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Roman Copper As

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Panela de cobre romana

Esta panela romana com cabo de ferro da coleção do Museu Hunterian foi selecionada por Louisa Hammersley, estudante de pós-graduação no Departamento de Arqueologia da Universidade de Glasgow. Louisa escreve - As panelas de cobre costumam ser fortemente corroídas quando são recuperadas em locais escoceses. No entanto, como muitos outros objetos do forte Bar Hill na Muralha Antonino, este é um exemplo lindamente preservado do tipo de panelas de metal que os soldados romanos teriam pendurado sobre o fogo para cozinhar. A menor unidade militar romana de legionários é conhecida como um contubernium, consistindo de oito homens que compartilhavam tarefas, tendas, cozinhar e comer. Panelas, pratos e rações de comida teriam sido propriedade comunal do contubernium, que pode ter feito um rodízio de cozimento e outras tarefas. Escolhi esta panela porque ela evoca imagens de homens reunidos em torno de uma fogueira para cozinhar à noite, comendo juntos e compartilhando histórias.

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Sistemas avançados de mineração de cobre romanos descobertos no sul da Espanha

Altar consagrado a Mercúrio, em Munigua, Espanha

Munigua, um complexo arqueológico atual em Sierra Morena, sul da Espanha, já foi um antigo assentamento conhecido por sua extensão de mineração. Originalmente habitado pelos Turdetani, um povo pré-romano da Península Ibérica que vivia no vale do Guadalquivir, os recursos (nomeadamente minério de cobre) da região próxima foram explorados desde a Idade do Bronze há quase 4.000 anos. E agora, escavações recentes (conduzidas por pesquisadores do Instituto Arqueológico Alemão) sugeriram que os antigos romanos revitalizaram toda a cena de mineração, reformando e instalando uma rede avançada adequada para adquirir cobre em níveis mais profundos.

Os arqueólogos ficaram agradavelmente surpresos com este sistema elaborado de galerias ventiladas e túneis de ligação que forneciam acesso aos mineiros a várias profundidades. Esta interessante técnica de engenharia permitiu aos romanos extrair efetivamente o metal de profundidades que antes eram consideradas impossíveis.

Agora, historicamente, a mineração era uma atividade importante na região - tanto que numerosos casos de antigos conflitos e arranjos políticos foram disputados em uma tentativa de adquirir as minas do sul da Espanha. Por exemplo, o famoso Hamilcar Barca (pai de Hannibal) estabeleceu Nova Cartago (Carthago Nova, correspondendo à atual Cartagena) na costa sudeste da Espanha durante a segunda metade do século III aC. Os cartagineses conseguiram controlar a região com esta nova configuração administrativa, permitindo-lhes tirar vantagem das ricas minas de Munigua. Este último escopo era economicamente lucrativo para o império marítimo e, conseqüentemente, seus extensos cofres foram recarregados em apenas um período de poucos anos.

Em 218 aC, os romanos capturaram Carthago Nova para combater as proezas econômicas cartaginesas e assumir o controle das minas "estratégicas" de Munigua. A essa altura, o assentamento mineiro já estava estabelecido como um centro comercial. No entanto, subsequentemente, os novos governantes de Munigua não apenas simplificaram suas operações de mineração, mas também adicionaram a infraestrutura romana ao âmbito urbano. Isso resultou na profusão da arquitetura romana, incluindo um templo de tetrostilo com um pódio possivelmente dedicado a Júpiter, um templo dedicado a Mercúrio, um fórum, um prédio de dois andares pórtico, uma ninfeu (monumento consagrado às ninfas), banhos termais e até uma grande necrópole.

E no século 2 aC, a produção de cobre aumentou a uma taxa admirável. Como disse Thomas G. Schattner do Instituto Arqueológico Alemão, que liderou o recente projeto de escavação -

Sabemos que a produção de metal aumentou enormemente em parte a partir de vastos depósitos de escória em Munigua, alguns do tamanho de campos de futebol. Isso tem muito a ver com nosso conhecimento de suas operações de mineração. A escória é um material de origem arqueológica de primeira classe, pois pode ser analisada e pode fornecer informações precisas sobre o metal fundido, o processo pelo qual a fusão foi realizada e as características químicas do metal.

No entanto, no século III dC, o âmbito comercial de Munigua parecia estar finalmente extinto, possivelmente exacerbado por um terremoto calamitoso que destruiu grande parte da cidade. E embora os arqueólogos tenham encontrado evidências díspares que sugerem que a área ainda era habitada até a época islâmica (por volta do início do século 7), a escala dessas ocupações provavelmente não era tão grande, especialmente quando comparada ao antigo legado da região.

Templo no segundo terraço de Munigua.

Fonte: Haaretz / Via: NewHistorian / Créditos de imagem: Íñigo López de Audícana


Cobre em edifícios romanos

Na arte pura, os romanos apenas copiaram os gregos, mas desenvolveram técnicas de fundição de bronze que eram capazes de produzir todos os detalhes faciais em suas figuras de bronze. As cabeças dessas figuras foram encontradas nos templos, na lama do rio e em outras localidades onde qualquer coisa, exceto bronze ou cobre, já teria sofrido corrosão há muito tempo.

Como uma nação essencialmente prática, os romanos foram grandes construtores e engenheiros. Nem o tempo, nem o cerco, nem as catástrofes naturais destruíram sua sólida construção em pedra. Estruturas de pedra romanas não raramente eram mantidas juntas por laços e grampos de cobre ou bronze e faziam mais uso do que os gregos de cobre e bronze em seus edifícios importantes: mas aqui novamente as mãos do spoiler e os bolsos dos necessitados derreteram a maioria das evidências.

O melhor trabalho arquitetônico sobrevivente desse tipo é o Panteão de Roma, um imenso templo circular de 143 pés de diâmetro que é encimado por uma cúpula de 140 pés. A cúpula tinha um orifício aberto, ou cella, de 30 pés de diâmetro em seu ápice que fornecia a única luz para o interior. Esta cúpula foi originalmente coberta com placas de cobre com uma cobertura externa de telhas de cobre ou bronze, mas agora apenas o anel central permanece. As telhas foram roubadas por Constante II em 663 d.C. e levadas para Constantinopla, mas foram capturadas pelos sarracenos a caminho. Quase mil anos depois, o Papa Urbano VIII retirou as placas de cobre do telhado, ato que lhe rendeu 200 toneladas de folhas de cobre, além de quatro toneladas de pregos de cobre.

Durante os grandes dias do Império Primitivo, quando a riqueza do mundo estava a seus pés, os romanos não pouparam nada em termos de luxo ou decoração. Seus templos tinham portas de bronze e os vestíbulos às vezes eram cercados por grades de bronze, mas apenas as grandes portas de bronze do Panteão ainda permanecem intactas.

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Cobre em moedas

O cobre, e as ligas de cobre em particular, eram usados ​​para cunhagem já no século III aC. Inicialmente, pedaços de cobre eram usados ​​como moeda, com seu valor dependendo do tamanho. No entanto, isso logo mudou. Moedas criadas a partir de ligas de cobre tornaram-se populares e mudaram dependendo de qual governante estava no poder. Por exemplo, Júlio César preferia que suas moedas fossem feitas de latão (uma liga de cobre e zinco), enquanto as moedas de Otávio Augusto César eram feitas de uma liga de cobre-chumbo-estanho.

O cobre era o metal ideal para fazer moedas. O cobre e suas ligas resistiram ativamente ao desgaste e à corrosão ao longo do tempo e podiam ser manipulados para incluir obras de arte detalhadas em seus rostos. Eles também eram recicláveis.

Desde a época dos antigos romanos, o cobre se espalhou pelo mundo e seu uso na cunhagem é global. Nos Estados Unidos, o ouro e a prata eram originalmente usados ​​para moedas, mas o preço desses metais preciosos tornou-se muito alto. Em vez disso, o cobre e suas ligas tomaram seu lugar. Moedas americanas eram originalmente feitas de cobre puro, e ligas de cobre e níquel eram usadas para produzir moedas de dez centavos e níquel. As guerras mundiais causaram uma escassez de cobre na América, e assim o metal foi conservado para uso em armamentos e munições.

Hoje, muitas moedas cor de bronze são feitas de zinco ou aço revestido de cobre. Isso inclui o centavo dos EUA e as moedas de 1 e 2 libras do Reino Unido.


Lingote de Cobre Romano

Esses lingotes de cobre foram fundidos em depressões rasas no solo, daí sua forma de pão. Este lingote foi descoberto no fundo do Estreito de Menai em Anglesey. Lingotes de cobre semelhantes foram descobertos na ilha e foram associados às atividades de mineração romanas na montanha Parys. Este lingote e um fragmento relacionado foram encontrados juntos e podem indicar a localização de um naufrágio do período romano. Eles foram amplamente transportados dentro do Império Romano e usados ​​para trabalhar metais e produção de ferramentas e armas.

Esses lingotes de cobre foram fundidos em depressões rasas no solo, daí sua forma de pão.

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Mineração romana

A mineração romana estava bem à frente de seu tempo. Os romanos foram os primeiros a usar tecnologia sofisticada para extrair depósitos minerais como ferro, cobre, estanho, chumbo ou ouro.

O ferro tinha usos variados e era usado para fazer ferramentas e armas. O estanho e o cobre eram usados ​​para fazer o bronze. Prata e ouro eram usados ​​como joias e moeda. Às vezes, as decisões de política externa baseavam-se na necessidade de recursos minerais. Por exemplo, César invadiu a Inglaterra em parte para ter acesso aos ricos depósitos de estanho do país.

Havia muitas formas de mineração romana, sendo as principais formas a mineração de superfície e a mineração de veios profundos, sendo a mineração de superfície a mais comum. Os romanos localizariam veios de minerais na superfície, liberando um poderoso fluxo de água. Eles construíam aquedutos que às vezes podiam ser muito longos para trazer água dos rios e coletá-la em grandes tanques. Em seguida, a água seria liberada dos tanques, sendo esse método de mineração romana conhecido como silenciamento.

Os aquedutos também acionariam máquinas usadas na mineração romana, como moinhos de carimbo e martelos trituradores, usados ​​para esmagar o minério extraído em pequenos pedaços antes do processamento posterior ou para filtrar metais preciosos, como ouro.

Diferentes métodos e técnicas usados ​​na mineração romana

O outro método, a mineração de veias profundas, era mais difícil, mais caro e mais perigoso. Era usado apenas para extrair minerais de alto valor, como prata e ouro. Os mineiros romanos cavariam um túnel e um poço vertical para ventilação e para extrair o mineral. Eles não tinham dinamite (inventada por Nobel em 1867), mas às vezes ateavam fogo dentro do túnel para enfraquecer a rocha e extrair os minerais preciosos. O método de atear fogo era muito perigoso, pois o túnel poderia desmoronar e os mineiros poderiam morrer de asfixia.

Os mineiros romanos usavam ferramentas como martelos de pedra pesando até 10 libras, cunhas e barras de ferro pontiagudas que eles golpeariam com seus martelos para quebrar as rochas. Eles usaram baldes de madeira para retirar o minério, sacos de couro e calçaram sandálias e túnicas com aventais de couro para proteção. Eles também tinham lâmpadas a óleo, pois ficava muito escuro dentro do túnel. É importante notar que os mineiros às vezes trabalhavam quase nus quando estavam nas profundezas do subsolo, pois as temperaturas abaixo podiam ser bastante altas.

Sobrevivendo às minas romanas

Existem muito poucas minas romanas que ainda são visíveis hoje. Os locais mais impressionantes e ainda visíveis incluem as minas Dolaucothi na Inglaterra onde os romanos exploraram os depósitos de ouro e usaram aquedutos para trazer água de rios e riachos distantes. Outra mina romana é a mina Rio Tinto, na Espanha, que era usada para extrair cobre, embora pouco restasse dele.


Roman Copper As - História

O ferro não é mais considerado um metal precioso, mas sua produção e aplicação na indústria moderna o classificam como o metal mais importante na engenharia moderna. Em suas aplicações modernas, o ferro é ligado ao carbono e outros metais para produzir uma ampla variedade de ligas que chamamos de aço.

É tradicionalmente aceito que o aço não era uma liga metálica encontrada no mundo antigo. Para refutar esta teoria tradicional, um pano de fundo sobre as origens da fundição do ferro e explicações das definições de ligas modernas serão fornecidas.

Uma vez que o aço é uma liga de ferro e carbono principalmente, qualquer discussão sobre a liga deve abordar a origem do ferro. Friend [2] e Parr [3] indicam que o ferro era conhecido por volta de 4000 aC, quando deveria ter sido moldado. No entanto, a fonte desse ferro deve ter sido celestial (meteoritos), pois o processo de fundição provavelmente não era usado no ferro naquela época. Outra evidência da fonte celestial desse ferro está na análise química de artefatos. O alto teor de níquel desses artefatos é típico de meteoritos e o teor de níquel também explicaria a falta de oxidação (ferrugem). A fundição original de ferro tem várias origens diferentes, mas geralmente é considerada um resultado fortuito da justaposição de minério de ferro e calor. Alguns [4, 5] sugerem que o ferro metálico foi encontrado nas cinzas de fogueiras construídas em afloramentos de minério de ferro ou óxidos de ferro. Considerando o calor necessário, este é um cenário altamente improvável. Friend cita um parágrafo de um artigo de 1912 no Journal of the Institute of Metals de Gowland, que indica que tal fogueira poderia ser responsável pelo primeiro forno metalúrgico para cobre [6]. Quanto ao ferro, a teoria mais plausível parece ser aquela apresentada por Aitchison [7]. Ele sugere que foram os fundidores de cobre e bronze que encontraram ferro em alguns de seus fundidos, quando os minérios de ferro se misturaram com os de cobre. Essa teoria é ainda mais viável porque essas pessoas seriam as únicas a ter as instalações para produzir o calor necessário, bem como a habilidade na produção de minério.

Qualquer que seja a origem real da fundição do ferro, era um processo bem conhecido no final do segundo milênio aC. Numerosas citações são encontradas nos poemas homéricos (por volta de 880 aC) fazendo referência a instrumentos de ferro. Heródoto faz referência a isso em sua "História" (446 aC) e Aristóteles (350 aC) atribui as fontes de ferro às minas em Elba e às minas calibas perto de Ambus [8].

Na época dos romanos, o processo de fundição do ferro era bem conhecido e a Europa mediterrânea poderia ser considerada bem na Idade do Ferro.

Fundição

  • O ponto de fusão do ferro puro é 1540 e degC. Landels aponta que, mesmo na época dos romanos, os fornos europeus não produziam calor muito acima de 1100 e graus Celsius [9]. A fundição do ferro, ao contrário da fundição dos metais de baixo ponto de fusão, cobre, zinco e estanho, não envolveu a passagem do ferro ao estado líquido. Em vez disso, era uma conversão de estado sólido exigindo redução química do minério. O minério era colocado em uma cova e misturado ao fogo de carvão quente. O ar foi forçado a entrar na estrutura coberta por cúpula por meio de um fole através de um bico de argila à prova de fogo chamado tuyere. Após uma temperatura sustentada de 1100 & deg-1200 & degC, a escória (não metálicos oxidados) caiu para o fundo, deixando a massa esponjosa contendo o ferro. Os furos que formavam a textura da esponja eram o resultado da remoção dos não-metálicos quando a escória derretia. A massa esponjosa é chamada de flor por alguns [10, 11]. Essa massa esponjosa era então triturada, geralmente ainda quente, e mais escória caía à medida que o metal era concentrado em uma massa mais densa. O metal batido foi chamado de ferro forjado.

Aitchison fornece uma composição média de uma flor típica, mas isso pode variar muito, dependendo especialmente da origem do minério

Carbono 0.097%
Silício 0.046%
Manganês 0.040%
Enxofre 0.025%
Fósforo 0.044%
Arsênico 0.049%
Cobre 0.010%
Ferro restante

Aços Carbono Simples

  • Os aços carbono simples são aços nos quais os elementos de liga não desempenham um papel significativo na determinação das propriedades do metal. Os dois sistemas usados ​​são baseados no conteúdo de carbono. O diagrama de fase da liga de ferro / carbono indica que em 0,8% de carbono existe uma composição eutetóide e uma estrutura perlítica se forma com o resfriamento lento. Com teor de carbono inferior a 0,8%, os aços às vezes são denominados "hipo-eutetóide" e com teor de carbono superior a 0,8%, temos aços "hipereutetóide".

Infelizmente, a classificação baseada na estrutura eutetóide é grosseira e pouco usada para fins práticos. Em vez disso, aço de baixo, médio e alto carbono são os agrupamentos preferidos usados.


Figura 1 Classificações de aço carbono

    Aço de baixo carbono (0,06% - 0,25% de carbono)

  • (0,15% a 0,25% de carbono às vezes é chamado de aço doce)
  • material de construção comum de baixo custo
  • não é considerado endurecível por tratamento térmico
  • a alta ductilidade o torna ideal para prensagem (indústria automotiva, chapas, hastes, tubos e arames).
  • facilmente soldável, brasado ou forjado.

    Aço de carbono médio (0,25% - 0,5% de carbono)

  • mais forte do que aços de baixo carbono
  • pode ser ainda mais fortalecido por tratamento térmico
  • mais duro do que os aços de baixo carbono, mas não o suficiente para ser usado como aço para ferramentas de corte
  • soldável, mas não tão facilmente quanto o aço de baixo carbono
  • a maioria fornecida como laminada a quente e usinada para a forma final

    Aço de alto carbono (0,5% - 1,6% de carbono)

  • usado apenas onde a resistência e dureza são mais importantes do que a ductilidade
  • sempre recebe um tratamento térmico de endurecimento
  • usado para ferramentas de corte
  • mesmo com 1% de teor de carbono, uma broca é muito difícil de usinar na condição normalizada. Para permitir a usinagem, o aquecimento prolongado logo abaixo da temperatura eutetóide faz com que as plaquetas de carboneto na perlita "aumentem". Isso produz uma estrutura esferodizada (usinável). Após a usinagem, a broca pode ser reaquecida até a fase de austenita (1500 e degF / 850 e degC). Segue-se a têmpera em água e a martensita se forma. Martensita é uma forma cúbica de ferro centrada no corpo que captura átomos de carbono que foram dissolvidos na austenita. A grande dureza resulta de distorções na rede causadas pelos carbonos aprisionados.

Existe um debate considerável quanto à possibilidade de que a verdadeira produção de aço realmente ocorreu no mundo antigo. Parr reconhece que os antigos fabricavam um aço temperado, mas considera que foi um subproduto acidental do carvão vegetal próximo ao bloco. Ele considera inadequado chamar as ligas de aço carbono feitas neste momento de serem a base da indústria do aço, dizendo que isso é muito parecido com afirmar “o bebê bater no piano ao lado é fazer música”. [13] Outros também não consideram o fabricação de aço pelos antigos para ser uma indústria intencional [14, 15].

Embora a qualidade do aço produzido pelos antigos deva ser pobre e inconsistente, eles devem ter se esforçado para obter uma fórmula para o aço. O fato de eles não compreenderem o que fornecia ao aço suas propriedades desejáveis ​​não é razão para desacreditar a indústria do aço nascente. Plínio, em sua História Natural, Livro XXXIV, descreve o processo de têmpera usado pelos ferreiros romanos. Embora suas explicações sejam incorretas, o fato é que um processo de endurecimento era conhecido e utilizado em ferramentas à base de ferro. Ferro puro, mesmo ferro forjado com baixo teor de carbono, não pode ser endurecido. É apenas por um processo bem informado de introdução de carbono no ferro que o processo de revenimento teria algum efeito na dureza da ferramenta. A ignorância dos detalhes da têmpera continuou na época medieval, quando vários processos foram atribuídos para conferir as melhores qualidades. Sherby menciona um ferreiro que insistiu em resfriar o aço para & quotar a urina de um garoto ruivo & quot [16].

Embora o processo exato não tenha sido compreendido, já se sabia há muito tempo que a justaposição de ferro forjado com carvão aumentava a dureza do ferro forjado. Dois processos de fabricação de aço eram conhecidos e praticados na antiguidade: o processo de cimentação e o processo do cadinho. O processo de cimentação envolveu o aquecimento do ferro forjado em contato com uma fonte de carbono (geralmente carvão) de forma a excluir a exposição ao ar. No processo do cadinho, barras de ferro forjado eram derretidas em cadinhos nos quais o carvão era colocado.

Ferramentas de aço feitas pelo processo de cimentação de origem romana foram encontradas na Grã-Bretanha datando do século II dC [17]. O conteúdo de carbono variou irregularmente de 0% a 1,3%. Foi essa distribuição irregular de carbono que tornou o processo de cimentação, ou aço romano "feito em quothome", menos desejável.

É sugerido por Parr [18] que a produção real de aço começou já em 500 AC na Índia. Este material foi denominado wootz. Na época de Alexander, a produção de wootz era um processo bem estabelecido de duas etapas usando o método do cadinho. Dois métodos podem ser usados, a conversão de uma forma de ferro fundido ou a conversão de uma forma de ferro forjado.

O primeiro era semelhante à redução simples em ferro forjado descrita acima. No entanto, os fabricantes de aço wootz usaram uma versão diferente de alto-forno. O minério de ferro e um material carbonáceo foram adicionados juntos em um cadinho, isso foi chamado de carga. A carga foi colocada no topo do forno e a explosão aplicada na parte inferior [19, 20]. Se mantida em uma temperatura suficientemente alta por um longo tempo, a floração absorveria carbono suficiente para reduzir o ponto de fusão do ferro. Isso resultaria na massa sendo derretida e botões de ferro fundido seriam formados nos cadinhos. Estes teriam um alto teor de carbono que precisaria ser reduzido (descarbonetação) que era a segunda etapa deste processo. Os botões de ferro fundido foram então reaquecidos e colocados na chama de explosão direta para uma temperatura logo abaixo do ponto de fusão. Os botões podem então ser aquecidos e soldados uns aos outros por meio de batidas. Este processo forneceu uma liga de aço razoavelmente homogênea com conteúdo de carbono de 1-1,6%.

O segundo método empregado parece um processo de construção mais direto e é sugerido por Sherby [21]. Depois que uma flor de ferro forjado foi formada por redução, ela foi quebrada em pequenos pedaços e colocada em um cadinho de argila selado com uma quantidade pré-medida de carvão. O cadinho tinha cerca de 7 cm de diâmetro e cerca de 15 cm de altura. Mais uma vez, o cadinho foi colocado no alto-forno e aquecido a cerca de 1200 ° C até o carbono ser absorvido pelo ferro, reduzindo assim o ponto de fusão. Quando o cadinho foi sacudido, um som de batida foi procurado para confirmar que o processo havia sido concluído. O resfriamento lento do cadinho durante vários dias resultaria em uma liga homogênea de aço com 1,5-2% de carbono. Durante o resfriamento lento ocorre um crescimento de cristal que contém uma grande proporção de carboneto de ferro (Fe3C). Os metalúrgicos identificam essa estrutura branca nos metalógrafos como cementita. Os antigos ferreiros do Mediterrâneo oriental descobriram uma técnica de forjamento que produzia uma força e dureza incríveis que só recentemente foi explicada [22]. Ao aquecer o wootz a uma temperatura entre 600 & degC e 850 & degC, a cementita não se dissolve na austenita. Se fosse trabalhado (triturado) àquela temperatura, os cristais de cementita seriam menores e reteriam a resistência do aço sem manter a fragilidade intrínseca aos cristais maiores de cementita. Esta explicação metalúrgica para as propriedades de resistência e mola, bem como a coloração em redemoinho dos aços Damasco (feitos por esse processo desde cerca de 330 aC), é um contraste direto com as explicações anteriores. Friend [23] e Parr [24] estão entre aqueles que explicam esses aços como uma mistura de ferro fundido e ferro forjado triturados. No entanto, as evidências reunidas por Sherby e Wadsworth [25] desacreditam as hipóteses anteriores que defendem a mistura de ferro fundido e forjado.

Limitações de desenvolvimento e aplicações de aço

  • Embora o aço wootz e os processos de fabricação do aço de Damasco provavelmente tenham sido introduzidos no oeste na época de Alexandre, seu significado foi estranhamente subexplorado, com uma exceção as espadas de lâmina de aço de Damasco. Explicar por que os romanos não adotaram ou desenvolveram o processo de fabricação do aço wootz e os métodos de forjamento de Damasco deve ser especulativo. Landels apresenta a sugestão de que o projeto do forno romano tornava a produção de calor suficiente inatingível, mas ele continua apontando que o máximo de 1150 graus Celsius poderia facilmente ser estendido para 1300 graus Celsius usando a tecnologia disponível [26]. Acrescente a isso o fato de que o processo de cimentação pouco confiável usado pelos romanos fornecia aços de médio teor de carbono e isso por si só poderia ter reduzido a temperatura para fundir o aço a uma faixa razoavelmente alcançada pelos fornos romanos existentes. O fato é que a oportunidade de fazer melhorias na indústria do aço existiu, mas não foi aproveitada. As condições técnicas existiam durante a dominação romana na Europa que proporcionaram aos ferreiros romanos a capacidade de produzir aço do tipo wootz de qualidade relativamente alta. O escritor sugere duas possibilidades para o fracasso de bons ferreiros romanos em fazer um aço do tipo wootz. Uma possibilidade é que as ações fortuitas de forjar um pedaço de ferro fundido, que inevitavelmente se formaria em algum ponto durante a fundição romana, não tenham ocorrido. Isso acontecia porque os romanos sempre eram meticulosos em manter o material não maleável fora de suas flores, ou simplesmente não faziam experiências com os pequenos botões duros e sujos que ocasionalmente apareciam nas fornalhas. Uma segunda possibilidade seria que os fornecedores do aço wootz mantivessem o processo em segredo de seus clientes ocidentais.

Essas especulações têm precedência. O Inca do Peru não encontrou oportunidade de merecer a invenção da roda e os chineses não revelaram o segredo da origem da seda aos seus ansiosos clientes europeus até 552 DC [27].

Outra questão que merece ser questionada é: por que os antigos gregos e romanos não fizeram mais com o aço wootz do que transformá-lo em espadas? A capacidade de uma espada de aço de Damasco ser dobrada em ângulos retos e ainda voltar à forma teria revelado seu potencial como uma mola muito superior ao bronze e tripa usados ​​na época. Ganchos, anéis de arreios, pneus, cinzéis, enxós, serras e pás podiam ser todos feitos de qualidade aceitável com os aços romanos caseiros. Mesmo arestas de corte com endurecimento caseoso são comumente encontradas entre os artefatos romanos [28]. Guindastes e outros dispositivos de carregamento poderiam ter aproveitado a resistência de bons aços. A resistência à tração do aço por unidade de comprimento é o principal motivo de suas aplicações de engenharia moderna. Apesar de sua capacidade de forjar flores de peso considerável (Aitchison menciona uma flor romana encontrada em Northumberland, Inglaterra, pesando 344 libras [29]), nenhuma tentativa parece ser feita para moldar vigas de vigas grandes ou outras estruturas de suporte significativas usando aço. (Pequenas vigas foram encontradas em casas de banho, mas eram feitas de ferro forjado [30]).

O ferro teve várias aplicações como ornamentação, moeda e ferramentas, incluindo armas [31]. Arame feito de ouro e cobre era fabricado e freqüentemente usado em joalheria. Esses fios foram até mesmo torcidos em torques semelhantes a cordas [32] pelos celtas. Embora eles tivessem a capacidade de transformar aço em arame e formar corda a partir dele, como fazemos com os cabos de aço hoje, essa também parece ter sido outra oportunidade perdida.

Para resumir, além da superioridade em aplicações de mola, o aço wootz ou o aço Damasco teriam fornecido melhores resultados do que os aços romanos caseiros em qualquer aplicação onde o carregamento de tração ou cantilever fosse necessário.

Foi somente no final do período medieval que ocorreu um progresso significativo na fabricação de aço na Europa, principalmente devido às técnicas aprimoradas de detonação. Isso se deveu principalmente ao uso de carvão como combustível e permitiu que o aumento da temperatura fosse atingido. Como resultado, o ferro fundido tornou-se um produto comum. No entanto, foi só em 1781 que a relação entre o ferro e o aço foi explicada. Isso foi realizado por Torben Bergman em seu artigo científico & quotDisseratatio Chemica de Analysi Ferri & quot [33].

O aço, como muitos outros itens e princípios, não era compreendido pelos antigos. No entanto, a falta de compreensão raramente é uma barreira para as aplicações de engenharia. Felizmente, nossos antepassados ​​da engenharia aplicaram um axioma comum da engenharia moderna ao útil material que chamamos de aço & quot. Se funcionar, use-o. & Quot


As antigas minas de cobre escavadas por crianças

Do cume do Grande Orme, a paisagem parece tão pacífica quanto impressionante & ndash todas as colinas verdes e campos agrícolas que se estendem até o azul do Mar da Irlanda.

Mas o promontório que se eleva sobre Llandudno, no País de Gales, tem um segredo, que ficou enterrado por milhares de anos.

Mais de cinco milhas (8 km) de túneis passam sob a superfície da colina. Espalhados por nove níveis diferentes e alcançando 230 pés (70 m) de profundidade, alguns são tão estreitos que apenas crianças seriam pequenas o suficiente para acessá-los.

Esses são os túneis de uma mina de cobre: ​​uma que foi escavada pela primeira vez há cerca de 3.800 anos e que, em alguns séculos, foi a maior da Grã-Bretanha.

"Nas décadas de 1980 e 1990, você passou de nenhuma mina da Idade do Bronze conhecida na Grã-Bretanha para & ndash de repente & ndash muitas pequenas minas sendo descobertas", disse Alan Williams, do Departamento de Arqueologia da Universidade de Liverpool no Reino Unido, cujo A pesquisa de doutorado se concentra no Great Orme. "E então a estrela da coroa era basicamente o Grande Orme, que cresceu muito para ser muito maior do que todos os outros e, na verdade, é um dos maiores de toda a Europa. Acabou sendo o Stonehenge da mineração de cobre . "

Você poderia dizer que houve uma idade de ouro da Idade do Bronze do Grande Orme

No ano passado, a análise de Williams do minério de cobre Great Orme & ndash que ele apresentou na Conferência Internacional de Archaeometallurgy in Europe 2015 e que será publicada em um próximo artigo & ndash confirmou que a mina produziu muito cobre de alta qualidade para fazer bronze , alguns deles acabaram tão longe quanto França, Holanda e possivelmente Dinamarca.

No que ele chama de "exercício do tipo CSI", ele descobriu que o cobre Great Orme combina com os artefatos de bronze encontrados no noroeste da Europa. Para mostrar isso, ele examinou duas variáveis ​​que "identificam" o cobre: ​​os oligoelementos do minério e a proporção dos diferentes isótopos de chumbo.

“Você poderia dizer que houve uma idade de ouro da Idade do Bronze do Great Orme, quando ele forneceu a maior parte do minério de metal da Grã-Bretanha”, diz Williams. "Não só isso, mas nós o encontramos no continente, na Bretanha, na Holanda e possivelmente em outros lugares."

Tão extraordinário, porém, é que, embora o Great Orme fosse a maior mina de cobre da Grã-Bretanha pré-histórica, dificilmente era a única.

A primeira grande mina de cobre nas Ilhas Britânicas surgiu na Ilha Ross, no sudoeste da Irlanda, há cerca de 4.400 anos. Uma das razões pelas quais sabemos disso é que artefatos como ferramentas de osso e carvão foram encontrados em muitas das minas pré-históricas da Grã-Bretanha, permitindo aos pesquisadores usar datação por radiocarbono para estimar sua idade.

Fazer bronze exigia sofisticação séria

O cobre, o primeiro metal que os humanos descobriram além do ouro, era altamente desejável. Mas embora fosse chamativo, era muito macio para ser ideal para fazer ferramentas ou armas.

Melhor era misturar um pouco de estanho duro e quebradiço com o cobre. Isso formou a mistura ideal: bronze. Chegou primeiro às Ilhas Britânicas vindo de outro lugar, mas cerca de 4.100 anos atrás, a Grã-Bretanha estava produzindo o seu próprio.

Fazer bronze exigia muita sofisticação: não apenas tecnologicamente, mas em termos de organização de grupos de pessoas, comunicação e planejamento, às vezes a longas distâncias. This helps explain why researchers think of the Bronze Age, which in Britain is usually said to last from about 4,000 to 2,800 years ago, as a time of social complexity and connections across communities.

Take the manpower that had to be devoted just to obtain and smelt copper. Aside from mining, you needed people to cut and collect wood to make fires for smelting and others to bring stones from the beaches and turn them into tools &ndash among other responsibilities required.

Meanwhile, the only place in Britain where tin is mined is Cornwall, a roughly 300-mile (480km) boat trip south from the Great Orme. And, as Great Orme manager Nick Jowett points out: "If you're going to go all the way to Cornwall, there's no point showing up at the beach with two tons of copper. There must have been meeting times. They must have communicated."

Ten Welsh copper mines as much as 4,100 years old have been found, says the Cambridge Archaeological Unit's Simon Timberlake. "Their working reflects a whole phase of looking for copper around the British Isles," he says.

However, he says, "a lot of these mines are very small, in fairness. They're nowhere near as big as the Great Orme."

By about 3,500 years ago, the last of these mines had petered out. Some may not have had rich deposits to begin with. Others were either exhausted or flooded when miners reached the water table.

Like the other, smaller mines, the Great Orme got its start as a system of surface workings. Miners simply dug out the green and black veins of copper ore that they saw on the surface.

While there's a lot of copper in vast parts of the country, the Great Orme is special

But soon after, the miners decided to follow the veins of copper malachite both horizontally as well as down&hellip and down, creating the winding, narrow tunnels that we see today.

The most intensive period of production was for two or three centuries around 3,500 years ago, although radiocarbon dating shows that the mine kept operating for another millennium.

"While there's a lot of copper in vast parts of the country, the Great Orme is special," says Williams. This was for several reasons.

Although copper can be smelted from a number of different types of ore, the Orme's mineral was a form of copper carbonate called "malachite" that was particularly easy to smelt.

It turned out to be the Stonehenge of copper mining

The veins were surrounded by dolomitic limestone. This is softer and therefore easier to excavate than other kinds of rock such as silica.

Since the Great Orme is situated in a headland, miners had a lot of rock to get through before they hit the water table. There were also natural cave passages that could be exploited.

But that did not mean mining was easy.

More than 2,500 stone hammers &ndash the largest weighing 66lb (30kg) &ndash and more than 35,000 bone tool artefacts have been found in the Orme. As a result, we know that miners usually hammered away at the rock with stone until they could scrape it away with bone.

However, more than 40 fragments of bronze have also been discovered in the mine &ndash as have markings in the rock that could not have been made from stone or bone. Evidence of bronze picks has also been found in mines from the same period in Austria.

More than 2,500 stone hammers and 35,000 bone tool artefacts have been found in the Orme

This suggests the miners also used bronze mining tools. It is not surprising that only a few dozen have been found: a prehistoric miner might well toss away a bone tool underground, whereas a bronze one could be melted down for re-use, so would be worth hanging onto.

Given the back-breaking work, it is little wonder that the tunnels are so small. You would not want to dig more than you had to.

"Yes, they're really hard to crawl through, but then I think 'Oh, how about hitting the wall in front of you for eight hours at a time with a stone hammer' &ndash that's hard, too," says Jowett with a laugh.

As for the tunnels that remain too small for even the most agile adults, these were probably excavated by children.

Family groups likely worked the mines, Jowett says. "Children were probably scraping out these veins while their parents were nearby. It was a different time. There's no school to go to. That's just the way."

As the miners dug deeper, they were in ever more risk of flooding. By the end, since the water levels changed seasonally, they probably would only have accessed the lowest levels in the summer. At 230 feet (70m) down, they hit the water table.

Children were probably scraping out these veins while their parents were nearby

Eventually the mine was abandoned completely. Within a few hundred years, Britain was once more getting nearly all of its bronze from the Continent, where miners were finding the veins even easier to exploit.

But in that few hundred years, the Orme had helped shape bronze networks across Europe.

No one can be sure exactly how much copper the mine produced. A number of factors make it nearly impossible to pinpoint, says Williams, including not knowing how much ore there was versus waste, and how much was lost during mining and smelting. As a result, estimates have ranged anywhere between 25 and 1,760 tonnes.

The more access you had to bronze, the more powerful you were

"Some of those higher figures have been criticised because it seems like far too much metal," Williams says.

It is hard to see what the small population of the British Isles could possibly do with so much bronze. As Timberlake points out, the combined metal contents of all the recorded Early Bronze Age axes from Ireland only amounts to 0.75 tonnes.

"But," Williams adds, "if you say that some of the metal was exchanged over long distances, that makes it more possible."

On mainland Europe as in Britain, bronze was used for everything from jewellery to spears. But among the most common finds are axe heads. Opposed to a fragile stone or a softer copper axe, a bronze axe would have made gruelling tasks like clearing fields, building houses or cutting firewood far easier and faster &ndash making it the major multi-tasking technology of its day.

Because of its versatility and value, bronze helped shape society across Britain and mainland Europe. The more access you had to bronze, the more powerful you were, which archaeologists generally say helped underpin the era's hierarchical social systems.

Exchange of bronze also forged ties between communities, helping to spread ideas, new technologies and objects. And, ironically, that would come to include the spread of copper into Britain from mainland Europe &ndash reversing the Great Orme's trend and ultimately meaning that Britain relied on trade with the Continent once more.

Not for another 1,500 years, with the arrival of the Romans, would metal mining become such a large industry in Britain again.

This story is a part of BBC Britain: a series focused on exploring this extraordinary island, one story at a time. Readers outside of the UK can see every BBC Britain story by heading to the Britain homepage you also can see our latest stories by following us on Facebook e Twitter.


The first artificial sweetener poisoned lots of Romans

Romans used an artificial sweetener, Sugar of Lead, to sweeten and preserve their foods without taking on additional calories.

Sugar of Lead, likely the first artificial sweetener, is now known as the chemical compound Lead (II) Acetate , and it's a poisonous crystalline solid that resembles table salt.

Let's take a look at how the Romans stumbled upon this artificial sweetener, the evolution of its use, and its possible role in the fall of the Roman Empire.

Top image: a Roman fresco showing a banquet scene from the Casa dei Casti Amanti .

Needs more flavor
The Romans desired heavily flavored food, but lacked sweetening agents. Honey worked, but a large amount of honey is necessary to sweeten, and honey is often in short supply. Grapes, however, are plentiful two thousand years ago in Rome.

Roman winemakers found that boiling of unfermented grape juice created a sweeter liquid known as defrutum ou sapa. Defrutum is created by boiling off half the volume of wine, while sapa is the result of a reduction to one-third the original volume of wine.

The dark side of this ancient artificial sweetener
Romans used the sweeter liquids to improve the flavor of existing foods, preserve fruit, and to preserve food for Roman soldiers (Ancient MREs!). The boiling process involved long hours and high temperatures, causing lead to seep out of the container, inadvertently artificially sweetening the sapa . The sweet taste is due to acetic acid in the wine converting to its hydrolyzed form, acetate. Acetate ions combined with lead cations leached from the containers, forming lead acetate.

Winemakers chose lead containers over brass ones when they noticed the lead pots yielded a sweeter flavor. Columella, a Roman winemaker, explained this away by condemning the properties of brass pots, saying :

For, in the boiling [. ] brazen (brass) vessels throw off copper rust which has a disagreeable flavor.

A modern attempt to re-create the sapa using lead vessels resulted in a liquid with a lead content of 2,900 parts per billion — one thousand times the acceptable dose in most countries.

Vicious cycle
In time, Romans learned how to make the crystalline form of lead acetate by exposing litharge (lead oxide) to acetic acid (vinegar). If allowed to solidify, lead acetate forms a clear crystal similar to glucose or table salt.

A lead derivative is included in roughly 90 of the 450 recipes included in the Apicius , a late 4th century Roman cook book. Symptoms of lead poisoning include a metallic taste and loss of appetite, leading the patient to consume more food to overcome the poor aftertaste and absence of feeling full.

Romans also used defrutum e sapa to sweeten fermented wines. A typical Roman might drink a liter of wine in a day, and, in doing so, ingest up to 20 mg of lead in the process.

Responsible for the Fall of Rome?
Consistent use of lead acetate to sweeten food led to poisoning in many individuals, and observant Romans determined the correlation between lead consumption and poisoning over time. Scientists eventually determined lead acetate to be the culprit, and the compound lost its place as a food supplement.

Historians argue over the extent of lead poisoning amongst Romans, with some academics suggesting lead poising played a major role in the decline of the Roman Empire. It is certainly plausible, with most blaming lead pipes of the Roman aqueducts for poisoning, and not Sugar of Lead. However, calcium carbonate would likely build up inside the pipes, creating a lining within that would prevent leaching of lead into the water supply. If lead poisoning did play a role on the fall of Rome, it did so as an artificial sweetener, and not as an accidental additive to the water supply.

Modern use of lead acetate
The crystalline solid lead acetate is not completely removed from modern society. The sweet taste accompanied by some lipsticks is due to lead acetate.

Lead acetate also appears as an active ingredient in some hair dyes . The compound, through repeated applications, gradually builds up in the hair, turning the hair a dark brown or black color when it binds to protein . And, in a very unusual use, lead acetate mixed with water is a home remedy for sore nipples .

I don't feel so bad about aspartame anymore
While we certainly do not lack for controversy surrounding today's artificial sweeteners, I don't feel so bad about grabbing a single serving packet to sweeten my morning coffee. I'll stick with sucralose for the time being — at least my options are far better and less dangerous than in Ancient Rome.

Are all artificial sweeteners equal?

You're at the communal coffee pot at the office. You take a pink packet one day, a blue packet the…

Images from CC sources and the New York Academy of Medicine. Sources linked within the article.

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DISCUSSION

I always find the "this caused the fall of the Rome" ideas to fall a little flat, because they don't really explain why Rome persisted for as long as it did. If the whole population of the city had chronic lead poisoning, youɽ think it wouldn't have become a great empire at all, or even a major presence in Italy. Even if it was just its leaders had those sorts of problems, it would have caused it to decline a lot more quickly than it did. Plus, you have to wonder if the average lifespan back then was short enough that the worry about long term lead poisoning wasn't as much a concern when there were all manner of other germs, infections, and people with knives about.


Copper in the 21 st Century

Copper jewelry worn directly on skin has been used for a hundred years or more as a remedy for many ailments, including arthritis. Now, copper bracelets to ease joint and arthritis pain are ubiquitous in health food stores, and health magazines and catalogues.

With the understanding that copper deficiency can result in gray hair, skin wrinkles, crow's feet, varicose veins and saggy skin, copper has recently been touted as a "Fountain of Youth" for its ability to improve the elastic fiber in skin, increase skin flexibility, and act as an anti-wrinkle treatment. It has even been said to be able to return gray hair back to its natural color.

As modern researches continue to investigate the role of copper in the functioning of the human body, the efficacy of copper as a trace element critical to human health and wellness is slowly but surely being discovered . . . or, shall we say, rediscovered, since the incredible healing properties of copper have been understood and used throughout human history.



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