Archéométrie des déchets de production sidérurgique. Moyens et méthodes d'identification des différents éléments de la chaîne opératoire directe - article ; n°1 ; vol.57, pg 101-121

Alain Ploquin, Vincent Serneels, Philippe Fluzin

Description

Gallia - Année 2000 - Volume 57 - Numéro 1 - Pages 101-121
This paper is not a handbook of archaeometry, but a statement of methods for the studies of ancient ironmaking wastes and products, for the archaeologists. The features of the main iron making processes and their products are explained after some basic concepts of mineralogy, metallurgy and on physico-chemical processing. The main methods of studies used in archaeometry applied to the productions and scraps are being discussed, especially the one about the low shaft furnace or direct process.
Cet article n'est pas un manuel d'archéométrie, mais un exposé des méthodes d'étude des produits et déchets de la sidérurgie ancienne, auxquels peuvent être confrontés les archéologues. Les caractères des principales chaînes opératoires sidérurgiques anciennes et de leurs produits sont présentés après avoir rappelé quelques notions de base de minéralogie, de métallurgie et sur les transformations physico-chimiques. Les principales méthodes d 'étude utilisées en archéométrie appliquées aux productions et aux déchets, essentiellement celle de la chaîne du bas fourneau ou filière directe, sont discutées.
21 pages

Informations

• Publié par: GALLIA0
• Publié le: 01 janvier 2000
• Nombre de lectures: 139
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Monsieur Philippe FLUZIN
Alain Ploquin
Vincent Serneels
Archéométrie des déchets de production sidérurgique. Moyens
et méthodes d'identification des différents éléments de la chaîne
opératoire directe
In: Gallia. Tome 57, 2000. pp. 101-121.
Abstract
This paper is not a handbook of archaeometry, but a statement of methods for the studies of ancient ironmaking wastes and
products, for the archaeologists. The features of the main iron making processes and their products are explained after some
basic concepts of mineralogy, metallurgy and on physico-chemical processing. The main methods of studies used in
archaeometry applied to the productions and scraps are being discussed, especially the one about the low shaft furnace or direct
process.
Résumé
Cet article n'est pas un manuel d'archéométrie, mais un exposé des méthodes d'étude des produits et déchets de la sidérurgie
ancienne, auxquels peuvent être confrontés les archéologues. Les caractères des principales chaînes opératoires sidérurgiques
anciennes et de leurs produits sont présentés après avoir rappelé quelques notions de base de minéralogie, de métallurgie et sur
les transformations physico-chimiques. Les principales méthodes d 'étude utilisées en archéométrie appliquées aux productions
et aux déchets, essentiellement celle de la chaîne du bas fourneau ou filière directe, sont discutées.
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FLUZIN Philippe, Ploquin Alain, Serneels Vincent. Archéométrie des déchets de production sidérurgique. Moyens et méthodes
d'identification des différents éléments de la chaîne opératoire directe. In: Gallia. Tome 57, 2000. pp. 101-121.
doi : 10.3406/galia.2000.3212
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/galia_0016-4119_2000_num_57_1_3212Archéométrie des déchets
de production sidérurgique
Moyens et méthodes d 'identification
des différents éléments de la chaîne opératoire directe
Philippe Fluzin, Alain Ploquin et Vincent Serneels
Mots-ciés. faléométallurgie du fer, bas fourneau, haut fourneau, scorie, laitier, grillage, réduction, épuration, forge,
affinage, minerais, mêtallographie, pétrologie, typologie.
Key-words. Archaeometallurgy of iron, shaft furnace, blast furnace, slag, roasting, smelting, cleansing, smithing, finery,
ores, metallography, petrology, typology.
Résumé. Cet article n'est pas un manuel d' archéométrie, mais un exposé des méthodes d'étude des produits et déchets de la
sidérurgie ancienne, auxquels peuvent être confrontés les archéologues.
Les caractères des principales chaînes opératoires sidérurgiques anciennes et de leurs produits sont présentés après avoir
rappelé quelques notions de base de minéralogie, de métallurgie et sur les transformations physico-chimiques.
Les principales méthodes d 'étude utilisées en archéométrie appliquées aux productions et aux déchets, essentiellement celle
de la chaîne du bas fourneau ou filière directe, sont discutées.
Abstract. This paper is not a handbook of archaeometry, but a statement of methods for the studies of ancient ironmaking
wastes and products, for the archaeologists.
The features of the main iron making processes and their products are explained after some basic concepts of mineralogy,
metallurgy and on physico-chemical processing.
The main methods of studies used in archaeometry applied to the productions and scraps are being discussed, especially
the one about the low shaft furnace or direct process.
NOTIONS PRELIMINAIRES la filière directe, celle du bas fourneau, et la filière indi
recte, celle du haut fourneau.
Obtenir un objet en fer à partir de minerai exige une En association avec les données archéologiques et
succession de transformations chimiques, physiques et historiques, les études archéométriques visent à reconsti
mécaniques (processus physico-chimiques) mises en tuer la chaîne opératoire (fig. 38). Nous ne considére
œuvre par divers procédés techniques. Cette succession rons pas ici les méthodes plus directement liées à la
d'opérations, le plus souvent dans différents ateliers, de fouille d'ateliers (géophysique, étude des installations,
la mine à l'objet, constitue la chaîne opératoire. Deux tracéologie des impacts thermiques, répartitions des
grands types de chaîne opératoire ont existé en Europe : déchets, datations, anthracologie, etc.), ni à l'étude de
Gallia, 57, 2000, p. 1-158 © CNRS EDITIONS, Paris, 2001 :
LES FILIÈRES SIDÉRURGIQUES
recherche gisements air APPROVISIONNEMENT extraction oxygène de houille DES MATIÈRES PREMIÈRES
MINERAI COMBUSTIBLE COMBURANT
bois
lavage houille débourbage
concassage
broyage charbon coke charbon - naturelle
PRÉPARATION de bois pulvérisé (flottation) Darby (1 709) - manuelle soufflerie triage Ie s. - hydraulique (Xi
grillage -copwer(XIXes.) calcination
(agglomération)
bas fourneau Hôganâs(1910) haut fourneau (Hochofen)
2000 av. J.-C.Jermit, Niger ? Wiberg(1919) Chine (700 av. J.-C.)
1300 av. J.-C, Anatolie Krupp-Renn (1932) Europe (XVe s. - Suède XIIe s.)
four catalan (XVIIIe- XIXes Hyl-Midrex(1957) bas fourneau électrique
RIBLONS ÉPONGE ÉPONGE D FERRAILLES DE FER PRÉRÉDUIT FER ACIER
seconde fusion
cubilot
-Cort 1784 - Bessemer 1 855 -Martin 1864 -Moissan 1892
-Thomas (1875)
- Oxygène (1948)
(cinglage)
cémentation
MISE EN FORME (mise en forme (mise en forme)
phase [solide phase [liquide
coulée forgeage laminage coulée en moulage lingotière continue
démoulage
réchauffage
laminage - bloomin
-stabling
PRODUITS
SEMI-FINIS ET FINIS
Fig. 38 - Les filières sidérurgiques et leur évolution historique (d'après P. Fluzin). Mines et metallurgies en Gaule 103
l'extraction minière. Nous limiterons ce chapitre à élément de l'écorce terrestre; il entre dans la composit
l'étude en laboratoire des matériaux produits par ion de nombreux minéraux, donc de roches, et ses
l'extraction métallurgique, ou élaboration du métal à concentrations exploitables par l'homme, ou gisements
partir du minerai déjà préparé par le mineur, et par la de minerai, sont nombreuses mais de types et de dimens
mise en forme du métal ou forge. ions très variables (Zitzmann éd., 1977-1978; Ploquin, à
La première démarche sera faite avec l'archéologue paraître) .
et comprendra un examen visuel de l'ensemble des maté Un minerai est composé de minéraux dont le fer
riaux: définition des types morphologiques et de leurs pourra être extrait ; ce sont le plus souvent des oxydes ou
associations, relations avec les faits archéologiques, est des carbonates, parfois des sulfures ou des silicates, et de
imations plus ou moins quantitatives des types ; puis sélec minéraux dont le fer, s'il y en a, ne pourra pas être
tion, en commun, des spécimens à étudier et plan de tra extrait, c'est la gangue. Celle-ci devra être éliminée, sauf
vail, en fonction des questions qui se posent. si sa nature favorise l'extraction de métal; c'est l'une des
Dans les faits, deux modes d'approches archéomét fonctions des traitements préliminaires du minerai.
riques différentes ont été élaborées séparément au sein Les minerais à dominante sulfurée ne semblent pas
de ce que l'on pourrait appeler « l'école française » qui avoir été utilisés significativement dans la métallurgie du
fer ancienne, si ce n'est leur oxydation naturelle (les tendent maintenant à se rapprocher, volontairement,
avec toutes les difficultés inhérentes à des cultures scien chapeaux de fer des filons ou amas sulfurés). Les miner
tifiques différentes. La première, historiquement, est ais carbonates, sidérose, seront transformés en oxydes
l'approche par l'analyse métallographique, développée par grillage avant la réduction proprement dite. Des
essentiellement par des métallurgistes. Initialement silicates, de la famille des chamosites, participent à
orientée quasi exclusivement vers l'étude des objets certains minerais (par exemple dans le faciès siliceux de
manufacturés et des rares lingots disponibles, elle s'est la minette lorraine) .
Les oxydes de fer non hydratés sont de trois types peu à peu intéressée au métal des déchets et des scori