متخصصان علوم زمين

سرباره یا Slag
شهرام سامانی راد

#سرباره یا Slag ناخالصی هایی است که در فرآیند جدایش فلز از کانسنگ، در کوره های ذوب تولید می شود. سرباره های باستانی بافت شیشه ای و رنگ تیره (خاکستری تیره تا قهوه ای و سیاه) دارند و گاه دارای تخلخل و حفره می باشند. در ترکیب سرباره ممکن است اکسیدها و سیلیکات عناصر، سیلیس، گوگرد، فسفر و خاکستر یافت شود. در کوره های ذوب باستانی، گاهی مواد کمک ذوب مانند سنگ آهک، برای پایین آوردن نقطه ذوب فلزات به کار می رفته است. در جریان ذوب، ماسه سنگها و کوارتز نیز به سیلیس آمورف تبدیل شده اند. در کوره های ذوب فلز، سرباره به دلیل وزن مخصوص کمتر، بر روی فلز گداخته شناور می گردید و مرتب از سطح کوره جمع می شد.

به دلیل اینکه کوره های ذوب باستانی، مربوط به چند هزار سال قبل است، متاسفانه بیشتر کوره ها تخریب شده و فقط سرباره های ذوب و به ندرت سنگهای تشکیل دهنده کوره ها مشاهده می شود. سرباره های موجود در بیابانها، بیشتر حاصل ذوب کانسنگ مس و کمتر سرب هستند، هر چند سرباره های ذوب آهن نیز ممکن است به ندرت یافت شود. سرباره های مس بیشتر متعلق به عصر مفرغ و کمتر متعلق به عصر مس می باشند، چون میزان ذوب و مصرف مس در عصر مفرغ، به مراتب بیشتر از عصر مس بوده است. در بیشتر مناطق ایران، سرباره کوره های ذوب مس باستانی یافت می شود. سرباره های آهن به این دلیل کمیاب ترند، چون تکنولوژی ذوب آهن پیشرفته تر بوده و از نظر زمانی جدیدتر است. در کوره های ذوب آهن، با استفاده از دم (Fan) ساخته شده از پوست گاو، حرارت بیشتری تولید می شد و سنگ آهن مگنتیتی ذوب می گردید.

عصر مس، پس از پایان دوران نوسنگی یعنی در حدود 7500 سال پیش آغاز شد. در ابتدا مس خالص را به وسیله سنگ، صاف کرده و شکل می دادند ولی ابزارهای مسی، استحکام چندانی نداشت. بنابراین از کانسنگ مس ارسنیک دار (Arsenical bronze) برای ساخت ابزار استفاده شد که بسیار محکم تر از مس خالص بود، ولی به دلیل کمبود این ماده معدنی، مس را با رآلگار و ارپیمانت (کانه های ارسنیک دار) مخلوط و ذوب می کردند. نتیجه رضایت بخش بود ولی ذخایر شناخته شده این مواد جدید، نامحدود نبود.

معدنکاری و ذوب مس در جنوب آسیا، در پاکستان و مناطق مرکزی فلات ایران مانند جیرفت، شهداد، تل ابلیس، انارک و تپه سیالگ کاشان، از 7000 سال قبل آغاز شد. آثار ذوب فلز در تل ابلیس با قدمت حدود 7000 سال یافت شده است. این صنعت، در کوهستان اورال و در اروپا (کشور صربستان) و اسرائیل نیز در 7000 سال قبل رایج بود.

ذوب آهن بسیار دیرتر از فلزات دیگر انجام شده که دلیل آن، نقطه ذوب بالای آهن (1550 درجه سانتیگراد) است. استفاده از آهن در فلات ایران در سه مرحله صورت گرفته است. عصر آهن I مربوط به 3500 تا 3200 سال قبل است. عصر آهن II در حدود 2800 سال و عصر آهن III در بازه زمانی 2550 – 2580 سال قبل بوده است. آریایی ها دیرتر از ملل دیگر ذوب آهن را آموختند که همزمان با مهاجرت ایشان به داخل فلات ایران بود. در زمان هخامنشی از معادن آهن هرابرجان در هرات، گل گهر سیرجان، بنه کلاغی نیریز، بوانات و بسیاری معادن دیگر برای تولید ابزار جنگی و زره استفاده می شده است. نام شهر نیریز از واژه نیزه ریز گرفته شده یعنی محلی که در آن نیزه ریخته می شود.

سرباره ها عموما درصدی فلز دارند. اخیرا آنالیز دو نمونه سرباره در شمال غرب یزد نشان داد که در ترکیب سرباره 6 درصد سرب و 2 درصد روی وجود دارد. سرباره های مس که از مناطق مختلف ایران آنالیز کرده ام معمولا بیشتر از یک درصد مس داشته اند.