Experimente
Versuche zur Raseneisenerzverhüttung
Pokusy o tavení bahenní železné rudy
Thomas Puttkammer
Die Anfänge der Eisenverarbeitung
Eisen gehört zu den wichtigsten metallischen Werkstoffen und hat entscheidend die Entwicklung der
mensch­lichen Geschichte beeinflusst. In den Frühzeit der
Eisen­nutzung wurde zunächst gediegen vorkommendes
Eisen aus Eisenmeteoriten mit hohem Nickelgehalt verarbeitet. Möglicherweise geschah das schon im 6. Jahrtausend v. Chr. im Vorderen Orient. Datierbare Belege
stammen aber erst aus dem 4. Jahrtausend v. Chr., so
z. B. aus El Gerzeh und Armant in Ägypten oder aus Ur
in Mesopotamien.
Die Anfänge der Eisenerzverhüttung im sogenannten
Rennofenverfahren sind erst viel später, im letzten Viertel des 2. Jahrtausends v. Chr., in Anatolien und in den
benachbarten Ländern des Vorderen Orients zu finden.
Zu jener Zeit konnte man bereits auf einen reichen Erfahrungsschatz im Metallhandwerk zurückblicken. Über
Jahrtausende hatte sich durch die Verhüttung von Kupfererzen sowie durch die Bronzeverarbeitung ein immer
weiter verfeinertes Metallhandwerk herausgebildet. Die
Verhüttung von Raseneisenerz im Rennofenverfahren
lieferte nun schmiedbares Eisen, das sich deutlich den
bisher üblichen Bronzen in Hinsicht auf Verarbeitungsmöglichkeiten, Härte und Zähigkeit überlegen zeigte.
Zudem war das dafür benötigte Erz weitaus einfacher zu
beschaffen als Kupfer und Zinn für Bronze. Damit stand
72
Počátky zpracování železa
Železo patří k nejdůležitějším kovovým materiálům a
rozhodujícím způsobem ovlivnilo vývoj historie lidstva.
V rané době využívání železa bylo nejprve zpracováváno ryzí meteorické železo s vysokým obsahem niklu.
Dělo se tak možná již v 6. tisíciletí př. n. l. na Předním
Východě. Datovatelné doklady o tom však pocházejí
až ze 4. tisíciletí př. n. l., např. z Gerzehu a Armantu v
Egyptě nebo z Uru v Mezopotámii.
Počátky hutnického zpracování železné rudy metodou tavení v takzvané hrudkovací peci lze najít až mnohem později, v poslední čtvrtině 2. tisíciletí př. n. l., v
Anatolii a v sousedících zemích Předního Východu. V té
době již existovaly v oblasti kovořemesel bohaté zkušenosti. Po tisíciletí se hutnickým zpracováním měděných
rud a zpracováním bronzu utvářelo kovořemeslo, které
se stále zdokonalovalo. Hutnické zpracování bahenní železné rudy tavením v hrudkovacích pecích nyní poskytovalo kujné železo, které se ukázalo jako materiál, který
svými možnostmi opracování, tvrdostí a houževností
výrazně předčil dosud běžně používané bronzy. Opatřit
si potřebnou rudu bylo navíc mnohem jednodušší, než
obstarat si měď a cín na bronz. Vítěznému tažení železa
tak nestálo již nic v cestě. V průběhu 9. století př. n. l. se
technika hutnického zpracování železa dostala také do
střední Evropy.
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
dem Siegeszug des Eisens nichts mehr im Wege. Im Verlauf des 9. Jahrhunderts v. Chr. gelangte die Eisenverhüttungstechnik auch nach Mitteleuropa.
Für die Oberlausitz können wir etwa zu Beginn des
8. Jahrhunderts v. Chr. im Zusammenhang mit der Billendorfer Kultur von der frühen vorrömischen Eisenzeit sprechen. Eisen wurde nun auch hier umfassend genutzt und zu
verschiedenen Werkzeugen, Waffen und Schmuckgegenständen verarbeitet. Die Herkunft des genutzten Eisens
bleibt bis zum Ende der Billendorfer Kultur im 5. Jahrhundert n. Chr. weitgehend im Dunkeln. Wahrscheinlich wurde
es fast ausschließlich importiert. Abgesehen von wenigen
Indizien fehlen bisher aus diesem Zeitraum eindeutige Belege für eine regionale Eisenproduktion. In den folgenden
700 Jahren lässt sich für die Oberlausitz keine nennenswerte Anwesenheit von Menschen feststellen. Erst mit Beginn der germanischen Besiedlung in der späten römischen
Kaiserzeit (Ende 2. Jh. n. Chr.) wird auch erstmals ein intensiver Abbau der lokalen Raseneisenerzvorkommen und deren Verhüttung zu Eisen nachweisbar. Dieser bedeutende
Wirtschaftszweig etablierte sich von da an über Jahrhunderte in der Region. Mit den gestiegenen technologischen
Anforderungen an die Qualität des erzeugten Eisens in der
Zeit der Industrialisierung des 19. Jahrhunderts kam die
alte Tradition der Raseneisenerzverhüttung in der Oberlausitz zum Erliegen. Regionen wie Schlesien und das Ruhrgebiet produzierten nun im moderneren Roheisenverfahren
enorme Mengen Eisen in gleichbleibender Qualität.
Die Oberlausitzer Erzvorkommen
Raseneisenerz ist aufgrund seiner Entstehung kein Erz
im strengen geologischen Sinne. Treffender wird es als
Raseneisenstein bezeichnet. Seine Entstehung ist an die
sauren Feuchtböden der Senken und Flussniederungen
Pokud jde o Horní Lužici, můžeme přibližně na počátku 8. století př. n. l. v souvislosti s billendorfskou
kulturou hovořit o rané době železné předřímského období. Nyní se železo také zde využívalo v rozsáhlé míře
a opracovávalo se na různé nářadí, zbraně a ozdobné
předměty. Původ používaného železa zůstává až do
konce Billendorfské kultury v 5. století n. l. značně
nejasný. Železo bylo pravděpodobně téměř výhradně
importováno. Nehledě na pár indicií chybějí doposud z
tohoto období jednoznačné doklady o výrobě železa v
tomto regionu. V následujících 700 letech nelze v Horní
Lužici konstatovat žádnou významnější přítomnost
člověka. Teprve s počátkem germánského osídlení v
době pozdního římského císařství (konec 2. stol. n. l.)
lze také poprvé prokázat intenzivní těžbu bahenní železné rudy v lokálních nalezištích a její hutnické zpracování na železo. Toto hospodářské odvětví se od té
doby v regionu etablovalo na mnoho staletí. S tím, jak
rostly technologické požadavky na kvalitu vyrobeného
železa v době industrializace v 19. století, stará tradice
hutnického zpracování bahenní železné rudy v Horní
Lužici zanikla. Oblasti jako je Slezsko a Porúří produkovaly nyní obrovské množství železa, které bylo vyráběno modernější nepřímou metodou výroby surového
železa a vyznačovalo se stálou kvalitou.
Výskyt rudy v Horní Lužici
Bahenní železná ruda není na základě svého způsobu
vzniku rudou v přesném geologickém smyslu. Výstižnější označení je směs oxidů a hydroxidů železa (něm.
„Raseneisenstein” – česky limonit, starší výraz hnědel).
73
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
mit ihren schwankenden Grundwasserständen gebunden. In geringer Tiefe bildet es sich im Verlauf von mehreren hundert bis wenigen tausend Jahren in einem nur
einige Dezimeter mächtigen Bereich des Bodens durch
Verkleben der ausgefällten Eisen- und Manganoxide mit
den Bodensedimenten.
Im Vergleich zur Niederlausitz oder zu anderen Regionen beschränken sich die grundsätzlich nest- und linsenförmig ausgeprägten Raseneisenerzvorkommen der
Abb. 1
Welschgraben bei
Steinbach im Lkr. Görlitz
mit Ablagerungen von
Eisenocker (Limonit).
Obr. 1
Potok Welschgraben u
Steinbachu v zemském
okrese Zhořelec s
usazeninami železitého
okru (limonit).
74
Jeho vznik je vázán na kyselé vlhké půdy v proláklinách
a říčních nížinách s kolísající hladinou podzemní vody.
Tvoří se v malé hloubce v průběhu několika set až několika tisíc let ve vrstvě půdy o síle pouze několik decimetrů slepováním vysrážených oxidů železa a manganu s
půdními sedimenty.
Ve srovnání s Dolní Lužicí nebo s jinými oblastmi se
bahenní rudy v Horní Lužici vyskytují jako čočkovitá
tělesa nebo mají charakter hnízda a jejich výskyt se
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Oberlausitz nur auf kleine Flächen von ein bis fünf Hektar, größere Vorkommen mit einer Ausdehnung von
über zehn Hektar sind eine Ausnahme.
Primär entscheidend für Qualität und Verwendbarkeit des Erzes im Rennofenverfahren ist die Höhe des
Eisengehalts, der je nach Lokalität und Bildungsdauer
selbst innerhalb einer Fundstelle erheblich von weniger
als 20 bis über 80 Gewichtsprozent (Gew.-%) schwanken kann. Das Eisen liegt im Raseneisenerz neben dem
Eisen(III)-oxid (Fe2O3) überwiegend als Eisenhydroxid
bzw. Limonit (2Fe2O3·3H2O) vor. Letzteres wird umgangssprachlich auch als Eisenocker bezeichnet und lässt sich
in vielen Bächen und Flüssen leicht als schlammige Ablagerung anhand seiner charakteristischen rostroten Farbe
erkennen (Abb. 1). Die restlichen Komponenten werden
von Kies, Sand oder auch Ton – also im wesentlichen von
Siliziumdioxid (SiO2) – und im einstelligen oder darunter
liegenden Prozentbereich von weiteren Oxiden gebildet,
von denen hier nur Mangan(II)-oxid (MnO), Phosphorpentoxid (P2O5), Kalziumoxid (CaO) und Aluminiumoxid
(Al2O3) genannt werden sollen, da diese Einfluss auf das
Reduktionsverhalten des Erzes bzw. auf die Eigenschaften des gewonnenen Eisens haben.
Eine Besonderheit des Rennofenverfahrens liegt darin, dass durch die Verhüttung nur ein geringer Teil des
im Erz enthaltenen Eisens (ca. 20 Gew.-%) auch wirklich zu der gewünschten Eisenluppe reduziert bzw. als
metallisches Eisen ausgebracht werden kann. Der Rest
des Eisens verbleibt in der Schlacke. Untersuchungen an
den alten germanischen Schlacken der Oberlausitz mit
einem Resteisengehalt von teilweise weit über 55 Gew.-%
(Fe2O3) zeigen das eindrucksvoll. Daraus wird ersichtlich,
dass zur Eisenerzeugung im Rennofen nur sehr hochwertiges Erz mit einem Eisengehalt (Fe2O3) von mehr als
80 Gew.-% verwendet werden kann.
omezuje pouze na malé plochy od jednoho do pěti hektarů, větší naleziště o rozloze více než deset hektarů
jsou výjimkou.
Pro kvalitu a použitelnost rudy k výrobě železa v
hrudkovací peci je v první řadě rozhodující obsah železa, který může podle lokality a podle doby, po kterou se zásoba rudy utvářela, dokonce i v rámci jednoho
naleziště značně kolísat od méně než 20 do více než 80
hmotnostních procent (hm. %). Železo se v bahenní
rudě vedle oxidu železitého (Fe2O3) vyskytuje převážně
jako hydroxid železitý resp. limonit (2Fe2O3·3H2O). Ten
bývá hovorově označován také jako železitý okr a lze ho
podle jeho charakteristické rezavé barvy snadno rozpoznat v mnoha potocích a řekách v podobě bahnivého sedimentu (obr. 1). Zbývající složky tvoří štěrk, písek nebo
také hlína – tedy v podstatě oxid křemičitý (SiO2) – a další
oxidy obsažené v množství od 9 % až do méně než 1 %.
Z nich bychom zde uvedli pouze oxid manganatý (MnO),
oxid fosforečný (P2O5), oxid vápenatý (CaO) a oxid hlinitý (Al2O3), neboť ty mají vliv na redukční chování rudy,
resp. na vlastnosti získaného železa.
Zvláštnost metody výroby železa v hrudkovací peci
spočívá v tom, že hutnickým zpracováním lze ve skutečnosti redukovat na požadovanou železnou lupu (hrudku)
resp. na vytěžení metalického železa pouze malou část
železa obsaženého v rudě (cca 20 hm.-%). Zbytek železa
zůstane ve strusce. Působivě to ukazuje zkoumání starých
germánských strusek z oblasti Horní Lužice se zbytkovým
obsahem železa zčásti vysoce překračujícím 55 hm.-%
(Fe2O3). Z toho je patrné, že k výrobě železa v hrudkovací
peci může být použita pouze bohatá ruda s obsahem železa (Fe2O3) vyšším než 80 hmotnostních %.
V jakém rozsahu byly bohaté rudy v době římského
císařství k dispozici v Horní Lužici, nelze z dnešního pohledu uspokojivě zodpovědět, protože celé řemeslo
75
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
In welchem Umfang hochwertige Erze in der römischen Kaiserzeit in der Oberlausitz zur Verfügung standen, lässt sich aus heutiger Sicht nur unbefriedigend
beantworten, zumal uns das gesamte Handwerk des
Verhüttens mit seinen Vorbereitungen, der Auswahl und
Aufbereitung des Erzes etc. nur äußerst bruchstückhaft
überliefert ist. Die heutigen Theorien und die damalige, über Generationen gepflegte, handwerkliche Praxis müssen nicht unbedingt übereinstimmen. Allein die
Vielzahl der Schlackenfunde spricht für eine große Verfügbarkeit hoch angereicherter Erze in der Kaiserzeit.
Durch den jahrhundertelangen Abbau der Erze (Abb. 2),
die seit dem Mittelalter immer extensiver betriebene
Landwirtschaft und nicht zuletzt durch diverse Braunkohlentagebaue sind heute viele Lagerstätten zerstört.
Abgesenkte Grundwasserstände tragen zu einer schnellen Zersetzung der bestehenden Restvorkommen bei.
Abb. 2
Raseneisenerz wurde
auch als Baumaterial
verwendet. Hauswand
aus dem 19. Jh. von
Steinbach im Lkr.
Görlitz.
Obr. 2
Bahenní železná ruda
se také používala jako
stavební materiál.
Domovní zeď z 19. stol.
ze Steinbachu v zemském
okrese Zhořelec.
76
hutnického zpracování rudy spolu s přípravami, výběrem rudy a její úpravou se nám dochovalo pouze velmi
útržkovitě. Dnešní teorie a tehdejší, po celé generace
pečlivě udržovaná, řemeslná praxe se spolu nemusejí
bezpodmínečně shodovat. Avšak značné množství nalezených strusek svědčí o tom, že v době císařství byly ve
značné míře k dispozici vysoce obohacené rudy.
Mnohá ložiska jsou dnes zničena díky po celá staletí trvající těžbě rud (obr. 2), zemědělství, které bylo
od středověku provozováno na stále větších rozlohách a v neposlední řadě díky různým hnědouhelným
povrchovým dolům. Snížené hladiny podzemních vod
přispívají k rychlému rozkladu stávajícího zbytkového
výskytu rud. Zkoumání současného výskytu bahenních rud v Horní Lužici přinesla více než 200 nalezišť,
přičemž v části z nich se rudy vyskytují pouze ve velmi
malém množství. Obsah železa potřebný pro zhutnění
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Untersuchungen zu den rezenten Raseneisenerzvorkommen der Oberlausitz haben mehr als 200 Fundstellen mit teilweise nur sehr geringen Vorkommen
erbracht. Den für eine Verhüttung nötigen Eisengehalt weisen noch 12 Erzvorkommen auf (Abb. 4). Für
weitere 19 Fundstellen konnte ein entsprechend hoher
Eisengehalt als wahrscheinlich eingestuft werden. Die
qualitativ besten Raseneisenerze mit hohem Eisenanteil stammen alle aus dem Oberlausitzer Heide- und
Teichgebiet und im Besonderen aus der Umgebung von
Luppa/Lomske im Lkr. Bautzen.
Die Germanische Besiedlung und die
Verhüttungsplätze
Aus der Oberlausitz sind uns heute etwas mehr als 100
germanische Siedlungsplätze der späten römischen
Kaiserzeit (Ende 2. Jh. – Ende 4. Jh. n. Chr.) bekannt.
Etwa die Hälfte dieser Fundstellen lässt sich nur über
wenige Einzel- oder Oberflächenfunde definieren. Befriedigende Aussagen zur Größe und Struktur der Siedlungen sind daher kaum möglich. Auffällig ist, dass mit
Ausnahme der Gegend um Bautzen die fruchtbaren
Böden des Oberlausitzer Gefildes kaum besiedelt wurden. Stattdessen reihen sich die Siedlungen innerhalb
der kargen Oberlausitzer Heide- und Teichlandschaft
auffällig eng entlang der feuchten Auen und Flussläufe.
Das damalige Klima war warm und nicht zu feucht.
Damit entsprach es etwa unseren heutigen Verhältnissen – kälter und feuchter wurde es erst in den nachfolgenden Jahrhunderten der Völkerwanderungszeit. Das
Verteilungsbild aus Siedlungen, Schlackefund- und Verhüttungsplätzen sowie rezenten Erzfundorten mit hohem Eisengehalt dürfte an einem Zusammenhang von
Erzvorkommen und Siedlungsplatzwahl kaum Zweifel
vykazuje ještě 12 rudných nalezišť (obr. 4). Dalších 19
nalezišť bylo klasifikováno jako pravděpodobná naleziště s výskytem rud s přiměřeně vysokým obsahem
železa. Všechny kvalitativně nejlepší bahenní železné
rudy s vysokým podílem železa pocházejí z oblasti hornolužických vřesovišť a rybníků a zejména z okolí míst
Luppa/Lomske v zemském okrese Budyšín (Bautzen).
Germánské osídlení a místa hutnického
zpracování železné rudy
Z oblasti Horní Lužice dnes známe více než 100 germánských sídlišť z doby pozdního římského císařství
(konec 2. st. – konec 4. st. n. l.). Přibližně polovina
těchto nalezišť lze definovat pouze prostřednictvím
malého množství ojedinělých nálezů nebo nálezů z
povrchových sběrů. Uspokojivé informace o velikosti
a struktuře sídlišť jsou proto prakticky nemožné. Nápadné je, že s výjimkou oblasti kolem Budyšína byly
úrodné půdy hornolužických plání téměř neosídlené.
Místo toho jsou sídliště uspořádána v chudé hornolužické krajině vřesovišť a rybníků a leží nápadně blízko
podél vlhkých niv a říčních toků. Tehdejší podnebí bylo
teplé a nebylo příliš vlhké. Odpovídalo tedy přibližně
našim dnešním podmínkám – chladnější a vlhčí klima
přišlo až v následujících staletích v době stěhování národů. Rozmístění sídlišť, míst nálezů strusek a míst,
kde probíhalo hutnické zpracování rudy a současných
nalezišť rudy s vysokým obsahem železa nás nenechávají na pochybách v tom, že mezi místy výskytu rudy a
místy zvolenými pro vybudování sídlišť (obr. 4) existuje
77
Experimente
Abb. 3
Plan der in Zügen
angeordneten
Ofenbatterie mit hoher
Eisenausbringung von
Merzdorf, Lkr. Bautzen.
Obr. 3
Plán baterií pecí s
vysokou produkcí
železa uspořádaných do
řad - Merzdorf, zemský
okres Budyšín.
78
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
lassen (Abb. 4). Sicherlich boten sich mit der Eisenproduktion und dem Eisenhandel in der ohnehin ertragsarmen Heide- und Teichlandschaft lukrative Alternativen
zum klassischen bäuerlichen Leben.
Bisher lassen sich in der Oberlausitz 16 Eisenverhüttungsplätze für die späte Kaiserzeit lokalisieren. Hinzu
kommt eine Anzahl diverser undatierter Fundstellen
mit Ofenschlackenbruchstücken (ca. 50), von denen sich
durchaus einige als Reste komplett zerstörter Verhüttungsplätze jener Zeit entpuppen könnten.
Die Verhüttungsplätze lagen abseits der Siedlungen, häufig zur Nutzung der Winde an Terrassenkanten
über Flussniederungen und auf leichten Erhebungen.
Das Erz sowie das Holz für die Kohle stammten aus der
unmittelbaren Umgebung. Im Raum Luppa/Lomske,
Lkr. Bautzen betragen die Distanzen zwischen den Siedlungen und den Verhüttungsplätzen nur 500 bis 1000 m,
zu den Erzlagerstätten sogar unter 500 m. Verhüttet
wurde nur saisonal und teilweise über mehrere Jahre an
ein und demselben Werkplätzen. Hausgrundrisse sind
auf den Verhüttungsplätzen nicht vorhanden, dagegen
Reste der Holzkohlemeiler zur Deckung des enormen
Bedarfs an Kohle. Die Größe der Werkplätze richtete
sich prinzipiell nach der Anzahl der errichteten Öfen
und schwankt bei 10 bis weit über 60 Ofenanlagen zwischen 0,025 bis 2 ha. Bedeutsam für die Oberlausitz ist
der Verhüttungsplatz bei Merzdorf nördlich von Uhyst.
Er ist mit schätzungsweise 600 Öfen, von denen nur
etwa 300 dokumentiert werden konnten, nicht nur der
größte Verhüttungsplatz der Oberlausitz. Einzigartig ist
auch die ein- bis doppelreihige Anordnung (Züge) der
Öfen innerhalb sogenannter Ofenbatterien (Abb. 3),
was für die hohe Produktivität dieses Platzes bzw.
für eine hohe Eisenausbringung der verwendeten
Erze spricht. Verhüttet wurde hier wahrscheinlich das
souvislost. Produkce železa a obchodování se železem
v krajině vřesovišť a vřesovišť a vodních ploch s tak jako
tak nízkými zemědělskými výnosy jistě představovalo
lukrativní alternativy ke klasickému zemědělskému způsobu života.
Zatím můžeme v Horní Lužici lokalizovat 16 míst, na
kterých v době pozdního císařství probíhalo hutnické
zpracování rudy. K tomu přistupuje ještě určitý počet
různých nedatovaných nálezů úlomků z pecní strusky
(cca 50), z nichž by u některých míst nálezů mohlo jít
o zbytky tehdejších zcela zničených míst hutnického
zpracování rudy.
Tato místa ležela stranou sídlišť, často na okrajích
teras nad říčními údolími a na mírných vyvýšeninách,
aby mohla využívat účinků větru. Ruda i dřevo k výrobě
dřevěného uhlí pocházely z bezprostředního okolí. V oblasti Luppa/ Lomske v zemském okrese Budyšín činily
N
0
1m
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Abb. 4
Siedlungs- und
Verhüttungsplätze der
römischen Kaiserzeit
und der frühen
Völkerwanderungszeit
in der Oberlausitz.
Obr. 4
Sídliště a lokality
hutnického zpracování
v Horní Lužici z doby
římského císařství a
raného období stěhování
národů.
Verhüttungsplatz
místo hutnického
zpracování rudy
Siedlung
sídliště
Siedlung mit
Eisenschlacke
sídliště s pecní
struskou
Fundstellen rezenter
Raseneisenerze
(Stand 2000)
Naleziště současných
bahenních rud
(stav 2000)
Eisengehalt > 70%
obsah železa > 70%
Eisengehalt
vermutlich auch > 70%
obsah železa
pravděpodobně
také > 70%
Auenlehm
nivní hlína
Bodenwertzahl/
Hodnoty půdy
ohne Signatur < 50
bez signatury < 50
51 – 65
66 – 80
0
79
5
10 km
Experimente
Abb. 5
Wolkenberg, Lkr.
Spremberg. Detail aus
dem Flächenplan mit
vier von insgesamt 44
Werkplätzen (1 – 4).
Obr. 5
Wolkenberg, zemský
okres Spremberg.
Detail z plošného plánu
se čtyřmi z celkových 44
pracovních míst (1 – 4).
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Sumpf- und Morast-Erz aus dem nahe gelegenen Kaschel, Lkr. Bautzen, wofür der relativ hohe Kalkgehalt
der Schlacken spricht. Die Fundstelle ist heute durch
den Braunkohlenabbau nicht mehr erhalten.
Der größte bisher bekannte germanische Verhüttungsplatz Deutschlands lag in der Niederlausitz im
brandenburgischen Wolkenberg, ca. 16 km nördlich von
Hoyerswerda. Bisher ist es die am besten untersuchte
Fundstelle seiner Art. In diesem Schmelzrevier wurden
auf einer Fläche von ca. 220 ha insgesamt 44 Werkplätze
mit über 1340 Schachtrennöfen nachgewiesen (Abb. 5).
Hier wurden über einen Zeitraum von 80 bis 100 Jahren
ca. 9,6 t Eisen und 80 t Schlacke produziert. Dafür waren
Herdgrube
nístějová jáma
Holzkohlemeiler
milíř
Erzlager
deponie rudy
4
Ofenmantelgrube
jáma s pláštěm pece
3
1
2
N
0
5m
80
vzdálenosti mezi sídlišti a místy hutnického zpracování
rudy pouze 500 až 1000 m, vzdálenost od rudných ložisek byla dokonce ještě menší než 500 m. Hutnění rudy
bylo pouze sezónní a probíhalo částečně po několik let
na stále stejných pracovních místech. Základy domů se
na místech hutnického zpracování rudy nevyskytují.
Naproti tomu zde však najdeme zbytky milířů k výrobě
dřevěného uhlí, které měly pokrývat vysokou potřebu
uhlí při výrobě železa. Rozloha pracovišť se řídila zásadně počtem postavených pecí. Při počtu od 10 až
do více než 60 pecních zařízení se rozloha pohybovala
mezi 0,025 až 2 ha. Pro Horní Lužici je významné místo
hutnického zpracování rudy u Merzdorfu, severně od
Uhystu. Nejedná se pouze o největší místo pro hutnické zpracování rudy v Horní Lužici s odhadovaným
počtem 600 pecí, z nichž bylo dokumentováno jen přibližně 300. Unikátní je také uspořádání pecí do jedné a
do dvou řad v rámci tak zvaných pecních baterií (obr. 3),
což svědčí o vysoké produktivitě tohoto místa, resp. o
vysokém výtěžku železa u použitých rud. Tavila se zde
pravděpodobně bahenní ruda z močálů a bažin z blízkého Kaschelu v zemském okrese Budyšín. Naznačuje
to poměrně vysoký obsah vápence ve struskách. Kvůli
těžbě hnědého uhlí se toto naleziště do současné doby
již nedochovalo.
Největší doposud známé místo v Německu, kde germánské kmeny prováděly hutnické zpracování rudy, se
nacházelo v Dolní Lužici, v braniborském Wolkenbergu,
cca 16 km severně od města Hoyerswerda. Jedná se o
dosud nejlépe prozkoumané naleziště svého druhu. V
tomto tavicím úseku bylo na ploše cca 220 ha doloženo
celkem 44 pracovišť, na nichž se nacházelo více než 1340
šachtových hrudkovacích pecí (obr. 5). Za období 80 až
100 let zde bylo vyprodukováno cca 9,6 t železa a 80 t
strusky. Bylo k tomu zapotřebí cca 160 t bahenní železné
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
ca. 160 t Raseneisenerz und 240 t Holzkohle nötig. Mindestens 12 ha Rein- bzw. Mischbestände aus Eiche mussten dafür in der Umgebung von Wolkenberg allein für die
Verhüttung eingeschlagen werden.
Die beiden Fundstellen Merzdorf und Wolkenberg
sind eine Ausnahme, denn hier standen sowohl Holz als
auch Erze in ausreichender Menge bzw. Qualität zur Verfügung. Eisen wurde hier über den Eigenbedarf hinaus als
Tausch- und Handelsware produziert. Ob das in jedem Fall
auch für die kleineren Verhüttungsplätze zutrifft, muss
aufgrund vieler Wissenslücken vorerst offen bleiben.
Das germanische Rennfeuerverfahren
Verhüttet wurde das Raseneisenerz in sogenannten
Schacht­rennöfen. Diese Ofenform war in Mittel- und
Nordeuropa weit verbreitet. Die Ofenkonstruktion bestand nur aus einem Lehmschacht über einer Herdgrube.
Der Lehm wurde überwiegend mit Stroh, Holzkohle oder
zerkleinerter Keramik gemagert, um Hitzerissen während
der Heizphase vorzubeugen. Der untere Teil des Schachtes enthielt zwei bis vier Öffnungen, die Tondüsen mit gekoppelten Blasebälgen zur Regulierung der Luftzufuhr
und der Temperatur aufnehmen konnten (Abb. 6). Nach
dem Verhüttungsvorgang, d. h. der Reduktion des Eisens,
musste der Ofenschacht zerschlagen oder abgetragen
werden, um an die Eisenluppe in der Herdgrube zu gelangen. Daher ist von den Ofenschächten bzw. der gesamten
Verhüttungsanlage nur wenig erhalten geblieben. Oft sind
es nur kleine gebrannte Reste, die wenig Rückschlüsse auf
die genaue Höhe und Form des Schachtes zulassen. Selten sind ebenfalls Tondüsenfragmente. Im Vergleich zu
anderen Regionen mit besseren Erhaltungsbedingungen
lässt sich allgemein ein leicht kegelförmiger Ofenschacht
mit einer Höhe von etwa 1,2 m rekonstruieren. Ihr oberer
rudy a 240 t dřevěného uhlí. V okolí Wolkenbergu muselo
být jen pro zhutnění rudy pokáceno nejméně 12 ha čistých resp. smíšených dubových porostů.
Obě naleziště, Merzdorf a Wolkenberg, jsou výjimkou, neboť zde byly rudy i dřevo k dispozici v dostatečném množství, resp. vyhovující kvalitě. Železo se
zde kromě vlastní potřeby pro vlastní potřebu vyrábělo jako zboží ke směně a obchodování. Jestli tomu
tak bylo i v případě menších míst, kde bylo prováděno
hutnické zpracování, tudy zůstává zatím kvůli nedostatku informací nevyjasněno.
Germánské tavení rudy hrudkovacím procesem
Bahenní železná ruda se hutnicky zpracovávala v tak
zvaných šachtových hrudkovacích pecích. Tento typ
pecí byl ve střední a severní Evropě velmi rozšířen. Pecní
konstrukce se skládala pouze z hliněné šachty nad zahloubenou nístějí. Hlína byla ostřená převážně slámou,
dřevěným uhlím nebo rozdrcenou keramikou, aby se
předešlo praskání hlíny v důsledku vysokých teplot během vytápěcí fáze. Ve spodní části šachty se nacházely
dva až čtyři otvory, do nichž bylo možné umístit hliněné
trubice s připojenými dmýchacími měchy pro regulaci přiváděného vzduchu a regulaci teploty (obr. 6). Po
procesu zhutnění, tj. po redukci železa, se pecní šachta
musela rozbít nebo strhnout, aby bylo možné dostat
se k železné hroudě – tzv. lupě – v zahloubené nístěji.
Proto se z pecních šachet resp. z celého zařízení pro hutnické zpracování rudy zachovalo jen velmi málo. Často
se jedná pouze o malé spálené zbytky, z nichž lze jen
velmi málo usuzovat na přesnou výšku a tvar šachty.
Také fragmenty hliněných trubic jsou vzácné. Ve srovnání s jinými oblastmi, kde byly podmínky pro dochování lepší, lze obecně rekonstruovat pecní šachtu mírně
81
Experimente
Abb. 6
Ablaufschema
der Verhüttung im
Rennfeuerofen:
Vorheizphase (1),
Verhüttungsphase
(2), abgeschlossener
Ofengang (3), mögliche
Fundsituation bei einer
Ausgrabung (4).
Obr. 6
Schéma průběhu
hutnického zpracování
rudy v hrudkovací peci:
fáze předehřívání
(1), fáze hutnění (2),
ukončený chod pece (3),
potenciální stav nálezu
u při výzkumu (4).
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Durchmesser lag bei ca. 0,3 m, der untere wurde durch
die Größe der runden ca. 0,4 – 0,6 m großen und etwa
0,5 m tiefen Herdgrube bestimmt. Die Ofenwandung war
ca. 5 – 8 cm dick. In der Regel sind es die Herdgruben mit
dem darin enthaltenen kompakten Schlackeklotz, die uns
Auskunft über die Anzahl der Öfen, die Größe des Verhüttungsplatzes und über den Umfang der Eisenproduktion
geben. Teilweise sind solche Schlackeklötze über 100 Kilogramm schwer (Abb. 7). Der Verbrauch an Erz und Holzkohle übertraf dabei das Gewicht der erzeugten Schlacke
um ein Vielfaches.
Im Rennfeuerverfahren wird zerkleinertes Erz mit Holzkohle unter reduzierenden Verhältnissen (d. h. unter Sauerstoffmangel) verhüttet. Die Qualität des erzeugten Eisens
wird vor allem durch seinen Kohlenstoffgehalt bestimmt.
Ofenschacht
pecní šachta
Ofenschlacke
pecní struska
Erzschichten
vrstvy rudy
Stroh
sláma
82
Eisenluppe
železná lupa (hrudka)
Holzkohle
dřevěné uhlí
Holzkohle
dřevěné uhlí
1
kuželovitého tvaru o výšce přibližně 1,2 m. Její horní
průměr byl cca 0,3 m, spodní průměr byl určen velikostí
kruhové zahloubené nístěje o rozměru cca 0,4 – 0,6 m,
která byla hluboká přibližně 0,5 m. Stěna pece byla silná
cca 5 – 8 cm. Informace o počtu pecí, velikosti místa hutnického zpracování rudy a objemu produkce železa nám
poskytují zpravidla zahloubené nístěje, v nichž je obsažen kompaktní struskový slitek. Takové struskové slitky
váží někdy více než 100 kilogramů (obr. 7). Spotřeba
rudy a dřevěného uhlí přitom několikanásobně překračovala hmotnost vyprodukované strusky.
Při výrobě železa hrudkovacím procesem se rozdrcená ruda s dřevěným uhlím zhutňovala redukcí (tj. za
nedostatku kyslíku). Kvalita vyrobeného železa je určována především jeho obsahem uhlíku. Přitom platí,
Luftzufuhr
přívod vzduchu
1150 – 1200 °C
Herdgrube
zahloubená nístěj
Holzkohle/Asche
dřevěné uhlí/popel
Stroh/Reisig
sláma/klestí
Strohreste
zbytky slámy
2
Fließschlacke,
Holzkohle, Erzreste
tekutá struska,
dřevěné uhlí, zbytky rudy
verkohlte Strohreste
zuhelnatělé zbytky slámy
3
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Dabei gilt, je wärmer der Ofen gefahren wird, desto höher
fällt der durchschnittliche Kohlenstoffgehalt des Eisens
aus. In den germanischen Schachtrennöfen konnten durchaus Temperaturen von über 1300 °C erzielt werden, wenn
das Zusammenspiel von Luftzufuhr, Brennmaterial sowie
Größe und Isolierverhalten des Ofens stimmte. Prinzipiell konnte so auch Roheisen mit einem Kohlenstoffgehalt
von über 2,06 % erzeugt werden. Es ist jedoch weder kalt
noch warm verformbar und müsste aufwendig entkohlt
werden, um daraus schmiedbares Eisen (Stahl) mit einem
Kohlenstoffgehalt unter 2,06 % zu produzieren. Das Ziel
des Verhüttungsprozesses lag demnach in der Erzeugung einer kohlenstoffarmen, schmiedbaren Luppe bzw.
in der Herstellung von härtbarem Stahl. Die Prozesstemperaturen mussten daher konstant unterhalb des maximal
že čím je teplota v peci vyšší, tím vyšší je průměrný
obsah uhlíku v železe. Při odpovídajícím sladění přiváděného vzduchu, paliva a velikosti a izolačních vlastností pece bylo v germánských hrudkovacích pecích
docela možné docílit teplot vyšších než 1300 °C. V
zásadě tak mohlo být vyráběno i surové železo s obsahem uhlíku vyšším než 2,06 %. To se však nedá
tvářet za studena ani za tepla a muselo by být nákladným způsobem podrobeno oduhličení, aby z
něho bylo vyprodukováno kujné železo (ocel) s obsahem uhlíku nižším než 2,06 %. Cílem procesu hutnického zpracování tedy bylo vyprodukovat kujnou
lupu s nízkým obsahem uhlíku, resp. vyrobit kalitelnou
ocel. Pracovní teploty proto musely být konstantně
pod maximální možnou teplotní úrovní těchto pecí
Abb. 7
Herdgruben mit
Schlackeklötzen über
100 kg von Wolkenberg,
Lkr. Senftenberg.
Obr. 7
Zahloubené nístěje
se slitky strusky o
hmotnosti více než
100 kg z Wolkenbergu,
zemský okres
Senftenberg.
Reduktionsverlauf vom Eisenoxid zum metallischen Eisen:
Průběh redukce oxidu železa na metalické železo:
Erz
ruda
Kohlenstoff / Gas
uhlík / plyn
Fe2O3 + C / CO/ CO2
Magnetit
magnetit
Wüstit
wüstit
Eisen
železo
Fe3O4
FeO
Fe
Ofenschachtfragmente
fragmenty pecní šachty
Ofenschlacke
pecní struska
Fließschlacke
tekutá struska
Sand / Holzkohle /
verkohlte Strohreste
písek / dřevěné uhlí /
zuhelnatělé zbytky slámy
4
83
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
möglichen Temperaturniveaus dieser Öfen im Bereich von
1150 – 1200 °C liegen. Eindrucksvoll bezeugen das auch
Funde germanischer Schlacken, die aus mineralogischer
Sicht überwiegend aus Fayalit (Fe2SiO4) bestehen. Fayalit besitzt einen Schmelzpunkt von etwa 1200 °C.
Ein erfolgreicher Verhüttungsvorgang war daher entscheidend vom Vermögen abhängig, die relativ niedrigen
Prozesstemperaturen zu steuern und zu beherrschen. Darüber hinaus musste das Erz den nötigen Anforderungen
entsprechen. Erze der Oberlausitz enthalten oft minderwertige Partien mit grobem Kies und hohem Sandanteil,
die durch den Siliziumdioxidgehalt (SiO2) entscheidend die
Fließfähigkeit der Schlacke beeinflussen. Je höher ihr Anteil ausfällt, um so saurer und zähflüssiger wird die Schlacke und kann im Extremfall den Ofenschacht verstopfen.
Eine mechanische Trennung vom Erz ist in diesem Fall das
einzige Mittel der Wahl. Dazu wird das Erz im Vorfeld geröstet und über dem offenen Feuer auf einige Hundert
Grad Celsius erhitzt, wodurch es aufgelockert und mürbe
wird. Unbrauchbare Partien mit Kies und Sand können
so leicht entfernt und das Rohmaterial in die gewünschte
Korngröße zerkleinert werden. Als weiterer positiver Effekt
wird durch die Röstung das im Erz enthaltene Eisenoxid angereichert, da Eisenhydroxid (2Fe2O3·3H2O) zu Eisenoxid
dehydratisiert wird.
Der Rennofenprozess lässt sich in drei Phasen einteilen. In der ersten, der Vorheizphase, wird der Ofen auf die
nötige Prozesstemperatur gebracht. In der folgenden Beschickungs- und Verhüttungsphase wird eine Mischung aus
Holzkohle und Erz (Verhältnis ca. 1:2 bis 1:3) oder beide
Komponenten in Wechsellagen in den Ofen gegeben, bis
der Ofenschacht komplett gefüllt ist. Sackt das Material im
Schacht nach, wird eine neue Kohle-Erzmischung eingebracht. Dieser Vorgang wird über mehrere Stunden wiederholt. Durch die Verbrennung der Holzkohle im unteren Teil
84
v rozsahu 1150 – 1200 °C. Účinně to dosvědčují také
nálezy germánských strusek, které se z mineralogického
hlediska skládají převážně z fayalitu (Fe2SiO4). Fayalit
má bod tání přibližně 1200 °C.
Úspěšný proces zhutnění byl tedy rozhodujícím
způsobem závislý na schopnosti kontrolovat a zvládat
poměrně nízké pracovní teploty. Ruda musela navíc
splňovat potřebné požadavky. Rudy z oblasti Horní
Lužice často obsahují méně hodnotné partie s hrubým štěrkem a vysokým podílem písku, které obsahem oxidu křemičitého (SiO 2) rozhodujícím způsobem
ovlivňují tekutost strusky. Čím je jejich podíl vyšší, tím
je struska kyselejší a hustší a v extrémním případě
může ucpat pecní šachtu. Jedinou možnou volbou
je v takovém případě mechanické oddělení rudy. Za
tímto účelem se ruda nejprve předem praží a zahřívá
nad otevřeným ohněm na teplotu několika set stupňů
Celsia. Tím dochází k rozvolnění rudy a ta se stává
křehká. Nepoužitelné partie obsahující štěrk a písek
se tak dají snadno odstranit a surovinu lze rozdrtit na
požadovanou zrnitost. Dalším pozitivním účinkem je
skutečnost, že pražením dochází k obohacení oxidu
železa obsaženého v rudě, protože hydroxid železitý
(2Fe2 O 3 ·3H 2 O) je dehydratován na oxid železa.
Proces výroby železa v hrudkovací peci lze rozdělit
do tří fází. V první, předehřívací fázi, je pec přivedena
na potřebnou provozní teplotu. V následující fázi přisazování a tavení se do pece přidává směs dřevěného
uhlí a rudy (v poměru cca 1:2 až 1:3) nebo se pec plní
střídavě vrstvami obou složek, až je šachta pece zcela
naplněná. Když materiál v šachtě poklesne, přidá se
nová směs uhlí a rudy. Tento postup se opakuje po
několik hodin. Spalováním dřevěného uhlí ve spodní
části pece vzniká za nedostatku kyslíku směs plynů
CO/CO 2 obohacená oxidem uhelnatým (CO). Cílem je
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
des Ofens entsteht unter Sauerstoffmangel ein mit Kohlenmonoxid (CO) angereichertes CO/CO2-Gasgemisch. Ziel
ist es, das im Erz enthaltene dreiwertige Eisenoxid (Fe2O3)
unter Einwirkung des Kohlenmonoxides vom Sauerstoff
zu befreien bzw. zu metallischem Eisen zu reduzieren und
alle nichtmetallischen Bestandteile des Erzes als Schlacke
abrinnen bzw. abfließen zu lassen. Trotz Luftströmung
und Gebläse ergeben sich sehr starke Temperaturunterschiede im Rennofen und relativ kleine Bereiche, in denen
die zur Schlackenbildung notwendigen hohen Temperaturen von 1150 – 1200 °C erreicht werden. Dabei werden nur
etwa 20 % des im Erz enthaltenen Eisenoxides zu feinen
metallischen Eisenpartikeln reduziert, die sich im Idealfall
im oberen Bereich der Herdgrube zu einer festen, porösen
Eisenluppe verbinden. Der überwiegende Anteil des Eisens
verbleibt als Oxid in der Schlacke, die im flüssigen Zustand
durch die poröse Luppe hindurch oder an ihr vorbei in den
unteren Teil der Herdgrube abfließt oder abrinnt. Dem Rinnen oder Rennen der Schlacke verdankt das Verfahren auch
seinen Namen: das Rennofenverfahren.
Der Verhüttungsvorgang ist erst beendet, wenn die
Herdgrube keine flüssige Schlacke mehr aufnehmen
kann, was im Normalfall nach mindestens 8 – 12 Stunden der Fall gewesen sein dürfte. Nun folgt die abschließende Nachheizphase mit Holzkohle, um das
restliche Erz im Ofenschacht zu verhütten. Sie kann weitere 2 – 5 Stunden in Anspruch nehmen. Nach dem Verhüttungsvorgang musste der Ofen abgetragen werden,
um an die noch glühende Luppe zu gelangen. Der Rennofen war somit ein Einwegofen. Im letzten Arbeitsgang
musste die Luppe in kleinere Teile zerschlagene Luppe
im Schmiedefeuer mehrmals erhitzt und ausgeschmiedet werden, um das Metall zu verdichten und alle enthaltenen Schlackereste zu entfernen. Sie verlor dabei
etwa zwei Drittel ihrer ursprünglichen Größe.
trojmocný oxid železa obsažený v rudě (Fe 2 O 3) zbavit
kyslíku za působení oxidu uhelnatého, resp. ho redukovat na metalické železo a všechny nekovové složky
rudy nechat v menším či větším množství odtéct jako
strusku. Navzdory proudění vzduchu a použitému
dmychadlu vznikají v hrudkovací peci velmi výrazné
teplotní rozdíly a vysokých teplot 1150 – 1200 °C
potřebných pro tvorbu strusky je dosahováno v poměrně malých oblastech pece. Pouze asi 20 % oxidu
železa obsaženého v rudě je přitom redukováno na
jemné metalické částice železa, které se v ideálním
případě v horní části zahloubené nístěje sloučí do
pevné, pórovité železné hrudky – lupy. Převážná část
železa zůstává jako oxid ve strusce, která v tekutém
stavu protéká pórovitou lupou nebo stéká kolem ní
do spodní části zahloubené nístěje. Této fázi pomalého nebo rychlého tečení strusky tento postup při
výrobě železa vděčí v němčině za své jméno: proces
výroby železa v hrudkovací peci (něm. Rennofenverfahren, odvozeno od slovesa rinnen, pomalu téci,
vysv. překladatele).
Proces hutnění je dokončen, až když nístěj již nemůže přijmout žádnou tekutou strusku, což by normálně mělo nastat nejméně po 8 – 12 hodinách. Nyní
následuje závěrečná fáze – dohořívání – za přítomnosti dřevěného uhlí, která slouží k roztavení zbývající rudy v pecní šachtě. Ta může trvat 2 – 5 hodin.
Po zhutnění musela být pec zbourána, jen tak bylo
možné dostat se k ještě žhnoucí lupě. Hrudkovací
pec byla tedy pec jednorázová. V posledním pracovním kroku musela být lupa rozdrcená na malé části
několikrát zahřívána ve výhni a vykována za účelem
zhutnění kovu a odstranění všech obsažených zbytků
strusky. Lupa přitom ztratila přibližně dvě třetiny své
původní velikosti.
85
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Das Experiment
Abb. 8
Versuchsgelände
2010 im ehemaligen
Steinbruch Miltitz
bei Nebelschütz, Lkr.
Bautzen.
Obr. 8
Pokusné území v r. 2010
v bývalém kamenolomu
Miltitz u Nebelschützu,
zemský okres Budyšín.
86
Im Rahmen des dreijährigen EU-Projektes am Museum
der Westlausitz bestand die Aufgabe, die theoretisch erworbenen Kenntnisse zum Rennofenverfahren im direkten Feldversuch zu testen und die Ofenkonstruktion so
anzupassen, dass damit aus den Oberlausitzer Raseneisenerzvorkommen schmiedbares Eisen hergestellt
werden kann. Dabei sollte möglichst auf moderne Hilfsmittel (z. B. elektrische Luftgebläse mit modernen Keramikdüsen) verzichtet werden, um soweit als möglich den
damaligen Arbeitsprozess der Verhüttung simulieren zu
können. Erhofft wurden Kenntnisse zum Zeitaufwand,
zu den aufgebrachten Arbeitsleistungen und zum Umfang der benötigten Ressourcen. Die Eckdaten zur Größe
und zum Grundaufbau der Rennöfen sowie zu den benötigten Materialien waren durch diverse archäologische
Grabungsergebnisse bzw. aus naturwissenschaftlichen
Experiment
V rámci tříletého projektu EU realizovaného při Muzeu Západní Lužice bylo úkolem ověřit přímým pokusem v terénu teoreticky získané znalosti o procesu
tavení rudy v hrudkovací pecí a uzpůsobit konstrukci
pece tak, aby mohlo být z bahenních rud vyskytující
se v Horní Lužici vyrobeno kujné železo. Abychom co
možná nejvíc simulovali tehdejší pracovní proces zhutnění rudy, museli jsme pokud možno upustit od použití
moderních pomůcek (např. elektrických vzduchových
dmychadel s moderními keramickými trubicemi). Doufali jsme, že získáme znalosti, co se týče časové náročnosti, vyrobeného množství a objemu potřebných
zdrojů. Klíčové údaje o velikosti a základní konstrukci
hrudkovacích pecí a potřebných materiálů jsme měli
k dispozici na základě výsledků různých archeologických výzkumů, resp. z přírodovědeckých průzkumů a
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Untersuchungen und Experimenten zur Raseneisenerzverhüttung aus anderen Regionen vorhanden. Bei aller
Kenntnis war jedoch auch klar, dass nur ein schrittweises,
empirisches Herantasten an das alte Handwerk möglich
war, wobei unter Umständen nie das Know-how der damaligen Metallurgen erreicht werden würde.
Konstruktion der Öfen
Für die Verhüttungsversuche wurde von der Gemeinde
Nebelschütz im Steinbruch Miltitz eine Fläche bei Pansch­
witz-Kuckau, Lkr. Bautzen bereitgestellt (Abb. 8). Da in
den Wintermonaten keine Möglichkeiten zur Konstruktion der Öfen im Gelände bestanden, wurden fünf der elf
Ofenschächte in der Museumswerkstatt unter Idealbedingungen auf Holzpaletten angefertigt, um sie später
in das Versuchsgelände transportieren zu können. Der
benötigte naturbelassene Lehm in getrockneter und krümeliger Form stammte aus einer nahe gelegenen Lehmgrube einer ehemaligen Ziegelei bei Lehndorf, Ortsteil
von Panschwitz-Kuckau, Lkr. Bautzen. Vor der Verarbeitung wurde der Lehm mehrere Tage in einer extra dafür
angelegten quadratischen Grube von 1,3 m Kantenlänge
und 0,3 m Tiefe eingesumpft. Sie diente später als Lehm­
stampfgrube (d. h. Kneten und Mischen des Lehms mit
den Füßen) (Abb. 9). In der Werkstatt wurden diese Arbeiten in handelsüblichen Mörtelwannen vorgenommen.
Der Lehm wurde grundsätzlich, um Schwund- und
späteren Hitzerissen vorzubeugen, mit geschnittenem
Stroh (vorzugsweise Roggenstroh, Länge 5 bis 10 cm) im
Volumenverhältnis 2:1 bis 3:1 abgemagert. Die Formbarkeit / Bindigkeit des abgemagerten Lehms wurde
empirisch ermittelt – d. h., nach dem Trocknen einer
Probe sollte der Lehm weder Risse aufweisen noch bei
mechanischer Beanspruchung fein krümelig zerfallen.
pokusů týkajících se hutnického zpracování bahenní železné rudy z jiných regionů. Při všech poznatcích, které
jsme měli, však bylo také jasné, že náš přístup ke starému řemeslu může probíhat jen postupně, empiricky,
přičemž za určitých okolností možná nikdy nezískáme
know how tehdejších hutníků.
Konstrukce pecí
Pro hutnické pokusy poskytla obec Nebelschütz plochu v
kamenolomu Miltitz u Panschwitz-Kuckau, zemský okres
Budyšín (obr. 8). Protože v zimních měsících nebylo možné
konstruovat pece v terénu, bylo pět z jedenácti pecních
šachet zhotoveno v muzejní dílně za ideálních podmínek,
na dřevěných paletách tak, aby šachty mohly být později
přepraveny na území, kde měly být pokusy provedeny. Potřebná hlína, která byla ponechána v přírodním stavu ve vysušené a drobivé podobě, pocházela z blízkého místa těžby
Abb. 9
Lehmstampfgrube
im Steinbruch Miltitz
bei Nebelschütz, Lkr.
Bautzen.
Obr. 9
Jáma na pěchování hlíny
v kamenolomu Miltitz u
Nebelschützu, zemský
okres Budyšín.
87
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Entscheidend für das Lehm-Stroh-Mischungsverhältnis
war die Zugabe weiterer Bestandteile, wie Pferdemist,
zerstampfte Holzkohle, Granitgesteinsgrus oder im Verlauf der Versuche zerkleinerte Ofenwandungen der benutzten Öfen (d. h. Schamotte). Der Pferdemist kam nur
versuchsweise als Strohersatz zum Einsatz. Luftgetrocknet und stark verfestigt angeliefert konnte er ohne aufwendiges Zerkleinern und tagelanges Einweichen nicht
wie gewünscht verarbeitet werden, sodass von einer weiteren Verwendung abgesehen wurde. Auf Granitgesteinsgrus und zerstampfte Holzkohle konnte in dem Moment
verzichtet werden, als gebrauchte Öfen als Schamotte recycelt werden konnten. Die Zugabe der unterschiedlichen
Magerungsbestandteile zum Lehm hatte keine erkennbaren Auswirkungen auf das Brennverhalten bzw. auf die
Festigkeit der Öfen. Allein ein zu geringer Strohanteil
führte schon beim Trocknen zu raschen Schwundrissen.
Die Kombination aus Stroh und Schamotte erwies sich im
Hinblick auf Verarbeitungseigenschaften des Lehms und
späteres Brennverhalten als vollkommen ausreichend
und damit ideal für den Ofenbau.
Abb. 10 und 11
Aufbau von
Ofenschächten in
Ringtechnik mit
einem Stützgerüst aus
Weidenruten in den
Werkstatträumen des
Museums.
Obr. 10 a 11
Výstavba pecních
šachet kruhovou
technikou s podpěrnou
konstrukcí z vrbového
proutí v prostorách
dílny muzea.
88
hlíny, které zásobovalo bývalou cihelnu u Lehndorfu, místní
část Panschwitz-Kuckau v zemském okrese Budyšín. Hlína
byla před zpracováním několik dnů máčena ve zvlášť pro
tento účel vybudované čtvercové jámě s délkou hrany 1,3 m
a s hloubkou 0,3 m. Ta později sloužila jako jáma pro pěchování hlíny (tj. k prohnětení a promíchání hlíny nohama)
(obr. 9). V dílně byly tyto práce prováděny v obyčejných vanách na maltu.
Hlína byla důsledně ostřena v objemovém poměru
2:1 až 3:1, aby se předešlo trhlinám v důsledku smršťování a pozdějšímu praskání v důsledku vysoké teploty. K
ostření byla použita řezaná sláma, (zejména žitná sláma,
o délce 5 až 10 cm). Formovatelnost / vaznost ostřené
hlíny byla stanovena empiricky – tj. po usušení vzorku nesměla hlína vykazovat praskliny, ani se nesměla při mechanickém namáhání drolit na jemné částice. Rozhodující
pro poměr smíchání hlíny a slámy bylo přidání dalších přísad, jako byl koňský trus, rozdrcené dřevěné uhlí, jemná
žulová drť nebo stěny z použitých pecí rozdrcené v průběhu pokusů (tj. šamot). Koňský trus byl použit pouze na
zkoušku jako náhrada slámy. Protože byl dodán usušený
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Der Aufbau der Öfen erfolgte wie beim traditionellen Handtöpfern eines Gefäßes in der Ringtechnik. An
einzelnen frühen Exemplaren der Ofenschächte wurde
exemplarisch zur Stabilisierung der feuchten Wandung ein Stützgerüst aus Weidenruten eingearbeitet
(Abb. 10 und 11). Dafür musste der Lehm breiiger aufbereitet werden. Vorteile bringt dieses Verfahren in unseren
Augen nur, wenn der Ofen schnell aufgebaut und noch
im nassen Zustand befeuert/getrocknet werden soll, da
sonst diverse Verformungen, z. B. durch Absacken der
Wandung, eintreten können. Unproblematischer erwies
sich der Aufbau ohne Stützgerüst mit etwas zäher aufbereitetem Lehm. Modelliert zu 5 – 8 cm dicken Ringwülsten
war so der Aufbau des Ofenschachtes in Abschnitten von
jeweils ca. 30 cm in die Höhe möglich. Als noch praktischer
erwies sich die Modellierung mit lederhart getrockneten
Lehmportionen bzw. rechteckigen „Lehmziegeln”. Dafür
wurden offene rechteckige Kastenformen aus Holz eingesetzt. Die feuchten „Ziegelrohlinge” wurden auf einen
waagerechten Baumstamm gelegt und erhielten so die
benötigte Krümmung (Abb. 12). Historische Belege gibt
na vzduchu a ve velmi pevném stavu, nebylo ho možné
zpracovat, jak bychom si přáli, bez namáhavého drcení a
několikadenního máčení, takže jsme od jeho dalšího použití upustili. Žulové drti a roztlučeného dřevěného uhlí
jsme se vzdali v okamžiku, kdy bylo možné recyklovat
použité pece jako šamot. Přidání různých ostřicích složek do hlíny nijak znatelně neovlivnilo chování při hoření,
resp. pevnost pecí. Avšak příliš malý podíl slámy způsobil
již při sušení brzy trhliny v důsledku smršťování. Ukázalo
se, že kombinace slámy a šamotu je s ohledem na zpracovatelské vlastnosti hlíny a pozdější chování při hoření
naprosto dostačující, a tedy ideální pro stavbu pecí.
Budování pecí probíhalo jako při tradiční ruční hrnčířské výrobě nádoby kruhovou technikou. U jednotlivých
raných exemplářů pecních šachet byla ke stabilizaci vlhké
stěny vsazena například podpěrná konstrukce z vrbového
proutí (obr. 10 a 11). Upravená hlína musela mít v tomto případě řidší konzistenci. Tento postup má podle nás výhodu
pouze tehdy, když musí být pec postavena rychle a ještě
ve vlhkém stavu vytápěna/vysoušena, protože jinak může
docházet k různým deformacím, např. v důsledku sedání
stěny pece. Jako méně problematická se ukázala stavba
bez podpěrné konstrukce, kdy použitá hlína byla upravena na tužší konzistenci. Modelováním do kruhových švů
o tloušťce 5 – 8 cm tak bylo možné stavět pecní šachtu po
úsecích vysokých cca 30 cm. Ještě praktičtější se ukázalo
modelování šachty částmi hlíny vysušenými do kožovitého stavu, resp. hranatými „hliněnými cihlami”. V tomto
případě byly vsazeny otevřené hranaté formovací rámy
ze dřeva. Vlhké „nepálené cihly” se kladly na vodorovnou
kládu a získávaly tak potřebné zakřivení (obr. 12). Historické doklady o tom však neexistují. Avšak ani s takto připravenými kusy hlíny se nepodařilo stavbu pecních šachet
po 30 cm-částech bez delších dob schnutí výrazným způsobem překročit. Při teplotách v místnostech v muzejní dílně
Abb. 12
Rechteckige
Lehmportionen werden
zum Antrocknen
ausgelegt.
Obr. 12
Obdélníkové kusy
hlíny se rozkládají na
vysušení.
89
Experimente
Abb. 13
Schnelles Trocknen der
Ofenschächte zieht
ständiges Abdichten der
Risse mit Lehmbewurf
nach sich.
Obr. 13
S rychlým sušením
pecních šachet je
spojeno neustálé
utěsňování prasklin
hliněnou omítkou.
90
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
es allerdings dafür nicht. Aber auch mit den so vorbereiteten Lehmportionen konnte der Aufbau der Ofenschächte
in 30 cm-Bauabschnitten ohne längere Trockenzeiten
nicht bedeutend überschritten werden. Bei Zimmertemperaturen in der Museumswerkstatt betrug die benötigte
Zeit zum Antrocknen mindestens 24 Stunden – bei hochsommerlichen Temperaturen im Freigelände dagegen
nur ca. drei Stunden. Die kürzeren Trocknungszeiten im
Freigelände hatten einen negativen Einfluss auf das Isolationsverhalten des Ofenschachtes. Die Ofenwandungen
bekamen deutlich schneller und mehr Risse beim Erreichen hoher Temperaturen (> 1000 °C). Das betraf auch
zwei Ofenmodelle, die in der Werkstatt errichtet wurden
und dann mehrere Wochen bei Wind und Wetter im Versuchsgelände standen. Ständiges Ausbessern und Verschmieren mit feuchtem Lehmbewurf waren notwendig
und erhöhte den Betreuungs- und Wartungsaufwand
dieser Öfen beträchtlich (Abb. 13). Zudem sank durch
den feuchten Lehmbewurf die Temperatur im Inneren
der Öfen. Um dem vorzubeugen, wurden die Ofenwandungen im Verlauf der Experimente in der unteren Hälfte
immer dicker konstruiert (15 – 18 cm), obwohl die archäologischen Funde hier nur etwa 5 – 8 cm vorgeben. Feine
Risse in der Wandung konnten jedoch nie ganz verhindert werden. So erhielten die Öfen der Serie 2010 im Verlauf des Verhüttungsprozesses eine Lehmbewurfschicht
von 1 – 3 cm (Abb. Ofengrafiken). Allein die drei Öfen aus
dem Jahr 2011 kamen ohne diese dicke Isolierschicht aus.
Ihre untere Wandungsstärke betrug 15 cm. Komplett in
der Werkstatt konstruiert, konnten sie vor der ersten Beheizung bei gleichbleibenden klimatischen Bedingungen
acht Wochen trocknen (Abb. 15, Ofen 9 – 11).
Die Höhen und die Schacht­durchmesser der Ofenschächte wurden im Verlauf der Versuche variiert.
Archäologische Befunde gaben hier maximale Höhen
činila doba potřebná pro předběžné vysušení nejméně 24
hodin – při vysokých letních teplotách pod širým nebem
naopak pouze cca tři hodiny. Kratší doby sušení pod širým nebem měly nepříznivý vliv na izolační chování pecní
šachty. Na stěnách pecí vznikly při dosažení vysokých
teplot (> 1000 °C) praskliny výrazně rychleji a ve zvýšené
míře. Týkalo se to i dvou modelů pecí, které byly postaveny v dílně a potom po několik týdnů stály za každého
počasí v pokusném terénu. Tyto pece bylo nutné neustále
opravovat a zamazávat hliněnou omítkou a ve vyšší míře
se o ně starat a provádět u nich údržbu (obr. 13). Navíc
právě díky nahazování vlhké hliněné omítky klesala teplota uvnitř pecí. Aby se tomu předešlo, byly stěny pecí v
průběhu pokusů ve spodní polovině konstruovány se stále
větší tloušťkou (15 – 18 cm), ačkoliv archeologické nálezy
zde stanoví jen přibližně 5 – 8 cm. Drobným prasklinám
ve stěně se však nikdy nedokázalo zcela zabránit. Pece ze
série pokusů z roku 2010 tak byly v průběhu procesu hutnění opatřeny vrstvou hliněné omítky o tloušťce 1 – 3 cm
(obr. grafické ztvárnění pecí). Pouze tři pece z roku 2011
se bez této silné izolační vrstvy obešly. Tloušťka jejich stěn
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
von 1,1 – 1,2 m und einen konischen Schacht mit einem
unteren Durchmesser von 0,4 – 0,6 cm bzw. einem
oberen Durchmesser von ca. 0,25 m vor. Das richtige
Verhältnis von Schachtdurchmesser, Menge der durchströmenden Luft und Menge des Brennmaterials bzw.
der Holzkohle-Erz-Mischung hat entscheidenden Einfluss auf das Erreichen der nötigen Prozesstemperaturen
bzw. auf einen erfolgreichen Schlackeabfluss. Die Öfen
mit einem unteren Schachtdurchmesser unter 0,3 m
konnten mit unseren Mitteln deutlich schwerer in der
Temperatur und im Schlackeabfluss gesteuert werden
und neigten schnell zum Verstopfen in den oberen zwei
Dritteln der Schächte, was vereinzelt zum vorzeitigen
Abbruch des Verhüttungsvorganges zwang (Abb. 14).
Schachthöhen von ca. 1,1 m und ein unterer Innendurchmesser ab 0,3 m führten zu positiven Ergebnissen.
Grundsätzlich erhielten alle Öfen etwa 10 cm über
dem Boden vier über kreuz angelegte Öffnungen von
ca. 8 cm Durchmesser (eine ausgerichtet SW – W) zur
Aufnahme von Tondüsen. In die beiden ersten Ofenexemplare wurde noch jeweils eine 10 x 10 cm große,
verschließbare Öffnung kurz über der halben Höhe des
Ofenschachtes angelegt (Abb. 15: 1, 2). Sie sollten als
Kontroll- oder eventuelle Arbeitsöffnungen dienen. Im
Versuch konnte ihnen aber kein praktischer Nutzen abgerungen werden.
Die Durchmesser der Herdgruben entsprachen den Innendurchmessern der Ofenschächte. Ihre Sohlentiefe lag
entsprechend der archäologischen Befunde im Schnitt
bei 0,3 m. In den ersten Versuchen wurden sie noch mit
Lehm ausgekleidet (vgl. Abb. 15 und Abb. 16), um eindringende Feuchtigkeit abzuhalten. In dem ohnehin
stark lehmhaltigen Oberboden des Versuchsgeländes
erübrigte sich aber diese Maßnahme. Alle Herdgruben erhielten noch einen seitlichen Arbeitsschacht in
v dolní části činila 15 cm. Protože byly kompletně zkonstruovány v dílně, mohly před prvním vytápěním vysychat
po dobu osmi týdnů za konstantních klimatických podmínek (obr. 15, pec 9 – 11).
Výšky a průměry šachet byly v průběhu pokusů obměňovány. Archeologické nálezy zde předem určovaly
maximální výšky 1,1 – 1,2 m a kónickou šachtu se spodním
průměrem 0,4 – 0,6 m, resp. horním průměrem cca 0,25 m.
Správný poměr průměru šachty, množství vzduchu, který
šachtou proudí a množství paliva, resp. směsi dřevěného
uhlí a rudy má rozhodující vliv na dosažení potřebných
provozních teplot, resp. na úspěšný odtok strusky. U pecí s
dolním průměrem šachty menším než 0,3 m bylo s našimi
Abb. 14
Kleiner, geöffneter
Ofen mit einem
Schachtdurchmesser
unter 30 cm. Im unteren
Schachtbereich war
die Schlacke erstarrt
und zwang zum
vorzeitigen Abbruch der
Verhüttung.
Obr. 14
Malá otevřená pícka
s průměrem šachty
menším než 30 cm.
Ve spodní části šachty
zatuhla struska a proces
hutnění tak musel být
předčasně ukončen.
91
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
1
2
3
Abdeckung für
Kontrollöffnung
kryt kontrolního
otvoru
4
Lehmbewurf
hliněná omítka
Tondüsen
hliněná trubice
Granitplatte
žulová plotna
Lehmbewurf
hliněná omítka
Arbeitsschacht
pracovní šachta
Verschlusskappen
für Düsenöffnungen
uzavírací víko
trubicového otvoru
5
Abb. 15
Versuchs-Rennöfen
der Serien 2010 (1 – 8)
und 2011 (9 – 11) sowie
erfolgreich verwendete
Ofenkonstruktion von
Alfred Bullermann
aus Friesoythe
(Niedersachsen).
Obr. 15
Pokusné hrudkovací
pece ze sérií pokusů
z roku 2010 (1 – 8) a
2011 (9 – 11) a úspěšně
použitá konstrukce pece
Alfreda Bullermanna z
Friesoythe (Dolní Sasko).
92
6
7
8
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
9
Verhüttungsofen von Alfred Bullermann,
Friesoythe (Niedersachsen)
pec pro zhutňování rudy Alfreda Bullermanna,
Friesoythe (Dolní Sasko)
A
10
11
Keramikrohr
keramická trubice
0
1m
93
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Spatenbreite zum besseren Vorheizen und anschließenden Beräumen. Als Verschluss dienten passende Granitplatten und Lehm (Abb. 15).
Im Gelände wurde für einen Ofen bei günstigem
Wetter eine Bauzeit von mindestens drei bis vier Tagen
benötigt. Danach wurde er erstmals angeheizt. Zwei
Personen können in dieser Zeit gut zwei bis drei Öfen in
versetzten Arbeitsschritten gleichzeitig errichten. Zeitintensiv war vor allem die Aufbereitung des Lehms (d. h.
Stampfen und Abmagern). In der Werkstatt konnte,
bedingt durch die benötigten Trocknungszeiten, die
Errichtung eines Ofenschachtes nicht vor einer Woche
abgeschlossen werden. Restlos getrocknet waren sie
erst nach mindestens drei weiteren Wochen.
Wie die Öfen wurden auch die konischen Düsen aus
gemagertem Lehm hergestellt (Länge 20 – 25 cm, Basisdurchmesser 8 – 10 cm). Dazu wurde der Lehm wie ein
Zuckerhut über einen zuvor lange gewässerten Stock
Abb. 16
Die Herdgruben wurden
in den ersten Versuchen
noch mit Lehm
ausgekleidet.
Obr. 16
Zahloubené nístěje byly
při prvních pokusech
ještě opatřeny hliněnou
vyzdívkou.
Abb. 17
Ofen der Serie 2010
mit verschließbarer
Kontrollöffnung,
Arbeitsschacht und
Öffnungen für die Düsen.
Obr. 17
Pec ze série roku
2010 s uzavíratelným
kontrolním otvorem,
pracovní šachtou a
otvory pro hubice.
94
prostředky mnohem obtížnější regulovat teplotu a odtok
strusky a pece měly tendenci se v horních dvou třetinách
šachet rychle ucpávat, což nás v ojedinělých případech
donutilo proces hutnění rudy předčasně ukončit (obr. 14).
Kladné výsledky přinesly výšky šachet cca 1,1 m a vnitřní
průměr ve spodní části od 0,3 m.
V zásadě u všech pecí byly přibližně 10 cm nad zemí
provedeny do kříže čtyři otvory o průměru cca 8 cm (jeden
z nich byl orientován na jihozápad – západ). Otvory sloužily
ke vsazení hliněných trubic. V každé z obou prvních pecí byl
ještě proveden uzavíratelný otvor o rozměrech 10 x 10 cm,
který se nacházel těsně nad polovinou výšky pecní šachty
(obr. 15: 1, 2). Tyto otvory měly sloužit jako kontrolní nebo
případně pracovní otvory. Při pokusu se však při nejlepší
vůli neprokázal žádný praktický užitek.
Průměry zahloubených nístějí odpovídaly vnitřním průměrům pecních šachet. Jejich dno bylo podle
archeologických nálezů v řezu hluboké 0,3 m. Při prvních
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
von 1,5 – 2 cm Durchmesser modelliert. Beim Trocknen
schrumpfte das Holz und konnte leicht herausgezogen
werden. Übrig blieb der gewünschte Luftkanal. Die Düsen wurden im offenen Freibrand ziegelhart gebrannt
(Abb. 18). Trotz aller Vorsicht zerplatzte dabei immer
gut ein Drittel der Düsen.
Über ein Kupferrohr (Durchmesser 22 mm) wurden
Blasebalg und Düse miteinander verbunden. Zum Einsatz
kamen selbst konstruierte Spitzblasebälge mit Klapp­ventil
von 0,6 m Länge und 0,4 m Breite (Abb. 19). Bei geübter Handhabung lag ihre Mindestleistung bei 0,15 m3 Luft
pro Minute (ca. 14 Pumpvorgänge in der Minute). Problematisch gestaltete sich zunächst ihre Handhabung. Beim
Ansaugen strömte die heiße Luft aus dem Ofen in den
Blasebalg und verbrannte ihn. Im Verlauf der Versuchsreihen erhielten sie daher ein einfaches Rückschlagventil
(Holz-Leder-Konstruktion). Damit konnte das Ansaugen
heißer Luft aus dem Ofen erfolgreich verhindert werden.
pokusech měly ještě hliněnou vyzdívku (srov. obr. 15 a
obr. 16), aby zadržovaly pronikající vlhkost. Avšak toto
opatření bylo v pokusném terénu v silně jílovité vrchní
vrstvě půdy zbytečné. Všechny zahloubené nístěje byly
ještě vybaveny boční pracovní šachtou na šířku lopaty
pro lepší předehřívání a následné vyprázdnění. Jako
uzávěr posloužily vhodné žulové plotny a hlína (obr. 15).
Na postavení jedné pece v terénu byly za příznivého
počasí zapotřebí nejméně tři až čtyři dny. Až poté se v peci
poprvé zatopilo. Dva lidé dovedou za tuto dobu postavit
současně dobré dvě až tři pece, když pracovní činnosti vykonávají střídavě. Náročná na čas byla především úprava
hlíny (tj. pěchování a ostření). V dílně nebylo možné zhotovit pecní šachtu dříve než za týden. Bylo to podmíněno
dobami potřebnými na sušení. Zcela vysušené byly pece
až nejméně po dalších třech týdnech.
Stejně jako pece vyráběly se i kónické trubice z ostřené
hlíny (délka 20 – 25 cm, průměr základny 8 – 10 cm). Hlína
se přitom modelovala jako cukrová homole přes hůlku o
průměru 1,5 – 2 cm, kterou jsme předtím dlouho máčeli ve
vodě. Při vyschnutí se dřevo smrštilo a bylo je tak možné
lehce vytáhnout. Požadovaný vzduchový kanál zůstal. Trubice se vypalovaly na otevřeném ohni (obr. 18). Přes veškerou opatrnost přitom vždy alespoň třetina trubic praskla.
Dmýchací měch a trubice byly navzájem spojeny měděnou trubkou (průměr 22 mm). Použity byly zahrocené
dmýchací měchy vlastní konstrukce s klapkovým ventilem
o délce 0,6 m a šířce 0,4 m (obr. 19). Při zručné manipulaci
byl jejich minimální výkon kolem 0,15 m3 vzduchu za minutu (cca 14 čerpání za minutu). Manipulace s nimi byla
nejdřív problematická. Při nasávání proudil horký vzduch
z pece do dmýchacího měchu a propálil ho. V průběhu
řady pokusů byly proto měchy vybaveny jednoduchým
zpětným ventilem (konstrukce ze dřeva a kůže). Nasávání
horkého vzduchu z pece se tak podařilo úspěšně zabránit.
Abb. 18
Brennen von Tondüsen
in einer offnen Grube
mit Holz und Holzkohle.
Obr. 18
Vypalování hliněných
trubic v otevřené
jámě pomocí dřeva a
dřevěného uhlí.
95
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Verwendete Raseneisenerze und
deren Aufbereitung
In der Versuchsreihe von 2010 wurde ausschließlich Raseneisenerz aus Steinbach an der Neiße, Lkr. Görlitz verwendet. Es ist dort am Steilufer eines stark durch Ocker
verfärbten Bachlaufes, dem Welschgraben (Abb. 1),
in faust- bis kopfgroßen und vereinzelt auch tonnenschweren Brocken kurz unterhalb der Humusdecke
oder direkt an der Oberfläche zu finden. Neben ockerfarbenen, stark sandhaltigen Konkretionen, die leicht
zerbröseln, ist das Vorkommen vor allem durch bläulichgraue bis dunkelgraubraune feste Brocken mit aderartig
durchzogenen Hohlräumen und sandiger Matrix gekennzeichnet (Abb. 20). Über die Zusammensetzung der Erze
Abb. 19
Die Blasebälge wurden
über Kupferrohre
an die Tondüsen
angeschlossen.
Obr. 19
Dmýchací měchy byly
měděnou trubkou
připojeny na hliněné
trubice.
96
Použité bahenní železné rudy
a jejich úprava
V sérii pokusů z roku 2010 byla použita výhradně bahenní
železná ruda ze Steinbachu an der Neiße, zemský okres
Zhořelec (Görlitz). Ruda se tam nachází na strmém břehu
potoka Welschgraben výrazně zbarveného okrem (obr. 1).
Vyskytuje se těsně pod vrstvou humusu nebo přímo na
povrchu v podobě úlomků o velikosti pěsti až lidské hlavy.
Ojediněle se najdou kusy o hmotnosti až jednu tunu a víc.
Vedle okrově zbarvených konkrecí s vysokým obsahem
písku, které se snadno drolí, vyznačuje se naleziště především modravě šedými až tmavě šedohnědými pevnými
úlomky, které jsou žilkovitě protkány dutými prostory a
obsahují písčitou složku – matrix (obr. 20). O složení rud,
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
bzw. ihren Eisengehalt bestand zunächst keine Klarheit,
da Laboranalysen zu diesem Zeitpunkt noch ausstanden
(Abb. 37, Steinbach 1 – 4). So erfolgte die Auswahl der
zur Verhüttung benötigten Erzmenge rein subjektiv anhand der Kriterien: Gewicht, Festigkeit, dunkle Färbung
und Sandanteil.
Für die zweite Versuchsreihe 2011 wurde Raseneisenerz einer Ende der 1990er Jahre beprobten Fundstelle
am Haubinteich bei Lomske, Lkr. Bautzen ausgewählt
(Abb. 21), das einen vielversprechenden Fe2O3-Gehalt
von annähernd 80 – 88 Gew.-% erbrachte (Abb. 37,
Lomske 9A–I, 9B-II). Innerhalb der Oberlausitz ist es das
ergiebigste Vorkommen mit hoher Eisenanreicherung.
Aus archäologischen Untersuchungen war in unmittelbarer Nähe ein Verhüttungsplatz der späten römischen
Kaiserzeit bekannt. Die chemische Zusammensetzung
der rezenten Erze und der historischen Schlacken des
Verhüttungsplatzes legten eine Verwendung von Vorkommen dieser Fundstelle in germanischer Zeit nahe
(vgl. Abb. 37 mit Abb. 38).
Die in den 1990er Jahren noch zugängliche Erz-Fundstelle von Lomske ist heute überwachsen bzw. alsViehweide
in Nutzung. Sie war zu dieser Zeit für uns nicht zugänglich.
Alternativ musste auf die vor Jahren am ehemaligen Feldrand aufgestapelten und mit Moos überwachsenen Erzhaufen ausgewichen werden (Abb. 22). Die Erzbrocken
besitzen Abmessungen von 25 – 80 cm, weisen im frischen
Bruch seltener eine dunkelgraue, häufiger graublaue Farbe
oder stellenweise eine Ockerverfärbung auf. Typisch sind
hohe Kiesanteile in den Randbereichen, kaum sichtbare
Sandanteile und kleinere Hohlräume (Abb. 21: Lomske 1),
die teilweise mit Lehm gefüllt sind (Abb. 21: Lomske 3).
Vor der Verhüttung wurden die Erzbrocken auf einem
offenen Feuer auf mehrere Hundert Grad Celsius erhitzt (geröstet) (Abb. 24), um sie zu trocknen und störende
resp. o jejich obsahu železa jsme nejprve vůbec neměli
jasno, protože v té době ještě nebyly provedeny laboratorní rozbory (obr. 37, Steinbach 1 – 4). Výběr množství
rudy potřebné pro tavbu tak byl proveden čistě subjektivně na základě těchto kritérií: hmotnost, pevnost,
tmavé zbarvení a podíl písku.
Pro druhou sérii pokusů v roce 2011 byla zvolena bahenní železná ruda z naleziště u rybníka Haubinteich u
Lomske, zemský okres Budyšín (obr. 21), které bylo testováno koncem devadesátých let. Ruda přinesla velmi
slibný obsah Fe2O3 v hodnotě přibližně 80 – 88 hm. %
(obr. 37, Lomske 9A–I, 9B-II). V Horní Lužici se jedná o
nejvydatnější naleziště s vysokým obohacením železa.
Z archeologických výzkumů bylo známé místo hutnického zpracování rudy z pozdní doby římského císařství, které se nachází v bezprostřední blízkosti. Chemické
složení současných rud a historických strusek na místě
hutnického zpracování bylo důvodem k domněnce, že
v germánské době byla používána ruda vyskytující se
právě na tomto nalezišti (srov. obr. 37 s obr. 38).
Naleziště rudy v Lomske, které bylo v 90. letech
20. století ještě přístupné, je dnes zarostlé, resp. je využíváno jako pastvina. V této době jsme k němu neměli
přístup. Alternativně jsme museli zvolit rudnou haldu,
která se před lety nahromadila na tehdejším okraji pole
a zarostla mechem (obr. 22). Úlomky rudy mají rozměry
25 – 80 cm, na čerstvém lomu vykazují vzácněji tmavě
šedou barvu, častěji jsou šedomodré nebo mají místy
okrové zbarvení. Typické jsou vysoké podíly štěrku v
okrajových oblastech, stěží patrné podíly písku a menší
dutiny (obr. 21: Lomske 1), které jsou částečně zaplněny
hlínou (obr. 21: Lomske 3).
Před zhutněním byly úlomky rudy zahřáty na otevřeném ohni na teplotu několika set stupňů Celsia
(vypraženy) (obr. 24), aby došlo k jejich vysušení a ke
97
Experimente
Abb. 20
Raseneisenerz mit
unterschiedlichem
Eisenanteil aus
Steinbach , Lkr.
Görlitz (chemische
Zusammensetzung
siehe Abb. 37).
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Steinbach 3
Obr. 20
Bahenní železná ruda
s různým podílem
železa ze Steinbachu,
zemský okres Zhořelec
(chemické složení
viz obr. 37).
0
Steinbach 4
Steinbach 2
0
98
1 cm
1 cm
0
2 cm
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Abb. 21
Raseneisenerz mit
unterschiedlichem
Eisenanteil aus
Lomske, Lkr.
Bautzen (chemische
Zusammensetzung
siehe Abb. 37).
Lomske 2
Obr. 21
Bahenní železná ruda s
různým podílem železa
z Lomske, zemský okres
Budyšín (chemické
složení viz obr. 37).
0
Lomske 3
1 cm
Lomske 1
0
1 cm
0
1 cm
99
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
organische Bestandteile zu verbrennen. Dabei wird das
im Erz überwiegend als Eisenhydroxid vorliegende Eisen
zu Eisenoxid dehydratisiert (d. h. mit Fe2O3 angereichert).
Nach dem Rösten waren die Erze rost- bis ziegelrot gefärbt
(Abb. 23). Die Festigkeit hatte abgenommen, sodass sie sich
jetzt mit relativ geringem Kraftaufwand mit einem Fäustel in die benötigten Korngrößen von 2 – 6 mm zerkleinern
ließen. Dabei mussten minderwertige Kies- und Sandeinschlüsse soweit wie möglich aussortiert werden. Zur Füllung eines 10-l-Eimers wurden etwa 45 Minuten benötigt.
Der Verhüttungsvorgang
Vor Beginn der Verhüttung wurde jeder Ofen 2 – 3 Stunden
bei offenem Arbeitsschacht nur mit Holz befeuert und so
bei ca. 500 °C vorgebrannt (Abb. 25). Hierbei sollte vor allem
die Restfeuchtigkeit aus der Ofenwandung entweichen.
Abb. 22
Raseneisenerzhaufen
bei Lomske, Lkr.
Bautzen.
Obr. 22
Hromada bahenní rudy
u Lomske, zemský okres
Budyšín.
100
spálení rušivých organických složek. Železo obsažené
v rudě převážně jako hydroxid železitý je při tom dehydratováno na oxid železa (tj. obohacováno Fe 2 O 3).
Po vypražení měly rudy rezavé až cihlové zbarvení
(obr. 23). Snížila se jejich pevnost, takže se nyní daly
paličkou poměrně snadno rozdrtit na potřebnou velikost zrn 2 – 6 mm. Přitom se musely co možná nejvíc vytřídit méně hodnotné štěrkové nebo pískové
vměstky. K naplnění jednoho 10 l vědra bylo zapotřebí
přibližně 45 minut.
Proces zhutňování rudy
Před začátkem hutnění byla každá pec 2 – 3 hodiny vytápěna s otevřenou pracovní šachtou pouze dřevem a
tak předehřáta cca na 500 °C (obr. 25). Přitom se měla
ze stěny pece dostat především zbytková vlhkost. Poté
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Danach wurde die halb mit Asche gefüllte Herdgrube beräumt, der noch heiße Ofen und die Herdgrube komplett
mit Stroh ausgestopft und der Arbeitsschacht verschlossen. Waren die Düsen im leicht abfallenden Winkel (ca. 15°)
montiert und die Blasebälge angeschlossen, wurde der
Ofen durch die obere Schachtöffnung angezündet. Auf
das relativ schnell herunterbrennende Stroh wurde sofort
Holzkohle bis zum Ofenrand aufgeschüttet. Mit weiterem
Absinken des Brennmaterials wurde dieser Vorgang wiederholt. Über die Blasebälge wurde erst Luft hinzugegeben,
wenn die Holzkohle den Düsenbereich erreichte. Von diesem Zeitpunkt an musste kontinuierlich gepumpt werden.
Das Stroh verbrennt nur bis unterhalb der Düsenöffnungen. Darunter – d. h. in der Herdgrube – herrscht
Sauerstoffmangel. Durch das Stroh bildet sich in der
Herdgrube eine Art Polster oder Puffer. Es verhinderte,
dass die in den Ofenschacht geschüttete Kohle oder Erzmischung geradewegs und ohne Reaktion am Düsenbereich vorbei in die Herdgrube absackte.
Die kontinuierliche Befüllung des Ofenschachtes mit
purer Holzkohle – die Vorheizphase – nahm in der Regel
zwei oder auch drei Stunden in Anspruch. Mit der ersten Erzbefüllung wurde begonnen, wenn der Ofen komplett heiß
Abb. 23
Erz aus Lomske
(oben) und Luppa
(unten) mit typischer
Rotverfärbung nach
dem Rösten.
Obr. 23
Ruda z Lomske (nahoře)
a z Luppy (dole)
s typickým červeným
zbarvením po pražení.
0
1 cm
0
2 cm
byla vyprázdněna zahloubená nístěj, naplněná z poloviny
popelem, ještě horká pec a nístěj byly kompletně vycpány
slámou a pracovní šachta byla uzavřena. Když byly s mírným sklonem (cca 15°) namontovány trubice a připojeny
dmýchací měchy, byla pec horním šachtovým otvorem zažehnuta. Na poměrně rychle se spalující slámu bylo ihned
nasypáno dřevěné uhlí až po okraj pece. Při dalším poklesu
paliva se tento postup opakoval. Dmýchacími měchy byl přidán vzduch až tehdy, když dřevěné uhlí dosáhlo oblasti trubic. Od tohoto okamžiku bylo třeba nepřetržitě pumpovat.
Abb. 24
Rösten von
Raseneisenerz auf
offenem Feuer.
Obr. 24
Pražení bahenní
železné rudy na
otevřeném ohni.
101
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
war und die nötigen Temperaturen von ca. 1150 – 1200 °C
erreicht und gehalten werden konnten. Je nach Größe
und Schachtdurchmesser der Öfen fiel diese Zeitspanne
unterschiedlich aus. Moderne Thermometer oder Temperaturfühler standen uns zur Überprüfung der hohen
Temperaturbereiche nicht zur Verfügung. Eine gewisse
Orientierung bot hier der Glühtest mit einer 0,5 cm starken Eisenstange im Düsenbereich (Glühfarbe: gelb bis
hellgelb) oder ein einfacher Spritzwassertest an der Ofenwandung. Das Wasser musste in kürzester Zeit im gesamten unteren Drittel des Schachtes restlos verdampft sein.
Das Erz wurde in 3 cm mächtigen Schichten von
oben in den Ofen gegeben. Darauf folgte eine 10 cm
dicke Schicht Holzkohle. Sackte die Ofenfüllung nach,
Abb. 25
Öfen der Serie 2011
beim Vorheizen.
Obr. 25
Pece ze série pokusů
z roku 2011 při
předehřívání.
102
Sláma se spaluje jen po prostor pod otvory pro hubice. Níže – tj. v zahloubené nístěji – je nedostatek kyslíku. Díky slámě se v nístěji vytváří jakýsi polštář nebo
nárazník. Ten zabránil tomu, aby uhlí nebo směs rudy
nasypaná do pecní šachty klesla kolem prostoru s hubicemi přímo a bez reakce do zahloubené nístěje.
Nepřetržité plnění pecní šachty čistým dřevěným
uhlím – tj. předehřívací fáze – zabrala zpravidla dvě
až tři hodiny. S prvním plněním rudy se začalo, když
byla pec kompletně horká a když bylo dosaženo potřebné teploty přibližně 1150 – 1200 °C a tuto teplotu
se dařilo udržovat. Tento časový úsek byl různý podle
velikosti a průměru šachet pecí. Moderní teploměry
nebo teplotní čidla jsme na ověření vysokých teplotních
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
kamen im gleichen Verhältnis die nächsten Schichten
hinzu. Abgedeckt wurde das Erz immer mit Holzkohle,
um keine oxidierenden Verhältnisse zu erzeugen. Nach
ein bis zwei Stunden begann die Schlacke zu fließen.
Sie tropfte im Idealfall in die Herdgrube bzw. in das dort
vorhandene Stroh. Dabei verkohlte dieses und machte
gleichzeitig Platz für die nachfließende Schlacke. Sobald die Herdgrube gefüllt war und keine Schlacke mehr
nachfließen konnte, wurde der Verhüttungsvorgang
mit einer Nachheizphase, in der über mehrere Stunden nur Holzkohle gefeuert wurde, beendet (Abb. 26).
Zu Beginn der Versuche war noch nicht klar, ob und
wie die benötigten Temperaturen erreicht werden. Die
Ofenwandungen wurden im Verlauf der Versuche dicker
gefertigt. So erhöhte sich das Isolierverhalten der Ofenwandung. Aber wie viele Blasebälge benötigt werden
würden – die Öfen hatten dafür vier vorgesehene Öffnungen – und ob eventuell nicht genutzte Düsenöffnungen
mit Lehmpfropfen verschlossen sein sollten oder dem natürlichen Luftstrom (Wind) ausgesetzt werden müssen,
war unklar. Prinzipiell konnten die richtigen Luftverhältnisse nur über die erreichte oder gehaltene Temperatur
in Kombination mit einer gleichzeitig relativ weichen,
blauen Flamme (CO-Verbrennung) an der Ofenöffnung
bestimmt werden (Abb. 28). Eine spritzig gelbe Flamme
signalisierte einen zu hohen Sauerstoffgehalt im Ofen. In
diesem Fall würde das Eisen verbrennen (Abb. 27).
In den ersten sechs Versuchen 2010 standen uns nur
zwei Blasebälge zur Verfügung. Getestet wurden die
unterschiedlichen Kombinationen: ein oder zwei Blasebälge, mit und ohne Düseneinsatz, offene oder mit
Lehm verschlossene Düsenöffnungen (vgl. Abb. Ofenzeichnungen). Ebenso wurden die Blasebälge in regelmäßigen Zeitabständen während der Verhüttung von
Düse zu Düse versetzt.
rozsahů neměli k dispozici. Určitou orientaci nám poskytla zkouška žíháním se železnou tyčí o síle 0,5 cm v
prostoru s trubicemi (barva žíhání: žlutá až světle žlutá)
nebo obyčejná zkouška s vodou stříkanou na stěnu pece.
Voda se musela v co nejkratší době v celé spodní třetině
šachty beze zbytku odpařit.
Ruda se do pece dávala shora po 3 cm silných vrstvách. Po vrstvě rudy následovala 10 cm silná vrstva dřevěného uhlí. Když náplň pece poklesla, přibyly ve stejném
poměru další vrstvy. Ruda byla vždy zakryta dřevěným
Abb. 26
Aufsicht auf den
Ofenschacht in der
Nachheizphase.
Obr. 26
Pohled na pecní šachtu
ve fázi dohořívání.
103
Experimente
Abb. 27
Langzeitbelichtung
eines Ofenganges bei
Nacht der Serie 2011
ohne Düsen und mit vier
Blasebälgen. Der starke
Funkenflug entsteht
nur bei zu hoher
Sauerstoffzufuhr.
Obr. 27
Dlouhodobé osvětlení
chodu pece během noci –
série pokusů z roku 2011
bez hubic a se čtyřmi
dmýchacími měchy. Silné
jiskření vzniká jen při
přivádění příliš velkého
množství kyslíku.
104
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Die Blasebälge waren einfache Pumpblasebälge und
keine Wechselblasebälge – d. h., die Luft konnte nur entsprechend dem Pumpintervall zugeführt werden. Der Anschluss nur eines Blasebalgs brachte deutlich zu wenig
Leistung (bei 0,15 m3 pro Minute). Zudem wurden dabei
die hohen Temperaturen nur an der Lufteintrittsöffnung
und auf der gegenüberliegenden Seite erreicht. Ein Schlackefluss kam nur in dem mit Luft beaufschlagten Teil des
Ofens zustande. Im Ergebnis versackte der Ofen einseitig.
Zwei Blasebälge brachten hier deutlich gleichmäßigere Ergebnisse. Die Pumpfrequenzen mussten aber bei größeren
Schachtdurchmessern von 30 cm und mehr über Stunden
recht hoch gehalten werden. Drei Exemplare brachten eine
deutliche Entspannung für das Bedienpersonal. In der Versuchsreihe von 2011 kamen grundsätzlich vier Blasebälge
zum Einsatz, um die Verteilung der zugeführten Luft im
Ofen gleichmäßiger zu gestalten. Sie wurden mit ihrem
Kupferrohr ca. 2 cm vor den Ofenöffnungen aufgestellt. Dabei wurden keine Düseneinsätze verwendet, da sie im Jahr
zuvor in unserer Konstruktionsgröße keinen erkennbaren
uhlím, aby se nevytvářely žádné poměry podporující oxidaci. Po jedné až dvou hodinách začala téct struska. V
ideálním případě kapala do zahloubené nístěje, resp. do
slámy, která se v ní nacházela. Sláma přitom zuhelnatěla
a současně se vytvářel prostor pro následně přitékající
strusku. Jakmile byla nístěj naplněná a další struska již
nemohla přitékat, byl proces hutnění s fází dohřívání, v
níž se po několik hodin topilo pouze dřevěným uhlím,
ukončen (obr. 26).
Na počátku pokusů ještě nebylo jasné, zda a jak bude
dosaženo požadovaných teplot. Stěny pecí byly v průběhu pokusů zhotoveny s větší tloušťkou. Zvýšily se tak
izolační vlastnosti stěn pecí. Ale kolik dmýchacích měchů by bylo zapotřebí – pece byly pro tento účel vybaveny čtyřmi otvory – a zda by případně nepoužité otvory
pro trubice měly být uzavřeny jílovými zátkami nebo zda
musejí být vystaveny přirozenému proudění vzduchu
(větru), to nebylo jasné. V zásadě se dařilo správné vzduchové podmínky určovat pouze prostřednictvím dosažené nebo udržované teploty v kombinaci se současně
poměrně měkkým, modrým plamenem (spalování CO)
na otvoru pece (obr. 28). Svěží žlutý plamen signalizoval
příliš vysoký obsah kyslíku v peci. V tomto případě by došlo ke spálení železa (obr. 27).
Při prvních šesti pokusech v roce 2010 jsme měli k
dispozici pouze dva dmýchací měchy. Byly testovány
různé kombinace: jeden nebo dva dmýchací měchy s
použitím trubic nebo bez trubic, otevřené otvory pro
trubice nebo naopak otvory pro trubice uzavřené hlínou (srov. obr. nákresy pecí). Také jsme dmýchací měchy v pravidelných časových intervalech během tavby
přesouvali od trubice k trubici.
Dmýchací měchy byly jednoduché čerpací měchy
a žádné střídavé měchy – tj. vzduch mohl být přiváděn pouze podle čerpacího intervalu. Připojení pouze
Abb. 28
Eine blaue
Kohlenmonoxidflamme
ist ein Anzeiger
für reduzierende
Bedingungen im
Ofenschacht.
Obr. 28
Modrý plamen
oxidu uhelnatého je
ukazatelem podmínek
probíhající redukce
v pecní šachtě.
105
Experimente
Abb. 29
Abgeschmolzene
Düsenspitze eines
aufgebrochenen Ofens.
Obr. 29
Odtavená špička trubice
stržené pece.
106
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Vorteil erbracht hatten. Darüber hinaus sollte die Wirkung
der zusätzlichen, natürlichen Luftzufuhr durch Wind getestet werden (Abb. 27).
Ein Variieren der Düsenneigung in den Versuchen
von 2010 hatte keine sichtbaren Auswirkungen. Ihre Spitzen reichten etwa 3 – 5 cm in den Ofeninnenraum. Wenn
sie abschmolzen, wurden sie während der Verhüttung
durch neue ersetzt. Etwa 10 cm längere Düsen, die weiter
in das Innere reichen (Spitzen auf ca. 15 cm Abstand) wären besser gewesen (vgl. Abb. 15: A). So hätte sich die Luft
und die Temperatur mehr auf das Ofeninnere konzentriert.
Die ohnehin nicht sehr langen Düsen verloren durch Abschmelzen an Länge (Abb. 29) und heizten dann unnötig
die innere Ofenwandung auf. In der Folge kam es zu einem
recht dünnflüssigen Schlackefluss aus dem Lehm der
Ofenwandung (Ofenschlacke), auf der das Erz-HolzkohleGemisch wie auf einem Gleitfilm ohne große Reaktion im
Düsenbereich in die Herdgrube rutschen konnte (Abb. 30).
jednoho měchu znamenalo zřetelně příliš malý výkon (při 0,15 m3 za minutu). Kromě toho byly vysoké
teploty dosahovány pouze u otvoru pro přívod vzduchu a na protilehlé straně. K tečení strusky docházelo
pouze v části pece, do níž přicházel vzduch. Výsledkem bylo, že pec klesala jen na jedné straně. Použití
dvou měchů zde znamenalo výrazně rovnoměrnější
výsledky. Avšak frekvence pumpování musela být u
větších průměrů šachty – 30 cm a víc – po celé hodiny
udržována na vysoké úrovni. Tři měchy pak znamenaly pro obslužný personál výrazné uvolnění. V sérii
pokusů v roce 2011 byly zásadně používány čtyři měchy, aby rozprostření přiváděného vzduchu v peci bylo
rovnoměrnější. Měchy byly se svou měděnou trubičkou nainstalovány cca 2 cm před pecními otvory. Nebyly přitom použity žádné nástavce trubic, protože
rok předtím při naší konstrukční velikosti nepřinesly
žádnou znatelnou výhodu. Kromě toho musel být vyzkoušen účinek doplňkového, přirozeného vzduchu
přiváděného větrem (obr. 27).
Změna sklonu trubic při pokusech z roku 2010 neměla
žádný znatelný vliv. Jejich špičky sahaly přibližně 3 – 5 cm
do vnitřního prostoru pece. Když došlo k jejich roztavení, byly během tavby nahrazeny novými. V zásadě by
byly lepší trubice přibližně o 10 cm delší, které by sahaly
dál do vnitřku pece (špičky trubic uvnitř na vzdálenost
cca 15 cm) (srov. obr. 15: A). Tím by se vzduch a teplota
více soustředily na vnitřní prostor pece. Trubice, které
tak jako tak nebyly moc dlouhé, ztrácely tavením na
délce (obr. 29) a potom zbytečně ohřívaly vnitřní stěnu
pece. V důsledku toho vytékala opravdu řídká struska
(pecní struska) z hliněného materiálu stěny pece, po
které směs rudy a dřevěného uhlí sjížděla do zahloubené nístěje jako po kluzké vrstvě bez nějaké velké reakce v oblasti vsazených trubic (obr. 30).
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Ergebnisse
In den Versuchsreihen 2010 und 2011 mit insgesamt
elf Öfen wurden Schlackeklötze mit einem Gewicht
von 30 – 45 kg erzeugt (Abb. 32). Einzelne Teilbereiche der Schlacken wiesen eine mehr oder weniger
starke magnetische Anziehung auf (Abb. 31) oder
enthielten unter Verwendung von Erzen aus Lomske
der Serie 2011 kleine, stecknadelkopfgroße Eisenbröckchen. Insgesamt wurden 1,13 m3 Lehm, 0,5 m3
Stroh, 0,2 m3 Schamotte, 1,2 m3 Brennholz, 400 kg
Buchenholzkohle und ca. 600 kg Raseneisenerz unterschiedlicher Qualität eingesetzt. Zur Gewinnung einer
schmiedbaren Eisenluppe (Abb. 36) reichte grundsätzlich der Eisengehalt des benutzten Erzes nicht aus.
Selbst eine gezielte Auswahl der Erze aus Steinbach
(Fe2 O 3 < 40 Gew.-%) und Lomske (Fe2 O 3 < 60 Gew.-%)
in der Aufbereitungsphase erbrachte keine Verbesserungen (erforderlich Fe2 O 3 > 80 Gew.-%). Testweise
wurde in einem Versuch mit Erzen aus Steinbach die
gewonnene Schlacke aus einem Ofen nochmals verhüttet. Das Ergebnis war identisch.
Die Analyse einzelner Schlackenproben am Rasterelektronenmikroskop zeigte kein metallisches Eisen. Erkennbar sind Nadeln aus Wüstit (FeO), einem Eisenoxid
(Abb. 33). Damit hat in den untersuchten Partien der
Schlacken keine vollständige Reduktion des Eisenoxides
(Fe2O3) zu Eisen (Fe) bzw. überhaupt keine Eisenanreicherung stattgefunden. Die chemischen Analysen der
Eisengehalte lassen im Schnitt keine signifikante Erhöhung des Eisengehaltes in den Schlacken im Vergleich zu
den Erzen erkennen (vgl. Abb. 37 und 38).
Dieses Ergebnis verdeutlichen auch die Mangangehalte. Mangan (hier in oxidischer Form: MnO) verhält
sich im Verhüttungsprozess wie Eisen und müsste bei
Výsledky
V sériích pokusů v letech 2010 a 2011 byly celkem v jedenácti
pecích vyprodukovány slitky strusky o hmotnosti 30 – 45 kg
(obr. 32). Jednotlivé dílčí oblasti strusek vykazovaly více
nebo méně silnou magnetickou přitažlivost (obr. 31) nebo
obsahovaly při použití rud z Lomske u série z roku 2011
drobné hrudky železa velikosti špendlíkové hlavičky. Celkem bylo použito 1,13 m3 hlíny, 0,5 m3 slámy, 0,2 m3 šamotu, 1,2 m3 palivového dříví, 400 kg dřevěného uhlí z
bukového dřeva a cca 600 kg bahenní železné rudy různé
kvality. Pro získání kujné železné lupy (hrudky) (obr. 36)
obsah železa použité rudy v zásadě nestačil. Dokonce ani
cílený výběr rud ze Steinbachu (Fe2O3 < 40 hm. %) a Lomske (Fe2O3 < 60 hm. %) ve fázi úpravy nepřinesl žádné zlepšení (zapotřebí by bylo Fe2O3 > 80 hm. %). Při jednom
pokusu s rudami ze Steinbachu byla struska získaná z pece
na zkoušku ještě jednou vytavena. Výsledek byl stejný.
Abb. 30
Erstarrte, ursprünglich
dünnflüssige
Ofenmantelschlacke.
Obr. 30
Ztuhlá, původně řídká
struska z pláště pece.
107
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
einer erfolgreichen Verhüttung ebenfalls eine Anreicherung aufweisen. In beprobten Schlacken sind die Gehalte
im Schnitt sogar niedriger als in den Ausgangserzen.
Große Probleme bereitete der hohe Sand- und Kiesanteil (d. h. der SiO2-Gehalt) in den Erzen. Eventuell hätte
ein Ausschlämmen des Sandes in der Aufbereitungsphase des Erzes zu einem geringeren Sandanteil im
benutzten Erz geführt. Zähflüssig wie Kaugummi sammelte sich die Schlacke oft unterhalb der Düsen an der
Ofenwandung an – konnte aber in diesem Zustand nicht
in die Herdgrube abfließen. In solchen Fällen bestand
Abb. 31
Magnetischer
Schlackebrocken.
Obr. 31
Magnetické
úlomky strusky.
108
Analýza jednotlivých vzorků strusky provedená pod
rastrovacím elektronovým mikroskopem neukázala
žádné metalické železo. Patrné jsou jehličky wüstitu
(FeO), oxidu železnatého (obr. 33). Ve zkoumaných částech strusek tedy nedošlo k úplné redukci oxidu železitého (Fe2O3) na železo (Fe) resp. k obohacení železa.
Chemické rozbory obsahu železa neprojevují v řezu
žádné signifikantní zvýšení obsahu železa ve struskách
ve srovnání s rudami (srov. obr. 37 a 38).
Tento výsledek je zřejmý také na základě obsahu manganu. Mangan (zde ve formě oxidu: MnO) se při hutnickém
procesu chová jako železo a při úspěšném zhutnění by musel také vykazovat obohacení. Ve zkoumaných struskách
je obsah v řezu dokonce nižší než ve výchozích rudách.
Velké problémy působil vysoký podíl písku a štěrku
(tj. obsah SiO2) v rudách. Případné vyplavení písku ve
fázi úpravy rudy by vedlo k nižšímu podílu písku v použité rudě. Struska se ve vysoce viskózní podobě jako žvýkačka hromadila často pod trubicemi na stěně pece – v
tomto stavu ale nemohla odtékat do zahloubené nístěje.
V takových případech existovalo nebezpečí, že tam při
nižších teplotách zatuhne a pec předčasně ucpe, jak se
to v několika případech stalo (obr. 35). Abychom nemuseli předčasně ukončit chod pece, bylo možné strusku
pomocí dlouhé železné tyče mechanicky strkat do zahloubené nístěje. Proto se pozornost musela neustále
soustředit na regulaci odtoku strusky. Často došlo jen
zvýšením frekvence pumpování měchů ke zvýšení přívodu vzduchu, a tedy i ke zvýšení teploty a struska pak
byla tekutější. Rozbory strusky ale naznačují, že zvýšení
teploty bylo příliš vysoké. Díky oxidujícímu prostředí se
železo spálilo nebo nedošlo k jeho úplné redukci.
Teprve při pokusech z roku 2011 byl k rudě přidán
uhličitan vápenatý (přídavek CaCo3 v peci 1/2011) jako
zásaditá přísada a dřevný popel. Struska byla řidší a její
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
die Gefahr, dass sie dort bei niedrigeren Temperaturen
erstarrt und den Ofen vorzeitig verstopft, wie in einigen
Fällen geschehen (Abb. 35). Um den Ofengang nicht
vorzeitig abbrechen zu müssen, konnte die Schlacke
mechanisch mit einer langen Eisenstange in die Herdgrube gestoßen werden. Aus solchen Gründen musste
sich die Aufmerksamkeit permanent auf die Regulierung
des Schlackeabflusses konzentrieren. Häufig wurde
nur durch erhöhte Pumpfrequenzen der Blasebälge die
Luftzufuhr und damit die Temperatur erhöht, wodurch
die Schlacke fließfähiger wurde. Die Schlackeanalysen
tekutost se podařilo optimalizovat. Kromě toho mohly
být pece provozovány i v intervalech bez přívodu vzduchu dmýchacími měchy, protože při otevřených otvorech pro vsazení trubic stačil přirozený přívod vzduchu i
při slabém větru. Ne vždy byly také zapotřebí současně
čtyři používané dmýchací měchy. Potřeba personálu se
snížila nejméně ze čtyř na dvě nebo občas (v noci) dokonce na jednu osobu. Proces hutnění trval v průměru
přibližně osm hodin. Nejlepších výsledků v průběhu
hutnického zpracování rudy (navzdory neexistenci
lupy) bylo dosaženo u pece 1/2011. Byla to také pec,
Abb. 32
Zerschlagener
Schlackeklotz
mit anhaftender
Ofenwandung.
Obr. 32
Rozbitý slitek strusky
s ulpělou stěnou pece.
109
Experimente
Abb. 33
Oberfläche einer
Schlacke mit Erz aus
Lomske der Serie 2011
mit hellen FeO-Nadeln
(Wüstit) in einer REMAufnahme.
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
suggerieren aber, dass der Temperaturanstieg zu hoch
war. Durch ein oxidierendes Milieu verbrannte das Eisen
oder wurde nicht vollständig reduziert.
Erst in den Versuchen von 2011 wurde Kalziumkarbonat (CaCo3 -Zugabe im Ofen 1/2011) als basischer Zuschlagstoff und Holzasche dem Erz hinzugegeben. Die
Schlacke wurde dünnflüssiger und ihr Fließverhalten
konnte optimiert werden. Zudem konnten die Öfen auch
in Intervallen ohne Luftzufuhr über die Blasebälge betrieben werden, da bei offenen Düseneinschuböffnungen die natürliche Luftzufuhr selbst bei schwachem Wind
ausreichte. Auch waren so nicht immer vier gleichzeitig betriebene Blasebälge nötig. Der Personalaufwand
Obr. 33
Povrch strusky s rudou
z Lomske ze série
pokusů z roku 2011 se
světlými jehličkami
FeO (wüstit) na
snímku z rastrovacího
elektronového
mikroskopu.
Abb. 34
Oberfläche einer
Raseneisenerzprobe
aus Lomske mit
hellen eisenreichen
Partien (Fe 2 O 3 > 80 %,
MnO 14 %) und grauen
Quarzkörnern in einer
REM-Aufnahme.
Obr. 34
Povrch vzorku
bahenní železné rudy
z Lomske se světlými
partiemi bohatými na
železo (Fe 2 O 3 > 80 %,
MnO 14 %) a šedými
křemennými zrny na
snímku z rastrovacího
elektronového
mikroskopu.
110
0,1 mm
0,5 mm
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
verminderte sich von mindestens vier auf zwei oder
zeitweilig (in der Nacht) sogar auf eine Person. Durchschnittlich dauerte ein Verhüttungsvorgang etwa acht
Stunden. Die besten Ergebnisse im Verhüttungsablauf
(trotz fehlender Luppe) wurden mit Ofen 1/2011 erzielt.
Es war auch der Ofen mit der höchsten Kalziumkarbonatzugabe (vgl. Abb. 38). Einschließlich der Nachheizphase lief er 15 Stunden.
Insgesamt wurden mit allen Vorbereitungen für drei
Verhüttungsversuche gut vier Wochen benötigt, wobei der Arbeitsprozess bereits mit der Verhüttung endete. Die weiteren Arbeitsschritte des Ausschmiedens
der Luppe entfielen zwangsweise. Welchen Einfluss
u které došlo k největšímu přidání uhličitanu vápenatého (srov. obr. 38). Včetně fáze dohořívání pec běžela
15 hodin.
Celkem bylo se všemi přípravami na tři hutnické
pokusy zapotřebí skoro čtyř týdnů, přičemž pracovní
proces končil již se zhutněním. Další pracovní kroky při
vykování lupy nuceně odpadly. Jaký vliv by měly změny
v pracovním procesu na kvalitu vyprodukovaného železa, jsme proto také nezkoumali.
Ještě v roce 1996 byla v Lomske těžena čerstvá
bahenní ruda s obsahem Fe2O 3 vyšším než 80 % a obsahem SiO2 téměř 12 hm. %. Naleziště však pro nás
bylo přístupné již pouze nepřímo přes starší hromady
Abb. 35
Zähflüssige Schlacke
verstopft die
Belüftungsöffnung des
Ofens.
Obr. 35
Viskózní struska ucpává
větrací otvor pece.
111
Experimente
112
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Veränderungen im Arbeitsprozess möglicherweise Auswirkungen auf die Qualität des erzeugten Eisens haben
würden, entzog sich daher ebenfalls einer Untersuchung.
Noch 1996 wurde in Lomske bergfrisches Raseneisenerz mit einem Fe2O3-Gehalt über 80 % und einem SiO2Gehalt von knapp 12 Gew.-% geborgen. Die Fundstelle
war uns aber nur noch indirekt durch ältere Raseneisenerzhaufen am Waldrand zugänglich. In Laborversuchen
wurde dieses hoch angereicherte Erz verhüttet. Dabei
konnte aus 17,4 kg Erz mit 25 kg Holzkohle in fünf Stunden eine Eisenluppe von 3,4 kg erzeugt werden. Ausgeschmiedet zu zwei Barren erbrachte das eine Ausbeute
von ca. 1,1 kg Eisen.
Allgemein betrachtet kann für das Scheitern der
Verhüttungsversuche primär das verwendete Raseneisenerz mit einem zu hohen Gehalt an Sand und Kies
und vergleichsweise geringen Eisenanteil als Ursache
herangezogen werden. Sollte es den damaligen Metallurgen mit ähnlich schlechten Erzen trotzdem gelungen
sein eine Eisenluppe auszubringen, dann bleibt uns als
Fazit nur die Möglichkeit vor ihrem Können den Hut zu
ziehen – allerdings konnten sie auf einen größeren Erfahrungsschatz zurückgreifen.
bahenní železné rudy na okraji lesa. Zhutnění této vysoce obohacené rudy proběhlo při laboratorních pokusech. Ze 17,4 kg rudy spolu s 25 kg dřevěného uhlí bylo
za pět hodin vyrobeno 3,4 kg železné lupy. Výtěžek činil
cca 1,1 kg železa vykovaného do dvou housek.
Z obecného pohledu může být příčinou neúspěchu
hutnických pokusů v první řadě použitá bahenní železná ruda s příliš vysokým obsahem písku a štěrku a
srovnatelně nízkým podílem železa. Jestliže se tehdejším metalurgům přesto podařilo s podobně nekvalitními rudami dosáhnout železné lupy, pak můžeme na
závěr před nimi jen smeknout – měli však možnost využít větších praktických zkušeností.
Abb. 36
Eisenluppe mit einem
Gewicht von 15 kg
einer Verhüttung von
Raseneisenerz im
Schachtrennofen von
Alfred Bullermann
aus Friesoythe
(Niedersachsen).
Aus einem Viertel
dieser Luppe wurde
eine Damastklinge
ausgeschmiedet.
Obr. 36
Železná lupa (hrudka)
o hmotnosti 15 kg
ze zhutnění bahenní
rudy v šachtové
hrudkovací peci
Alfreda Bullermanna
z Friesoythe (Dolní
Sasko). Z jedné čtvrtiny
této lupy byla vykována
damašková čepel.
Abb. 37 und 38
Obr. 37 a 38
113
Experimente
Ve r s u c h e z u r R a s e n e i s e n e r z v e r h ü t t u n g
Abb. 37
Chemische Zusammensetzung (Röntgenfluoreszenzanalyse, RFA) verhütteter rezenter Raseneisenerze aus Steinbach, Lkr. Görlitz (Steinbach 1 – 4) und Lomske, Lkr.
Bautzen (Lomske 1 – 3) (Analyse Verhüttungsergebnisse/Schlacken siehe Abb. 38).
Angefügt sind Vergleichsanalysen von Raseneisenerzen der selben Fundstelle (Lomske) aus dem Jahr 1996, ein erfolgreich verhüttetes Raseneisenerz aus Friesoythe,
Lkr. Cloppenburg (Niedersachsen), (BG – Bestimmungsgrenze).
Der Gesamteisengehalt der Proben ist jeweils in zwei unterschiedlichen Summen angegeben:
* Messwert des Elementes „Fe” (Element-Gehalt) der RFA als Summe (Fe0/2+/3+) aus den vorliegenden Eisenoxiden und metallischem Eisen.
** Berechneter Gesamteisengehalt auf Grundlage des Element-Gehaltes als dreiwertiges Eisenoxid (Fe 2 O 3).
Obr. 37
Chemické složení (rentgenová fluorescenční analýza, RFA) zhutněných současných bahenních rud ze Steinbachu, zemský okres Zhořelec (Steinbach 1 – 4) a Lomske,
zemský okres Budyšín (Lomske 1 – 3) (analýza výsledků hutnického zpracování/strusky viz obr. 38).
Připojeny jsou srovnávací analýzy bahenních rud téhož naleziště (Lomske) z roku 1996, úspěšně zhutněná bahenní ruda z Friesoythe, zemský okres
Cloppenburg (Dolní Sasko), (BG – hranice určení).
Celkový obsah železa u vzorků je uveden vždy ve dvou různých celkových hodnotách:
* Změřená hodnota prvku „Fe” (obsah prvku) z RFA jako součet (Fe 0/2+/3+) vyskytujících se oxidů železa a metalického železa.
** Vypočtený celkový obsah železa na základě obsahu prvku jako trojmocného oxidu železa (Fe 2 O 3).
Gehalt in ppm /
Obsah v ppm
Gehalt in Gew.-% / Obsah v hm. %
Eisenerzprobe
vzorek železné rudy
Fe*
Fe2O3 **
SiO2
P2O5
CaO
Al2O3
MnO
K 2O
SO2
MgO
Ba
Sr
Steinbach 1
27,90
39,90
44,30
0,60
0,06
< BG
0,08
0,58
0,10
< BG
170
20
Steinbach 2
24,34
34,80
52,60
0,49
0,06
< BG
0,08
0,61
0,09
< BG
190
20
Steinbach 3
29,23
41,80
43,00
0,61
0,06
< BG
0,07
0,58
0,09
< BG
170
20
Steinbach 4
26,29
37,60
49,90
0,51
0,06
< BG
0,07
0,61
0,14
< BG
180
20
60
Lomske 1
28,67
41,00
30,20
2,26
0,34
< BG
0,49
1,09
0,12
< BG
510
Lomske 2
39,72
56,80
20,20
1,99
0,34
< BG
3,36
0,74
0,15
< BG
760
70
Lomske 3
24,12
34,50
32,01
2,21
0,84
< BG
1,74
1,47
0,10
< BG
1710
150
Vergleichsanalysen (RFA) rezenter Raseneisenerzen von Lomske, Lkr. Bautzen aus dem Jahr 1996
Srovnávací analýzy (RFA) současných bahenních železných rud z Lomske, zemský okres Budyšín z roku 1996
Lomske-9A-I
52,80
75,50
13,60
3,76
1,09
2,80
1,79
0,42
< BG
0,15
1600
84
Lomske-9B-II
61,70
88,20
7,90
0,73
0,37
1,57
0,35
0,21
< BG
0,06
250
28
0,07
< BG
200
21
Friesoythe, Lkr. Cloppenburg / Niedersachsen 2011
Friesoythe, zemský okres Cloppenburg / Dolní Sasko 2011
Friesoythe
114
56,65
81,00
6,82
1,77
1,27
< BG
0,27
0,13
Pokusy
P o ku s y o t a v e n í b a h e n n í ž e l e z n é r u d y
Abb. 38
Chemische Zusammensetzung (Röntgenfluoreszenzanalyse, RFA) ausgewählter Schlacken aus den Verhüttungsversuchen von 2010 mit Erzen aus Steinbach, Lkr.
Görlitz (3, 4, 6/2010) und aus der Versuchsreihe 2011 mit Erzen aus Lomske, Lkr. Bautzen (1 – 3/2011). Angefügt sind zwei Vergleichsanalysen von Schlacken der
spätkaiserzeitlichen Fundstelle Lomske-3, Befund 11 und 18 (4. Jh. n. Chr.), die auf Erzvorkommen der selben Fundstelle zurückgehen.
Der Erzmischung im Ofen 1/2011 wurde ca. 15 –20 % CaCO 3 als Flussmittel zugesetzt, den Erzmischungen im Ofen 2 und 3/2011 Holzasche und
in geringer Menge CaCO 3 (unter 5%), (BG – Bestimmungsgrenze).
Der Gesamteisengehalt der Proben ist jeweils in zwei unterschiedlichen Summen angegeben:
* Messwert des Elementes „Fe” (Element-Gehalt) der RFA als Summe (Fe0/2+/3+) aus den vorliegenden Eisenoxiden und metallischem Eisen.
** Berechneter Gesamteisengehalt auf Grundlage des Element-Gehaltes als dreiwertiges Eisenoxid (Fe2O3).
Obr. 38
Chemické složení (rentgenová fluorescenční analýza, RFA) vybraných strusek z pokusů hutnického zpracování rudy z roku 2010 s rudami ze Steinbachu, zemský okres
Zhořelec (3, 4, 6/2010) a ze série pokusů z roku 2011 s rudami z Lomske, zemský okres Budyšín (1 – 3/2011). Připojeny jsou dvě srovnávací analýzy strusek z naleziště
z doby pozdního císařství Lomske-3, nález 11 a 18 (4. st. n. l.), které se týkají výskytu rudy na tomtéž nalezišti.
Ke směsi rudy v peci 1/2011 bylo přidáno cca 15 –20 % CaCO 3 jako tavicí přísada, ke směsím rudy v peci 2 a 3/2011 dřevný popel a
v menším množství CaCO 3 (méně než 5 %), (BG – hranice určení).
Celkový obsah železa u vzorků je uveden vždy ve dvou různých celkových hodnotách:
* Změřená hodnota prvku „Fe” (obsah prvku) z RFA jako součet (Fe 0/2+/3+) vyskytujících se oxidů železa a metalického železa.
** Vypočtený celkový obsah železa na základě obsahu prvku jako trojmocného oxidu železa (Fe 2 O 3).
Gehalt in Gew.-% / Obsah v hm. %
Schlacke
struska
Fe*
Fe2O3 **
SiO2
P2O5
CaO
Al2O3 MnO
Gehalt in ppm / Obsah v ppm
K2O
SO2
MgO
TiO2
Na2O
Ba
Sr
Cr
V
Zr
As
3/2010
21,68
31,00
63,40
0,32
0,36
< BG
0,12
0,97
0,02
< BG
< BG
< BG
260
40
< BG < BG < BG < BG
4/2010
20,35
29,10
66,40
0,31
0,32
< BG
0,14
0,81
0,03
< BG
< BG
< BG
270
40
< BG < BG < BG < BG 6/2010
18,81
26,90
65,40
0,29
0,45
< BG
0,13
0,94
0,03
< BG
< BG
< BG
270
150
< BG < BG < BG < BG 1/2011
25,17
36,00
32,60
1,56
19,50
3,78
1,40
1,29
0,07
0,40
0,23
0,29
900
100
100
200
100
< BG 2/2011
24,12
34,50
47,60
1,53
4,63
4,87
1,21
2,49
0,08
0,55
0,28
0,52
1000
200
200
100
200
48
3/2011
21,05
30,10
55,20
1,40
4,23
4,92
1,30
2,11
0,07
0,44
0,26
0,48
1000
100
200
100
100
35
Vergleichsdaten von Schlacken der späten römischen Kaiserzeit aus Lomske-3 / Befund 11 und 18 ( 4. Jh. n. Chr.)
Srovnávací údaje ke struskám z doby pozdního římského císařství z Lomske-3 / nález 11 a 18 (4. st. n. l.)
Lomske
3/11
38,15
54,55
32,53
1,78
1,66
3,43
3,93
0,97
< BG
0,20
0,27
0,16
3350
83
< BG < BG
135
< BG
Lomske
3/18
46,34
66,30
25,39
1,69
1,56
3,14
0,45
0,69
< BG
0,21
0,20
0,13
399
62
< BG
99
< BG
Danksagung
Für die Untersuchungen der Erze und Schlacken und die Hilfe bei der
Interpretation der Ergebnisse möchten wir an dieser Stelle ganz herzlich
Herrn Jörg Büchner vom Senckenberg Museum für Naturkunde in
Görlitz für die REM-Untersuchungen und Herrn Dr. Alexander Pleßow
vom Institut für Mineralogie der Technischen Universität Bergakademie
Freiberg für die RFA-Untersuchungen danken. Unser besonderer Dank
gilt dem Kunstschmied Herrn Alfred Bullermann aus Friesoythe in
Niedersachsen, der uns aus seinen Erfahrungen mit vielen Ratschlägen
hilfreich unterstützte.
86
Poděkování
Pokud jde o zkoumání rud a strusek a pomoc při interpretaci výsledků,
rádi bychom na tomto místě srdečně poděkovali panu Jörgu Büchnerovi
ze Senckenbergova přírodovědného muzea ve Zhořelci za analýzy
provedené pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu (REM) a panu
Dr. Alexanderu Pleßowovi z Institutu mineralogie Technické univerzity –
Báňské akademie Freiberg za rentgenofluorescenční analýzy (RFA).
Náš zvláštní dík patří uměleckému kováři, panu Alfredu Bullermannovi
z Friesoythe v Dolním Sasku, který nám na základě svých zkušeností
pomohl mnoha radami.
115
Download

Versuche zur Raseneisenerzverhüttung Pokusy o tavení bahenní