El objetivo de esta actividad era reproducir el proceso de obtener hierro puro procesando
el mineral que pudiéramos conseguir desde el medio natural donde se encuentra hasta
hacer una producción con él.

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Esto implicaba tres pasos, obtención del mineral, reducción (separación del hierro del resto de elementos con los que está mezclado) y fundición.
Éramos seis personas implicadas: Ana M., Aurelio M., Paloma M., Antonio P., Arturo V. y Monica L.
Para hacerlo calculamos tres días mínimo en los distintos pasos del proceso.

LA MINA
Cueva de Hierro. Serranía de Cuenca

El hierro está presente en muchísimos minerales, pero es más o menos difícil de extraer según la tecnología de la que se disponga. Los minerales que más se han utilizado para ello son la siderita, la limonita y el oligisto o hematita.

Hay que recordar que el hierro puro no se da en la corteza terrestre, antes de la edad del hierro se conocía este metal por las rocas meteóricas, que eran consideradas sagradas y muchas de ellas eran encarnaciones de divinidades como Cibeles de Selinunte o como El Gabal (Heliogábalo en versión latina) de Emesa, que eran piedras meteóricas .

Por eso cuando localizamos una antigua mina que era explotada en época romana e incluso por los celtíberos, que además permitía su visita nos pareció el lugar más adecuado. Contactamos on el guía de la mina y le expusimos nuestro interés de visitar la mina y recoger de ella mineral para su fundición. Él se entusiasmó con la idea y se propuso ayudarnos en todo lo que pudiera.

La visita se concertó a última hora de la tarde, para que no tuviéramos límite de tiempo. Incluiría además del recorrido normal, uno más especializado, que ellos llaman espeleológico, que recorre las galerías más antiguas de la mina. Entre las dos visitas y las conversaciones con los guías estuvimos 5 horas allí.

Recorrimos infinidad de galerías, a veces andando, a veces agachados e incluso en alguna ocasión arrastrándonos.

En la Edad del Bronce los primeros útiles de hierro se hicieron con este hierro meteórico.

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El guía nos enseñó a distinguir los distintos tipos de mineral y nos ayudó a recoger abundantes muestras. También supimos por él que lo que los romanos sacaban era la siderita, por lo que decidimos priorizar este mineral, que está compuesto de Hierro y Carbono FeCO 3 .

Posteriores indagaciones han confirmado que el mineral de siderita era desde tiempos prehistóricos usado para obtener hierro, primero en cielo abierto y posteriormente en minas.

También estaba presente en los meteoritos que caían del cielo. Contiene más del 60 por ciento de hierro. Además de siderita recogimos también algunas muestras de limonita y de oligisto o hematita. Ambos son óxidos de hierro y se han usado desde antiguo para obtener el color ocre.

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Para una mina así, se requiere una organización muy grande, de mineros, guardianes, fundidores, carboneros, transportistas, administradores, etc. Hay un imperio detrás de la explotación de un mineral capaz de producir el hierro de mejor calidad y templado que los pueblos celtíberos habían conseguido para fabricar sus temidas falcatas pero también para construir arados de hierro que multiplicaban la capacidad de arar la tierra y obtener mejores cosechas.

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EL MINERAL

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En la mina abundan los minerales, hay tres de los que es posible reducir el hierro. Siderita, de color predominantemente negro, limonita, de color amarillo, y oligisto o hematita, de color rojo.

En el caso de la siderita se trata de hierro que al aflorar a la superficie se mezcla con carbono, la limonita es oxido de hierro. Los celtíberos y romanos sólo extraían la siderita, aunque posteriormente, en el siglo pasado, los procedimientos cambian y ya se utiliza todo. Las vetas se distinguen perfectamente en las galerías y en el suelo se pueden encontrar trozos de los tres.

Nuestro guía nos enseñó a identificarlas y a recoger un buen número de ellas, que íbamos metiendo en una mochila a lo largo del recorrido.

La sorpresa para nosotros fue que esperábamos que el mineral fuera pesado y difícil de quebrar. Nada de eso, son relativamente ligeros y fácil de quebrar. Al calentar la siderita nos sorprendió que se ponía al rojo por dentro aunque mantenía su forma.

PRIMERA REDUCION

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La reducción que se hacía en la primera edad del hierro era en hornos en el suelo que se rellenaban de carbón vegetal y mineral.

Con la temperatura adecuada, la piedra se “”disgrega” y las moléculas de hierro se agrupan y forman una masa compacta pero esponjosa, que es más pesada que la escoria y va hacia abajo.

Nosotros no teníamos horno ni tiempo para hacerlo y sabíamos por la experiencia de Aurelio que se podía hacer en crisol, así que utilizamos para la primera reducción un crisol del Parque que había servido para fundir hierro en varias ocasiones.

Calentamos una docena de sideritas de buen tamaño con un fuego en un bidón y luego las machacamos un poco, sin llegar a hacerlas polvo. Luego las pusimos en la fragua y las llevamos a la temperatura de 1100-1200 grados.

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No tapamos el crisol y lo rodeamos de coque hasta arriba, por lo que muchas impurezas cayeron dentro. Las mas grandes pudimos sacarlas con una cuchara atada a un hierro de suficiente longitud, pero la mayoría quedaba pegada en una masa viscosa. En un par de horas hicimos un primer vertido, eran masas negras, que al enfriar comprobamos que eran de dos tipos. Unas al machacarlas se hacía polvo, como carbonilla. Otras al golpearlas no se
fragmentaban y tenían un peso muy grande. Con un imán comprobamos que eran metálicas porque eran atraídas con fuerza, unas mucho y otras menos. La concentración de hierro era diferente en cada una.

En la parte de abajo del crisol se quedó pegada la mayor parte del material. Pensamos que no habíamos llegado a suficiente temperatura y volvimos a poner la fragua en funcionamiento otro par de horas más o menos llegando a 1200 grados. Intentamos verterlo pero seguía pegado al fondo del crisol.

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Después de varias horas en que el crisol se enfrió conseguimos sacar el material que se había quedado pegado. Hubo que ir golpèando con mucha precisión los bordes donde estaban pegados crisol y masa de hierro hasta que conseguimos que se despegara. Al hacerlo encontramos una masa oscura muy pesada. en la parte que estaba pegada al crisol había una lámina totalmente metálica, que se podía doblar o flexionar sin partirse y de color gris metálico, más claro que la parte interna.

Todo el material era atraído por el metal, aunque se notaba que algunas partes aún contenían impurezas, y decidimos machacar el producto obtenido y fundirlo en una nueva colada.

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SEGUNDA REDUCCION. PRIMERA PRUEBA.

Para esta segunda fundición usamos un crisol más pequeño, hecho por Aurelio, que había ya utilizado en una ocasión y había soportado las temperaturas que necesitábamos (1250 grados)

Se tomó una pequeña parte de lo obtenido en la primera reducción y esta vez el crisol se tapó con un ladrillo refractario. Estamos seguros que la temperatura fue mayor por el color que adquirió el crisol (blanco).

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Después de una hora de fragua, la tapa se pegó al crisol y hubo que esperar a que se enfriara para poder despegarlo. El resultado fué que continuó la separación del hierro del carbono, que llegó a vitrificarse. El material metálico que quedó era notablemente más pesado que en la primera reducción.

Esta prueba nos confirmó que íbamos en buena dirección y que necesitábamos elevar la temperatura hasta llegar a fundir el hierro y alcanzar un nivel de pureza adecuado. Necesitábamos mayor temperatura.

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SEGUNDA REDUCCION Y FUNDICION. SEGUNDA PRUEBA

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Para hacer esta nueva reducción usamos el crisol pequeño de Aurelio, que había alcanzado mayor temperatura. Machacamos todo el material de la primera reducción hasta hacerlo polvo en los posible y desechamos todo lo que el imán no recogía. Esta vez no lo tapamos de inicio para que no se quedara pegado al crisol. Luego pusimos la fragua en marcha y durante dos horas no conseguimos que pasara la temperatura de 1000 o 1100 grados. El color del crisol no llegaba a blanco, solo estaba anaranjado.

Dentro del crisol había una masa esponjosa, oscura y dura que no se llegaba a fundir. Para hacer subir la temperatura decidimos volver a tapar el crisol, aumentar la cantidad de coque hasta llegar arriba del crisol y poner al máximo el aire. La cosa funcionó, el fuego se hizo mucho más intenso, el coque parecía que se derretía en pocos segundos y había que elevar el ritmo de meter mas combustible en la fragua. Mas o menos en media hora ya registramos una temperatura de 1275 grados. El crisol se puso blanco y un poco acelerados y con muchas precauciones levantamos el ladrillo refractario que estaba empezando a pegarse al crisol. En el interior ya se veía un líquido blanco que irradiaba mucha luz. Sentimos que ya estaba a punto
para verter.

Como último paso añadimos una cucharadita de borax para que los restos de escoria que hubiera terminara de separarse.

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Y por fin vertimos el contenido del crisol en un molde tallado en piedra que teníamos preparado.El hierro salió muy líquido, muy fluido, y al secarse vimos un hierro de primera, limpísimo de escoria. Como resto quedó una pelota de escoria que se deshizo como polvo en cuanto se enfrió y lo machacamos. El molde copió perfectamente una forma de espiga.

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El trabajo con los esmaltes cerámicos esta relacionado con el trabajo con los metales y con el vidrio.
Con los metales porque son estos los que dan al esmalte o vidriado un color característico de cada uno de ellos y con el vidrio por que hasta que no se consiguió controlar la contracción del mismo no se puedo obtener un vidriado que se quedase adherido a la pieza de cerámica.

Este trabajo se ha realizado en tres partes o fases:

La primera, el bizcochado de las piezas de arcilla a una temperatura que permita la adherencia del esmaltado.

Una segunda donde se fabricó un vidriado de alta temperatura al cual se añadieron diferentes óxidos que aportaron su color característico y posteriormente se aplicaron a las piezas y se cocieron en el horno de gas.

Por último, la tercera donde se modificó un esmalte plúmbico comercial para aumentar su temperatura de maduración, al que también se añadieron diferentes óxidos.
Los óxidos colorantes que se han utilizado son: oxido de cobre, de cobalto, de estaño, bióxido de manganeso y arena de rutilo.

Hemos empezado a  trabajar en el proceso del vidrio.

Se comenzó por recabar información sobre quemadores y posibles hornos. El objetivo era poder experimentar con el vidrio y tener esa experiencia, hacerlo de la forma más sencilla, con las cosas justas en cuanto a seguridad y materiales que nos permitiese llegar a la experiencia del vidrio.

En cuanto al quemador optamos por construirlo nosotros mismos con un “soplador” de jardinería, tuberías y aprovechando un quemador que teníamos en el parque.

Respecto a los hornos vimos que el horno de vidrio de Punta de Vacas era muy complejo en cuanto a los temas de seguridad además de su alto coste en materiales. Optamos por hacer uno similar al que tienen en el Parque de Mikebuda, simple aunque un poco elevado del coste de los materiales.

Siguiendo con la premisa de la simplicidad de procedimientos encontramos un horno que era en sí un crisol. Solo se necesitaban ladrillos refractarios y poco más. Todo ello bastante asequible.

De momento seguimos probando este horno y adaptando el quemador fabricado.

La colada se hizo en el Parque el 04/11/2017

Se hicieron más o menos 6 moldes.

Tres con yeso dental recubiertos de escayola-cuarzo. El yeso dental se utilizó por que las pruebas que hicimos con bronce, parece que copiaban bien, otro molde se hizo con escayola-cuarzo solo, otro con caolín-talco-cuarzo y el último de arena con de cuarzo, bentonita, carbonilla y agua.

De todos los moldes que utilizamos, los de yeso dental no salieron (es como si se deshicieran por dentro) el de caolín salió más o menos. El error fue en su manipulación antes de sacarle la cera, es muy frágil.

El de escayola-cuarzo salió bien pero se notaba en la figura la salida de los gases (que no notamos durante el vertido) y el que salió mejor fue el de arena (el símbolo de escuela).

La idea a la hora de hacer las copias era que los originales fueran con volúmenes marcados y sin mucho detalle (pliegues, huecos,...)