Fe-Mn konkrece III - experimentální tavba

Článek navazuje na mé dva předchozí příspěvky o lokalitě s nálezy železomanganových konkrecí. Jak uvádí historik R. Hurt v Dějinách Lukova, snad během třicetileté války tu vznikají na popud Jana Fridricha Minkvice I. z Minkvicburku, správce a držitele lukovského panství, dva mlýnky a železný hamr s tím, že surovina pro něj byla těžena v blízkém okolí. Jindřich Chylík, hospodářský historik Moravy a Slezska, v článku Železné hutě na Valašsku vydaném roku 1949, cituje listinu, kde Jan Bedřich Minkvic z Mikvicburku, pán na Lukově, oznámil moravskému guberniu, že železné doly a hutě byly pro tatarský vpád roku 1663 uzavřeny. O tom, že by je obnovil nic nevíme.
Hlavně díky paní Mgr. A. Dovicové, kurátorce mineralogických sbírek muzea jihovýchodní Moravy ve Zlíně, se vše dostalo až do závěrečné fáze, tedy experimentální tavby této železné rudy ve středověké peci. Chtěli jsme si ověřit, jestli rudu mohli lidé používat k výrobě železa už ve středověku. K tavbě byl použit jeden kus pelosideritu o váze 35kg, který paní geoložka z lokality přinesla a následně vypražila. Před samotným pražením musel být pelosiderit roztlučen na menší kusy. V ohni se u něj eliminovalo CO2 a zároveň se ruda obohatila železem. Výsledný produkt se stal magnetickým což umožnilo jeho separaci magnetem. Následovalo drcení do přiměřené velikosti vhodné pro tavbu. Přímo do vsázky bylo použito 12kg napražené rudy. K tavbě se musel obstarat také dostatek dřevěného uhlí o správné hrubosti. Neměli jsme k dispozici uhlí vyrobené v milíři, protože i to se dnes vyrábí spíše formou experimentu, ale z retorty, které od poloviny dvacátého století milíře nahradily. Mají tvar ocelového válce s velkými vraty, který se zevnitř naplní dřevem a zápal se provádí od jejího dna. Pro naši tavbu vyrobila dřevěné uhlí v retortě firma pana Černocha z Kašavy. Další věcí, kterou bylo nutné opatřit, byl jíl ke stavbě pece. Byl nakopán nad malenovickou cihelnou a musel se upravit šlapáním s příměsí písku a suché trávy. Stavba byla situována do místa původní pece z minulé tavby a typem je to pec vestavěná.
Po vysušení pece se mohlo začít se samotnou tavbou o které se vedl přesný protokol. Odvažovaná ruda se mísila v předem daném poměru s dřevěným uhlím a za nepřetržitého dmýchání vzduchu byla do pece přisypávána v určených časových intervalech. Několikrát se provedl i odpich strusky, která byla vždy hodně tekutá. Už v té době jsme si všimli, že po vychladnutí obsahuje kulovité kapky vyredukovaného kovu. Přibližně po třech hodinách jsme tavbu ukončili a vylomili pecní štítek. Nastal okamžik pravdy. Vyhrnovali jsme obsah pece a hledali železnou houbu o které jsme předpokládali, že vznikla. To co jsme za ní považovali se po úderu kladivem rozpadlo. Byla to jen spečená struska. Nastalo velké zklamání. Pokračovali jsme dále ve vyprazdňování pece a narazili na nístěj, která byla zalita kovem. Právě v ten okamžik nám sice tavba skončila, ale otázek přibylo.
Co jsme to vlastně vytavili? Zajímavé byly Widmanstättenovy struktury viditelné na lomu i bez nabroušení a naleptání. Obvykle lze tuto strukturu najít v meteoritech, ale Widmanstättenovu strukturu lze nalézat i u starověkých železných předmětů a při moderní výrobě oceli, tedy slitině železa a uhlíku (C < 2.14%), se vyskytují v silně přehřáté oceli (po odlití) a výrazně snižují její mechanické vlastnosti. . Můj původní předpoklad byl, že se jedná o bílou litinu. Vyrobit litinu nebylo nic neobvyklého ani pro starověkého hutníka. Je ustálený názor, že to byl pro něj produkt nechtěný a vlastně nevhodný k dalšímu zpracování. Za počátek výroby a zpracování litiny v západní Evropě se považuje 13.století, to znamená o hodně později než v Číně. Ovšem objevují se důkazy, že se tento materiál v malém množství v Evropě zpracovával už před tímto datem.
Nám už zbývala jen možnost rozborů a hypotéz. Co bylo první na řadě byl přívod vzduchu. Dmýchací měch byl podle odborníka příliš zatížen a tak dodával do pece velké množství vzduchu v krátkých časových intervalech což mohlo způsobit uvnitř pece zvýšení teploty nad přípustnou mez a zkapalnění vyredukovaného kovu čemuž i odpovídají četné kapky železa ve strusce. Další vysvětlení nám už mohou poskytnout jen rozbory. Z tavby jsem si přinesl několik kousků strusky a 54 gramový kousek železa u kterého jsem si následně nechal udělat rozbor. Výsledky vidíte v přiložené koláži. Jak uvedl odborník na historické tavby pan doktor Dominik Talla, který tuto tavbu bude hodnotit z té odborné stránky, na základě výsledků prvotních rozborů je tu zatím předpoklad, že by se tato ruda ve starých pecích k výrobě železa, za dodržení určitých pravidel, použít dala. Vše ovšem záleží ještě na rozborech samotné strusky, vypražené rudy a rozborech z více míst vytaveného železa, které budou provedeny ve specializované laboratoři.
Věc, kterou jsem zatím nezmínil je připomenutí, z jaké rudy jsme tavili. Byla to železo-manganová konkrece s vyšším obsahem manganu. Mangan byl pro hutníky věc tajemná od středověku. V literatuře se někdy uvádí, zatím nepotvrzená hypotéza, že mangan měl klíčovou a tajemnou roli v procesu výroby Ferrum Noricum. Už Plinius se pokusil popsat neznámé chování manganu v práci. „Mirumque, cum excoquatur vena, aquae liquari ferrum postea in spongeas frangi“ a nazval burel, oxid manganičitý, jako „ženskou“ odrůdu magnetovce - falešný magnet. Podle zmínek Mathesia a Agricoly - autorů 16.století - se do vsázky při tavbě železné rudy přidávala, mimo vápenec jako struskotvorná přísada, právě železomanganová ruda. To vedlo k většímu uvolnění železa do železné lupy a tím k větší výtěžnosti. Bylo li to potřeba, používaly se železomanganové rudy také pro zvýšení nauhličení železné lupy. Mezi starými saskými horníky se ujal pro mangan přívlastek altweibisch Eisen, neboli babské železo a názor, že je mangan železnou rudou, se udržel až do poloviny 18.století.
Z předcházejících informací mi vychází, že mangan obsažený v FeMn konkréci zřejmě může při tavbě v historické peci změnit kladně vlastnosti strusky. Zároveň zvýšit výtěžnost železa z rudy a změnit interakci uhlík-železo tak, že je možná snazší vyrábět ocel nebo litinu místo kujného železa.
Při detektorové prospekci v lokalitě nálezu Fe-Mn pelosideritu bylo nalezeno i několik artefaktů, které možná mohou dokládat hutní zpracování místní rudy. Také zde v minulosti proběhl geologický průzkum i několik hloubkových vrtů. Ty potvrdily nejenom přítomnost železomanganových konkrecí, ale i  limonitové vložky o síle několika desítek centimetrů mezi pískovcovými bloky. Je pravděpodobné, že výrobci železa v dávných dobách mohli být dobře obeznámeni s rozdíly barev rudy a  jejich vlastnostmi natolik, že mohli pro danou tavbu tyto rudy kombinovat na rozdíl od nás, kteří jsme pro experimentální tavbu použili pouze jeden kus pelosideritu. Jejich výsledný produkt mohl tedy mít zcela odlišné složení než námi vytavené železo. Na závěr ještě poděkování.
RNDr. Václavu Vávrovi, Ph. D a Ing. Miroslavu Bedáňovi za konzultace k problematice železitých konkrecí. Vedoucímu experimentální tavby Josefu Hausnerovi a jeho pomocníkům, Lukáši Loveckému, konzervátoru kovů ( staví na fotografiích pec ), Lucii Valouškové, konzervátorce keramiky (vyrábí na fotografii dyznu), Anice Grabec, konzervátorce dřeva a Ludmile Hausnerové, předchozí geoložce. Ing. Horymíru Hruboňovi za zajištění analýz. Dominiku Tallovi, Mag. Dr. za to, že odborně zhodnotí celou tavbu.
Největší poděkování patří paní Mgr. A. Dovicové, která odvedla nejen velký kus práce před samotnou tavbou i při ní, ale celou akci vlastně zorganizovala.
ROSSY