IJzertijd van de beschaving: metaal verandert de wereld

Dankzij ijzer werd het primitieve stammenstelsel vervangen door de opkomende klassenmaatschappij, de vorming van staten en de totstandkoming van nieuwe handelsbetrekkingen. In de vroege ijzertijd kwam de beroemde handelsroute de Grote Zijderoute tot stand.

Hoe onwerkelijk het ook klinkt, alles begon met ijzer van buitenaardse oorsprong… Ja, ijzer werd voor het eerst gemaakt van meteorieten. Dergelijke ijzerwaren hadden een hoog nikkelgehalte. Later werd aards ijzer gebruikt om goederen te vervaardigen.

Ondanks de grotere technologische complexiteit en arbeidsintensiteit die nodig was om ijzer te maken dan brons, haalde het ijzertijdperk het bronzen tijdperk vol vertrouwen in, omdat ijzer vaker in de natuur voorkomt dan brons. Tijdens het bronzen tijdperk werden veel metalen goederen omgewerkt tot wapens. Een tekort aan tin voor het gieten van brons is wat de oude staalmakers ertoe dwong op zoek te gaan naar een alternatief. Het grootschalige gebruik van ijzererts leidde tot verbeteringen in de metaalproductietechnologie. Tegen de tijd dat tin weer beschikbaar kwam, was ijzer goedkoper, sterker en lichter, en smeedijzer verving voorgoed bronzen werktuigen.

Hoe ijzer werd gemaakt aan het begin van de IJzertijd

De technologie voor het maken van ijzer omvatte een reeks bewerkingen om het uit ertsen te reduceren, en werd volgens deskundigen ontdekt in het tweede millennium voor Christus in Klein-Azië.

Daarvoor werden gloomery-ovens gebruikt. Lucht werd met blaasbalgen in de ovens gepompt. De vroege ovens waren kegelvormig en ongeveer een meter hoog. Het onderste deel van de oven had luchtopeningen waardoor lucht werd toegevoerd om kolen te verbranden. Hierdoor ontstond een zeer hoge temperatuur in de oven, die het mogelijk maakte het geladen mengsel van ijzeroxiden en ganggesteente te smelten. Als gevolg van chemische reacties versmolt een deel van de oxiden met het ganggesteente tot smeltbare slakken, terwijl een ander deel werd gereduceerd tot ijzer en smolt tot een zacht poreus materiaal dat een bloom werd genoemd. Daarna braken de oude staalmakers de voorwand van de oven af om de ijzerbrij eruit te halen. In tegenstelling tot brons was metaal in deze vorm echter niet geschikt om in vormen te gieten. Een bloom zag eruit als gesinterd sponsijzer in de vorm van metaalkorrels. Terwijl het heet was, werd de bloom gesmeed, waardoor het metaal stijver en homogener werd. Dit metaal werd dan gebruikt om in een smederij verschillende stukken metaal te vervaardigen. Een smid verhitte het metaal met een open vlam en smeedde het met een hamer en aambeeld.

Hoe de IJzertijd de ontwikkeling van de beschaving beïnvloedde

Lang voor de industriële revolutie hielden de meeste mensen in de vroege IJzertijd vee en werkten ze in de landbouw. Het leven concentreerde zich rond het dorp, waar gemeenschappen het land bewerkten en de voorwerpen maakten die essentieel waren voor hun leven.

De vervaardiging van ijzeren werktuigen hielp om het werk in de landbouw gemakkelijker en efficiënter te maken. Boeren waren in staat om hardere gronden te bewerken, waardoor het mogelijk werd om nieuwe soorten planten te verbouwen en te telen. Hetzelfde gold voor de veeteelt. Doeltreffender manieren om het werk te doen hielpen tijd vrij te maken.

Het hebben van meer tijd betekende dat mensen nu ook andere bezigheden dan landbouw konden gaan doen, zoals het verkopen of verhandelen van wat ze verbouwd hadden. Sommige families begonnen bakkerijen of naaiateliers en smederijen te openen. De ontwikkeling van de smederij bevorderde op haar beurt de ontwikkeling van ambachten als leer-, hout- en beenbewerking. De handel bloeide in deze periode.

Ontwikkeling van ijzerbewerkingstechnologie

De metaalbewerkingstechnologie ontwikkelde zich gestaag en snel. In die tijd ontstonden gelaste wapens en Damascusstaal, terwijl bloomery-ovens werden vervangen door hogere Stuckofen-ovens. Aan het eind van de 13e eeuw werden deze vier meter hoge ovens in het moderne Europa in gebruik genomen. Dergelijke ovens konden tot 250 kg ijzer per dag produceren.

In het midden van de 15e eeuw werden de Stuckofen-ovens vervangen door nog hogere Blauofen-ovens, die met lucht voorverwarmd werden. Deze ovens hadden echter één groot nadeel: de hogere temperaturen in de Blauofen-ovens verhoogden niet alleen de opbrengst aan ijzer uit het erts, maar ook de vorming van gecarboniseerd “ruwijzer”, d.w.z. het ijzer dat men toen nog niet wist te verwerken, van 10% tot 30% (vergeleken met de Stuckofen-oven). Dit was een motivatie om de technologie te verbeteren.

De volgende stap in de ontwikkeling van ijzerbewerkingsmethoden was de uitvinding van de hoogoven. De grotere afmetingen, alsmede de voorverwarming en de mechanische toevoer van lucht naar de hoogoven, zorgden ervoor dat al het ijzer kon worden omgezet in heet metaal. De ovens werden continu in werking gesteld en konden tot anderhalve ton ruwijzer per dag produceren.

In de 16e eeuw werd in Europa een metallurgisch proces populair om ijzer in ruwijzer om te zetten en de koolstof te verwijderen terwijl het nog in vloeibare vorm was, waardoor het ijzer in staal werd omgezet.

Later begonnen technologieën op basis van steenkool, cokes, puddling en heetstralen actief te worden gebruikt in de metallurgie. In 1856 ontwierp de Engelse uitvinder Henry Bessemer een convertor en patenteerde hij zijn staalproductietechnologie, die bekend kwam te staan als het Bessemer-proces.

In de 20e eeuw begonnen de open-haardovens de convertoren van Bessemer actief te vervangen. Maar zelfs deze ovens raakten verouderd tegen het eind van de eeuw, toen zij werden vervangen door het basis-zuurstofovenprocédé. Met de komst van sterke elektrische centrales als energiebron werd de technologie van de elektrische staalfabricage wijdverbreid in de industrie voor de productie van zowel non-ferro als ferrometalen.

De 21e eeuw kende zijn eigen aanpassingen aan de verwerking van ijzer, waardoor wij gedwongen werden niet alleen na te denken over de voordelen, maar ook over de schade die de metallurgie toebrengt aan het milieu. Vandaag de dag lijkt het proces waarbij waterstof wordt gebruikt voor de directe reductie van ijzer uit erts, uit milieuoogpunt het meest veelbelovend. In het volgende processtadium wordt staal verkregen door deeltjes ijzer in elektrische ovens te smelten, gevolgd door de toevoeging van koolstof.

De moderne innovatieve processen worden een bepalende factor voor de metallurgie om haar concurrentievermogen op de wereldmarkt te behouden.

In de afgelopen eeuwen heeft ijzer de kwaliteit van het leven verbeterd. De wereld heeft de snelste groei gekend in de tijd dat meer geavanceerde verwerkingstechnologieën werden ontdekt. De successen van de metallurgische industrie in het midden van de 18e eeuw leidden tot de snelle ontwikkeling van de machinebouw en een ware revolutie in de machinebouw.

Net zoals de IJzertijd eeuwen geleden de levenswijze van de mensheid veranderde, is het heel goed mogelijk dat de ontluikende Vierde Industriële Revolutie het begin zal zijn van een nieuw tijdperk in de ontwikkeling van onze beschaving.