hutnia.pl

"... trzeba przywrócić rangę myśleniu, logicznym związkom z nowymi faktami, a nie tylko z przeszłymi wzorcami. Wytworzyć inwencję nie tylko gotówkową i aparaturową. Wytworzyć nowy system kojarzenia faktów. Wyczulić się na całokształt problemu, a nie tylko na epizod. "

Włodzimierz Sedlak, "Życie jest światłem"

---

W publikacjach z badań archeologicznych nad rudą Ĺźelaza uĹźywaną do staroĹźytnego procesu dymarskiego nie znajdziemy o niej niczego konkretnego. Mimo, Ĺźe odkopano tysiące kloców ĹźuĹźla i przeanalizowano pod tym kątem zachowane w przyzwoitym stanie obiekty sąsiadujące właściwym piecom, a nawet odnaleziono w badaniach archeologicznych praĹźaki i składowiska rudy, nikt nie sformułował jednoznacznie, jakiej dokładnie rudy uĹźywano do procesów produkcji Ĺźelaza. Nie chodzi głównie w tym pytaniu skąd ją wydobywano i jakie potencjalnie złoĹźa oprócz kopalni w Rudkach mogły być Ĺşródłem zaopatrywania w nią. Cała masa jednostkowych faktów szkicuje odpowiedzi na te pytania. Analiza kaĹźdej odpowiedzi z osobna nie budzi zastrzeĹźeń. Niestety po połączeniu ich w całość z proponowanym procesem wytopu, stają się zupełnie niestrawne. NajwaĹźniejszym pytaniem na które brak odpowiedzi, to nie skąd i jaką rudę wydobywano tylko jak przygotowywano ją jako wsad do pieca? Wiemy, Ĺźe ją praĹźono i rozdrabniano. Tylko czy na tym zabieg kończono?

Dyskusja nad rudą jednak ograniczyła się w kręgach naukowych głównie do pytania skąd i jaką rudę wydobywano. Opisuje ją najdokładniej S.Orzechowski zajmujący się zapleczem surowcowym staroĹźytnego hutnictwa świętokrzyskiego (66, Orzechowski, 2007, str.147-163). Słusznie jednak na wstępie obszernego podsumowania wskazuje, Ĺźe "W efekcie po pięćdziesieciu latach systematycznych prac archeologicznych nad staroĹźytnym hutnictwem świętokrzyskim nasza wiedza na ten temat nie wyszła poza sformułowane na początku tezy." (66, Orzechowski, 2007, str.147)

Zapleczem materiałowym do trwającej kilkaset lat produkcji Ĺźelaza nie było jedno złoĹźe czy jeden rodzaj rudy Ĺźelaza. Naukowcy słusznie zakładają, Ĺźe wytop opierał się na róĹźnych rudach z róĹźnych złóĹź, wydobywanych przez potrafiących zidentyfikować je górników współpracujących z hutnikami. Obiektem poszukiwań na pewno były złoĹźa bogatego hematytu, gorszych nieco syderytów czy ubogich limonitów. Moim załoĹźeniem wyjściowym do rozwaĹźania nad wsadem do pieca kotlinkowego z regionu Gór Świętokrzyskich będzie teza, Ĺźe głównym Ĺşródłem zaopatrywania w surowiec była kopalnia w Rudkach a głównym jej urobkiem był hematyt, a właściwie śmietana hematytowa. Dziwnym trafem właśnie ta śmietana hematytowa jest od pewnego momentu konsekwentnie omijana i dyskredytowana w procesie rekonstrukcyjnym i rozwaĹźaniach naukowców. Do przyczyn dyskryminowania tejĹźe śmietany i jej roli w procesie  rekonstrukcyjnym odniosę się w odpowiednim momencie.

Szacunki wagowe przerobionej w piecach rudy w rejonie Gór Świętokrzyskich sięgają ponad 80 tys. ton. Wyliczona przez naukowców masa wyprodukowanego z tej rudy Ĺźelaza o wartości handlowej, wyniosła 11 tys. ton. (22, Bielenin, 1992, str.191; 66, Orzechowski, Suliga, (red.), 2006, str.88) Ogrom tego prehistorycznego przemysłu imponuje szczególnie gdy uświadomimy sobie, Ĺźe wszystko wykonywano ręcznie, z uĹźyciem najprostszych narzędzi.

Chwilowo nie poddam analizie skąd wzięto powyĹźsze liczby. Zainteresowanych odsyłam do książki pt. "Zaplecze osadnicze i podstawy surowcowe staroĹźytnego hutnictwa świętokrzyskiego" będącej pokłosiem pracy doktorskiej Szymona Orzechowskiego. Choć tytuł moĹźe obiecywać coś więcej, niestety nie znajdziemy w niej logicznej odpowiedzi na pytania jakiej rudy i skąd wydobywanej uĹźywano w procesie dymarskim. NaleĹźy jednak uczciwie stwierdzić, Ĺźe to i tak najobszerniejsza pozycja wydawnicza w tej kwestii staroĹźytnego hutnictwa. Pozwala przede wszystkim na zrozumienie jakim kluczem kierują się w badaniach naukowcy, próbujący przyporządkować znalezione kloce ĹźuĹźla, do potencjalnego złoĹźa rudy z których powstały. Więcej uwagi procesom metalurgicznym i rekonstrukcyjnym poświęcili M.Karbowniczek i I.Suliga w "50 lat badań nad staroĹźytnym hutnictwem świętokrzyskim. Archeologia-Metalurgia-Edukacja" pod redakcją S.Orzechowskiego i I.Suligi. Warto wgłębić się w archeologiczny "fundament" ich analizy, bo jest podstawą daleko idących w skutkach obliczeń i wniosków.  

Analiza składu chemicznego rudy w konfrontacji ze składem chemicznym ĹźuĹźla jest najwaĹźniejszym dla naukowców sposobem identyfikacji złoĹźa z którego pochodzi. Oczywiście nie bez znaczenia jest odległość jaką dzieli miejsce wydobycia rudy od przeprowadzenia procesu wytopu. Synteza tych czynników, ograniczona obszarem 800 km kwadratowych w których zamykał się hutniczy przemysł, jest polem do produkcji opracowań o przytłaczającym wydĹşwięku ilości analizowanych danych i statystyki w nich zawartych. 

Spróbujmy jednak zadać głośno jedno waĹźne pytanie - dlaczego naukowcy zadali sobie tyle trudu, po za oczywistym spełnianiem obowiązków słuĹźbowych? Czy nie łatwiej byłoby wyjąć z kloca ĹźuĹźla lub z kotlinki kawałek rudy, dokładnie go zbadać i określić skąd pochodzi i jak potencjalnie mógł być wydobyty przez staroĹźytnych?

Niestety to niemoĹźliwe. Nie zachował się Ĺźaden, nawet malutki kawałek rudy, ani w ĹźuĹźlu, ani w kotlince. Podobno były znalezione na powierzchni swobodnego krzepnięcia pojedyncze kawałeczki rudy a raczej plamy po rudzie (?) o których wspomina w swoich publikacjach M.Radwan i K.Bielenin, ale nie poddano ich szczególnej analizie, dającej odpowiedzi na nurtujące pytania. (4, Bielenin, Radwan, 1959, str.297; 72, Radwan, 1963, str.56) Przekazano J.Piaskowskiemu próbki rudy ze stanowiska w Podchełmiu i nie były to fragmenty rudy opisane jako plamy na powierzchni zastygłych kloców ĹźuĹźla. Do badań przekazano jedynie wiśniowo-fioletową substancję odnalezioną na dnie jamy mieszkalnej. (6, Bielenin, 1961, str.153-154) Wyniki swoich badań J.Piaskowski opublikował w artykule "Sprawozdanie z badań rudy, ĹźuĹźla i fragmentów łupek z Podchełmia, powiat Kielce, Gardzienic, powiat Lipsko oraz Jeleniowa i Starej Słupi, powiat Opatów" w 1960 roku w R.VIII Kwartalnika Kultury Materialnej. Substancję odkrytą w Podchełmiu zidentyfikował jako rudę Ĺźelaza. Ciekawostka - jej skład chemiczny róĹźnił się znacznie od składu chemicznego klocy ĹźuĹźlowych z pobliskiego piecowiska. K.Bielenin rok póĹşniej opisuje lakonicznie odłamki rudy znalezione na fragmentach polepy z jego szybowej części. (6, Bielenin, 1961, str.160) Nie przeprowadzono jednak badań nad nią. Ot i cały dorobek poszukiwań rudy w klocach ĹźuĹźla i na ścianach szybu tysiecy przebadanych pieców. Więcej rudy w kotlinkach i na ściankach szybów nie odnaleziono.

Jak to moĹźliwe, Ĺźe tak mało wiemy o rudzie bezpośrenio uĹźytej w procesie? PrzecieĹź 80 tysięcy ton rudy, rozłupanej na drobne kawałki wsypano na przemian z węglem drzewnym do pieców! Znajdujemy w klocach ĹźuĹźla całą masę niespalonego węgla drzewnego, a nawet drewna, które są duĹźo mniej odporne na działanie wysokich temperatur od częsci wsadu jakim była rozdrobniona ruda Ĺźelaza. Jak to moĹźliwe, Ĺźe ruda nie zachowała się w ĹźuĹźlu, Ĺźe do kotlinki nie spadł jej nawet najmniejszy kawałek, zanim upłynnił się w górnej partii pieca?

Dlaczego nikt nie podnosi tego problemu do właściwej rangi i otwarcie nie mówi, Ĺźe nie ma zachowanej rudy Ĺźelaza w ĹźuĹźlach? Dlaczego naukowcy analizują skład chemiczny ĹźuĹźla nie wspominając przy tym, Ĺźe powinien po zakończonym procesie zawierać, chociaĹźby ze względu na specyfikę budowy pieca i procesu, zachowane kawałki rudy? Dobrze wiemy jak wygląda rekonstrukcja wytopu zaproponowana przez świat nauki, jak wygląda model pieca dymarskiego osadzony w świadomości od dziesięcioleci. Czy w tym procesie i w takim piecu moĹźliwym byłoby niedopuszczenie do przenikania kawałków nie stopionej rudy do ĹźuĹźla? OdpowiedĹş - oczywiście, Ĺźe to niemoĹźliwe. Więc jak skonfrontować pod tym kątem umocowaną w nauce rekonstrukcję ze śladami archeologicznymi? Najlepiej nie konfrontować, a zasypać problem badaniami zastępczymi i mieleniem pochodnych problemu. Co jednak począć, gdy mielenie przez lata urosło do rangi pracy naukowej i stanowi fundament bytu, a tu ktoś nie zgadza się z dotychczas nie wzbudzającym zainteresowania urobkiem? Najlepiej zamknąć oczy na nowe fakty, a gdy ktoś zada niewygodne pytanie zgasić poĹźar statystyczną pianą, porazić blaskiem tytułów naukowych i zdyskredytować kaĹźdego, kto śmie mieć inne zdanie.

Analiza ĹźuĹźli obarczona jest jeszcze jednym przemilczanym przez archeologów problemem. Skład chemiczny ĹźuĹźla, a raczej zastygłej w nim skały płonnej, bo więgiel drzewny w nim zawarty zostawiam tymczasowo poza rozwaĹźaniami, powinny wskazywać na to jak przebiegał proces. KaĹźdy piec pracując godzinami, produkuje oprócz Ĺźelaza odpad w postaci ĹźuĹźla. Skład chemiczny tegoĹź ĹźuĹźla zmienia się więc w czasie wraz z kolejnymi partiami topionej rudy. Charakteryzuje się róĹźnymi cechami fizycznymi na początku procesu, kiedy piec startuje, w środku i w końcowej fazie. RóĹźne temeratury i róĹźny skład chemiczny kolejnych warstw rudy, powinny wyraĹşnie "odcisnąć" się  w odnajdywanych klocach ĹźuĹźla. Tymczasem, gdy przyjrzymy się klocom ĹźuĹźla zauwaĹźymy, Ĺźe struktura i skład chemiczny zastygłej skały płonnej są niemalĹźe jednorodne, a jedyne co je róĹźni w górnych i dolnych partiach kloca to ilość uwięzionego w nich gazu. Jak to moĹźliwe, by ĹźuĹźel był tak jednorodny chemicznie na kaĹźdym etapie wypełniania kotlinki? Mieszano stopioną skałę płonną i dopiero po tym wlewano ją w kotlinkę? Absurd. Jak to się ma do róĹźnych ilości zachowanego w ĹźuĹźlu węgla drzewnego? Maleje wraz z przebiegiem procesu - dlaczego nic nie zmienia się w kwestii obecności rudy w ĹźuĹźlu lub chociaĹźby w zmianach jej składu chemicznego? Jak wytłumaczyć fakt, Ĺźe zawartość SiO₂ w ĹźuĹźlu jest optymalna dla procesu upłynniania skały płonnej przez cały czas trwania procesu, a w rodzimej skale skąd pochodzi ruda jest tak niejednorodna, Ĺźe w ogóle nie gwarantuje osiągnięcia fazy płynnej. Dlaczego postulaty metalurgów o wyodrębnieniu dwóch wyraĹşnych etapów w procesie wytopu nie zostały potraktowane z naleĹźytą uwagą przez rekonstruujących proces archeologów? Jak posadowić w realiach wyraĹşnie oddzielane fazy redukcji rudy Ĺźelaza i upłynnienia skały płonnej? ZałoĹźenia rekonstrukcyjne archeologów nie stwarzają takiej moĹźliwości w Ĺźaden, nawet naciągany sposób. 

Ĺťeby podjąć próbę odpowiedzi na powyĹźsze pytania naleĹźałoby podkreślić jak waĹźnym dla przebiegu procesu jest skład chemiczny rudy Ĺźelaza będącej wsadem do pieca. Najlepiej przybliĹźa problematykę poniĹźszy wykres.

 

"Podstawy teoretyczne metalurgii Ĺźelaza" T.Mazanek, K.Mamro, Ryc 90. str. 240

"50 lat badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim. Archeologia - Metalurgia-Edukacja" pod redakcją S.Orzechowskiego i I.Suligi, wydawca Kieleckie Towarzystwo Naukowe 2006r. str. 155

Krzemionka i tlenek Ĺźelazawy. Proporcje tych dwóch głównych składników, przy chwilowym pominięciu analizy samej reakcji redukcji w czasie i opisania jej stanów przejściowych od najbardziej utlenionych związków do FeO, okazują się najwaĹźniejszym czynnikiem gwarantującym powodzenie procesu dymarskiego - tworzenia płynnego fajalitu. Przygotowanie wsadu o zawartości krzemionki w przedziale od 20% do 40% umoĹźliwia upłynnienie skały płonnej w temperaturze około 1200 st. C. Zmniejszenie zawartości krzemionki powoduje podniesienie progu temperatury upłynnienia, bo dla 1200 stopni bedziemy mieli nadal fajalit w stanie stałym i uwięziony w nim wüstyt. UniemoĹźliwi to spływanie ĹźuĹźla i dostęp gazów redukujących do FeO. Zwiększenie udziału krzemionki ponad 40% skutkuje drastycznym wzrostem temperatury topnienia skały płonnej i przy udziale rzędu 50% SiO₂ upłynnienie wsadu jest moĹźliwe dopiero powyĹźej 1500 st. Celsjusza, a takie temperatury pozwalają przy odpowiednim udziale węgla na uzyskanie surówki. Mając na uwadze powyĹźsze naleĹźałoby się skupić na dwóch kierunkach badań. Pierwszym - analizie ĹźuĹźla pod kątem temperatur jakie w nim panowały w trakcie gdy powstawał. Drugim - określeniem składu chemicznego wsadu i metod jego regulacji jako czynnika optymalizującego (obniĹźającego) temperaturę upłynniania skały płonnej. Rekonstruując proces moĹźemy dążyć do zwiększania temperatury lub precyzyjnego przygotowywania wsadu w poszukiwaniu najniĹźszej temperatury upłynnienia fajalitu. Ja optuję za obniĹźaniem temperatury topnienia przez optymalizację zawartośći SiO₂.

Dotychczasowe badania staroĹźytnych ĹźuĹźli przybliĹźają cechy pozwalające wnioskować o procesie w jakim powstały. S.Holewiński juĹź w latach pięćdziesiątych badając skład chemiczny ĹźuĹźli stwierdził w nich zawartość krzemionki w przedziale 20-30%, co pozwoliło mu na określenie temperatury topnienia na poziomie 1200 st. C. Nie stwierdził w ĹźuĹźlach obecności związków wapnia mogących wspomagać proces jako topniki. Nie stwierdził równieĹź występowania czystego wüstytu, co wyklucza mniejszy od 20% udział krzemionki w rudzie uĹźywanej do wytopu i brak topników. (35, Holewiński, 1956, str.251-282) Warto zwrócić uwagę na fakt, Ĺźe określenie temperatury przez Holewińskiego nastąpiło właśnie na drodze odniesienia jej do układu równowagi FeO-SiO₂, a nie na skutek faktycznych śladów fizykochemicznych jakie moĹźna zidentyfikować w mikroskopowej analizie ĹźuĹźla. Sam skład chemiczny i wykres pozwalają mocno uprawdopodobnić wnioski Holewińskiego. Nie daje to jednak odpowiedzi w jakiej faktycznie temperaturze zachodził proces, bo znamy tylko jej dolną granicę. 

Dlaczego skupiam się na krzemionce i temperaturze procesu? PoniewaĹź umocni moją teorię o budowie pieca, preparacji rudy i przebiegu procesu upłynniania skały płonnej w realiach fizyki i chemii. Udało nam się w rekonstrukcjach osiągnąć temperatury wyĹźsze od 1200 st. C. ale to nie znaczy, Ĺźe osiągnęliśmy poziom staroĹźytnych hutników, bo ich umiejętności są nam pod tym kątem nieznane. Badania nad klocami ĹźuĹźla pochodzącymi z brzeskiego okręgu metalurgicznego, datowanymi na III-IV w n.e. wykazały obecność krystobalitu, który wyraĹşnie wskazywał na temperaturę procesu rzędu 1500 st. Celsjusza. ĹťuĹźle świętokrzyskie nie były badane pod tym kątem - nie natrafiliśmy na ślad takich badań. Być moĹźe były przeprowadzane ale ich wyniki nie ujrzały światła dziennego, bo być moĹźe wprawiłyby naukowców w kolejne zakłopotanie. Ja skłaniam się jednak do pracy nad optymalizacją składu chemicznego wsadu niĹź nad podnoszeniem temperatury procesu. Do pełnej argumentacji naleĹźy dołączyć dane wynikające z poniĹźszego układu.

"50 lat badań nad staroĹźytnym hutnictwem świętokrzyskim. Archeologia. Matalurgia. Edukacja." S.Orzechowski I.Suliga,  ryc 5. str.169

"StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie, poszerzone i poprawione." K.Bielenin 1992 rok. Ryc.31 str. 65

 

Analizując trójkąty Gibbsa (Ryc.5), (Ryc.31) i krzywą zawartości Fe₂O₃ przedstawioną na Ryc.90 jednocześnie wiedząc, Ĺźe w ĹźuĹźlach staroĹźytnych nie było wüstytu, moĹźemy ulokować proces upłynniania fajalitu na poziomie temperatury 1200 st. Celsjusza przy zawartości krzemionki w przedziale 20-40%. Badania laboratoryjne na obecność SiO₂ w klocach ĹźuĹźla potwierdzają załoĹźenia. Wszystkie parametry mieszczą się w teoretycznych granicach. Oprócz podwyĹźszonej zawartości Fe₂O₃ w ĹźuĹźlach ale o tym wspomnę póĹşniej.

Całość jest przekonywująca i spójna. Pozostaje jednak problem jak przygotować rudę, by jej skład chemiczny mieścił się w tak rygorystycznych parametrach fizyko-chemicznych. StaroĹźytni nie dysponowali przecieĹź laboratorium pozwalającym na analizę i uzdatnianie rudy pod kątem jej optymalnej redukcji i oczyszczania ze skały płonnej. Potrafili jednak przygotować ją tak, by miała właśnie takie, a nie inne właściwości. Moje ostatnie badania zmierzały właśnie w tym kierunku i... udało się. Opracowałem i sprawdziłem w praktyce technologię preparowania jakiejkolwiek rudy Ĺźelaza, dającą właśnie taki skład chemiczny jakiego poszukujemy dla przeprowadzenia procesu. Przeprowadziliśmy badania na próbkach hematytu, syderytu i rudach darniowych. Uzyskany materiał poddaliśmy profesjonalnej analizie składu chemicznego. Wyniki są jednoznaczne. Bez względu na niejednorodność i zanieczyszczenia rudy jako minerału pobranego prosto ze złoĹźa, wiemy jak ją preparować, by skład chemiczny, po pierwsze - był optymalny i po drugie - był powtarzalny! Nie potrzeba do tego Ĺźadnych specjalistycznych narzędzi. Jest oczywiście jedną z propozycji w poszukiwaniach przepisu na optymalny materiał wsadowy i choć trudno się z nią oswoić "z marszu" to daje zaskakująco dobre wyniki.

Rudę naleĹźy zetrzeć na pył, a następnie wymieszać ją z wodą. Wykorzystując zjawisko sedymentacji i jej dynamiki, przy róĹźnych frakcjach zawiesiny, w łatwy sposób moĹźna oddzielić nadmiar SiO₂. Grube ziarna nie rozpuszcalnej w wodzie krzemionki opadną niemalĹźe natychmiast, a zlana z wierzchu "ruda" zawiesina zawiera w lwiej części lĹźejsze tlenki Ĺźelaza i najbardziej rozdrobnioną i optymalną ilość krzemionki. Im teĹź pozwalamy opadać tyle, Ĺźe trwa to duĹźo dłuĹźej. Podobnie separuje się w tym zabiegu Al₂O₃. Równie nie rozpuszczalny w wodzie, łatwo i szybko opada na dno, umoĹźliwiając tym samym oddzielenie go od tlenków Ĺźelaza. Nie ma przy tym znaczenia jakiej rudy uĹźyjemy - skład chemiczny uzyskanego w efekcie finalnym osadu z tlenkowej zawiesiny, mieści się w optimum teoretycznych poszukiwań, dając szanse na powodzenie procesu hutniczego. Dla łatwiejszego rozkruszenia rudy i uwolnienia z niej lekkich tlenków metali minerał był praĹźony. Próbowaliśmy - duĹźo łatwiej się po tym zabiegu kruszy, a zawiesina uzyskana z takiej wypraĹźanej rudy jest bogatsza pod kątem zawartości Fe.

Archeolodzy płukanie rozdrobnionej rudy często wyróĹźniają w czynnościach przygotowujących ją do wytopu - oczywiście celem jej uszlachetnienia. Zadam pytanie - w jaki sposób niby płukanie pokruszonego Ĺźelaziaka czy syderytu miało poprawiać ich jakość? Obydwa są twarde i nijak się nie zmieniają pod wpływem wody. Płukanie rud darniowych powoduje zaś efekt odwrotny - zostaje nam tylko oczyszczony z tlenków Ĺźelaza piasek. Jakiekolwiek płukanie, drastycznie pogarsza ich jakość. Analogia do dymarek średniowiecznych i przemysłu wielkopiecowego, gdzie duĹźy urobek wydobywany z  ziemi wymieszany był z licznymi zanieszyszczeniami i wymagał płukania, nie ma zastosowania w procesie staroĹźytnego preparowania rud. StaroĹźytni nie wydzierali wielkimi kęsami rudy umieszczonej w całej masie zanieczyszceń. Ręczne eksploatowanie najbardziej rudonośnych pokładów, pozwalało im wstępnie odseparować najlepsze partie urobku od zanieczyszczeń. W płukaniu szukałbym raczej innego celu. MoĹźna było regulować nim procentowy skład chemiczny rudy.

Już w 1612 roku w poemacie "Officina ferraria, abo huta i warstat z kuźniami szlachetnego dzieła żelaznego" Walenty Roździeński tak pisał o technologii preparowania rud żelaza:

"Taką rude potrzeba upalić na roszcie
Tak jako kruszec srebrny a potym ją czyście
Ĺźelaznymi cepami zmłócić, więc i piasek
Potrzeba z niej przetakiem wychędożyć wszytek.
Jest jeszcze druga ruda inakszej własności
Niż ta pierwsza: na błociech najdują jej dości;
Leży w wodzie, pod razem zową ją błotnicą
A mógłby ją — prze cnotę jej — nazwać złotnicą.
Harzo spieszna na dęcie, nie trzeba jej palić
Tylko wypłókawszy ją z piasku na piec walić;
Przechodzi w swej plenności rud wszytkich rodzaje.
Jeno iĹźe Ĺźelazo barzo krewkie daje."

Średniowieczny opis preparacji rudy świetnie ukazuje zabiegi mające na celu usunięcie piasku (krzemionki) z wsadu do dymarki. Wskazuje równieĹź na proces praĹźenia jako na zabieg ułatwiający kruszenie rudy, a nie proces wstępnej redukcji tlenków Ĺźelaza w niej zawartej. Ten sam autor opisuje w innej części poematu dbałość o czystość węgla uĹźywanego do procesu. Kolejny raz zagroĹźeniem dla procesu jest wskazany przez niego piasek.

Podobne techniki płukania rud stosują z powodzeniem ludy afrykańskie. Afrykanie na WybrzeĹźu Kości Słoniowej, przez płukanie usuwali z rudy gliniasty osad i otrzymywali wilgotne błoto, z którego formowali w dłoniach kruche kule, o duĹźej zawartości Ĺźelaza. Zajmowali się tym wyspecjalizowani górnicy. Produkowali kule, które przekazywali hutnikom. Opis zaczerpnąłem z relacji R.Gardiego, który jest jednym z badaczy hutnictwa w tym rejonie świata i często jego relacje cytowane są w książce J.Łapotta "Pozyskiwanie Ĺźelaza w Afryce zachodniej na przykłądzie ludów masywu Atakora". Gardi przeoczył duĹźo waĹźniejszy efekt takich zabiegów - usuwając gliniasty osad, górnicy zmniejszali udział krzemionki i wpływali na obniĹźenie temperatury upłynnienia ĹźuĹźla. Dodatkowy nakład pracy gwarantuje  upłynnienie wsadu przy najniĹźszych moĹźliwych temperaturach.

Próby rekonstrukcji świętokrzyskiego procesu dymarskiego w oparciu o wsad ze sproszkowanej rudy Ĺźelaza nie są czymś nowym. Właściwie to od nich w latach 50. rozpoczęły się pod kierownictwem M.Radwana pierwsze próby. O dziwo zakończone najlepszymi jak dotąd wynikami - udawało się upłynnić ĹźuĹźel. Stosowano przy tym dmuch naturalny! (66, Orzechowski, Suliga, (red.), 2006, str.164) Ĺťelaza niestety nie udało się uzyskać. Dalsze próby wykonywano z udziałem rudy o duĹźo grubszej frakcji - wielkości orzecha laskowego. Zastosowano dmuch sztuczny. Bezpowrotnie oddalono się tym samym od obiecujących wyników pierwszych eksperymentów.

Zaproponowana przeze mnie technologia separacji składników chemicznych z pozoru moĹźe wydawać się skomplikowana, ale przy odrobinie sprytu nawet najmniejszy ciek wodny moĹźna wykorzystać do stworzenia bardzo prostych w konstrukcji i jednocześnie wydajnych osadników. Mała dygresja - charakterystycznym dla hutnictwa świętokrzyskiego jest posadowienie olbrzymiej ilości pieców właśnie w bliskim sąsiedztwie cieków wodnych. Jak sądzę to właśnie obserwacja tych cieków wodnych podpowiadała naszym przodkom najprostrze i najskuteczniejsze rozwiązania. KtóĹź z bywalców w naszych górach nie widział rudych koryt strumyków, w których dokładnie taki sam proces naturalnego osadzania tlenków Ĺźelaza zachodzi?

Znamienitym zaproponowanej przeze mnie technologii jest fakt, Ĺźe wydajność w otrzymaniu bogatego w tlenki osadu jest odwrotnie proporcjonalna do zanieczyszczeń. Odzyskujemy praktycznie 100% tlenków Ĺźelaza uwięzionych w pierwotnej rudzie. Z hematytów pozyskanych z Rudek uzyskiwaliśmy najlepszy skład chemiczny i najmniej odpadu. Najwięcej trzeba było się natrzeć rud darniowych, które niemalĹźe w 80 % składały się z piachu czyli krzemionki. Wynagradzały jednak łatwością obróbki - są kruche i łatwo je ucierać.

W tym momencie nalaĹźałoby zastanowić się głośno, czy staroĹźytni zadawali sobie tyle trudu i dlaczego proponowany proces róĹźni się od średniowiecznych metod preparacji rud? OdpowiedĹş jaką proponuję jest zaskakująca - nie musieli. Wyręczyła ich natura, która na olbrzymim geotermalnym wycieku w Rudkach zbudowała gigantyczną czapę z róĹźnych związków Ĺźelaza, przebogatą w śmietanę hematytową - idealny materiał do produkcji Ĺźelaza w procesie dymarskim.  Wydobycie tejĹźe śmietany moĹźliwe było najprostszymi narzędziami, bo jest miękka i układa się pokładami oddzielonymi innymi minerałami, pozwalającymi na tworzenie korytarzy niezbędnych do eksploracji złoĹźa. Była łatwa w obróbce, bo ma gliniastą, plastyczną konsystencję. Po wypraĹźeniu z łatwością się kruszy i jako proszek umoĹźliwia dokładne mieszanie, wyśmienicie ujednolicające skład chemiczny. Jest materiałem, który po wsypaniu do odpowiedniego pieca będzie doskonale reagował z gazami redukującymi i samym węglem. Ma doskonały skład chemiczny pod kaĹźdym względem. Zawartaść krzemionki na optymalnym poziomie umoĹźliwia upłynnienie wsadu ze śmietany hematytowej w najniĹźszych moĹźliwych temperaturach. Jest wyjątkowa i dlatego pozwoliła na ukształtowanie się wyjątkowego procesu technologicznego. Poddanie jej zgrubnemu procesowi sedymentacji i wypraĹźania czyni z niej materiał absolutnie najlepszy dla rekonstruowanego procesu.

Przeprowadzony przez nas próbny wytop z spreparowanej "moim" sposobem rudy i ze śmietany hematytowej, dał najlepsze dotychczas efekty w serii eksperymentów nad kształtem komory pieca. Uzyskaliśmy Ĺźelazo i łatwo upłynniający się ĹźuĹźel. Przy próbie w takim samym piecu, a innym wsadzie (pokruszona na kawałki wielkości orzecha laskowego i wypraĹźona ruda) proces nie powiódł się.

Nie jestem jednak przekonany, czy u staroĹźytnych wsadem do pieca była pokruszona ruda czy drobniutki pył. Skłaniam się do wylepiania wsadu ze śmietany hematytowej (z domieszką węgla drzewnego, popiołu i niewielkiej ilości wody) na etapie budowy pieca. >>> Z łatwością teĹź moĹźna zastosować ulepione z pylastej rudy "placki" i wzbogacić je pyłem z węgla drzewnego, a całość połączyć chociaĹźby niewielkim dodatkiem lepiszcza. Zwiększałoby to przewiewność pieca i zapobiegałoby osypywaniu się niestopionej rudy w dół pieca. Z łatwością i na róĹźne sposoby z odpowiednio podsuszonego osadu lub śmietany hematytowej moĹźna preparować porcje wsadu o róĹźnej wielkości i kształcie. Afrykanie np. lepią kule, które umieszczają w precyzyjny sposób w piecu. Niestety nic nie wiemy o wsadzie do pieców świętokrzyskich, bo takowy nie zachował się in situ. Jedynie moĹźemy proponować róĹźne rozwiązania, byle nie były przeciwne prawom fizyki, logiki i nie odbiegały od warsztatu technologicznego jakim dysponowali staroĹźytni hutnicy.

Co na to archeologia? Znaleziono w bezpośrednim sąsiedztwie pieców dokładnie taką rudę jaką scharakteryzowałem wyĹźej i uzyskuje w swoim procesie rekonstrukcji. Opisuje to w kapitalnej książce pt. "Rudy, kuĹşnice i huty Ĺźelaza w Polsce" M.Radwan zamieszczając fotografię, której kopię pozwalam sobie dołączyć poniĹźej.

Nie znaleziono w ĹźuĹźlach kawałków rudy co przemawia za moją teorią preparacji rudy i/lub uĹźywaniu śmietany hematytowej. Nie znaleziono równieĹź bryłek rudy na wewnętrznych stronach polepy pochodzącej z szybowych części pieca ajedynie jej pylastą formę. Znaleziono fragmenty zeszkliwionej polepy, z wtopionymi kawałkami ĹźuĹźla i innych zanieczyszceń. Znajdowano przecieĹź polepę z fragmentami wtopionego węgla drzewnego, lecz nigdy nie było do niej przyklejonych kawałków wsypywanej pokruszonej na kawałki rudy. Co by jednak stało się gdyby polepa zetknęła się w procesie z "moim" wsadem?  Oczywiście przylepiłby się tak jak węgiel i ĹźuĹźel. Nie przetrwałby jednak do naszych czasów, bo był tylko delikatnie spojonym proszkiem, który ledwie zaznaczyłby swoją obecnośc na ściankach szybu i licznie nie miałby szans przetrwać do dziś. Równie trudno byłoby mu przetrwać w formie proszku w płynnym ĹźuĹźlu. Z łatwością rozpuściłby sie z płynną masą. Nie rozpuszcony zaś mógłby ulec wypłukaniu, przez lata zalegając w ziemi. Spreparowana ruda na pierwszy rzut oka nie róĹźni się niczym od lessu. Ma tylko inny kolor. Przy eksploracji piecowisk mogłabyć bardzo łatwo przeoczona lub błędnie zinterpretowana. Czasami jednak była tak wyraĹşna, Ĺźe nie sposób było ją przeoczyć w pracach archeologicznych. Wyniki takowych badań wprawiały niestety w zakłopotanie.

Wyjątkowo cennym w tych rozwaĹźaniach jet materiał zawarty w Kwartalniku Historii Kultury Materialnej z 1960 r (R. VIII, zeszyt 4), który zawiera wyniki badań laboratoryjnych rudy Ĺźelaza, grąpi i ścianek pieców. Absoutna elita badaczy staroĹźytnego hutnictwa w składzie M.Radwan, S.Holewiński, J.Pazdur, W.RóĹźański, J.Piaskowski, K.Bielenin i W.Sedlak właśnie w tym jednym zeszycie, w kilku krótkich artykułach porusza tematy o niebagatelnym znaczeniu dla dalszych badań. Z dwóch powodów. Pierwszym były metody i wyniki badań. Drugim - kręgi naukowe w których powstały. Niestety rok 1960 będzie wstępem do długotrwałej sprzeczki między w/w autorami publikacji, w której to rozmyty zostanie niezwykle waĹźny temat rudy i ĹźuĹźli otaczających grąpie. Zaproponowana przez W.Sedlaka metoda badawcza, za pomocą której dokonał odkryć licznej ilości grąpi Ĺźelaznych na piecowiskach, była pierwszym powodem do kłótni. W.Sedlak swoją niezwykle prostą metodą, ochrzczoną przez niego szumnie jako korodomagnetyczną, przeszukał eksploatowane juĹź przez archeologów stanowiska i nazbierał na nich grąpi za pomocą... zwykłego magnesu. Poirytował tym M.Radwana, który kierując badaniami na stanowiskach archeologicznych na których Sedlak znalazł grąpie, pominął je. Kazimierz Bielenin, wtedy jeszcze magister, w sprawozdaniu z prac archeologicznych na stanowisku nr 4 w Jeleniowie, jak nigdy dotąd i nigdy po tym, poinformował, Ĺźe za pomocą magnesu równieĹź odnalazł liczne grąpie. Odkrył równieĹź składowisko rudy Ĺźelaza, która tak go zaintrygowała, Ĺźe wręcz wycofał się lub raczej powiątpiewał czy to w ogóle była ruda Ĺźelaza. Dlaczego? Bo była sproszkowana i chemicznie idealna! Znalazł teĹź fragmenty polepy z obudowy szybowej pieca. Nie nazywał ich jeszcze cegłami. Znaleziska przekazał do badań laboratoryjnych. J.Piaskowski zbadał wszysto i opublikował wyniki. Równolegle skomentował część z nich pod kątem zaproponowanej przez siebie teorii "metalu świętokrzyskiego". No i zaczęło się. W kolejnych publikacjach nastąpiła ostra wymiana zdań i poglądów między wymienionymi naukowcami. Główne wątki to krytyka W.Sedlaka i jego korodomagnetycznej metody poszukiwania grąpi oraz kwestionowanie teorii "metalu świętokrzyskiego" J.Piaskowskiego. Mimo, Ĺźe K.Bielenin teĹź skorzystał w poszukiwaniach z magnesu, a J.Piaskowski potwierdził w badaniach autentyczność jego znalezisk, teoria Sedlaka archeologa-amatora została odrzucona. Kwestia istnienia cech "metalu świętokrzyskiego" w dyskusji naukowej trwa do dziś. Ten moment w historii badań nad staroĹźytnym hutnictwem to klasyczny przykład polemiki pozbawionej logicznych argumentów ze strony nauki. M.Radwan nigdy nie wskazał racjonalnych powodów dlaczego odrzuca metodę i wyniki prac W.Sedlaka. K.Bielenin ani inni archeologowie więcej magnesu nie uĹźywali. Dlaczego? Zostawiam ten wątek do rozwinięcia w dziale Ĺźelazo. Tymczasem przyjrzyjmy się wynikom badań rudy, ĹźuĹźli otaczających grąpie i ścianek szybu piecy kotlinkowych, które w ferworze naukowej przepychanki, przysypane zostały drugorzędnymi problemami.

"Sprawozdanie z badań rudy, ĹźuĹźla i fragmentów łupek z Podchełmia, powiat Kielce, Gardzienic, powiat Lipsko oraz Jeleniowa, powiat Opatów." J.Piaskowski,  KHKM 1960r.,  R.VIII, nr 4, str. 577 

J.Piaskowski we wnioskach nad tymi wynikami, badaną rudę zidentyfikował jako niskofosforową rudę hematytową. Podobnie czynił to wcześniej S.Holewiński. Ruda Ĺźelaza zbadana jako próbka nr 1 moim zdaniem to najprawdopodobniej sproszkowana i uzdatniona śmietana hematytowa. Skład chemiczny wyraĹşnie na to wskazuje. Ruda nr 2, z Jeleniowa, to teĹź sproszkowana ruda Ĺźelaza (miała frakcję od 0,2-1 mm) ale nie jest najprawdopodobniej spreparowana tylko ze śmietany hematytowej. Wskazuje na to podwyĹźszona zwartość MnO. Obie rudy przeszły zaś wyraĹşny etap uzdatniania. Oprócz niskich zawartości SiO₂ i Al₂O₃ (oczyszczanie), wysokie stężenie FeO wskazuje na wypraĹźanie - stąd teĹź część z większych ziaren rudy nabyła właściwości magnetycznych, wykorzystywanych przez K.Bielenina do lokalizacji składowiska rudy za pomocą magnesu. Zaskakujące jest powątpiewanie K.Bielenina co do prawdziwości rudy nr 2. JeĹźeli wątpił, Ĺźe jest to ruda, to czym innym mogła być? Jaka inna substancja chemiczna czy minerał ma taki skład chemiczny? Zlokalizowana bezpośrednio przy piecowsisku jama, o przybliĹźonych wymiarach 6x4m i głębokości do 0,6m, wypełniona proszkiem o barwie czerwonawofioletowej, którego skład chemiczny przedstawił J.Piaskowski moĹźe być czymś innym niĹź składowiskiem/magazynkiem rudy uĹźywanej do wsadu? Pylasta frakcja rudy aĹź tak bardzo zaskoczyła K.Bielenina?

Bardzo waĹźną w przeprowadzanych badaniach okazała się analiza chemiczna polepy z części szybowej pieców. J.Piaskowski stwierdził w niej FeO i Fe₂O₃. Obecność tego pierwszego nie powinna dziwić - ĹźuĹźel przypieczony do ścianki. Identyfikacja Fe₂O₃ - nie zredukowanego tlenku Ĺźelaza - moĹźe zaś świadczyć, Ĺźe jest bezpośrednim śladem rudy wsypywanej do pieca. Jak juĹź wspomniałem wcześniej - w przypadku sproszkowanej rudy to moĹźliwe i oczywiste. W przypadku rudy w postaci bryłek wielkości orzecha (frakcja rudy współczesnych rekonstruktorów procesu) , praktycznie niemoĹźliwe, bez wyraĹşnego zachowania się całych kawałków rudy. Takowych nie znaleziono nigdy. Dlaczego archeolodzy nie połączyli tych faktów z odkrywanymi składowiskami sproszkowanej rudy, która świetnie pasowała do układanki? Mieli specyficzny pryzmat poszukiwań - autorski model pieca w którym nie potrafili uĹźyć sproszkowanej rudy. 

Badania nad rudą Ĺźelaza i ĹźuĹźlem wokół grąpi, w atmosferze gorącej dyskusji na wskazane wyĹźej tematy nie doczekały sie naleĹźytej uwagi. Wrócono do podobnych badań dopiero w latach 90-tych, analizując znaleziska ze stanowisk w Skałach i w Pokrzywnicy, o których wspomnę póĹşniej. Niestety utrwalony na scenie naukowej model pieca i proces rekonstrukcyjny rażąco kłócił się i z tymi znaleziskami archeologicznymi. Temat sproszkowanej rudy został kolejny raz świadomie ominięty w dyskusji.

MoĹźna w tym miejscu przy okazji zadać jeszcze jedno pytanie, które dotąd nie znalaziono dopowiedzi. Dlaczego staroĹźytni hutnicy nie wydobywali z ziemi kloców ĹźuĹźla i ponownie ich nie przetapiali? Zawierały przecieĹź olbrzymią ilość utlenionego Ĺźelaza, które na początku XX w stało się obiektem zainteresowań hut w Ostrowcu czy Starachowicach? Dlaczego nie wydobywali łatwo dostępnych ĹźuĹźli lecz cierpliwie szukali coraz to nowych złóĹź rudy? Dlaczego jak wyczerpali przy niemałym nakładzie pracy wszelkie złoĹźa, bo i taka panuje teoria, to nie sięgnęli w biedzie po ĹźuĹźel, jako materiał zastępczy? OdpowiedĹş jest pochodną przedstawionej wyĹźej technologii preparcji wsadu, którą proponuję. Rozkruszenie ĹźuĹźla i nawet starcie go na pył, nie pozwala na separację krzemionki. Nie uda się z ĹźuĹźla tą metodą odzyskać tlenków Ĺźelaza. Woda, którą wymiaszamy z ĹźuĹźlowym pyłem nie zabarwi się na rudo, a osad, który w niej przez chwilę będzie pływał, opadnie jednocześnie, nie dając szans na sedymentację poszukiwanych frakcji. UĹźyty zaś bezpośrednio jako wsad, pył powstały ze zmielenia ĹźuĹźla, teĹź nie zadziała, bo oblepione w wysokiej temperaturze krzemionką tlenki Ĺźelaza w pierwotnym procesie hutniczym, drugi raz nie mają szans na przejście procesu redukcji. Stopiona krzemionka zamyka szczelnie drogę wszelkim reduktorom. Dopiero topienie w procesie wielkopiecowym pozwala na odzysk Ĺźelaza uwięzionego w klocach ĹźuĹźa, ale na taki proces w piecu kotlinkowym nie moĹźna liczyć.

Wróćmy więc do szacowanej przez naukowców masy wydobytej rudy, potrzebnej do procesów metalurgicznych po których pozostało 550 tys. kloców ĹźuĹźla. Oszacowano produkcję Ĺźelaza na 80 tys ton. Policzono to "a posteriori" analizując skład chemiczny ĹźuĹźli. (66, Orzechowski, Suliga, (red.),  2006, str. 158) Na tej samej zasadzie oszacowano wielkość produkcji Ĺźelaza. (23, Bielenin, 1992, str. 82; 66, Orzechowski, Suliga, (red.), 2006, str. 88)) Nie zgadzam się ani z pierwszym, ani z drugim szacunkiem. Dlaczego? Postaram się to uzasadnić.

Skład chemiczny rud Ĺźelaza występujących w przyrodzie jest tak zróĹźnicowany, Ĺźe nie moĹźna absolutnie upraszczać go przez pryzmat składu chemicznego ĹźuĹźli, bo tą drogą musielibyśmy przyjąć, Ĺźe cała ruda wydobyta i uĹźyta do procesu miała niemalĹźe taki sam jednorodny skład chemiczny. Tak nie jest. JeĹźeli zatem preparowano rudę, bo skład chemiczny ĹźuĹźli na to wyraĹşnie wskazuje, nie moĹźemy liczyć ile Ĺźelaza powstało z nieznanej nam pod kątem zawartości tlenków Ĺźelaza spreparowanej rudy. Moje badania wskazały na duĹźo wyĹźszą zawartość tlenków Ĺźelaza w spreparowanej rudzie, niĹź w rudach występujących w naszym regionie. Potwierdzają moja tezę wyniki badań laboratoryjnych znalezionych w pracach archeologicznych próbek rudy. Publikowal je J.Piaskowski, a takĹźe K.Bielenin, M.Mangin i S.Orzechowski we francuzkojęzycznym artykule  "La sidérurgie ancienne et l'exploitation minière dans les Montagnes Sainte-Croix (Petite Pologne). I. Bilan des recherches 1955-1990"  oraz   "II. Ateliers, habitat, chronologie"    i    "III - Archéométrie et histoire : les Montagnes Sainte-Croix et les régions productives européennes (fin de l'Âge du Fer - début du Moyen Âge)".

JeĹźeli to sobie uświadomimy, a takĹźe nie zlekcewaĹźymy podwyĹźszonej obecności Fe₂O₃ w samym ĹźuĹźlu, wniosek będzie zaskakujący - nie moĹźna przyjąć metody obliczeniowej indukowanej przez naukowców. JeĹźeli ją odrzucimy i podejmiemy się analizy jaki procent odpadu tlenku Ĺźelaza nie został ujęty w analizie to dotychczasowe prace na temat podstaw surowcowych przemysłu metalurgicznego w rejonie Gór Świętokrzyskich utracą wartość. Są błędne. Spróbujmy więc przez to przebrnąć - dla formalności.

Podstawą ponizszej analizy będzie bilans materiałowy przedstawiony przez M.Karbowniczka. (66, Orzechowski, Suliga, (red.), 2006, str.157-158) Jako wyjściową w obliczeniach przyjęto zawartość krzemionki w rudzie na 15-20%. Skąd taka wiedza? Która ruda ma taką zawartość SiO₂? Tylko najczystsze postacie hematytów mogą spełnić ten wymóg pod warunkiem, Ĺźe wydobywamy je z wyjątkowo czystego i jednorodnego pokładu. To załoĹźenie udziału procentowego krzemionki, porównane do udziału krzemionki w ĹźuĹźlu (stwierdzonego na podstawie badań staroĹźytnych ĹźuĹźli) dało podstawę do szacowania wydajności procesu. W obliczeniach M.Karbowniczek przyjął, Ĺźe w 1,5 kilogramie rudy uĹźytej do procesu było 50-60% zawartości Fe₂O₃ (630 g Fe), a w 1kg ĹźuĹźla znajduje się 60 % FeO (467 g Fe) obliczając, Ĺźe w wyniku procesu powstało 163 g Ĺźelaza. Pamiętajmy, Ĺźe proporcje podporządkowane są zawartości krzemionki. Obliczenia są oczywiście prawidłowe tylko załoĹźenie wyjściowe absolutnie błędne. Wyjaśnie to trochę niĹźej. Tymczasem zapytam nieśmiale - skąd staroĹźytni hutnicy wzięli 80 tys. ton rudy o zawartości krzemionki w zakładanym przedziale 15-20%? Nawet tak bogate złoĹźa jakie występują na tareni kopalni "Staszic" w Rudkach są niesamowicie zróĹźnicowane pod względem składu chemicznego. Hematyty, limonity, syderyty... KaĹźda z tych rud ma zupełnie róĹźny skład chemiczny i ilość zanieczyszczeń. Jak się ma do tego teza S.Orzechowskiego, Ĺźe do procesu uĹźywano lokalnych rozproszonych podobnie jak stanowiska dymarskie zlóĹź rud Ĺźelaza? (67, Orzechowski, 2007, str.192) Ten, kto nie trzymał jakiejkolwiek rudy w rękach, nie kruszył jej, nie wydobywał, moĹźe pominie ten etap w analizie procesu i ulegnie teoretycznym załoĹźeniom naukowców. Ja na pewno nie. Nie ma innego logicznego wytłumaczenia dla powtarzalności składu chemicznego ĹźuĹźli, jak tylko przemyślana preparacja składu chemicznego rudy wsadowej. Ile w takim razie kilogramów trzeba spreparować urobku syderytowego, by uzyskać kilogram odpowiedniego wsadu? Ile limonitu? Dlaczego naukowcy omijają w analizie śmietanę hematytową dającą nadzieję na poprawną odpowiedĹş, lecz kłócącą się z lansowanym procesem rekonstrukcyjnym? JeĹźeli odpowiemy uczciwie na te pytania dopiero moĹźemy przymierzać się do wyliczanek szkicujących skalę wydobycia. Naukowcy poszli jednak na skróty.

Wypadałoby w tym miejscu zaproponować obliczenia wydajności procesu z uwzględnieniem pominiętej, a oczywistej obecności Fe₂O₃ w ĹźuĹźlach. Pozwoli to w dalszych rozwaĹźaniach zwrócić Waszą uwagę na kolosalną wagę preparacji rudy . Przyjmijmy jako parametry wejściowe takie same jak w powyĹźszych obliczeniach: rudę Ĺźelaza Fe₂O₃ 50-60% i SiO₂ 15-20%; Kloc ĹźuĹźla: FeO 50-60%, SiO₂ 20-30% oraz dotychczas pomijane 5-20% Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu. Wiemy, Ĺźe w 1 kg ĹźuĹźla jest 0,2-0,3 kg krzemionki. Przyjmując, Ĺźe krzemionka nie ulega redukcji naukowcy zakładają (!!!), Ĺźe taka sama jej ilość wagowa powinna być w rudzie. Masa rudy zawierającej 0,2-0,3 kg krzemionki powinna wynieść 1,3 do 1,5 kg. Wniosek pierwszy - do uzyskania 1 kg ĹźuĹźla potrzebne było uĹźycie 1,3 do 1,5 kg rudy wsypanej do pieca. Ten wniosek jest podstawą do obliczeń, którymi posłuĹźli się naukowcy przy formułowaniu bilansu cieplnego i materiałowego. Za nim obliczono ilość potrzebnego węgla drzewnego, wyciętych drzew, odlesionych terenów, ilości ludzi, którzy tego dokonali, czasu w jakim to robili, etc. Wróćmy do obliczeń wydajności procesu uzyskania Ĺźelaza opartym równieĹź na tym wniosku. W 1,3 kg rudy o zawartości 50% Fe₂O₃ znajduje się 0,466 kg Ĺźelaza, natomiast w 1 kg ĹźuĹźla o zawartości 50% FeO znajduje się 0,389 kg Ĺźelaza. Jest w tym ĹźuĹźlu równieĹź 5% Fe₂O₃ w którym masa Ĺźelaza wynosi 0,046 kg. Łącznie w ĹźuĹźlu o masie 1 kg mamy więc 0,389 + 0,046 = 0,435 kg Ĺźelaza. Wydajność procesu dla takch parametrów (najmniejsze stężenia Ĺźelaza i w ĹźuĹźlu i w rudzie) wyniesie więc 0,466-0,435=0,031kg Ĺźelaza uzyskanego w procesie którego odpadem jest 1 kg ĹźuĹźla. To w przeliczeniu do wsadu o masie 1,3kg wydajność procesu wynosi 2,38%. Dokładając do tego równieĹź pominięty w dotychczasowych rozwaĹźaniach naukowych ok. 1% udział Ĺźelaza metalicznego w ĹźuĹźlu, wydajność procesu produkcji Ĺźelaza spada do ok. 1,38% ! - przy minimalnych stężeniach Fe w rudzie i ĹźuĹźlu jako parametrach wejściowych do obliczeń. Spróbuję więc oszacować wydajnośc procesu dla bogatych w Ĺźelazo rud i równie bogatych w nie ĹźuĹźli. Tak więc w 1,5 kg rudy w którym było 0,3 kg krzemionki przy zawartości 60 % Fe₂O₃ mamy 0,63 kg Ĺźelaza. W ĹźuĹźlu po przerobieniu takiego wsadu mamy tyle samo wagowo krzemionki i 60% FeO w którym zawarte jest 0,467kg Ĺźelaza oraz mamy pomijane dotychczas 20% Fe₂O₃ w którym jest 0,126 kg Ĺźelaza. W prostym obliczeniu uzyskamy bilans 0,63 - (0,467 + 0,126) = 0,037 kg. Tyle Ĺźelaza zostaje w piecu po zakończeniu procesu, w przeliczeniu na 1 kg ĹźuĹźla jako odpadu. Pomniejszając wynik o 1% Ĺźelaza metalicznego obecnego w klocach ĹźuĹźla wydajność procesu ustalamy na poziomie 1,46 % ! Powstrzymując się tymczasowo od komentarza do obliczonej wydajności procesu, zatrzymam się na chwilę przy parametrach wejściowych. MoĹźna przecieĹź je dobrać w następujący sposób: w 1,3 kg rudy o zawartości 50% Fe₂O₃ znajduje się 0,466 kg Ĺźelaza, natomiast w 1 kg ĹźuĹźla o zawartości 50% FeO znajduje się 0,389 kg Ĺźelaza. Jest w tym ĹźuĹźlu równieĹź 20% Fe₂O₃ w którym masa Ĺźelaza wynosi 0,143 kg. Uwzględzniając wagę Ĺźelaza metalicznego w ĹźuĹźlu o masie 1 kg mamy 0,389 + 0,143 + 0,01 = 0,542 kg Ĺźelaza. Wydajność procesu dla takch parametrów wyniesie więc 0,466 - 0,542= -0,076 kg Ĺźelaza uzyskanego w procesie z którego odpadem jest 1 kg ĹźuĹźla. Ujemny bilans? Jak to moĹźliwe? Więcej Ĺźelaza w odpadzie niĹź we wsadzie? Przeciez to niemoĹźliwe! Czy są jednak jakiekolwiek przesłanki zabraniające nam takiego wariantu obliczeń? Mimo, Ĺźe kierujemy się tylko intuicją i przemawia skojarzenie, Ĺźe im bogatszy w Ĺźelazo wsad tym bogatsze w Ĺźelazny odpad ĹźuĹźle, trzeci wariant nie moĹźe być wykluczony. Nie ma na tą okoliczność Ĺźadnych dowodów ani bezpośrenich, ani pośrednich. Ĺťadnych.

Analizując powyĹźsze obliczenia i idąc ich ścieĹźką, uświadomiłem sobie, Ĺźe nie moĹźna do bilansu dodać po stronie przychodów Fe₂O₃ obecnego w ĹźuĹźlach. PowyĹźszy sprosób obliczania powinienem zastąpić następującym bilansem. Oczywiście posłużę się analogicznym przykładem odniesienia do 1 kg ĹźuĹźla. Mamy: rudę Ĺźelaza Fe₂O₃ 50-60% i SiO₂ 15-20%; Kloc ĹźuĹźla: FeO 50-60%, SiO₂ 20-30% oraz dotychczas pomijane 5-20% Fe₂O₃. Przykład pierwszy. Wiemy, Ĺźe w 1 kg ĹźuĹźla jest 0,2kg krzemionki. ZałóĹźmy, Ĺźe do ĹźuĹźla z 1,3 kg rudy przenikła część Fe₂O₃ dla jego minimalnego stężenia w ĹźuĹźlu na poziomie 5%. Masa Ĺźelaza w nim zawarta wynosi 0,036 kg. Tak więc w procesie w piecu brało udział 0,466 - 0,036 = 0,43 kg Ĺźelaza występującego w formie tlenku Fe₂O₃. Masa Ĺźelaza, występującego jako FeO wynosi 0,389 kg na kaĹźdy 1kg ĹźuĹźla. Masa Ĺźelaza metalicznego określana na poziomie 1% w tymĹźe ĹźuĹźlu to 0,01kg. Łącznie więc w ĹźuĹźlu mamy 0,036 + 0,389 + 0,01 = 0,435 kg Ĺźelaza uwięzionego jako odpad - w kaĹźdym kilogramie ĹźuĹźla. W piecu pozostało więc 0,466 - 0,435 = 0,031 kg Ĺźelaza na kaĹźde 1,3 kg wsypanej do niego rudy o załoĹźonych wcześniej parametrach. Sprawność procesu wynosi więc 2,06%. Dla wyĹźszych zawartości Ĺźelaza w rudzie i w ĹźuĹźlu obliczenia będą wyglądały następująco: w 1,5 kg rudy w którym było 0,3kg krzemionki przy zawartości 60 % Fe₂O₃ mamy 0,63kg Ĺźelaza. Do ĹźuĹźla przedostało się część tego Fe₂O₃ i stanowi 20% wagi ĹźuĹźla. W 1 kg będzie więc waĹźyć 0,143kg. Dochodzi do tego 0,01kg metalicznego Ĺźelaza uwięzionego w ĹźuĹźlu. W ĹźuĹźlu po przerobieniu takiego wsadu mamy tyle samo wagowo krzemionki i 60% FeO w którym zawarte jest 0,467kg Ĺźelaza. Sumując Ĺźelazo w 1 kg ĹźuĹźla otrzymamy 0,467 + 0,143 + 0,01 = 0,62 kg. Odejmując odpad od wsadu 0,63 - 0,62 = 0,01 kg Ĺźelaza które pozostało w części szybowej tworząc łupę. Wydajność procesu? 0,66%. Dramat? NIe. Dramat to się dopiero zaczyna jak przyjmiemy przyjęty przez naukowców 30% odpad przy przekuwaniu łupy. Przez jego pryzmat wydajnośc procesu dymarskiego mieści się w przedziale między 0,47-1,45%! Co będzie z bilansem gdy przyjmiemy następujące parametry wejściowe:  w 1,3 kg rudy o zawartości 50% Fe₂O₃ znajduje się 0,466 kg Ĺźelaza, natomiast w 1 kg ĹźuĹźla o zawartości 50% FeO znajduje się 0,389 kg Ĺźelaza. Jest w tym ĹźuĹźlu równieĹź 20% Fe₂O₃ w którym masa Ĺźelaza wynosi 0,143 kg. Jest teĹź 0,01 kg metalicznego Ĺźelaza. Łcznie więc w ĹźuĹźlu mamy 0,389+0,143+0,01=0,542 kg Fe Ha! Więcej niĹź we wsadzie! STOP. Czy są jakieś przesłanki, które zabraniają takiego obliczenia? NIe ma takowych. Wynik ujemny wskazuje więc, Ĺźe nie moĹźna przyjmować do bilansu procesu zawartości Fe₂O₃ w rudach występujących w naturze, tylko trzeba uświadomić sobie, Ĺźe stężenie tlenków Ĺźelaza we wsadzie było duĹźo wyĹźsze i wynikało z niewątpliwej preparacji rudy. PowyĹźsze obliczenia, we wszystkich ich wariantach są błędne.

Czy w świetle powyĹźszego obliczenia wydajności procesu przedstawione przez M.Karbowniczka w "50 lat badań nad staroĹźytnym hutnictwem..." są bezuĹźyteczne? Absolutnie NIE. Są dowodem na to, Ĺźe archeolodzy powaĹźnie mylą się podając skład chemiczny rudy uĹźywanej do wsadu! Spróbujcie to zrozumieć! M.Karbowniczek dowiódł tego pośrednio w konkretny sposób. Obliczył wydajność procesu nie uwzględniając obecności Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu, opierając się na parametrach procesu wyidealizowanych pierwotnie przez M.Radwana i utrwalonych przez K.Bielenina. Naukowcy, do obliczeń i procesu dowodowego wąskich fragmentów teorii, sięgali raz po raz do bardzo uproszczonego schematu procesu sformułowanego przez M.Radwana. Zapomnieli jednak, Ĺźe nie moĹźna z niego korzystać przy kaĹźdej nadarzającej się okazji. Zastanawia mnie przy tym swoboda z jaką analizujący bilans procesu zaakceptowali podstawę obliczenia wydajności w oparciu o zawartość procentową SiO₂ - moim zdaniem błędną w zarodku.

NajpowaĹźniejszy błąd naukowców powstał właśnie w załoĹźeniach powyĹźszych obliczeń. Przyjęcie tej samej masy krzemionki w ĹźuĹźlu i wsadzie jako jedyne powiązanie tych dwóch obiektów jest niewystarczające. Nie masa krzemionki decyduje o temperaturze upłynniania wsadu tylko jej udział procentowy. Ta absolutnie najwaĹźniejsze załoĹźenie. Wsad musiał mieć zawartość krzemionki w przedziale 20-40%. Tak było, bo dowodzi o tym ĹźuĹźlowy odpad. Naukowcy załoĹźyli jednak inny przedział krzemionki we wsadzie. BądĹşmy więc konsekwentni i zastosujmy ich logikę. Idąc tokiem rozumowania naukowców, jako wsadu moĹźnaby uĹźyć np. rudy o zawartości Fe₂O₃ na poziomie 30 % (syderyt,limonit) i masie krzemionki 0,3 kg (przez analogię do masy w ĹźuĹźlu). Spełniamy ich warunek. Masa krzemionki w ĹźuĹźlu równa jest tej we wsadzie. Licząc "od tyłu" dla odpadu ĹźuĹźlowego zawierającego 60%FeO i nawet pomijając Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu, masa rudy wsadowej powinna wynieść 3kg. To daje nam stężenie SiO₂ we wsadzie na poziomie 10%! Ha! Pierwszy wniosek dla takiego stężenia - potrzebujemy duĹźo wyĹźszej temperatury topnienia skały płonnej. Drugi - co w takim razie stanowiło jako skład chemiczny w rudzie wsadowej poza Fe₂O₃ i SiO₂ ? 60% "czego" było w tymĹźe wsadzie poza tlenkiem Ĺźelaza i krzemionką?  

W swoich eksperymentach M.Radwan wykazał, Ĺźe limonit zawierający 26% SiO₂ po osuszeniu tj.  pozbawieniu 5% wilgoci, 13,7% wody krystalicznej i ok 18,7% tlenu traci na wadze 37 %. Zagęszcza to zawartość krzemionki do 41,3% w stosunku do wstępnie wyselekcjonowanego minerału. W przypadku bogatych rud hematytowych z Rudek, M.Radwan stwierdził, Ĺźe usuwając 11% wilgoci pierwotnej i przez analogię do pierwszego przykładu 18% tlenu, w tak uzdatnionej rudzie powinno być ponad 19 % krzemionki. (16, Bielenin, 1973, str.26) Zakładany przeze mnie i wskazany w latach 50-tych przez S.Holewińskiego przedział 20-40% SiO₂ jako najlepszy dla procesu potwierdza się w tych danych. Mój sposób preparacji gwarantuje taki udział procentowy jako wartość niemalĹźe stałą i jednorodną w rzeczywistym wsadzie do pieca. M.Radwan uśrednił wyniki dla niejednorodnego wsadu. Jego obliczenia w związku z tym oczywiście są poprawne. Nie rozwiązał jednak problemu jak fizycznie przez preparację naleĹźało uśrednić skład chemiczny wydobywanej rudy do takich parametrów.

K. Bielenin w dyskusji z metalurgami nie uwzględniał odnotowanej w swoich badaniach obecności  Fe₂O₃ w ĹźuĹźlach. Szacunek produkcji Ĺźelaza wyniósł z tym "uchybieniem" 11 tys. ton z 80 tys. ton rudy. Przez analogię do obliczeń M.Karbowniczka i z poprawką na stały udział procentowy krzemionki w rudzie i ĹźuĹźlu wiem, Ĺźe 1 kg kloca ĹźuĹźlowego zawiera 200-300 g SiO₂. Przyjmując, Ĺźe krzemionka nie ulega redukcji, taka sama jej ilość powinna znajdować się w rudzie. Masa Fe w 1kg ĹźuĹźla zgodnie z badaniami ĹźuĹźli wynosi 0,389 kg Fe zawartego w FeO przy jego 50% udziale w ĹźuĹźlu i od 0,035 do 0,140 kg Fe zawartego w Fe₂O₃ - przy jego udziale od 5 do 20% w ĹźuĹźlu. Daje nam to sumaryczną wartość od 0,424 - 0,529 kg czystego Fe w 1 kg ĹźuĹźla! Wartość zgodna ze składem chemicznym odnajdywanych ĹźuĹźli, ale abstrakcyjna do załoĹźonego składu chemicznego wsadowej rudy. Abstarcyjna równieĹź z powodu procesów metalurgicznych jekie zachodziły w piecu. Nie moĹźe przecieĹź być więcej Ĺźelaza w ĹźuĹźlu niĹź Ĺźelaza zawartego w rudzie! Zagęszczamy ilość Ĺźelaza w odpadzie w stosunku do wsadu? Pozornie to niemoĹźliwe ale w rzeczywistości ĹźuĹźle świętokrzyskie są bogatsze w Ĺźelazo od rud występujących na tym terenie. Mają przy tym całkiem powtarzalny skład chemiczny, co doceniały skupujące je huty. Jak to moĹźliwe, Ĺźe w tym miejscu połączenie dwóch publikowanych informacji odnoszących się do składu chemicznego ĹźuĹźli jest tak słabe! Gdzie tkwi więc przyczyna rozbieĹźności? Pierwszym błędem jest prawdopodobnie załoĹźenie, Ĺźe w rudzie było 50-60% Fe₂O₃. Przy preparacji rudy mogłobyć go więcej. Kolejnym błędem jest uproszczenie wydajności procesu przez pryzmat zmiany zawartości krzemionki z 15-20% w rudzie do 20-30% w ĹźuĹźlu.

M. Radwan zakładał, Ĺźe do "produkcji" 100 kg ĹźuĹźla potrzeba przeciętnie 200 kg surowej rudy. (16, Bielenin, 1973, str.26) Podkreślam wagę słowa surowej, bo jako metalurg zdawał sobie sprawę, Ĺźe surowa ruda daleka jest od tej, której Ĺźyczylibyśmy sobie uĹźyć do procesu. M.Karbowniczek upraszcza te proporcje do poziomu 133 - 150 kg rudy do "produkcji" 100 kg ĹźuĹźla. (66, Orzechowski, Suliga, (red.), 2006, str. 158). Jak to wpływa na wydajność procesu? Fatalnie. Niestety obydwa szacunki obarczone są powaĹźnymi błędami. Uśredniają wartości w niejednorodnej surowej rudzie. Podobne wyliczenia są dobre dla procesów wielkopiecowych, gdzie niejednorodność wsadu ma mniejszy wpływ i moĹźna sobie pozwolić na takie uproszczenie. W wielkopiecownictwie inaczej teĹź przygotowuje się wsad do pieca. Precyzyjnie przygotowując spiek, traktuje się ten etap jako kluczowy dla powodzenia procesu. Nie wystarczy pokruszyć rudę, wypraĹźyć ją i wsypać ot tak do pieca. W małym piecu kotlinkowym tymbardziej jakiekolwiek "wahnięcie" procesu przez słaby jakościowo wsad, wpłynęłoby na przebieg procesu. Natychmiast teĹź odcisnęłoby się śladem w ĹźuĹźlu. Setki tysięcy kloców ĹźuĹźla świadczą zaś, Ĺźe świetnie panowano nad procesem.

Uparcie czepiam się krzemionki i jeszcze raz poddam analizie jej zawartość w ĹźuĹźlach i w rudzie. Nie mam dowodów jaki był skład chemiczny wsadu, choć zakładam podobnie jak Holewiński, Ĺźe krzemionka była w przedziale 20-40%. Tylko taki udział zagwarantowałby upłynnienie fajalitu w temperaturze trochę ponad 1200 st. C. Naukowcy zakładają 15-20% SiO₂ we wsadzie. Dlaczego równolegle nie biorą pod uwagę, Ĺźe w ĹźuĹźlach nie występował wüstyt? Przy tym przedziale zawartości krzemionki i tej temperaturze powinien być obecny. Niekorzystnie w teoretycznych rozwaĹźaniach skłaniają się do znacznego podwyĹźszenia temperatury procesu, lokując go w układzie FeO-SiO₂ na prawo od optimum (Ryc.90), gdy w innych częściach swoich opracowań twierdzą, Ĺźe temperatura procesu przebiegała w przedziale 1100 - 1200 st. C. Powtarzając za publikacjami M.Karbowniczka wiem, Ĺźe do obliczeń wydajności procesu posłuĹźył się danymi o składzie chemicznym ĹźuĹźla i rud, które opublikował w 1992 roku K.Bielenin. Od tego czasu powtarzają je wszyscy. Gdyby M.Karbowniczek przyjął, Ĺźe ruda i ĹźuĹźel zawierały bardzo zbliĹźoną zawartość procentową krzemionki, bo właśnie tak być powinno, nie moĹźnaby w ogóle uzasadnić procesu, a co dopiero porywać się na jakiekolwiek obliczenia, a wśród nich najwaĹźniejsze - wydajność procesu. Nijak nie udałoby się uzasadnić rachunkami poraĹźającego naszą wyobraĹşnię efektu pracy staroĹźytnych hutników - 11 tysięcy ton Ĺźelaza o wartości handlowej. Ilość wyprodukowanego Ĺźelaza gwałtownie topnieje wraz z realnym wzrostem krzemionki we wsadzie. Kto popełnił pierwszy lub nazwijmy go inaczej - strategiczny błąd? Dlaczego w tak wąskim gronie współpracujących ze sobą naukowców doszło w ogóle do takiej sytuacji?

Pozwolę sobie zamieścić w tym miejscu teorię K.Bielenina na temat rud Ĺźelaza uĹźywanych w procesie dymarskim, opublikowaną w najwaĹźniejszej w jego dorobku publikacyjnym książce pt. "StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich" - wydanie pierwsze z 1974 roku.

Wnioski do jakich dochodzi w swojej pracy K.Bielenin pozostawiają wiele do Ĺźyczenia i bezwzględnie wymagają solidnego uporządkowania. Zwróćcie uwagę na skład chemiczny rud Ĺźelaza z Rudek i ĹźuĹźli dymarskich. Jako wskaĹşnika łaczącego rodzaj rudy z ĹźuĹźlem, K.Bielenien uĹźywa manganu Mn. Ze względu na jego wysoką zawartość w ĹźuĹźlach na wstępie odrzuca "śmietanę hematytową" jako materiał wsadowy do pieca. Czemu nie odrzuca Ĺźelaziaka czerwonego i błyszczu Ĺźelaza? Mangan w nich wypada równie fatalnie. W kolejnym porównaniu odnosi się do zawartości fosforu i zgrabnie formułuje wniosek o zastosowaniu rud hematytowych i umiejętnie unika wartego podkreślenia stwierdzenia, Ĺźe główną rudą hematytową złoĹźa Staszic jest właśnie śmietana hematytowa. Pod uwagę w kolejnych zdaniach analizy bierze zawartość tlenku glinu w rudach i ĹźuĹźlu. Limonit wypada w tej korelacji najgorzej, a jednak wybiera go i odrzuca ponownie śmietanę hematytową! Wskazuje w końcu wniosków na rudę hematytową (?) z przewagą błyszczu Ĺźelaza i limonitu. Absurd. Skład chemiczny na który się powołuje nijak nie potwierdza jego wywodu. Czym jest baza Bieleninowego wsadu nazwana rudą hematytową? Hematytem pylastym, ilastym, Ĺźelaziakiem czerwonym czy głównym hematytem występującym w Rudkach tj. śmietaną hematytową? Gdzie w ogóle podziały się w tej analizie syderyty? Pomieszanie z poplątaniem. Dodatkowym argumentem dyskredytującym jakość analizy K.Bielenina jest jego stwierdzenie na stronie 122 tej samej książki, gdzie w wyniku badań archeologicznych złoĹźa rud Ĺźelaza w Rudkach dowodzi, Ĺźe: "Niezbyt duĹźa spoistość rudy w strefie utlenionej pozwalała na względnie łatwe urabianie nawet za pomocą drewnianych łopat. (...) Łatwość eksploatacji dość luĹşnego materiału, jakim są iły z hematytem i limonitem z Rudek oraz ich płytkie występowanie sprawiały, Ĺźe złoĹźe było wykorzystywane przez hutnictwo świętokrzyskie." K.Bielenin osobiście kierował tymi badaniami archeologicznymi. Dlaczego więc na stronie 98 poddaje w wątpliwość wyniki jak się okazuje równieĹź własnych prac archeologicznych i wniosków jakie z nich wysnuł? Zapytam więc jaką rudę K.Bielenin wskazał jako tą, którą wydobywano do celów hutniczych, a jaką do wsadu do pieców, bo z treści jego książki wynika po pierwsze, Ĺźe były to dwie róĹźne rudy, a po drugie, Ĺźe do wsadu uĹźywano... mieszaniny rud. WyraĹşnie o tym pisze powołując się na badania M.Niecia, dodając przy tym (tekst po gwiazdce pod tabelką), Ĺźe skład chemiczny ĹźuĹźli odzwierciedla skład chemiczny rudy uĹźywanej jako wsadu! Zatrzymajcie się w tym miejscu i przeanalizujcie uwaĹźnie to, co publikuje K.Bielenin. Wniosek jest jeden - K.Bielenin nie mógł oficjalnie w analizie wsadu zaakceptować i ogłosić faktu jakim było wydobycie pylastych hematytów i śmietany hematytowej, które mieszane z innymi drobno pokruszonymi rudami np. syderytem, limonitem, iłami manganowymi etc. były bazą staroĹźytnego hutnictwa, bo to podwaĹźyłoby zaproponowany przez niego model budowy pieca i rekonstrukcję procesu w nim zachodzącego. Bieleninowa rekonstrukcja i piec dymarski, nijak nie przewidywały pylastych i ciastowatych rud Ĺźelaza jako wsadu i mimo dowodów archeologicznych podwaĹźających jej zasadność, przetrwała do dziś. 

Wnioski do jakich doszedł K.Bielenin po 18 latach od publikacji z 1974 roku, opublikowane w książce o tym samym tytule tyle, Ĺźe opatrzonej dopiskiem "Wydanie drugie, poszerzone i poprawione" są równie niekonsekwentne i jeszcze bardziej zawoalowane:  " Skład chemiczny ĹźuĹźli dymarskich z Gór Świętokrzyskich przedstawia diagram (Ryc.31). Charakteryzują sie one dużą zawartością Ĺźelaza (20-45%) w postaci tlenku Ĺźelazawego (FeO). POza FeO ĹźuĹźle zawierają duĹźo krzemionki. Suma FeO i SiO₂ przekracza niekiedy 70% wagowo. Pozostałe składniki zależą od składu chemicznego uĹźytkowanej rudy (S.Holewiński 1956). Charakterystycznym składnikiem dla niektórych moze być fofor (P₂O₅). Główne składniki ĹźuĹźli mają charakter silnie Ĺźelazistych zwiazków krzemianowych. Inne składniki takie jak : Fe₂O₃, CaO, Al₂O₃ mają mniejsze znaczenie (Tab.3) Temperatura topnienia ĹźuĹźli o takim składzie chemicznym wynosi 1150 st. do 1250 st. C. (S.Holewiński 1956). W analizowanych ĹźuĹźlach z Rudek i okolicy (Góra Chełmowa, zbocza Łysej Góry, Przełęcz Jeleniowska) zwraca uwagę stosunkowo znaczna zawartość siarki, związana przwdopodobnie z pirytowym składem rud pierwotnych na tym złoĹźu. Porównując skład chemiczny tych ĹźuĹźli (tabela nr.3) ze składem chemicznym rudy (patrz tabela w rozdziale 10.1 - tabela Rud - przyp. M.M.) moĹźna wnioskować, Ĺźe stopień redukcji Ĺźelaza w piecach typu zagłebionego był bardzo nieznaczny, a ubytek Ĺźelaza z rudy minimalny. Inne składniki chemiczne rudy w ĹźuĹźlu pozostawały prawie niezmienione. ĹťuĹźel dymarski ma więc charakter stopionej rudy o nieco mniejszej zawartości tlenku Ĺźelaza, który tylko w pewnej części zredukował się do metalu." ("StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie, poszerzone i poprawione." K.Bielenin 1992 rok. 

"StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie, poszerzone i poprawione." K.Bielenin 1992 rok. Tabela 3 str. 66-67

"StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie, poszerzone i poprawione." K.Bielenin 1992 rok. Tabela 24 str. 137

"StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie, poszerzone i poprawione." K.Bielenin 1992 rok. Tabela 25 str. 138

 

 

Tabela 4. „ZłoĹźe pirytu i rud Ĺźelaznych kopalni „Staszic” w Górach Świętokrzyskich"
S.Jaskólski, C.Poborski, E.Goerlich - Wydawnictwa Geologiczne Warszawa 1953r., str. 55 i 56 
 

Ostatnia tabela pokazuje rzeczywisty skład chemiczny śmietany hematytowej jako głównej rudy hematytowej występującej w złoĹźu kopalni Staszic w Rudkach. Szczegółowy opis próbki i metodę analizy zamieszczam w całości poniĹźej:

 

„ZłoĹźe pirytu i rud Ĺźelaznych kopalni „Staszic” w Górach Świętokrzyskich"
S.Jaskólski, C.Poborski, E.Goerlich - Wydawnictwa Geologiczne Warszawa, 1953r., str. 54 i 57 

 

Wnioski - oprócz ewidentnie zamienionych w druku tytułów tabel 24 i 25, uwagę przykuwa skład limonitu w pierwszej tabelce. Jest skrajnie róĹźny od limonitów z innych rejonów Gór Świętokrzyskich. Nie znam Ĺşródła z którego F.Bratasz zaczerpnął wiedzę o tak nierealnym limonicie wydobywanym w Rudkach i jego równie nierealnym składzie chemicznym. Jak się do tego ma określony przez niego skład chemiczny limonitów z Osin, Starachowic, Trębowca, Kunowa (kolejna tabelka)? Dlaczego badania F.Bratasza nie wzbudziy podejrzeń K.Bielenina i S.Orzechowskiego? Czy zaproponowany przez K.Bielenina proces rekonstrukcji posadowiony na limonitowym fundamencie miał większe szanse od tego pracującego na hematycie, a szczególnie na śmietanie hematytowej? Niestety jak się okazało dla naukowców wystarczający. Wejście w analizę procesu opartego na limonitach dostarcza duĹźo większej porcji niewiadomych i wprowadza zamęt, którego nie sposób w kilku zdaniach usystematyzować. NaleĹźałoby zapytać wpierw czym dla archeologów jest limonit i czy w ogóle mogą swobodnie uĹźywać tego terminu w analizie złoĹźa Staszic w Rudkach? Ĺťelaziaki brunatne i geneza ich powstania w konfrontacji z wynikami badań nad usystematyzowaniem cech mineralogicznych limonitów, powinny skłaniać badaczy rud Ĺźelaznych z Rudek na pominięcie ich w analizie zaplecza surowcowego staroĹźytnych hutników. Braki w wiedzy z dziedziny geologii niestety dały znać o sobie i są zaskakujace w konfrontacji z odkryciami archeologicznymi. Właśnie badania archeologiczne wyrobisk z okresu wpływów rzymskich w kopalni w Rudkach prowadzone przez K.Bielenina wskazywały, Ĺźe prace górnicze prowadzone były wyłącznie w warstwach ilastego hematytu i syderytu, z pominięciem syderytów skalistych i pirytu.  Limonity zwane Ĺźelaziakami brunatnymi powstawały właśnie ze skalistego syderytu i pirytu, więc nie mogły i nie były celem poszukiwania w staroĹźytnej kopalni w Rudkach. Informację tą potwierdzoną w badaniach archeologicznych za K.Bieleninem zamieścił na stronie 168 w swojej pracy "Zaplecze osadnicze i produkcyjne..." Szymon Orzechowski, kilka stron póĹşniej "dowodząc", Ĺźe ilaste hematyty i syderyty nie były minerałami będącymi podstawowym wsadem do pieców dymarskich z przełomu er - rozwinę ten wątek niĹźej. Postawił na nierealny w świetle badań chemicznych, geologicznych i archeologicznych limonit. Absurd i poraĹźająca niekonsekwencja. Oto autorska argumentacja dr. Szymona Orzechowskiego: "Nasuwa się oczywiste pytanie o rodzaj pozyskiwanych tutaj rud. W starszej literaturze wyolbrzymiano rolę hematytu, zaliczanego do bogatszych rud (J.Piaskowski 1963a, s 28 i n.). Po wykonaniu większej liczby analiz okazało się jednak, Ĺźe skądinąd bogata w zwiazki Ĺźelaza śmietana hematytowa nie stanowiła raczej głównego przedmiotu eksploatacji. Wskazuje na to niska zawartość Mn w tej rudzie, podczas gdy w ĹźuĹźlu jest ona wysoka. Ostatnio stwierdzono równieĹź, Ĺźe śmietana hematytowa zawiera zbyt duĹźo tlenku glinu (Al₂O₃) i krzemionki (SiO₂), przez co w warunkach pieca dymarskiego jest trudno redukowalna (S.Orzechowski 1994, s. 352, ryc. 7, s.357) (Ryc.37). Paradoksem moĹźe więc wydać się fakt, Ĺźe w tym wypadku wybierano znacznie mniej zasobne w Ĺźelazo rudy syderytowe, a zwłaszcza limonit." (67, Orzechowski, 2007, str.174)

 

"Zaplecze osadnicze i podstawy surowcowe starożytnego hutnictwa świętokrzyskiego". Szymon Orzechowski 2007 r., str.174)

"Zaplecze osadnicze i podstawy surowcowe starożytnego hutnictwa świętokrzyskiego". Szymon Orzechowski, 2007 r., str.175 (powiększenia - M.M.)

Przedstawione przez S.Orzechowskiego na dowód swojej teorii diagramy na ryc.35, wskazują na dokładnie odwrotne fakty. Śmietana hematytowa jest bardzo zbliĹźona składem chemicznym do ĹźuĹźli, czego o limonicie absolutnie nie moĹźna powiedzieć. Minimalne róĹźnice składu tlenku glinu w śmietanie hematytowej, nie mają większego wpływu na przebieg redukcji, bo obecność tego związku w takim stężeniu jest praktycznie obojętna dla procesu. Limonit Orzechowskiego w takiej korelacji z krzemionką wypada fatalnie - temperatura upłynniania takiego wsadu wbrew wszelkim innym Ĺşródłom naukowym jest za wysoka i wynosi ok.1350°C. Mnożą się kolejne pytania przy tej okazji - skąd tak liczna obecność FeO w śmietanie hematytowej? Skąd w limonicie aĹź blisko 100% tegoĹź związku? Dla porównania wystarczy spojrzeć na tabelę 24 i 25 - skład chemiczny rud wyraĹşnie zaprzecza teorii Orzechowskiego. UĹźycie przez S.Orzechowskiego słowa "paradoks" ma chyba szersze znaczenie i opisuje raczej całokształt jego pracy. Bardzo jestem ciekaw całości artykułu autorstwa dr. Szymona Orzechowskiego w którym pierwszy raz publikuje w/w teorię - niestety nie udało mi się nigdzie dotrzeć do jego treści. Szkoda. Miałbym okazję poznać chociaĹźby Ĺşródło analizy chemicznej będącej podstawą do budowy zamieszczonych przez autora trójkątów Gibbsa. Na marginesie - jaki ma sens i co miało oznaczać stwierdzenie "paradoksem moĹźe więc wydać się fakt"? CzyĹźby przez ułamek chwili S.Orzechowski dojrzał oczywistą słabość swojej teorii ?   

We wnioskach K. Bielenina i S.Orzechowskiego uwagę przykuwa odrzucenie śmietany hematytowej ze względu na nie występowanie w niej manganu. W ĹźuĹźlach mangan jest obecny i jego zawartość szacuje się w róĹźnych badaniach na przedział od 0,11% do 5,48% (Tab. 25). Dane dotyczące zawartości Mn i MnO, którego stężenie stało się podstawą do odrzucenia śmietany hematytowej idą w parze z innymi pierwiastkami - chociaĹźby MgO. Dlaczego te pierwiastki i związki chemiczne nie doczekały się podobnych wniosków weryfikujących na tle ich występowania tak istotnego powiązania "ruda-ĹźuĹźel"? PrześledĹşcie uwaĹźnie tabelę składu chemicznego ĹźuĹźli świętokrzyskich (Tab.3) i wcześniej przedstawiony skład chemiczny rud (Tab.25), a szczególnie faworyzowanego przez archeologów limonitu. Analizując je na pierwszy rzut oka widać, Ĺźe skład chemiczny ĹźuĹźli nie ma bezpośredniej korelacji z rudami Ĺźelaza.

Warto w tym miejscu podkreślić, Ĺźe sporą część śmietany hematytowej, głównego minerału wydobywanego przez staroĹźytnych górników w Rudkach stanowią uwodnione tlenki Ĺźelaza w ilastej formie czyli... limonity! (36, S.Jaskólski, C.Poborski, E.Goerlich' 1953, str.53) Zaskakujące? Nie, jeĹźeli pozna się i rzetelnie przeanalizuje specyfikę rud Ĺźelaza występujących w złoĹźu Staszic w Rudkach. Wiedział o tym równieĹź K.Bielenin pisząc, Ĺźe "łatwość eksploatacji dość luĹşnego materialu, jakim są iły z hematytem i limonitem z Rudek oraz ich płytkie występowanie sprawiały, Ĺźe złoĹźe było wykorzystywane przez hutnictwo świętokrzyskie." (21, Bielenin, 1974, str.122) Ciekawostką jest fakt, Ĺźe w kolejnym, poprawionym wydaniu tej samej książki w 1992 roku K.Bielenin juĹź o tym nie wspomina.

Po analizie powyĹźszego moĹźna wyciągnąć tylko jeden wniosek - śmietana hematytowa była głównym celem wydobycia staroĹźytnych górników z Rudek i właśnie ona była głównym minerałem służącym do preparacji wsadu do pieców dymarskich. Dowodzą tego wszyscy, czasami bezwiednie i tak chaotycznie, Ĺźe momentami brakuje słów dla wszechobecnych niekonsekwencji i wybiórczych procesów dowodowych.

Wybiórcza analiza procentowego udziału pierwiastków potwierdzających lub odrzucających teorię archeologów jest tendencyjna i rykoszetami zmierzała do wspomnianego wcześniej upartego odrzucania śmietany hematytowej. Prawdopodobny powód - nie potrafiono wykorzystać śmietany hematytowej w rekonstrukcji procesu. Ten subiektywny wniosek jest jednak drugorzędny. NajwaĹźniejszym wnioskiem jest, Ĺźe skład chemiczny rud Ĺźelaza i ĹźuĹźli jest ewidentnie róĹźny. Bezsprzecznie - ruda wsadowa była preparowana w szerszym niĹź dotychczas proponowanym procesie. Jej uzdatnianie to nie tylko kruszenie i praĹźenie. StaroĹźytni hutnicy posiedli umiejętność regulacji składu chemicznego wsadu, by ten był optymalny dla procesu dymarskiego. Podobnego zdania był prof. dr hab. inĹź Marek Nieć, który w badaniach nad bazą surowcową staroĹźytnego hutnictwa Ĺźelaza w Górach świętokrzyskich doszedł do wniosku, Ĺźe ruda wsadowa była mieszaniną róĹźnych rud wydobywanych w tym rejonie. O tym fakcie informuje równieĹź w swojej pracy z 1974 roku K.Bielenin. Nie wiedzieć czemu dorzuca w tym samym miejscu zupełnie niuzasadniony wniosek, Ĺźe śmietana hematytowa nie mogła brać w tym większego udziału. Popiera go równie nieuzasadnionym argumentem - zawartością manganu. Dlaczego nieuzasadnionym? Proste - jeĹźeli mieszano rudy to mangan znalazł się w mieszance chociaĹźby i dokładnie na skutek mieszania rudy bogatej w mangan z rudą bez manganu, jaką była śmietana hematytowa. PrzecieĹź celem przygotowywania rud do procesu dymarskiego było jej uzdatnianie, nieprawdaĹź? Mangan korzystnie wpływa na proces i mogli o tym z doświadczenia wiedzieć staroĹźytni hutnicy. Wykorzystywali swoją wiedzę i preparowali rudę w przemyślany sposób. Mieszali róĹźne minarały, bogate w róĹźne pierwiastki i związki chemiczne, których oddziaływanie na proces dymarski świetnie rozpoznawali. W kopalni w Rudkach stwierdzono pokłady iłów manganowych, występujące w mocno wyseparowanych złoĹźach.  Mogły brać udział w procesie przygotowania wsadu? Dlaczego nie? Bardzo waĹźnym jest przy tej okazji podkreślenie faktu, Ĺźe  zabiegi mieszania są moĹźliwe jedynie dla rud mocno rozdrobnionych, wręcz sproszkowanych. Właśnie taką rudę odnajdywano w odkryciach archeologicznych, ale o nich wspomnę poĹşniej. Wrócę tymczasem do pominiętego w dotychczasowej analizie tlenku Ĺźelaza, przemilczanego ale ewidentnie obecnego w ĹźuĹźlach.

Wysoki udziału Fe₂O₃ w ĹźuĹźlach moim zdaniem związany bezpośrednio z procesem praparacji wsadu przez mieszanie róĹźnych rud Ĺźelaza wymaga naleĹźytej uwagi. Badania laboratoryjne pod kierunkiem K.Bielenina wskazują na to, Ĺźe większość ĹźuĹźli zawiera średnio 20% Fe₂O₃. Nieliczne osiągają nawet 38%. Dane te obrazuje ryc.5. i tabele 24 i 25. Układ równowagowy FeO-SiO₂ i skorelowany z nim układ zawartości Fe₂O₃ w fazie płynnej ĹźuĹźli (Ryc.90) , wskazują dla załoĹźonej temperatury ok. 1200 st. C., Ĺźe udział Fe₂O₃ powinien być kilkakrotnie niĹźszy. Jak więc wytłumaczyć fakt obecności tak duĹźej ilości Fe₂O₃ przy załoĹźeniu, Ĺźe przy przejściu w fazę ciekłą ĹźuĹźla, głównym jego składnikiem było oprócz krzemionki FeO? Ocenia się wydajność procesu licząc wydobytą rudę i wyprodukowane Ĺźelazo, a pomija się w rozwaĹźaniach właściwą sprawność procesu. JeĹźeli jako odpad uzyskujemy prawie połowę zupełnie nie zredukowanego nawet o jeden stopień Fe₂O_3' to jaki udział procentowy wsadu mógł przejść kolejne stopnie? Dlaczego nie uwzględniono tego czynnika przy szacowaniu produkcji Ĺźelaza i wydobycia rud? ZałoĹźenie: ruda Ĺźelaza: Fe₂O₃ 50-60%; SiO₂ 15-20% oraz ĹźuĹźel FeO 50-60% i SiO₂ 20-30% przyjęte do obliczeń wydajności procesu pomijają oczywistą obecność w ĹźuĹźlu 5-20%, a nawet 35% Fe₂O₃! Przeoczenie? Moim zdaniem nie. Pominięcie obecności Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu na etapie dyskusji o metalurgicznych realiach wydajności procesu, to raczej karkołomna próba zakamuflowania powaĹźniejszego problemu. KaĹźdy, kto uświadomiłby sobie obecność tak licznego Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu, zadałby głośno pytanie - skąd do licha się wzięła tak duĹźa jego ilość, skoro nie ma zachowanej rudy w ĹźuĹźlu? W jakim etapie proponowanego procesu rekonstrukcji zachowałoby się niezredukowane Fe₂O₃, gdy mamy świadomość, Ĺźe został przy tym upłynniony fajalit i mamy 50-60% FeO? To zupełnie nie trzyma się kupy! Dlaczego K.Bielenin przemilczał w analizie procesu fakt występowania tak duĹźej ilosci Fe₂O₃ w ĹźuĹźlach? Czy uwzględniając go mógłby jeszcze raz zaproponować ten sam model pieca i procesu? Pominięcie oczywistego i czasami zaskakująco duĹźego udziału Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu niesie za sobą lawinowe skutki. Na błędnych załoĹźeniach powstała nie tylko błędna rekonstrukcja procesu, kalkulacja wydajności procesu ale i zupełnie nieuzasadniony szacunek wydobycia rud w całym okresie produkcji Ĺźelaza na przełomie er. Kolejną konsekwencją jest błąd, który przekłada się na ilość produkcji potrzebnego do procesu węgla drzewnego, ilość drewna ściętego do produkcji tegoĹź węgla, ukształtowanie szaty roślinnej w czasie nasilonej produkcji, etc. Jak w świetle powyĹźszego mają się daleko idące wnioski i prace naukowe na ich podstawie stworzone? Jak dziś mgr Szymon Orzechowski widziałby zaplecze osadnicze i materiałowe staroĹźytnego zagłębia hutniczego Gór Świętokrzyskich? Czy mógłby zbudować jeszcze raz takie same teoretyczne podstawy surowcowe uwzględniając moje uwagi? Czy moĹźe nie uwzględnił by ich? Mógłby moim zdaniem uzasadnić nie pasujące do dotychczasowych teorii odkrycia archeologiczne ze Skał pod Nową Słupią. Musiałby jednak wybiarać między obiektywną archeologią, a subiektywną metalurgią, ale o tym napiszę póĹşniej. Wracam do mocno uproszczonego procesu dymarskiego zaproponowanego przez M.Radwana:

PowyĹźszy schemat autorstwa M.Radwana, zaczerpnąłem z pracy habiltacyjnej K.Bielenina "Dymarski piec zagłebiony (typu kotlinkowego) w Europie staroĹźytnej". Wskazuje na brak przejścia Fe₂O₃ z rudy, bezpośrednio do ĹźuĹźla. Bielenin stwierdza jednak jego znaczną obecność w ĹźuĹźlu, co obrazuje trójkąt Gibbsa z Ryc.5. Czemu nie podkreśla przy tej okazji oczywistej rozbieĹźności danych laboratoryjnych z proponowanym schematem reakcji?

Zawartości Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu, jest oczywista i powyĹźszy schemat naleĹźałoby rozbudować. Zmiany są konieczne gdy przyjmiemy, Ĺźe w procesie dymarskim dochodziło do przechodzenia do zuĹźla niezredukownago Fe₂O₃ bezpośrednio z rudy i równolegle do wtórnego utlenienia wcześniej zredukowanych tlenków Ĺźelaza. Pierwsze zjawisko jest przemilczane w analizie. Proces przechodzenia niezredukowanego Fe₂O₃ do ĹźuĹźla moĹźliwy jest wtedy gdy do preparacji wsadu uĹźyjemy sproszkowanej rudy. Liczne Fe₂O₃ we wsadzie moĹźe w uzasadnionym procesie przedostać się do spływającego ĹźuĹźla. Sypka frakcja umoĹźliwiała wzbogazenie ĹźuĹźla w Fe₂O₃ poprzez mieszanie się z płynnym fajalitem. Nie ma innego wytłumaczenia na obecność Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu bez wyraĹşnych kawałków wsadowej rudy. Rudy nie znajdywano w ĹźuĹźlach więc moim zdaniem świadomie nie podejmowano dyskusji o licznie występującym Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu - nie potrafiono tego wyjaśnić. Drugie zjawisko zaś musiałoby nastąpić w ostatniej fazie procesu, tuĹź przed zastygnięciem ĹźuĹźla. W procesie proponowanym przez K.Bielenina nie ma takiego miejsca, ani takich załoĹźeń. W moim są. Spływające przez zwężenie pieca wraz z ĹźuĹźlem Ĺźelazo i jego związki z tlenem, przy udziale duĹźej ilości tlenu dostarczanego w to miejsce przez dysze powietrzne, ulegają częściowo wtórnemu utlenienieniu. Spływając zaś w dół nie trafiają juĹź do środowiska, które utrudni im ponowne zredukowanie.  Według mnie proces przebiagał następująco:

 

 

Zbyt skomplikowany? Nie. Raczej mocno osadzony w realiach. Staram się przedstawić przez jego pryzmat w jak wąskim zakresie wszystkich przemian może powstać metaliczne żelazo, jak łatwo przejść całą procedurę i przysłowiowo "urobić się po łokcie" na darmo lub z mizernym efektem.

Udało mi się odtworzyć powyĹźszy schemat w procesach rekonstrukcyjnych i mam na to namacalne dowody. Osobiście przedstawiłem je dr. Ireneuszowi Sulidze z AGH - nie odrzucił ich. Wręcz przeciwnie - zaskoczyłem go, ale mimo moich zabiegów nie podjął współpracy celem dalszych badań. 

Wróćmy do procesu. Przejście ĹźuĹźla przez szyb do kotlinki niesie jeszcze jeden skutek, o którym dotychczas archeolodzy teĹź zbyt głośno nie mówią - o minimalnej określanej na ok.1% zawartości Ĺźalaza metalicznego w ĹźuĹźlu. PrzecieĹź Ĺźelazo pchane przez zsypywany węgiel i rudę, a potem ĹźuĹźel w stronę kotlinki, powinno się tam znajdować w większej ilości, a jednak jakimś cudem nie ma go tam za wiele. Metalurdzy przy tym twierdzą, Ĺźe Ĺźelazo metaliczne odnajdywane w ĹźuĹźlu powstało na skutek wtórnej redukcji w rozgrzanym ĹźuĹźlu, a nie na skutek przedostawania się Ĺźelaza z części szybowej. Archeolodzy temu nie dają wiary. Ja przystaję za metalurgami. Zawsze się z nimi zgadzałem. No moĹźe prawie zawsze :) Mam zaś wraĹźenie, Ĺźe archeolodzy nie dążą do podobnych relacji i kompromisu z metalurgami. Ich współpraca musi być ciekawym frontem naukowej próby sił. 

Czytając bardzo precyzyjny opis zjawisk zachodzących w piecu dymarskim (wytłuszczony tekst zamieszczony przed tabelkami), nie sposób nie zadać pytania: dlaczego ten sam Kazimierz Bielenin biorąc udział w tworzeniu chyba najwaĹźniejszej publikacji jaką jest  "50 lat badań nad staroĹźytnym hutnictwem..." nie zwrócił uwagi metalurgom na fakt, Ĺźe popełniają sakramencki błąd licząc sprawność procesu na danych wejściowych oderwanych od realiów wytopu? PrzecieĹź sam, nie tak dawno, publikował coś zupełnie innego. Dlaczego nie powstrzymał dalekosiężnej w skutkach wyliczanki, opartej na "zagęszczającej" się krzemionce i ĹźuĹźlu bez Fe₂O₃ ? Przeoczył to? A moĹźe potrzebował chwilowo obliczeń i wsparcia autorytetem ich autora do umocnienia swojej teorii, znalezisk archeologicznych i rekonstrukcji procesu? Czemu metalurdzy nie oponowali i przespali temat? Pytania bez odpowiedzi.

Podsumowując całość, muszę zadać istotne pytanie: jaka więc była wydajność procesu? CzyĹźby staroĹźytni zadawalali się c.a. setną wagowego wsadu do swoich pieców? Nie sądzę. Nie mogę na razie tego wykluczyć ale mam wraĹźenie, Ĺźe uzysk Ĺźelaza był większy. Obliczenia, które powyĹźej przedstawiłem są błędne z dość obszernie opisanych powodów, którym trudno odmówić racji. Tym samym mogę wierzyć, Ĺźe nasi prahutnicy osiągali przyzwoite rezultaty w procesie produkcji Ĺźelaza. UpowaĹźnia mnie do tego skład chemiczny ĹźuĹźli, analiza procesu i jego wydajności przy zastosowaniu łatwo preparowalnej śmietany hematytowej. UpowaĹźniają mnie do tego równieĹź odkrycia archeologiczne związane z preparacją rudy, o których miałem okazję przeczytać ciekawy artykuł.

Sprzeczności wynikające z badań nad składem chemicznym rud i ĹźuĹźli skłoniły mnie do tego, by jeszcze raz, z większą uwagą sięgnąć do dostępnych publikacji, w których opisane są znaleziska archeologiczne związane z rudą Ĺźelaza wykorzystywaną do procesu dymarskiego. Przeczucie podpowiadające mi, Ĺźe właśnie w analizie odnalezionej przez archeologów rudy, kryje się bardzo waĹźna informacja dla poznania warsztatu staroĹźytnego hutnika, nie zawiodło mnie. Badania archeologiczne warsztatów dymarskich w Skałach k/Nowej Słupii i w Pokrzywnicy gm.Pawłów, opisane przez S.Orzechowskiego jako najnowsze w tej materii (choć dotyczą odkryć z 1993 roku), opublikowano w wymienianej wielokrotnie przeze mnie pozycji "50 lat badań nad staroĹźytnym hutnictwem świętokrzyskim. Archeologia - Metalurgia - Edukacja" z 2006 roku. Na str.35 tegoĹź opracowania, autor informuje, Ĺźe dokładnie te dwa stanowiska archeologiczne były przedmiotem publikacji obcojęzycznej. Wyniki badań zawarte w trzech artykułach K.Bielenina, M.Mangina i S.Orzechowskiego pt.  "La sidérurgie ancienne et l'exploitation minière dans les Montagnes Sainte-Croix (Petite Pologne). I. Bilan des recherches 1955-1990"  oraz   "II. Ateliers, habitat, chronologie"    i    "III - Archéométrie et histoire : les Montagnes Sainte-Croix et les régions productives européennes (fin de l'Âge du Fer - début du Moyen Âge)" i ich pierwsza polskojęzyczna publikacja w "50 lat badań..." tak są anonsowane:

"Opracowanie jest pierwszą szerszą prezentacją tych materiałów w polskim piśmiennictwie archeologicznym. Dotychczas opublikowano tylko ogólne wyniki tych prac w czasopismach zagranicznych (por.K.Bielenin, M.Mangin, S.Orzechowski 1996; K.Bielenin, M.Mangin, S.Orzechowski 1998). Najczęściej treść artykułów stanowiła tylko uzupełnienie tematyki związanej z zagadnieniami technicznymi procesu metalurgicznego (por. S.Orzechowski, I.Suliga, (red.), 2006). Z przyczyn oczywistych niniejsze przedstawienie rezultatów badań nie moĹźe być traktowane jako pełna publikacja Ĺşródłowa, w której kompleksowo prezentuje się i ocenia pozyskane materiały. W zamierzeniu autora ma to być omówienie pierwszego etapu badań terenowych, które przynajmniej do czasu ukazania się szerszej prezentacji tych Ĺşródeł wypełnią lukę w publikowaniu materiałów z tego regionu. Tak więc przedstawione zostaną tutaj tylko najwaĹźniejsze aspekty prowadzonych badań, wraz z ilustracjami dokumentującymi wybrane obiekty oraz ciekawsze zabytki. Zdecydowano się na omówienie trzech najlepiej rozpoznanych stanowisk, które wniosły najwięcej do omawianej problematyki." 

Nie ma nic dziwnego w tym, jak S. Orzechowski tłumaczy jakimi względami kierował się wybierając najwaĹźniejszą wiedzę wynikającą z odkryć w Skałach i w Pokrzywnicy, pierwszy raz przedstawiając wyniki badań polskim odbiorcom. Nie raz ta sama informacja i wiedza jest powielana przy okazji róĹźnych publikacji, szczególnie tak oddalonych w czasie i miejscu. Nie ma sensu się powtarzać - to oczywiste. Przekonywująca argumentacja i tyle. Uległem jej, ale wytrwałość w poszukiwaniu wątków metalurgicznych skusiła mnie do porównania treści artykułów opublikowanychh w latach 1995-1998 z treścią wspomninego rozdziału autorstwa S.Orzechowskiego z książki "50 lat badań..." z 2006 roku. Okazało się, Ĺźe prace te koncentrują się na zupełnie róĹźnych głównych wątkach.  Jako całość świetnie się uzupełniają, lecz autor publikacji z 2006 roku nie wspomina o tym, a sugerując tylko uzupełniającą dotychczasową wiedzę, ogólnikową treść obcojęzycznych artykułów, zniechęca raczej do pochylenia się, nad jak się okazuje w trakcie lektury, bardzo waĹźną częścią badań znalezisk ze Skał i Pokrzywnicy. Czym się więc te publikacje wyróĹźniają, by uznać je za warte tak mocnego podkreślenia? Ano tym, Ĺźe w francuskojęzycznych artykułach lwią cześć badań poświęca się właśnie metalurgii - odnalezionej w badaniach archeologicznych rudzie i kawałkom Ĺźelaza (grąpiom). Dokonuje się szczegółowej analizy chemicznej, w której skupia się na składzie chemicznym rudy i ĹźuĹźli otaczających grąpie. Przy współpracy z metalurgami z Nancy, rozkłada się na czynniki pierwsze, dotychczas i potem, nieanalizowane znaleziska, będące śladami po nierozpoznanych etapach procesu produkcji Ĺźelaza. Zastanawiano się w kręgach naukowych dotychczas i spierano teoretyzując, jak preparowano rudę i jakiego uĹźywano wsadu? Badania te dawały wprost kapitalną porcję wiedzy i pozwalały na popartą w materiale dowodowym poprawną odpowiedĹş na nurtujące pytania. Poznajmy więc ich wynik. Ruda Ĺźelaza znaleziona na stanowisku dymarskim w Skałach: miała charakter mocno rozdrobniony, pylasty, czasami spieczony w większe bryłki. Była bardzo jednorodna. Poddana analizie chemicznej jako próbka 1396 zawierała: 82,93% Fe₂O₃, 1,52% SiO₂, 1,92% Al₂O₃ oraz 0,02% MnO. Szok! Tak spreparowana była praktycznie czystym tlenkiem Ĺźelaza! Jako Ĺşródło jej pochodzenia K.Bielenin wskazał kopalnię w Rudkach. Jaka ruda z Rudek ma taki skład chemiczny? OdpowiedĹş brzmi - Ĺźadna. Bielenin porównał ją do błyszczu Ĺźelaza. Ze względów oczywistych nie mógł stanowić głównego minerału z którego produkowano Ĺźelazo na skalę przemysłową. Według mnie najbliĹźej składem chemicznym odkryta ruda odpowiada śmietanie hematytowej, którą moĹźliwe, Ĺźe poddano procesowi uzdatniania przez sedymentację krzemionki i tlenku glinu - proces taki opisywałem wcześniej. Skład chemiczny rudy odnalezionej w prowadzonych w Skałach badaniach archeologicznych, potwierdza wysoką umiejętność oczyszczania rud. Przez metalurgów francuskich rudę nazwano uzdatnioną. To jednoznaczne pojęcie w metalurgii i nie wiąże się tylko z wypraĹźeniem czy rozdrobnieniem. Kolejne badanie chemiczne - ĹźuĹźel sąsiadujący z grąpiami Ĺźelaznymi. Zaznaczam, Ĺźe jest to prawdopodobnie ĹźuĹźel z części szybowej pieca, a więc ten, który był stopionym wsadem, a nie odpadem licznie znajdywanym w kotlinkach. Skład chemiczny: SiO₂ w przedziele od 22% do 30,4 %, Fe₂O₃ od 63% do 69%, MnO od 0,13% do 1,61%. Idealne! Podziw jaki wzbudza warsztat i kunszt naszych prahutników jest czymś oczywistym. Zaskakujące, jaką umiejętnosć posiedli przygotowując wsad do pieca. Potrafili uzyskać z wydobywanej rudy praktycznie czysty tlenek Ĺźelaza! Zapewne dodawali do niego potem odpowiednią ilość innych minerałów, by zoptymalizować skład chemiczny wsadu pod kątem ulepszenia procesu upłynniania skały płonnej. Być moĹźe wiedzieli jak wpłynie na proces, dodany do spreparowanego tlenku Ĺźelaza piasek, ił manganowy lub tlenek Ĺźelaza uzyskany z innych rud. PowyĹźsze znaleziska i wyniki badań nad nimi są bezsprzecznym dowodem na zaawansowaną technologię, którą opanowali staroĹźytni. Tak mało rozpoznany temat przygotowania wsadu do pieca, w świetle powyĹźszego powinien natychmiast oĹźyć w badaniach i zostać ogłoszonym jako jedno z lepiej rozpoznanych i dowiedzionych zagadnień procesu. Nie doczekał się jednak ciągu dalszego. Błysnął jako epizod we francuskojęzycznej publikacji i w dalszych badaniach był konsekwentnie przemilczany. Dlaczego? Po pierwsze - skład chemiczny odnalezionej na piecowisku rudy Ĺźelaza był inny od dotychczas zakładanego przez naukowców i nie miał odpowiednika w rudach występujacych w naturze. Pylasta i jednorodna frakcja rudy ponadto nie pasowała do dotychczasowej teorii rekonstrukcji procesu. Zarówno do etapu preparacji rudy jak i samego procesu wytopu w piecu. Nie potrafiono wyników z odkryć w Skałach logicznie połączyć z umocnioną w świadomości dotychczasową teorią rekonstrukcji procesu. Pominięto ją więc w podsumowaniu 50 lat badań, spychając na margines mimo, Ĺźe była jednym z najwaĹźniejszych odkryć archeologicznych zwiazanych z preparacją rudy i wsadu. Czy to są ledwie ogólne wyniki i uzupełnienie tematyki, o których wspomniał S.Orzechowski? Przeanalizujcie chcociaĹźby pobieĹźnie treść francuskojęzycznych artykułów, zawarte w nich tabele, wykresy, zestawienia, fotografie... Pochylcie się nad wiedzą w nich zawartą. Odkryjcie jej wagę dla procesu rekonstrukcyjnego...

W publikacji francuskojęzycznej K.Bielenina i S.Orzechowskiego pojawia się ten sam wątek limonitu z Rudek, którego skład chemiczny określił inĹź. Feliks Bratasz. Ewidentny błąd F.Bratasza, aktualnie profesora, w analizie chemicznej minerału, stał się kolejny raz powodem do konkluzji zniekształcającej całokształt badań. Nawet geolog-amator powinien zauwaĹźyć, Ĺźe limonity o takim składzie chemicznym nie istnieją, a rzeczony wynik musiał powstać na skutek jakiegoś błędu przy analizie. CóĹź z tego - właśnie ten jeden wynik jest wykorzystywany do wszelkich wniosków związanych z  przyporządkowaniem rudy wsadowej. Odciska swoje piętno w kolejnych publikacjach mimo, Ĺźe te nazywane są przez autorów "poszerzonymi i poprawionymi".

Nadarza się na tym etapie rozwaĹźań okazja do ponownej próby oszacowania wydajności procesu metalurgicznego zachodzącego w piecu dymarskim typu kotlinkowego z rejonu Łysogór. Korzystając z badań ĹźuĹźli z części szybowej pieca, które mocno upraszczając są stopionym wsadem, wiemy, Ĺźe zawierały od 63-69% Fe₂O₃ - średnio 65%. Zawartość Fe₂O₃ w ĹźuĹźlu kotlinkowym uśrednijmy jako 10%. FeO w ĹźuĹźlu kotlinkowym wynosiła 50-60%. Uśredniając: 55%. Zawartość procentowa krzemionki mimo, Ĺźe jest znana pomijam, bo jest taka sama w ĹźuĹźlu szybowym jak i w kotlinkowym. Odnosząc się do kilograma wsadu i kilograma ĹźuĹźla moĹźemy oszacować ubytek Ĺźelaza z wsadu. W 1 kg wsadu o zwartości 65% Fe₂O₃ znajduje się 0,455 kg Ĺźelaza. W 1 kg ĹźuĹźla o zawartości 55% FeO i 10% Fe₂O₃ znajduje się odpowiednio 0,427 kg i 0,07 kg Ĺźelaza, co daje łącznie 0,497 kg. Ha! Znowu mamy większą ilość Ĺźelaza w odpadzie niĹź we wsadzie. Czy to moĹźliwe?

Próby teoretycznego oszacowania wydajności procesu, manewry ze stężeniami tlenków i krzemionki, obliczenia dla ich prawdopodobnych wartości, korekty, wnioski, pytania... Matematyczne akrobacje, które zamieściłem powyĹźej, tylko przez najwytrwalszych zostały rzetelnie przeanalizowane. Reszta prawdopodobnie z lenistwa spoglądała tylko na wnioski, nie wnikając w rachunki. Bez urazy. Nie ma w tym nic złego. To absolutnie naturalne. Sam tak robię najczęściej. Szukam instynktownie gotowego rozwiązania nurtującego problemu, a nie rozwiązuję go mozolnie dla samego faktu wprawiania się w obliczeniach. Tym razem jednak zauwaĹźyłem w danych wejściowych oczywisty błąd, który skusił i zawiódł mnie w uliczkę róĹźnorakich rachunków. Na końcu tejĹźe uliczki okazało się, Ĺźe prowadzi do nikąd. Obliczenia, które przeprowadziłem zaprowadziły mnie do miejsca, w którym w ogóle nie powinienem się znaleźć. Nie da się obliczyć wydajności procesu przez analizę masy wsadowej i jej składu oraz odniesienia jej do masy odpadu i jej składu chemicznego. To niemoĹźliwe. Dlaczego? OdpowiedĹş jest zaskakująco prosta - bo nie znamy masy wsadu, który pozostał po procesie w części szybowej pieca. Nie znamy równieĹź skutków przemian chemicznych jakie nastąpiły w tejĹźe masie wsadu, która pozostając w części szybowej podlegała zupełnie innym procesom niĹź ta, która przedostała się w formie ĹźuĹźla do kotlinki. Dowód na powyĹźsze mieliśmy pod ręką, a nie zdawaliśmy sobie z tego. Dopiero absurdalne wyniki niepotrzebnych wyliczanek stały się przyczynkiem do ponownego spojrzenia, na wydawałoby się głęboko przeanalizowany problem. Co jest tym dowodem? Grąpie. Otoczone ĹźuĹźlem grąpie. Właśnie ten ĹźuĹźel świadczy o tym, Ĺźe w części szybowej wsad licznie zostawał i miejscami tylko zmieniał się w procesie dymarskim w Ĺźelazo. Ile tegoĹź otaczającego grąpie ĹźuĹźla zostawało w piecu - tego nie wiemy. Wiemy ile wsadu nie udawało się utrzymać w piecu dostatecznie długo by wydobyć z niego Ĺźelazo, które powinno zostać w części szybowej. Mamy go w kotlince. To jednak zbyt skąpa ilość informacji, by przymierzać się do obliczania, choćby zgrubnej wydajności procesu. Pozostawmy więc ten problem jako tymczasowo nie moĹźliwy do chociaĹźby oszacowania, nie rozpracowany w materiale dowodowym i w obliczeniach. Zapomnijmy o pochopnie wyciągniętych wnioskach o ilości wyprodukowanego Ĺźelaza w rejonie Łysogór, o skali wydobycia rud Ĺźelaza, produkcji węgla drzewnego, wyciętych drzewach, wylesionych przestrzeniach, szacie roślinnej, strukturze i ilości ludności pracującej przy wszystkich procesach okołoprodukcyjnych, etc.. Wróćmy do Ĺşródła rozwaĹźań. Odtwórzmy moĹźliwie dokładnie proces produkcji Ĺźelaza, a dopiero na podstawie zdobytych przy jego optymalizacji doświadczeniu i spostrzeĹźeniach twórzmy oparte w realiach naukowe hipotezy. 

Podsumowując dotychczasową analizę sięgnę do ostatniej grupy argumentów, której nie sposób dłuĹźej ukrywać w cieniu - zabytków pochodzących z długoletnich badań archeologicznych prowadzonych pod kierunkiem K.Bielenina. Stanowią przecieĹź materialny ślad i dowód w analizie wszelkich teorii, zarówno moich jak i im przeciwstawnych. Podsumowanie wyników kilkudziesięciu lat prac archeologicznych w książce "StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie poszerzone i poprawione" Kazimierza Bielenina, które zamieszczam poniĹźej ukaĹźe Wam w pełni dorobek archeologów w poszukiwaniach rudy Ĺźelaza uĹźywanej do procesów dymarskich.

 

"StaroĹźytne górnictwo i hutnictwo Ĺźelaza w Górach Świętokrzyskich. Wydanie drugie, poszerzone i poprawione." K.Bielenin 1992 rok. str.130 i 131

 

To pełna treść i wiedza podsumowująca dorobek archeologów w tej kwestii. UĹźywanie przez autora, w przedstawionym wyĹźej fragmencie publikacji, przymiotnika "liczne", nie ma Ĺźadnego odzwierciedlenia w badaniach archeologicznych. Dlaczego? Bo dosłownie na palcach jednej ręki moĹźna wyliczyć wszystkie tego typu odkrycia. Zanim przedstawię pełną listę zabytków będących w zbiorach Muzeum Archeologicznego w Krakowie, nazwanych w dokumentacji inwentarskiej i opisie jej towarzyszącym rudą Ĺźelaza, muszę naświetlić kontekst w jakim zapoznałem się z tymi zabytkami. Zwracając się do dyrekcji Muzeum Archeologicznego w Krakowie z prośbą o wgląd w archiwa muzealne przedstawiłem pełen katalog zabytków z rejonu Gór Świętokrzyskich znalezionych podczas badań archeologicznych nad staroĹźytnym hutnictwem i opisanych przez ich odkrywców jako ruda Ĺźelaza. PosłuĹźyłem się pełnym katalogiem zabytków opublikowanym przez S.Orzechowskiego w jego książce pt. "Zaplecze osadnicze i podstawy surowcowe staoroĹźytnego hutnictwa świętokrzyskiego" z 2007 roku. Według tegoĹź katalogu w toku ponad 50 lat prac archeologicznych rudę Ĺźelaza odnaleziono dokładnie 7 (siedem!) razy. W Ĺźadnym z przypadków oczywiście nie zlokalizowano jej ani w kotlince ani w ĹźuĹźlu ją wypełniającym. Odkrywano ja w kontekście i w pobliĹźu piecowisk, więc nigdy nie wątpiono, Ĺźe była uĹźywana do procesu dymarskiego. Podaję za S.Orzechowskim dokładnie wszystkie stanowiska archeologiczne na których odkryto rudę Ĺźelaza - wg AZP: 169, 189, 273, 289, 292, 304, 305. Konfrontacja ze zbiorami MAK ujawniła niestety, Ĺźe ze stanowisk 169, 189, 289 ruda Ĺźelaza nie zachowała się w zbiorach muzealnych! Dyrekcja muzeum nie potrafiła uzasadnić dlaczego. Tak więc w zbiorach zachowała się jedynie ruda Ĺźelaza z czterech stanowisk archeologicznych (na odkrytych w ciągu blisko 60 lat tysiącach stanowisk archeologicznych). Obejrzałem je bardzo dokładnie i udokumentowałem  w obecności dyrekcji i pracowników MAK. Niestety nie mogę opublikować wyników moich prac, poniewaĹź podpisałem wobec MAK pisemne zobowiązanie, Ĺźe nie mam prawa do jakiejkolwiek publikacji, przed właściwym odkrywcą, którym jast Muzeum Archeologiczne w Krakowie. Był to warunek, który umoĹźliwił mi jakikolwiek wgląd w zabytki tegoĹź muzeum. Nie pomogła Ĺźadna argumentacja wskazująca na brak publikacji na temat tych odkryć mimo kilkudziesięciu lat od ich zaistnienia. Nie otrzymałem teĹź informacji czy w ogóle ktokolwiek podejmie w MAK takowe badania. Mogłem zaakceptować dość dziwne warunki umoĹźliwiające wgląd w muzealne magazyny lub odejśc z kwitkiem. Uległem. Dotrzymam słowa dopóki okoliczności nie zmuszą mnie do innego działania. Nie omieszkam jednak podzielić się z Wami fotografiami na których obecny przy całym zdarzeniu Krzysztof Pęczalski uwiecznił fragmenty próbek rudy Ĺźelaza poddane prostemu testowi. Z większych kawałków uszczypnąłem odrobinkę, by w prostym teście potwierdzić jaki typ rudy odnajdywano podczas badań archeologicznych w Górach Świętokrzyskich. Prób tych oczywiście dokonałem w obecności personelu muzeum i za ich pełną zgodą. Zobaczcie więc co ujawniło zwykłe zgniecenie w palcach niewielkich fragmentów pobranych z bryłek rudy znalezionych w badaniach archeologicznych MAK i będących jedynym świadectwem i dowodem na to jaką rudę stosowano w staroĹźytnym procesie dymarskim w Górach Świętokrzyskich. Trzy pierwsze fotografie ukazują bryłki z których pobrano próbki, a kolejne przedstawiają to co zostało po ich roztarciu w palcach:

 

Ruda Ĺźelaza pochodząca z badań archeologicznych nad staroĹźytnym hutnictwem Ĺźelaza, będąca w zbiorach Muzeum Archeologicznego w Krakowie -  fot.Krzysztof Pęczalski

Oprócz wyĹźej przedstawionej rudy pochodzącej z Kunowa (6, Bielenin, 1961, str.155), w zbiorach MAK jest jeszcze dosłownie jedna bryłka prawdopodobnie syderytu lub Ĺźelaziaka czerwonego i pudełeczko z niewielką ilością drobno pokruszonego najprawdopodobniej syderytu. Niestety nigdy nie przeprawadzono badań tejĹźe rudy, stąd domysły jakie towarzyszą mojemu opisowi.  

W zbiorach Muzeum Archeologicznego w Krakowie nie ma innej rudy Ĺźelaza pochodzącej z kilkudzisięcioletnich badań archeologicznych prowadzonych pod kierownictwem prof. Kazimierza Bielenina. 

 Marcin Marciniewski

c.d.n.

---

Oddzielając grubą kreską dotychczasową wiedzę, "analizę" i "wnioski" dotyczące zaplecza surowcowego i zdolności produkcyjnej, od faktów, zabytków i realiów procesu dymarskiego, po raz kolejny proponuję otwarcie uczciwej i popartej dowodami dyskusji nad faktycznym stanem wiedzy o staroĹźytnym górnictwie i hutnictwie Gór Świętokrzyskich. Pochylmy czoło nad własną niewiedzą. Choć czasami ciężko zmusić do zgięcia kręgosłup wysoko noszący głowę przystrojoną w laur własnych teorii i tytuły naukowe, to jest jednak jedyny wyraz naukowej dojrzałości. Ukłon w stronę nauki Panowie!

 

Marcin Marciniewski