Estrazione
di rame metallico
da calcopirite
Il 23 novembre 2009, fondendo minerale di rame, cioè calcopirite, il Gruppo ARCA ha prodotto il primo piccolo massello di metallo (Fig.1); ciò fa seguito ad anni di esperimenti nel campo della archeometallurgia, anni finalizzati a ripercorrere e quindi a riproporre un procedimento e uno strumentario plausibilmente simili a quelli che nell’età del Rame/Primo Bronzo conducevano alla estrazione di rame a partire da soli solfuri metallici *.
Nella lunga serie di esperimenti, guidati dal semplice criterio della ‘prova ed errore’, da alcune conoscenze ricavate da testi cinque/seicenteschi di metallurgia e da nozioni elementari di chimica di base, si è in noi decantata e consolidata la convinzione che all’epoca l’apparecchiatura fusoria utilizzata potesse consistere in un semplice crogiolo posto sul fuoco e da uno o più ugelli che vi insufflavano l’aria dei mantici**: all’epoca, un apparato probabilmente similare era stato concepito e utilizzato dai metallurghi per ricavare il metallo non dai solfuri, bensì da minerali più semplici da trattare, e cioè gli ossidi e i carbonati di rame. Nel nostro sito-web (e nel presente Notiziario a pag.7), viene riportata la descrizione di un esperimento di questo tipo, da noi eseguito nella primavera del 2009: invece che sui carbonati, si è però operato su solfato di rame commerciale; il processo si è svolto con una efficienza accettabile: dalla sostanza è stata estratta una quantità di rame corrispondente a circa il 15% in peso, rispetto al 25 % contenuta e teoricamente ricavabile.
Qui ed ora viene esposto nelle sue linee generali l’esperimento di fusione di solfuri di rame (smelting): l’obbiettivo raggiunto è stato perseguito a lungo anche da diversi gruppi di ricerca italiani e stranieri, ma a tutt’oggi, salvo smentite, non ci risulta che i loro esperimenti abbiano conseguito dei risultati pratici, bensì solo teorici. È vero che su alcuni siti web si trovano informazioni riguardanti tentativi ‘riusciti’ ma questi presentano una modalità di esecuzione poco verosimile anche per l’antichità.
Descriviamo ora il nostro modo di procedere:
Il minerale da noi acquistato sul mercato, cioè calcopirite con contenuto ricco in rame, è stato trattato secondo la sequenza:
- macinazione a grana fine con mortaio
- arrostimento all’aria
- fusione in crogiolo, con carbone di legna.
Come necessario complemento si è ottenuta una quantità abbondante di scoria allo stato fuso che, accidentalmente, è traboccata dal crogiolo (tra l’altro la scoria ha assunto una forma artistica, come si può vedere in Fig.2).Quale evento del tutto inaspettato rispetto alla letteratura esistente sull’argomento, nella procedura seguita non è stata prodotta se non in quantità molto ridotta, quale stadio intermedio, la cosiddetta metallina o matte, un composto di solfuri semplici (e ossidi) da sottoporre a nuova fusione per giungere al rame nero: quindi, nell’esperimento, contando anche la fase dell’arrostimento iniziale del minerale, si è ricavato metallo con due soli passaggi pirotecnologici: arrostimento e fusione.
Si può presumere che la mancanza dello stadio di metallina possa essere imputabile al buon arrostimento del minerale (eseguito senza commistione tra combustibile e minerale); questa fase richiederà ulteriori approfondimenti e verifiche.
Ora, le necessarie analisi mostreranno se il rame prodotto consista o meno in rame nero, metallo che, per diventare rame puro, necessita della successiva fase di raffinazione. Analisi chimiche verranno eseguite sia sul minerale arrostito, per comprenderne la composizione, che sulla scoria, allo scopo di verificare l’efficienza del processo nell’estrazione del rame e della segregazione del ferro.
L’esperimento, ripetiamo: rame metallico ottenuto da soli solfuri, va ora riprodotto più volte per consolidare le procedure seguite (soprattutto riguardo alla fase di arrostimento) e per acquisire certezza nella ripetibilità della prova***.
Per ora, ARCA ha brindato al primo considerevole risultato conseguito.
*Nell’esperimento descritto la produzione di aria è stata ottenuta con ventilatore elettrico: in futuro verranno utilizzati mantici a mano
**Non è certamente escluso che successivamente, sempre per l’età del Rame, l’apparato possa essere stato trasformato in una conca in terra rivestita di argilla; finora questa ipotesi è confortata dal mancato ritrovamento di strutture fusorie di quel periodo.
***L’ulteriore verifica è avvenuta il 28 febbraio 2010: questo secondo esperimento ha prodotto un rame con caratteristiche analoghe al precedente, cioè colorazione rosata tendente al grigio; il metallo presenta inoltre un leggero magnetismo: è probabile che questi aspetti trovino la loro origine nella presenza nel minerale di un poco di ematite.
Il Gruppo ARCA