Archeologia ed archeometria della produzione ceramica e metallurgica dall'antichità al Medioevo in Italia

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Processi metallotecnici > Processo diretto > Processo indiretto

Nell'antichità e per tutto il Medioevo, fino almeno al XIV secolo, la produzione di ferro attraverso il processo diretto richiedeva una serie di lunghe e complesse operazioni prima di poter ottenere un prodotto finito rispondente ai criteri della funzionalità.

In primo luogo erano necessarie alcune operazioni successive all'estrazione e preliminari alla lavorazione vera e propria del minerale, quali pesta e lavaggio, arrostimento, preparazione del combustibile.

Il ferro, inoltre, presenta maggiori difficoltà di lavorazione rispetto agli altri metalli in quanto richiede un'alta temperatura di fusione per risultare puro.

Questo rappresentò uno dei maggiori ostacoli nell'antichità e nel Medioevo, data l'impossibilità di raggiungere una temperatura sufficiente per la fusione (1.536°C) e di ottenere un metallo completamente puro.

Il cosiddetto antichissimo metodo diretto, utilizzato fin oltre il Medioevo in Europa e tradizionalmente usato in Africa fino agli anni '60, permetteva di ottenere, senza giungere alla fusione e per riduzione degli ossidi, soltanto una massa spugnosa del metallo, o bluma, che doveva essere sottoposta ad un'ulteriore lavorazione prima che si potesse ottenere il ferro solido.

Questo procedimento, data l'imperfetta riduzione, comportava che nelle scorie fosse ancora presente un altissimo contenuto di ferro, che poteva superare anche il 40%.

Per un radicale mutamento della qualità del ferro bisognerà attendere l'età moderna, quando lo sviluppo degli altiforni, una maggiore ventilazione, e l'utilizzo del carbon fossile renderà possibile la produzione di gettate di ferro, grazie al raggiungimento di temperature assai elevate.

La temperatura ottenuta nelle fornaci utilizzate con questo metodo, dette bassi fuochi, non era sufficiente per la fusione del ferro, ma soltanto a provocare la formazione di grani di ferro che gradualmente si coagulavano in una massa spugnosa.

Le scorie liquide, costituite per la maggior parte da silice e ossidi non ridotti, colavano nel fondo della fornace o all'esterno di essa, lasciando nella parte superiore del forno, il materiale infusibile.

La massa spugnosa o bluma, così ottenuta era, tuttavia, ancora mista a scorie fluide; per questa ragione, una volta estratta la bluma dal forno (dall'alto nelle fornaci meno evolute e dal basso in quelle più efficienti), essa doveva essere ancora a lungo lavorata (processo di raffinazione della bluma).

Quest'operazione di raffinamento durava, ed era ripetuta, tanto quanto era necessario per ottenere il metallo il più puro possibile. La fusione della ganga o roccia sterile si verificava, al contrario, a basse temperature e senza fondenti.

Questo processo diretto di riduzione del minerale non consentiva una elevata produzione di ferro che, oltretutto, aveva uno scarso tenore di carbonio.

Il ferro così prodotto (anche dopo il processo di raffinazione della bluma), infatti, è dolce, resistente ma privo della durezza necessaria per fabbricare armi ed utensili.

Inoltre, le qualità di questo metallo sono tutt'altro che omogenee, dal momento che sono legate sia al tipo del minerale di ferro trattato in vista dell'ottenimento del lingotto, sia alle abilità tecniche dei singoli artefici.

Per cui anche la messa in forma dell'oggetto richiede un ulteriore processo, ovvero la forgiatura, l'applicazione dei procedimenti termochimici e termomeccnici atti a fornire al prodotto finito i requisiti funzionali e meccanici richiesti.