Järnframställningsförsöket i Vivungi 2019

Näst sista veckan i augusti hade varit bokad sedan länge. Då skulle all planering inför järnframställningsförsöket på Arkeologidagen den 25/8 omsättas till praktiska förberedelser på plats. I Vivungi. Ett halvt ton lera och en pall med tallkol hade köpts in. Därtill hade 115 kg sjömalm samlats in från Vaihkojärvi. Måndagen den 19 augusti bar det av från Luleå mot nordligare breddgrader. Under veckan skulle järnframställningsugnen byggas, kolet bokas till lämplig storlek och malmen rostas. Inte visste vi när vi körde upp mot Vivungi den måndagen att vi en vecka senare skulle ha lockat drygt 350 besökare till Björnlyan i Vivungi och att vi sent på söndagseftermiddagen den 25 augusti stolta skulle kunna visa upp resultatet från försöket; 1,5 kg järn. Nedan följer en serie med bilder från Arkeologidagen och järnframställningsförsöket i Vivungi.

DSCF2817red1

En 6×6 m stor plats bakom fobollsplanen i Vivungi avtorvades inför rostningen och ugnsbygget. Foto: Jannica Grimbe © Norrbottens museum

NBM_1775_1030

Hanna och Lars bokade kolet. Detta innebar att kolet delades sönder i ca 3x3cm stora bitar för att malmen skulle hålla sig kvar på glödbädden i ugnen. Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

DSCF2827.MOV.154_10.Still001_red

Ida tvättade 115 kg malm från sand och dy. Foto: Jannica Grimbe © Norrbottens museum

DSCF2833red

Efter malmtvätten lades malmen upp på presenningen för att torka. Därefter krossades den till mindre bitar. Foto: Jannica Grimbe © Norrbottens museum

DSCF2852red

Hanna och Lars förbereder en rostlave genom att varva meterslång björkved med lätt krossad malm. Rostningen avser att bränna bort kemiskt bundet vatten i malmen och organiskt material. Foto: Jannica Grimbe © Norrbottens museum

DSCF2950red

Rostlavarna brann i drygt 5 timmar. Foto: Jannica Grimbe © Norrbottens museum

DSCF2967red

Lars inspekterar rostlavarna när dessa brunnit ned. Efter att rostlavarna svalnat (påföljande dag) kunde vi konstatera att malmen var magnetisk. Detta vittnar om att malmen är rik på järn.  Foto: Jannica Grimbe © Norrbottens museum

NBM_1807_0789

Smeden Johan Säfström från Bäckedals folkhögskola byggde upp ugnen tillsammans med elever från skolan . Här har man grävt ned en stenram av granit. Stenramen ska hindra sanden från att rasa in i botten  samtidigt som den bildar en slaggrop. Måtten på stenarna är identiska med måtten på stenarna på den ena järnframställningsugnen från forskningsgrävningen 2017. Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

NBM_1890_0867

Johan Säfström och Martin Schroeder har påbörjat ugnsbygget. Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

NBM_2053_0700

Arkeologidagen har börjat och ugnen förvärms för att vara optimalt varm inför järnframställningsförsöket då lika delar kol och rostad malm ska läggas i ugnen. Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

NBM_2172_0439

Samtidigt som järnframställningen pågår håller Carina två mycket uppskattade föreläsningar om tidig järnhantering i norr. Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

NBM_2303_0562

Under järnframställningens gång mättes temperaturer på tre ställen längs ugnsväggen. Vid två tillfällen mättes också temperaturen vid blästeringången. Här uppmättes den högsta temperaturen; 1370 grader. Foto Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

_NBM8723_1053

Vid 17-tiden hade det blivit dags för järnluppen och slaggen att se dagens ljus. Johan rakar bort kol från slaggropen för att komma åt luppen. Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

_NBM8727_1056

Luppen bärs fram till en fällsten för att bankas ihop. Foto Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

NBM_2373_0630

7 kg sjömalm, 7 kg kol och temperaturer på 1000-1370 grader resulterade till slut i en järnlupp på 1,5 kg.  Foto : Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

NBM_2368_0625

Järnframställningsförsöket resulterade också i 2,5 kg slagg. Både lupp och slagg ska nu analyseras inom Carinas forskningsprojekt ”Järn i Norr ” Foto: Daryoush Tahmasebi © Norrbottens museum

 

Vid tangentbordet … Jannica Grimbe

Järnframställning i Vivungi

Nu har vi börjat att planera inför järnframställningsförsöket i Vivungi som kommer att ske på Arkeologidagen den 25/8 2019. Till projektet har museets fotograf Daryoush Tahmasebi och museipedagog Annika Josbrant anslutit. Daryoush ska hjälpa till med dokumentation av både insamling av råvaror och uppbyggnad av ugn samt filmning och fotografering på själva Arkeologidagen medan Annika ska planera och genomföra förmedlingen av försöket.

Det är en del som ska ordnas under vårvintern. Råvaror ska samlas in, kontakter med experter på området och intressenter ska etableras och plats för själva försöket ska ses ut.

I nuläget har sista veckan i maj (v 22) planerats in för råvaruinsamling i Vivungi. Under tre dagar ska vi där träffa markägare, bestämma plats för försöket, leta efter lera i områdena kring grävningsplatsen och försöka fiska upp sjömalm från både båt och längs stranden. Under hösten 2018 tillverkades en håv som vi tänkte använda för uppfiskande av malm från båt i Vaihkojärvi. I skrivande stund har vi också planerat för inköp av en fiskehåv och vadarstövlar så att ytterligare en av oss kan samla in malm i strandzonen.

_DSF0002redalt

Lars Backman inspekterar vår egentillverkade håv som vi ska fiska upp sjömalm med i maj 2019. Foto:© Norrbottens museum

DSCF0689red

Penningmalm som påträffades under grävningen i Vivungi 2017. Foto: © Norrbottens museum

Men vilka kunskaper har vi i nuläget för hur järnframställningen i Vivungi kan ha gått till? Ledtrådar är ju fynd från fornminnesinventeringen 1993 i form av slagger, och forskningsundersökningen från 2017 i form av ugnsrester, kol, järnfragment och slagger. Ugnsresterna berättar vilken typ av ugn man har använt; en blästugn, och vilken metod som använts för att framställa järnet; direkt reduktion. Nedan ska vi se närmre på vad denna metod innebär. Kolet som påträffades i ugnarna berättar vilken sammansättning på kol som använts vid framställningen/framställningarna. Utifrån kunskaper om den lokala floran i området kan man sluta sig till om avverkning av träd för kol/ved föregått på plats eller om virket transporterats över stora avstånd. Förutom kunskap om råvaror till ugnsbygget, malmens kvalitet och sammansättning samt bränslets ursprung är tidigare experiment och försök av järnframställning en ovärderlig hjälp när det kommer till viktiga och kritiska steg inom processen.

2017_62_038_ArkForskUnd_Vivungredi

Utsikt från grävningsplatsen ut mot sjön Vaihkojärvi. I sjön förväntar vi oss finna penningmalm i maj. Foto: Daniel Sjödal © Norrbottens museum

Råvaror

Under projektets planering har vi haft kontakt med Eva Hjärthner Holdar. Eva har tidigare jobbat som arkeometallurg på Arkeologerna Geoarkeologiskt laboratorium och har stor kunskap om järnframställningar i förhistorien och erfarenhet av framställningar i modern tid. Hon har hjälpt oss med att beräkna mängd råvaror som vi kommer att behöva för att kunna genomföra försöket.

Lera

Enligt Eva kommer det att krävas stora mängder lera, kanske så mycket som flera kubikmeter (!) då ugnsväggarna bör vara 20-30 cm tjocka och schaktugnens höjd måste räknas ut ifrån ugnens inre diameter. För att leran som köps in ska kunna tåla så höga temperaturer som 1200-1300 ̊C måste denna magras (blandas ut) med organiskt material och kvartssand.

Malm

Vi kommer att behöva samla in minst 10 kg sjömalm i form av penningmalm. 10 kg kanske inte låter så mycket men penningmalmen är ganska lätt så det kommer att krävas stora volymer för att uppnå denna vikt. Vi kommer med andra ord att få jobba på rätt bra uppe i Vivungi när vi kommer dit i slutet av maj! Hur kan vi veta att malmen vi fiskar upp har tillräckligt hög järnhalt för en järnframställning? Ett sätt är att göra analyser på malmen. Men detta är kostsamt och tar tid. Ett annat beprövat och bra sätt är att provrosta malmen. Vid rostningen ska malmen bli magnetisk om den innehåller höga halter järn. Vi kommer därför att transportera in all malm till land, provrosta denna och se om den är magnetisk.

Kol

När det gäller kolen kommer vi liksom leran att behöva stora mängder. Dessutom måste vi slå sönder kolet i mindre bitar för att järnframställningen ska lyckas. Kolet kommer liksom leran att köpas in.

Järnframställningsgången i blästugn – direktreduktion

Järnmalmer förekommer i naturen som järnoxider (järn bundna med syre) eller kan omvandlas till järnoxider genom rostning. Alla rostade järnmalmer har den kemiska sammansättningen Fe₂O₃. De järnmalmer man har använt under förhistorisk tid är myrmalm och sjömalm.

Att framställa järn i blästugnar med direktreduktion har man gjort i Sverige ända från yngre bronsålder (den äldst daterade ugnen kommer från 600 f. Kr.) fram till andra hälften av 1800-talet. Direktreduktion som metod bygger på principen att kol och malm varvas i en ugn där kolet under hög temperatur binder till sig syret i järnmalmen och bildar koldioxid och koloxid. Samtidigt frigörs metallen i malmen och slagg bildas. Om hela processen fortlöper som den ska kommer slaggen att samlas i en liten grop längst ner under inblåset i ugnen. Denna kan under processens gång rakas ut genom en öppning. Efter att blåsningen är färdig plockar man ut en järnsmälta som sintrat ihop på botten av ugnen. Denna innehåller en del slaggämnen och kolrester så för att rensa bort dessa slås smältan samman på en huggkubbe eller sten.

_MG_9577_under_mossan_ani_4_kompr

Skiss av schaktugn som vi föreställer oss att den kan ha sett ut i Vivungi. Skiss: Staffan Nygren © Norrbottens museum

Dokumentation

Vår fotograf Daryoush kommer att filma och fotografera oss när vi är i full fart med insamlingen av råvaror i maj. Han kommer också att förbereda dokumentationen inför arkeologidagen. Under denna dag har vi för avsikt att både filma, streama och fotografera händelser. Streaming kräver emellertid bra uppkopplingsmöjligheter mot internet så det gäller för oss att utforska internetåtkomsten utanför Vivungi när vi är på plats i maj.                                                                   

Från ett arkeologiskt experiment till ett arkeologiskt försök

Vi har upptäckt att vi från början hade alltför stora ambitioner, då (speciellt undertecknad) såg för sig att allt skulle vara autentiskt alltifrån sten som skulle smidas av oss till egenhändigt kolat trä. Vi har insett att vi varken har kunskaperna eller tiden att återskapa ugn eller bränsle med den exaktheten och därför bestämt oss för att sänka våra ambitioner. Vi kommer därför köpa in sten i form av granit, stengodslera eller annan lera som tål höga temperaturer som backup till lokal lera samt kol med hög % tallkol. Vi kommer också att hyra in blåsbälgar och expertis inom järnframställningsområdet.

Eftersom vi sänker ambitionerna något benämner vi också fortsättningsvis järnframställningen som ett arkeologiskt försök eftersom vi fokuserar på förmedling och inte på autentiska råvaror eller minutiös dokumentation.

Ju mer vi sätter oss in i själva järnframställningsprocessen, desto mer ödmjuka blir vi. Detta är långtifrån enkelt. Det är så många steg och delar av processen som är kritiska, alltifrån storlek på kolbitar, malmens sammansättning, hur väl malmen är rostad, hur väl reduktionen lyckas till temperaturer i olika delar av ugnen. Vi kommer därför att bli positivt överraskade och väldigt glada om vi på eftermiddagen/kvällen den 25 augusti kan visa fram en järnlupp!

Fortsättning följer…

Vid tangentbordet Jannica Grimbe


Källor

Johansson Tomas 1/91 Forntida teknik Järnframställning

Englund Lars-Erik. 2002. Blästbruk Jernkontorets Bergshistoriska Skriftserie nr 40, Wikströms Tryckeri AB. Uppsala