灰吹き

灰吹法は冶金学における精錬法であり、鉱石または合金金属を非常に高温で処理し、制御された操作にかけることで、金や銀などの貴金属を鉱石に含まれる鉛、銅、亜鉛、ヒ素、アンチモン、ビスマスなどの卑金属から分離する。^{[1] [2] [3]このプロセスは、}貴金属は卑金属よりもはるかに高い温度で酸化または化学反応を起こすという原理に基づいている。貴金属を高温で加熱すると、貴金属は分離したままになり、他の金属は反応してスラグやその他の化合物を形成する。^[4]

初期青銅器時代以来、この方法は精錬された鉛鉱石から銀を得るために使用されていました。 ^{[5] [6]}中世とルネッサンスまでに、灰吹法は貴金属を精錬するための最も一般的な方法の1つでした。その頃には、鉱物の分析には火分析が使用されていました。つまり、鉛などの新鮮な金属やリサイクル金属をテストして、宝飾品や貨幣の製造のための純度を判定していました。灰吹法は現在でも使用されています。^{[4] [7]}

自然銀は希少元素です。銀はそれ自体として存在しますが、通常は他の金属と結合した状態で、または銀化合物を含む鉱物中に存在し、一般的には方鉛鉱（硫化鉛）や青鉛鉱（炭酸鉛）などの硫化物の形で存在します。そのため、銀の一次生産には、銀を含む鉛鉱石の精錬と灰吹法が必要です。^{[8] [4]}

鉛は327℃、酸化鉛は888℃、銀は960℃で溶ける。銀を分離するために、合金は再び960℃から1000℃の高温で酸化環境で溶解される。鉛は一酸化鉛に酸化され、これはリサージと呼ばれ、存在する他の金属から酸素を捕捉する。液体の酸化鉛は毛細管現象によって炉床ライニングに除去または吸収される。この化学反応^{[9] [10] [11]}は次のように考えることができる。

Ag (s) + 2 Pb (s) + O
₂(g) → 2 PbO (吸収) + Ag(l)

炉床の底は鍋の形に掘られ、貝殻、石灰、骨灰などカルシウムやマグネシウムを豊富に含む不活性で多孔質の材料で覆われていた。 ^[12]鉛はシリカ（粘土化合物）と反応して粘性のあるケイ酸鉛を形成し、リサージの必要な吸収を妨げるため、内張りは石灰質でなければならなかった。一方、石灰質の材料は鉛と反応しない。^[8]リサージの一部は蒸発し、残りは多孔質の土の内張りに吸収されて「リサージケーキ」を形成する。^{[10] [13]}

リサージケーキは通常、円形または凹凸があり、直径約15cmです。これらは、初期青銅器時代の灰吹きの最も一般的な考古学的証拠です。^[14]考古学者は、その化学組成を分析することで、どのような鉱石が処理されたか、その主成分、およびその処理で使用された化学的条件を判別できます。これにより、生産プロセス、貿易、社会的ニーズ、または経済状況についての洞察が可能になります。

小規模な灰吹法は、灰吹炉で行うものと同じ原理に基づいています。主な違いは、テストまたは取得する材料の量にあります。鉱物は、金属成分を濃縮して貴金属を分離するために、粉砕、焙焼、精錬する必要があります。ルネッサンスまでに、灰吹法の用途は多様化しました。鉱山からの鉱石の分析、宝石やコインの銀の量のテスト、または実験目的のため。^{[4] [15] [16]}これは、キューペルと呼ばれる小さくて浅い容器で行われました。

小規模の灰吹法の主な目的は鉱物や金属の分析と試験であったため、試験対象物は慎重に計量されなければならなかった。分析は灰吹炉または分析炉で行われたが、空気が鉛を酸化するのを確認するため、また、プロセスが完了したら灰吹炉を確実に取り除くために、窓とふいごを備えていなければならなかった。不純物をさらに分離するために、試験対象物に純粋な鉛を加えなければならない。灰吹炉が灰吹炉に吸収された後、銀のボタンが形成され、灰吹炉の中央に沈殿した。^{[7]合金に一定量の金も含まれていた場合、}銀と一緒に沈殿するため、両者を分離するために分離する必要があった。^[17]

小規模な灰吹き法の主な道具はキューペルでした。キューペルは丁寧に作られました。キューペルは、骨灰でできた逆さの円錐台形の小さな容器でした。ゲオルク・アグリコラ^[18]によると、最高の材料は焼いた鹿の角でしたが、魚の棘でもよかったそうです。灰は細かく均質な粉末になるまで挽き、粘着性のある物質と混ぜてキューペルを成形します。型は底のない銅で作られ、キューペルを取り外すことができました。丸い乳棒でキューペルの中央の浅いくぼみを作りました。キューペルのサイズは、分析する材料の量によって異なります。この同じ形状が現在まで維持されています。

考古学的調査、考古冶金学的分析、ルネッサンス期の文献から、灰皿の製造にさまざまな材料が使われていたことがわかっています。質の悪い骨と木灰の混合物で作ることもできたし、この種の混合物を底に、上層に骨灰を使って型を作ることもできたそうです。^{[5] [19] [7]さまざまなレシピは、分析者の専門知識や、灰皿が作られた特別な目的（}鋳造、宝飾品、リサイクル材料や硬貨の純度試験）によって異なります。考古学的証拠によると、小規模な灰皿製造の始まりには、陶片や粘土の灰皿が使用されていました。^{[17] [20] [21]}

銀が初めて使用されたのは、近東のアナトリアとメソポタミアで、紀元前4千年紀から3千年紀、つまり初期青銅器時代であった^{[22] [23]}。銀や鉛の物品、石灰石片、鉱滓の考古学的発見が、さまざまな場所で研究されてきた。これは鉛鉱石から銀が抽出されたと解釈されてきたが、母岩に埋め込まれた目に見える銀鉱物から銀を集めるために鉛が加えられたという説もある。どちらの場合も、銀は灰吹き法によって鉛金属から回収された。^[24]

その後の鉄器時代には、卑金属を余剰の鉛で溶融する灰吹法が行われた。この溶融でできた地金または生成物は、灰吹炉で加熱され、貴金属に分離した。^[25]スペインのウエルバ近郊にあるリオ・ティント などの鉱山は、ギリシャのラウリオンと同様、地中海周辺の重要な政治的、経済的拠点となった。^[26] 紀元前500年頃、ラウリオン鉱山を支配したことで、アテネは地中海で政治的優位性と権力を獲得し、ペルシア人を倒すことができた。^[27]

ローマ時代、帝国は広大な領土でローマ文明を支えるために大量の鉛を必要としていた。彼らは征服した地域で鉛と銀の採掘が可能な鉱山を探した。銀貨が交換手段として標準化され、銀の生産と鉱山管理が経済的、政治的な力を与えた。ローマ時代、鉛鉱石の銀含有量が0.01%以上であれば採掘する価値があった。^[28]

分析に灰吹き法が使われるようになった起源は不明である。灰吹き法に関する最も古い文献の一つは、12世紀のテオフィラス・ダイバース・アルスによるものである。 ^[29] この方法は16世紀までほとんど変化がなかった。^[21]

小規模な灰吹法は、歴史上開発された最も重要な火分析法であり、おそらく化学分析の起源であると考えられる。^[5] 文書による証拠のほとんどは16世紀のルネッサンス期のものである。ヴァノッチョ・ビリンツィオ、^[30] ゲオルク・アグリコラ、ラザルス・エルカーらは、鉱石の採掘と検査の技術、および灰吹法の詳細な説明について記している。彼らの説明と仮定は、中世およびルネッサンス期のヨーロッパのさまざまな考古学的発見で確認されている。この頃までに、主に鉱山で鉱石を検査してその採掘の可能性を確認するため、火分析の量はかなり増加した。灰吹法の主な用途は鋳造活動に関連したものであり、宝石の検査にも使用された。^[21] ルネッサンス期以降、灰吹法は標準化された分析方法となり、ほとんど変わっていないことからその効率性が実証されている。その発展は古代の経済、政治、戦争、権力の領域に影響を及ぼしました。

ペルー、ボリビア、エクアドルで特に発見されたスペイン以前の銀製装飾品が大量にあることから、スペイン以前の文明では原材料を天然鉱石から得たのか、それとも銀鉛鉱石から得たのかという疑問が浮上する。アメリカ大陸でも天然銀は入手できるかもしれないが、旧世界と同じくらい希少である。植民地時代の文献から、植民地時代にスペイン人によってメキシコからアルゼンチンにかけて銀鉱山が開かれたことが分かっており、その主な鉱山はメキシコのタスコとボリビアのポトシであった。

植民地時代の文献には、ペルーとボリビアでスペイン人が所有していた銀鉱山から採れる鉱石を精錬するために使われた、ワラチナと呼ばれる高炉が記述されている。確定的ではないが、スペイン征服以前にもこの種の炉が使われていたと考えられている。ボリビアのポトシ、ポルコ市での民族考古学と考古学の研究から、ヨーロッパ人以前にもワラチナが使われていたことが示唆されている。^[31]

インカ以前のアンデスにおける銀の製錬や採鉱に関する具体的な考古学的記録はない。ペルー中央高地では、インカ以前とインカ時代の銀と鉛の工芸品が発見されている。銀工芸品に鉛が含まれていることから、考古学者はそこで灰吹法が行われたと推測している。^[32]

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