-->

Σάββατο, 22 Ιουνίου 2019

Το φαινόμενο της "αποδέσμευσης" και οι Αρχαίοι Μεταλλευτές του Λαυρίου (I)

Εικόνα 1: Αναπαράσταση του συγκροτήματος θραύσης και λειοτρίβησης από Κ. Τσάιμου (2015). Η θραύση- λειοτρίβηση ήταν μια σημαντική διεργασία με στόχο οι αρχαίοι μεταλλευτές να επιτύχουν με μηχανικό τρόπο μία αποδέσμευση (αποκόλληση) των μεταλλικών κόκκων από τα μη μεταλλικά και στείρα υλικά, τα οποία στο αρχικό εξορυγμένο μετάλλευμα ήταν συνδεδεμένα.

[Από Δ. Μπίτζιο Dr. Γεωλόγο - Κοιτασματολόγο] [by Dr. D. Bitzios]
 

Θα μεταφερθούμε χρονικά στο Αρχαίο Μεταλλευτικό Λαύριο, όπου οι αρχαίοι μεταλλευτές όπως είναι γνωστό είχαν αναπτύξει μία έντονη βιομηχανική καθετοποιημένη δραστηριότητα για την παραγωγή κυρίως αργύρου και δευτερεύοντος μολύβδου, που στήριξε οικονομικά την Αθηναϊκή Δημοκρατία.

Το θειούχο και οξειδωμένο αργυρομολυβδούχο μετάλλευμα εξορύσσονταν με επιφανειακές και υπόγειες μεταλλευτικές εργασίες. Μετά την εξόρυξη, το μετάλλευμα μεταφέρονταν σε ειδικές εγκαταστάσεις τριβείων θραύσης και λειοτρίβησης (Εικόνα 1), που συνήθως ήταν κοντά στις εγκαταστάσεις των πλυντηρίων εμπλουτισμού, που όλα μαζί δηλαδή τριβεία και πλυντήρια εμπλουτισμού, αποτελούσαν τα λεγόμενα “εργαστήρια” των αρχαίων μεταλλευτών.

Στο άρθρο αυτό στοχεύω να αναδείξω τη διεργασία της θραύσης- λειοτρίβησης, που δεν ήταν μία απλή διαδικασία αλλά οι αρχαίοι μεταλλευτές είχαν μελετήσει και είχαν εντρυφήσει στην επιλογή της εφαρμοζόμενης μεθόδου και των κατάλληλων κατασκευών, με στόχο να επιτύχουν με μηχανικό τρόπο μία αποδέσμευση (αποκόλληση) των μεταλλικών κόκκων από τα μη μεταλλικά και στείρα υλικά, τα οποία στο αρχικό εξορυγμένο μετάλλευμα ήταν συνδεδεμένα.

Εικόνα 2: Δείγμα αργυρομολυβδούχου μεταλλεύματος κύρια από γαληνίτη (Pb), σφαλερίτη, σιδηροπυρίτη με ανθρακική μη μεταλλική παραγένεση (Ca).
Στην Εικόνα 2 παρουσιάζεται ένα χαρακτηριστικό δείγμα “χειρός” του εξορυγμένου μεταλλεύματος με τα θειούχα αργυρομολυβδούχα ορυκτά (Pb), να συνδέονται με μία ασβεστιτική (Ca) κρυσταλλική μάζα, η οποία αποτελεί την λεγόμενη μη “μεταλλική παραγένεση”. Το εξορυγμένο αυτό μετάλλευμα οδηγείτο καταρχήν για θραύση (crushing) πάνω σε χονδρές μαρμάρινες επίπεδες πλάκες (Εικόνα 3 Α), όπου με τη βοήθεια σιδερένιων σφυρών (βαριοπούλες) γινόταν ο τεμαχισμός του σε ευδιάκριτους κόκκους διαστάσεων ρεβιθιού, “οροβίτης” λίθος κατά τον Διόδωρο. Σύμφωνα με τον καθηγητή Γ. Παπαδημητρίου (2013) χρησιμοποιήθηκαν μαρμάρινες πλάκες, αφενός λόγω της αφθονίας του πετρώματος στην περιοχή και αφετέρου διότι τα μάρμαρα παρουσιάζουν υψηλή αντοχή στη θλίψη και στη κρούση, απαραίτητες φυσικές ιδιότητες για την αποδοτική θραύση του μεταλλεύματος.

Εικόνα 3: Σύστημα Θραύσης (Α) και Λειοτρίβησης (Β).
Όμως το θραυσμένο μετάλλευμα θα έπρεπε στη συνέχεια να λειοτριβηθεί σε μικρότερο κοκκομετρικό μέγεθος, ώστε να επέλθει η αποδέσμευση (αποκόλληση) των χρήσιμων μεταλλικών ορυκτών από τα στείρα υλικά με τα οποία βρίσκονταν σε σύνδεση. Η λειοτρίβηση (grinding) γινόταν σε παλινδρομικούς μύλους τύπου Ολύνθου, (Γ. Παπαδημητρίου 2013), με παλινδρομικές κινήσεις. Ήταν κατασκευασμένοι από δύο επάλληλες επίπεδες πλάκες αρκετού πάχους, από σκληρά ηφαιστειακά πετρώματα (Εικόνα 3Β). Η κάτω πλάκα “μύλη” (Μ) συνήθως ήταν από ανδεσίτη (Εικόνα 4), ενώ η ανώτερη πλάκα “όνος” (Ο), τραχειτικής ή ρυολιθικής σύστασης, είχε μία σχισμή για να εισάγεται το προς λειοτρίβηση θρυμματισμένο μετάλλευμα. Με ένα βραχίονα – μοχλό “κώπη”, που περνούσε δια μέσου μίας αύλακας στην ανώτερη πλάκα, κινούσαν παλινδρομικά την πλάκα σαν να έκαναν κουπί, εξασκώντας διατμητικού χαρακτήρα τάση με αποτέλεσμα να επιτυγχάνουν τη βέλτιστη λειοτρίβηση χωρίς να σηκώνουν όλο το βάρος της πλάκας (Γ. Παπαδημητρίου 2013). Το προϊόν που παράγονταν από τη λειοτρίβηση είχε την διάσταση σιμιγδαλιού <1χλστμ. και αποτελείτο από αποδεσμευμένους κόκκους μεταλλικών δηλαδή χρήσιμων ορυκτών και μη μεταλλικών δηλαδή στείρων ορυκτών που ήταν αναμεμειγμένοι. Ο περαιτέρω διαχωρισμός τους, όπως θα πούμε πιο κάτω, θα συμβεί σε επόμενο διαδοχικό στάδιο κατεργασίας, που ήταν ο υδρομηχανικός εμπλουτισμός στα πλυντήρια.

Εικόνα 4: Παλινδρομικός μύλος με δύο επάλληλες επίπεδες πλάκες, από σκληρά ηφαιστειακά πετρώματα. Η κάτω πλάκα “μύλη” (Μ) συνήθως από ανδεσίτη ενώ η ανώτερη πλάκα “όνος” (Ο), τραχειτικής ή ρυολιθικής σύστασης με μία σχισμή για να εισάγεται το προς λειοτρίβηση θρυμματισμένο μετάλλευμα. Αρχαιολογικό Μουσείο Λαυρίου.
Εικόνα 5: Διεπιφάνειες (Δ) αποδέσμευσης των μεταλλικών ορυκτών κόκκων (Μ), από τους στείρους μη μεταλλικούς ορυκτούς κόκκους (Σ). Αριστερά διεπιφάνειες θραύσης που είναι ανεξάρτητες των κρυσταλλικών ορίων των ανομοιογενών ορυκτών και δεξιά αποδέσμευση εμφανίζεται κατά μήκος της διεπιφάνειας των κρυσταλλικών ορίων.
Τι είναι η αποδέσμευση;   Ο όρος αποδέσμευση “σημαίνει την εργασία αποχωρισμού των ορυκτών που συνιστούν το μετάλλευμα σε ανεξάρτητα μεταξύ τους τεμάχια”, βλ. και Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων και Μεταλλουργών του ΕΜΠ (old-2017.metal.ntua.gr/uploads/3298/283/Part_1.ppt). Η εργασία αυτή επιτυγχάνεται συνήθως με τη βαθμιαία κατάτμηση δηλαδή την ελάττωση του μεγέθους του εξορυγμένου μεταλλεύματος με την διαδικασία της θραύσης και κυρίως της λειοτρίβησης. Στην Εικόνα 5Α της δημοσίευσης στο site του ΕΜΠ, απεικονίζεται η αποδέσμευση των ορυκτών του μεταλλεύματος με κατάτμηση σε τεμάχη, που οι διεπιφάνειες θραύσης είναι ανεξάρτητες των κρυσταλλικών ορίων των ανομοιογενών ορυκτών, ενώ στην Εικόνα 5Β η αποδέσμευση (αποκόλληση) εμφανίζεται κατά μήκος της διεπιφάνειας των κρυσταλλικών ορίων. Ο βαθμός της αποδέσμευσης εξαρτάται από τις αδυναμίες δομής και σύνδεσης των συστατικών ορυκτών, όπως τα επίπεδα στρωμάτωσης, οι κατακλάσεις, η σχιστότητα, οι φλεβοειδείς μορφές, οι νησίδες, αλλά και από τις διαφορές των φυσικών ιδιοτήτων των ανομοιογενών ορυκτών που γειτονεύουν, όπως η σκληρότητα, η ευθραυστότητα κλπ.

Στη σύγχρονη μεταλλευτική, πραγματοποιούνται μελέτες κοκκομετρικής ταξινόμησης και προσδιορισμού του βαθμού αποδέσμευσης, για τον καθορισμό του βέλτιστου μεγέθους λειοτρίβησης για την παραγωγή συγκεκριμένης ποιότητας προϊόντος, ώστε να συμβάλει στην ολοκληρωμένη επίλυση προβλημάτων του εμπλουτισμού

Δείτε τη συνέχεια του άρθρου εδώ