Кіріспе
Купеляция – металлургиядағы тазарту процесі, онда кендер немесе қорытпа металдар өте жоғары температурада өңделіп, алтын мен күміс сияқты асыл металдарды кендегі қорғасын, мыс, мырыш, сынап, антимон немесе висмут сияқты қарапайым металдардан бөлу үшін бақыланатын операциялар қолданылады. Процесс асыл металдардың қарапайым металдарға қарағанда әдетте әлдеқайда жоғары температурада тотығуы немесе химиялық реакцияға түсуі принципіне негізделген. Олар жоғары температурада қыздырылғанда асыл металдар бөлек қалады, ал қалғандары реакцияға түсіп, шлак немесе басқа да қосылыстарды құрайды. Бұл процесс Ерте қола дәуірінен бері балқытылған қорғасын кенінен күміс алу үшін қолданылып келеді. Орта ғасырлар мен Ренессанс дәуірінде купеляция асыл металдарды тазартудың ең көп таралған әдістерінің бірі болды. Сол кезде минералдарды сапасынан тексеру үшін оттық сынақтар қолданылды: зергерлік бұйымдар мен монеталар жасау үшін қорғасын және қайта өңделген металдар сияқты жаңа металдардың тазалығын анықтау үшін. Купеляция қазір де қолданылуда.
Cupellation is a refining process in metallurgy in which ores or alloyed metals are treated under very high temperatures and subjected to controlled operations to separate noble metals, like gold and silver, from base metals, like lead, copper, zinc, arsenic, antimony, or bismuth, present in the ore. The process is based on the principle that precious metals typically oxidise or react chemically at much higher temperatures than base metals. When they are heated at high temperatures, the precious metals remain apart, and the others react, forming slags or other compounds. Since the Early Bronze Age, the process was used to obtain silver from smelted lead ores. By the Middle Ages and the Renaissance, cupellation was one of the most common processes for refining precious metals. By then, fire assays were used for assaying minerals: testing fresh metals such as lead and recycled metals to determine their purity for jewellery and coin making. Cupellation is still in use today.
Шағын масштабтағы купеляция
Шағын масштабтағы купеляция, купеляциялық ошақта жүргізілетін принципке негізделген; басты айырмашылық – сынауға немесе алуға арналған материалдың мөлшерінде. Асыл металдарды бөліп алу үшін минералдарды ұсату, қуыру және балқыту арқылы металл құраушыларын шоғырландыру қажет. Ренессанс кезеңінде купеляция процестерінің қолданылуы әртүрлі болды: кен орындарынан алынған кендерді сынау, әшекейлер мен монеталардағы күмістің мөлшерін анықтау немесе тәжірибелік мақсаттар үшін пайдаланылды. Бұл процедура купель деп аталатын кішкентай, беткей ыдыстарда жүзеге асырылды. Шағын масштабтағы купеляцияның басты мақсаты минералдар мен металдарды сынау болғандықтан, сынаққа алынатын материалды мұқият өлшеу қажет. Сынаулар купеляциялық немесе сынақ пешінде жасалды, онда ауа қорғасынды тотықтыратынын бақылау үшін терезелер мен домбыралар болуы керек, сондай-ақ процесс аяқталғаннан кейін купельді алып тастауға дайын болу керек. Құрамындағы қоспаларды толық бөлу үшін сынақ материалына таза қорғасын қосылуы тиіс. Литаргия купельге сіңгеннен кейін күміс түймелері пайда болып, купельдің ортасына орналасады.
Құралар
Кіші масштабтағы купелляция үшін негізгі құрал – купель болды. Купельдер мұқият дайындалатын. Бұрын олар сүйек күлінен жасалған, төңкерілген, қиық конус пішіндес шағын ыдыстар болған. Георг Агриколаның айтуынша, ең жақсы материал күйдірілген бұғы мүйіздерінен алынған, бірақ балық қаңқалары да қолданылуы мүмкін. Күлді ұсақ және біртекті ұнтаққа дейін ұнтақтап, кейбір жабысқақ заттармен араластырып, купельдерді қалыптау қажет болған. Қалыптар түбі жоқ мыс құймаларынан жасалған, соның арқасында купельдерді алып тастауға болатын. Купельдің ортасында дөңгелек иінтірекпен шағын ойыс жасалған. Купельдің мөлшері сынаманың мөлшеріне байланысты болған. Осы пішін бүгінгі күнге дейін сақталып келеді. Археологиялық зерттеулер, археометаллургиялық талдаулар және Ренессанс кезеңінен жеткен жазбалар олардың жасалуына әртүрлі материалдар қолданылғанын көрсетті; оларды сүйек пен ағаш күлінің қоспаларынан, нашар сапалы немесе төменгі бөлігінде осындай қоспасы бар, ал үстіңгі қабаты сүйек күлінен жасалған купельдерден де жасауға болыпты.
Тарих
Күміс алғаш рет біздің заманымыздан бұрынғы 4 және 3 мыңжылдықтарда, яғни ерте қола дәуірінде Анатолия мен Месопотамияда қолданылған. Күміс және қорғасын заттарының, литарж сынықтары мен шлактардың археологиялық табылыстары түрлі жерлерде зерттелді. Бұл күмісті қорғасын кенінен алу деп түсіндірілсе де, кейбір болжамдар бойынша, қорғасынды тау жынысының ішіндегі күміс минералдарынан күміс жинау үшін қосылған болуы мүмкін. Екі жағдайда да күміс қорғасыннан купеляция арқылы алынған. Келесі темір дәуірінде купеляция негізгі металдарды артық қорғасынмен қорыту арқылы жасалған. Осы қорытудан алынған өнім асыл металдарды бөліп алу үшін купеляциялық пеште қыздырылған. Испаниядағы Уэльва қаласының жанындағы Рио-Тинто және Грекиядағы Лаурион сияқты кен орындары Жерорта теңізі аймағында маңызды саяси және экономикалық орталықтарға айналды. Шамамен 500 жылға дейін Лаурион кен орындарына бақылау Афинаға Жерорта теңізінде саяси артықшылық пен билік берді, осы арқылы олар парсыларды жеңе алды. Рим дәуірінде империяның үлкен аумақтағы Рим өркениетін қолдау үшін көп мөлшерде қорғасын қажет болды, сондықтан жаулап алынған аймақтарда қорғасын-күміс кен орындары іздестірілді. Күміс монеталар айырбас құралы ретінде қалыптасты, демек күміс өндірісі мен кен орындарына бақылау экономикалық және саяси билікке жол ашты. Римдіктердің кезінде қорғасын кенінің құрамында 0,01% немесе одан көп күміс болса, ол пайдалы саналды. Купеляцияның талдау үшін қолданылуының бастауы белгісіз. Купельдер туралы ең ерте жазбалардың бірі – 12 ғасырдағы Теофил Диверстің «Ars» еңбегі. Бұл процесс 16 ғасырға дейін көп өзгермеді. Георг Агрикола және Лазарус Эркер сияқтылар кен өндіру және сынау өнері, сондай-ақ купеляцияның егжей-тегжейлі сипаттамаларын жазды. Олардың сипаттамалары мен болжамдары орта ғасырлық және Ренессанс Еуропасының түрлі археологиялық табылыстарында кездеседі. Осы кезеңге дейін өртте сынаулардың саны күміс кендерін тау-кенде сынап, оларды пайдалану мүмкіндігін анықтауға байланысты едәуір артты. Купеляция негізінен монета соғумен байланысты болды, сонымен қатар зергерлік бұйымдарды сынау үшін де қолданылды. Инкалардан бұрын Анд тауларында күміс балқыту немесе кен өндіру туралы нақты археологиялық мәліметтер жоқ. Перудің орталық таулы аймағында Инка және Инкаға дейінгі кезеңдерге жатқызылатын күміс және қорғасын заттары табылды. Күміс заттарында қорғасынның болуы археологтарды осында купеляция жүргізілген деген тұжырымға жеткізеді.