui naudojama metalo lydymo krosnelė, vadinama rudnele: tai – nupjauto kūgio formos statinys iš molio su šachta viduje metalui iš rūdos lydyti.

Piliakalnių aplinką, senovės gyvenvietes prie jų tyrinėjantys archeologai rudnelių likučių randa labai dažnai, ir tai yra natūralu: kiekvienai bendruomenei reikėjo geležinių įrankių, ginklų. 

Mokslinėse ataskaitose galima rasti aprašymus, kaip atrodė rudnelės, rastos po žeme: išardytos, turinčios savo aiškią formą, skersmenį, duobę šlakui ištekėti ir kt. Tačiau antžeminę dalį, visą rudnelės konstrukciją būdavo galima atkurti nebent vaizduotėje.

„Štai kodėl mūsų eksperimentai yra ir naudingi mokslui, ir įdomūs. Statėme įvairaus aukščio, įvairaus storio sienelėmis rudneles. Net skylės šlakui ištekėti buvo įrengiamos tai aukščiau, tai žemiau, ir tik po kurio laiko pavyko išsiaiškinti, kokios buvo klaidos. To neįmanoma nustatatyti archeologinių tyrimų metu, tik eksperimentuojant“, - „Vakarų ekspresui“ pasakojo G. Slah.

Geležiai lydytis reikalinga apie 1 300 – 1 400 laipsnių temperatūra, kuri būdavo pasiekima dumplėmis pro šonuose, apačioje padarytas skyles pučiant orą į rudnelę.

„Darėme, kaip senovėje. Žmonės imdavo molį, į jį dėdavo rišamosios medžiagos šiaudų ar mėšlo, nuo skilinėjimo degimo metu apsaugančio liesiklio (smėlio, smulkintos keramikos) ir lipdydavo. Dugne rudnelės diametras – 20-30 cm. Molio sienelių storis viršuje – apie 5-8 cm , apačioje – apie 10-15 cm. Rudnelės apačioje padaroma ertmė ir iškasama nedidelė duobė šlakui (geležies lydymo proceso subproduktui) ištekėti.

Tokia geležies lydymo krosnelė padegama iš vidaus, įkaitinama ir sluoksniais pilama medžio anglis bei susmulkinta balų rūda. Išeina „sumuštinis“, kuris nuolat kaitinamas. Išdega anglis, organinės medžiagos, rudnelės turinys grimzta žemyn. Vėl tam tikrais intervalais ant viršaus kraunamos naujos rūdos, anglies porcijos“, - metodiką atskleidė archeologas.

Sėkmės formulė

Kada liautis lydyti, nusprendžiama badant rudnelės vidų iš viršaus metaliniu strypu. Taip tikrinama, ar dar nėra susiformavęs geležies iš šlako gabalas, kuris vadinamas krite. Kuo daugiau joje geležies, o mažiau – šlako, tuo geriau. Paklaustas, kiek užtrukdavo toks geležies lydymas iki norimo rezultato pasiekimo, mokslininkas vardijo įvairią statistiką.

„Nuo 4-6 iki 12 valandų. Eksperimentų Daubarių festivalyje metu mūsų lydymas užsibaigdavo tada, kai oro padavimo angos imdavo kimštis nuo šlako, kuris nebepratekėdavo. Taip įvykdavo, kai sunaudodavome 15-20 kg rūdos ir tris kartus didesnį medžio anglių kiekį“, - pasakojo jis.

Sudaužius rudnelę išimama kritė. Ji dar nėra tas produktas, iš kurio kalviui galima gaminti; kritė vietoje rafinuojama: plakama, daužoma kūju. Taip yra išgryninama geležis pašalinant maksimalų kiekį priemaišų.

„Štai, ir turime geležies žaliavą, iš kurios kalvis jau gali gaminti įvairiausius dirbinius. Jei reikėdavo, ją dar sodrindavo medžio anglių dulkėmis“, - teigė G. Slah.

Mokslininkas pateikė konkretų šių metų pavyzdį: per apie 4 valandas buvo sunaudota 15 kg smulkintos balų rūdos (kasta Šakių rajone), apie 30 kg medžio anglių, ir išlydyta 4,9 kg svėrusi kritė. Po rafinavimo iš jos gautas apie 2,5 kg geležies grynuolis, ruošinys.

Toks buvo eksperimentų kelias: nuo kelių geležies grūdelių 2019-aisiais iki solidaus geležies gabalo po šešerių metų.

„Taigi, galiausiai supratome, kad visas procesas susideda iš daugybės smulkmenų. Nors pagrindinis principas nesikeičia: molinis kaminas, dumplės, medžio anglys, geležies rūda ir laikas, kurį irgi reikia reguliuoti. Tačiau rezultatą lemia kiekviena smulki detalė.

Pavyzdžiui, pirmosios rudnelės 2019 m. išorinis diametras buvo apie 80 cm, šachtos aukštis – 60 cm. Literatūroje dažnai minimos neaukštos rudnelės, todėl ir mes pradžioje statėme iki 60 cm aukščio šachtas. Tačiau po keleto bandymų ir daugiau perskaitytos literatūros supratome, kad reikia didesnio šachtos aukščio dėl šlakų formavimosi ir atsiskyrimo procesų. Šachtos aukštį padidinome iki 150 cm”, - pasakojo archeologas.

Jis tęsė įžvalgas: 5–8 cm per aukštai įrengtas oro padavimas – ir šlakai neišbėga. Per smulki rūdos frakcija – užsikemša oro padavimo vamzdis. Net oro srauto reguliavimas gali lemti 3 kartus didesnį arba mažesnį kritės kiekį.

„Sąrašas ilgėja, tačiau būtent šios smulkmenos ir atskyrė pirmuosius nesėkmingus bandymus nuo vėlesnių sėkmių”, - tikino pokalbininkas.

Lauko užrašai

Iš viso nuo 2019 m. iki 2025 m. dr. G. Slah su pagalbininkais pastatė 23 rudneles. Sunaudota ne mažiau kaip 1 tona medžio anglių ir apie 240 kg rūdos (vietinės ir importinės).

Pirmieji į kritę panašūs rezultatai pasiekti tik po 8-ojo bandymo. Dešimtasis bandymas buvo pirmasis sėkmingas – gauta 3,5 kg kritė, nors ji ir buvo kelis kartus perlydyta.

2019 m. Daubariuose pastatyta viena rudnelė. Lydymas truko nuo 15.00 val. iki 01.00 val. Sunaudota apie 20 kg vietinės geležies rūdos ir apie 90 kg medžio anglių, dalis kurių pasigaminta vietoje. Gautas rezultatas – tik geležies grūdeliai ir plėvelė.

Reikėjo praktikos, metodikos pritaikymo ir nuolatinių bandymų. Svarbus atradimas: kiekvienas regionas gali turėti skirtingos specifikos rūdą.

2020 m. atlikti du lydymai: sunaudota 40 kg rūdos (rinktos iš lauko akmenų krūvos: magnetito ir limonito) ir apie 120–160 kg medžio anglių. Geležies pavyko gauti, tačiau ji buvo paskendusi šlake, todėl tikslaus kiekio apskaičiuoti nepavyko.

2021 m. naudota Papilės (Akmenės r.) limonito rūda. Vienoje rudnelėje sunaudota 20 kg rūdos ir apie 70 kg anglių. Rezultatas – labai nedidelis kiekis geležies.

2022 m. - dvi rudnelės: sunaudota apie 40 kg rūdos iš Papilės ir 140 kg medžio anglių. Gauta vos apie 100 g geležies.

2023 m. išlydytos keturios rudnelės. Naudota Papilės rūda – 45 kg, sunaudota 140–160 kg anglių. Rezultatas – apie 1500 smulkių grūdelių ir 300–500 g nedidelių geležies gabaliukų, primenančių kritę.

2024 m. Daubariuose išlydytos trys rudnelės, ir gautos 2,7 kg, 0,5 kg ir 3,7 kg svėrusios kritės. Naudota 20 kg vietinės balų rūdos ir 20 kg importinės. Akademijoje atlikti dar trys lydymai: sunaudota 30 kg importinės rūdos (Suomijos magnetitas ir rūda iš Šakių) bei apie 140 kg anglių.

Per apie 4 valandas sunaudota 15 kg balų rūdos, apie 30 kg medžio anglių, ir išlydyta 4,9 kg svėrusi kritė. Iš jos gautas apie 2,5 kg geležies ruošinys.

2025 m. išlydytos penkios rudnelės, naudota tik Šakių balų rūda. Gautos kritės: 1,5 kg, 6,3 kg, 3,4 kg, 4,9 kg ir 2,4 kg. Bendras geležies kiekis – 18,6 kg. Sunaudota 45 kg vietinės rūdos, 20 kg importinės ir 200–240 kg medžio anglių.

Išvados

Anot G. Slah, didžiausias iššūkis - šlakų suskystinimas ir jų atskyrimas nuo geležies. Bandytos įvairios temperatūros, fliusai (medžiagos, naudojamos metalų apdirbime), tačiau vien literatūros nepakako.

„Reikėjo praktikos, metodikos pritaikymo ir nuolatinių bandymų. Svarbus atradimas: kiekvienas regionas gali turėti skirtingos specifikos rūdą, todėl pradėjome bandymus su metalurgams gerai žinomomis rūdomis, derinome jas su jau sukaupta patirtimi. Eksperimentavome, kokia rūdos frakcija optimali, kaip išvengti, kad dumplės neišpūstų rūdos dalelių ir kaip sudaryti greitai redukuojančią terpę”, - niuansus dėstė mokslininkas.

Reziumuodamas jis tikino, jog, žvelgiant į procesą laiko perspektyvoje, galima sakyti, kad sėkmingi buvo visi bandymai.

„Net jei geležies kiekiai iš pradžių buvo labai maži. Pirmieji eksperimentai padėjo išsiaiškinti daugybę niuansų: rudnelės konstrukcijos ypatybes, oro padavimo aukštį, šachtos formos ir temperatūros įtaką, šlakų formavimosi ir atsiskyrimo nuo geležies procesus ir kita”, - vardijo eksperimentinės archeologijos entuziastas.

Pabaiga. Straipsnio pirmąją dalį skaitykite čia