İzabe

İzabe, maden cevherinin metal içeriğini yüksek sıcaklıkta indirgenme tepkimesi yardımıyla cevherin geri kalanından ayırma süreci. Pirometalurjinin yöntemlerinden biridir. Kimi metal oksitlerin indirgenmesi için yüksek sıcaklık yeterliyken pek çoğu için süreçte ısının yanında indirgeyici madde kullanılması da gerekir. Karbon genellikle kullanılan indirgeyicilerdendir.

Demirin yüksek fırında izabesi demir üretiminde kullanılan en yaygın yöntemdir. Bunun yanında bakır, çinko, fosfor, cıva üretiminde de kullanılmaktadır.

Süreç

Bir metalin izabesi ile o metale ait cevherin ısıtılıp ergitilmesi birbirinden farklı süreçlerdir. Cevheri eritmek cevheri oluşturan elementlerin kütle oranlarını değiştirmeyecektir ancak metalin izabesi ile saflaştırma, metalin kütle oranını artırma amaçlanmaktadır. Diğer bir deyişle ergitme tek başına fiziksel bir dönüşümken izabe kimyasal bir dönüşümdür.

Geçmişi

İlk çağda bilinen yedi metalden yalnızca altın doğada sıkça arı bir biçimde bulunur. Diğerleri – bakır, kurşun, gümüş, kalay, demir, civa – çoğunlukla mineral olarak çıkarılır. Bu mineraller genelde silika ve alüminyum oksit ile metalin karbonatı, sülfiti ya da oksitinin karışımı biçimindedir. Karbonat ya da sülfiti havada kavurmak onları oksite çevirir. Oksitler de kullanılabilir metale ergitilir. İndirgeyici ayıraç olarak geçmişte karbon monoksit yeğlenmiştir, bu günümüzde de böyledir. Cevheri ısıtma sürecinde kendiliğinden ortaya çıkar.

Kalay ile kurşun

Eski Dünya'da ergitilmiş ilk metaller kalay ile kurşun idi. Bilinen en eski dökülmüş kurşun boncuklar Çatalhöyük'de bulunmuştur ve MÖ. 6500 yılında üretildikleri düşünülmektedir.

Bu keşif yazıdan binlerce yıl önce bulunduğu için sürecinin yazılı bir kaydı yoktur. Kurşun ile kalay düşük erime noktalarından dolayı odun alevinde ergitilebilir, dolayısıyla keşif yanlışlıkla yapılmış olabilir.

Kurşun sıkça bulunabilen bir metaldir ancak keşfi eski çağlara çok etki etmemiştir. Yapısal bileşenler ya da silahlarda kullanılamayacak kadar yumuşaktır, ancak yüksek yoğunluğu sayesinde oldukça iyi bir sapan taşıdır. Dökmesi ve biçimlendirmesi kolay olduğundan Eski Yunanistan ile Roma'da sıkça boru yapımında kullanılmıştır. Ayrıca taş yapılarda harç olarak da kullanılmıştır.

Kalay kurşundan çok daha seyrek görülen bir metaldi ve tek başına daha bile düşük bir etkisi oldu.

Bakır ile tunç

Ding kazanı dökümü, Song Yingxwing'in 1637'de yayınlanan Tiangong Kaiwu adlı Çince ansiklopedisinden.

Kalay ile kurşundan sonra ergitilen metal bakırdır. Bu keşfin nasıl yapıldığı tartışma konusudur. Odun alevi tek başına gereken sıcaklığın yaklaşık 200 °C altında olduğundan kil ocaklarda ergitildiği düşünülüyor. And Dağları dolayında Eski Dünya'dan etkilenmeden gelişen bakır ergitilmesi de aynı süreç ile yapılmış olabilir.

Bakır ergitilmesinin en erken kanıtı günümüzdeki Sırbistan içerisinde bulunmuştur, MÖ. 5500 ile 5000 yılları arasından olduğu düşünülmektedir. Günümüzdeki Türkiye'de bulunan ve MÖ. 5000 yılında yapılmış, bir ara bakır ergitilmesinin en eski kanıtı olduğu düşünülen bakır bir topuz başının artık çekiçle biçimlendirilmiş, arı olarak çıkarılmış bakırdan olduğu düşünülüyor.

Bakırı doğru oranlarda kalay ve/veya arsenik ile karıştırmak bakırdan çok daha sert bir alaşım olan tunç üretir. İlk bakır/arsenik tuncu Anadolu'dan MÖ. 4200 dolayında çıkmıştır. İnka uygarlığının tunç alaşımları da bu türdendir. Arsenik genelde bakır cevherleri içerisinde bir katışıklık olarak bulunur, o yüzden tuncun keşfi yanlışlıkla yapılmış olabilir.

Daha sert ve sağlam olan bakır-kalay tuncu Anadolu'da MÖ. 3500 dolayında gelişmiştir.

Eski demircilerin bakır/kalay tuncunu geliştirmeyi nasıl öğrendikleri bilinmemektedir. Bu keşif de kalay katışıklı bakır cevherlerinden yanlışlıkla yapılmış olabilir. Ancak en geç MÖ. 2000'de kalayın tunç üretmek için bilerek kazılmaya başlandığı bilinmektedir. Kalay oldukça seyrek bir metaldir, eski çağlardaki en büyük kalay madenleri günümüzdeki İngiltere ve Afganistan dolaylarındaydı, ikisi de Tunç Çağı'nın en güçlü yaşandığı Yakın Doğu'dan oldukça uzak.

Tuncun keşfi Eski Dünya'yı oldukça güçlü etkilemiştir. Tunçtan silahlar odun, taş ya da kemikten yapılan silahlardan daha ağır ve çok daha dayanıklı ve güçlüdür. Birkaç binyıl boyunca silah ve zırh yapımında yeğlenen madde tunç olmuştur. Ayrıca tunç ev ve iş araç gereçlerinin yapımında da odun, taş ve kemiğin yerini almıştır. Bakır ile kalay ticareti Avrupa ile Asya'nın büyük bölgelerini kapsayan ticaret ağlarının ortaya çıkmasını sağlamıştır, bu da bireyler ve ulusların arasında varlığın dağılımını etkilemiştir.

Demir

Demir yapımının en erken kanıtı Kaman Kalehöyük'ün Eski Hitit katmanında bulunan, içerisinde uygun oranlarda karbon olan, MÖ. 2200-2000'de yapılmış demir parçalarıdır. Demir araçlar MÖ. 1800'de İç Anadolu'da çok sınırlı sayılarda üretilmiştir ve bunlar Hitit İmparatorluğu döneminde (MÖ. 1400-1200) toplumun seçkin kesimi tarafından kullanılmıştır.

Karbon çeliği üretiminin en erken örneklerinden biri MÖ. 1000-500 dolaylarında günümüzdeki Tanzanya'nın Kuzeybatısında izlenmiş bir üretim sürecidir. Bu süreç karmaşık ön ısıtma ilkeleri üzerine kurulmuştu.

Avrupa ile Afrika'daki en erken süreçlerde demir cevherleri demiri eritmeyecek kadar düşük sıcaklıklarda ısıtılırdı. Bunun sonucunda süngerimsi bir demir kütlesi ortaya çıkardı. Sonra bu kütle bir çekiç ile dövme demir haline getirilirdi. Bu sürecin en erken kanıtı günümüzdeki Ürdün'deki Hammeh Höyüğünde bulunmuştur. Bunların karbon-14 tarihlemesi MÖ. 930 dolayındadır.

İlk yüksek fırınlar MÖ. 200'de Çin Hanedanında yapılmıştır. MS. 13.yy'da Çin'den bu fırınlar Orta Çağ Avrupasına tanıtılmıştır, bununla birlikte demir yapımı çağdaş süreçlere geçmeye başlamıştır.