Metalurgia del estaño

La metalurgia del estaño convierte la casiterita, un óxido de estaño negro y pesado, en metal calentándola con carbón vegetal bajo una fuerte corriente de aire. El estaño funde a solo 232 °C y sale del fuego. Unos crisoles con residuos ricos en estaño de Göltepe, en Turquía, del III milenio a. C., son la prueba publicada más antigua; el estaño hizo posible el bronce.

Qué es

El estaño es un metal blando y plateado que funde a 232 °C. Una décima parte de estaño en el cobre da bronce, más duro que el cobre y más fácil de colar. La mayor parte del estaño procede de un solo mineral, la casiterita, un óxido de estaño pesado, de color pardo oscuro a negro. Arrancada de su roca por el agua, se acumula en las gravas de los ríos, donde su peso la hace depositarse con la arena gruesa.

La metalurgia del estaño quita el oxígeno a la casiterita. El mineral se lava hasta que queda casi solo casiterita y luego se calienta con carbón vegetal bajo una corriente de aire. Los yacimientos de estaño son escasos y dispersos, en Cornualles y Devon, en la península ibérica, en el Tauro turco o en Asia central, así que durante milenios el estaño recorrió largas distancias hasta llegar a los fundidores de bronce.

Cómo funciona

Lavado en batea: el agua se lleva la arena ligera de cuarzo y la casiterita pesada queda en el fondo.

El primer paso es la concentración. El mineral triturado o la grava con estaño se remueve en agua corriente o en una batea. La casiterita es mucho más densa que el cuarzo, así que el agua arrastra los granos ligeros y deja los oscuros. Los mineros de Cornualles y Devon llamaban «estaño negro» al concentrado lavado y «estaño blanco» al metal.

En el horno, el carbón que arde produce monóxido de carbono, que quita el oxígeno al óxido de estaño. El metal se forma en gotitas que funden en el acto y escurren hacia abajo. El estaño funde a baja temperatura, pero el óxido solo cede su oxígeno en un fuego muy caliente: las fundiciones experimentales superaron los 1000 °C, y las fundiciones de Dartmoor trabajaban a unos 1150 °C.

El estaño se pierde con facilidad. Una parte se combina con la sílice y el hierro del mineral en la escoria y otra se va con los gases. En pequeños ensayos en el noroeste de la península ibérica, las pérdidas llegaron al 80 % del estaño. Por eso los fundidores trituraban la escoria para recuperar las gotitas de metal atrapadas en ella y la volvían a fundir.

Cómo hacerlo

Una pequeña fundición en crisol muestra todo el proceso. Hace falta una fragua de carbón con soplante, un crisol de arcilla y grafito con tapa, unas tenazas y carbón vegetal triturado. Usar solo casiterita vendida con un análisis químico que muestre que no contiene arsénico.

Lavar el mineral. Poner la casiterita triturada en una batea con agua, hacerla girar e inclinar un poco la batea para que el agua se lleve los granos ligeros. Repetir hasta que solo queden granos oscuros y pesados, y secarlos por completo.

El crisol queda tapado, metido en el carbón, para que llegue poco aire a la carga.

Llenar el crisol. Mezclar el concentrado seco con carbón triturado, llenar el crisol, cubrirlo con más carbón y cerrar la tapa. En un ensayo en Butser, unos crisoles tapados colocados en un horno de cubeta abierto no dieron estaño porque el fuego tenía demasiado aire: mantener el crisol enterrado en carbón, fuera del chorro directo.

Calentar. Colocar el crisol en lo hondo de la fragua, amontonar carbón encima y soplar con fuerza suficiente para mantener el fuego por encima de 1000 °C mientras dure la reacción. Añadir combustible a medida que se consume.

Recuperar el estaño. Sacar el crisol con las tenazas y dejarlo enfriar sobre un ladrillo refractario. Romper la escoria y separar las bolitas brillantes de estaño. Refundidas en un pequeño cazo a unos cientos de grados, se pueden colar en un lingote pequeño.

Seguridad. Todas las herramientas y moldes deben estar totalmente secos: el agua bajo metal fundido se convierte en vapor y lo proyecta. Un fuego de carbón vegetal desprende monóxido de carbono; no fundir nunca en un lugar cerrado. Los minerales de estaño contienen a menudo minerales de arsénico, cuyos humos son venenosos al calentarse: no calentar nunca un mineral sin análisis, y no tostarlo nunca.

Historia y evolución

Los bronces más antiguos, como una lámina de Pločnik, en Serbia, de hacia el 4650 a. C., se obtuvieron probablemente de minerales que contenían a la vez cobre y estaño, sin pasar por el estaño metálico. La reducción del estaño por separado llegó después. En Göltepe, en el Tauro central de Turquía, las excavaciones de 1990 sacaron a la luz unos 250 fragmentos de crisoles en forma de cuenco del III milenio a. C. con residuos ricos en estaño, que los excavadores interpretan como la reducción de la casiterita a estaño. Los análisis químicos de Bryan Earl y Hadi Özbal, publicados en 1996, llegaron a la misma conclusión. Las fechas de radiocarbono de la cercana mina de Kestel empiezan hacia el 3200 a. C. Otros especialistas, entre ellos James Muhly, juzgaron demasiado pobres en estaño las vetas de Kestel y propusieron que se explotaba oro; en 2021, el análisis de sedimentos que quedaban en la mina encontró casiterita y solo un rastro de oro. Un fragmento de lingote de estaño envuelto en tela, procedente de una de las tumbas reales del Bronce Antiguo de Alacahöyük, en Anatolia central, es para los arqueometalúrgicos que lo estudiaron el lingote de estaño más antiguo que se conoce.

Un cuarto de lingote de estaño en forma de piel de buey, como muchos que se cortaron antes de cargarlos en el barco de Uluburun.

En el Bronce Final el estaño viajaba en grandes cantidades. El barco de Uluburun, hundido frente al sur de Turquía hacia 1300 a. C., llevaba alrededor de una tonelada de estaño, sobre todo en lingotes de cuatro asas en forma de piel de buey, casi todos cortados en cuartos o mitades antes de embarcarlos. Lingotes de estaño de tres pecios de la misma época frente a Israel se atribuyeron en 2025 a Cornualles y Devon. En el siglo I a. C., el historiador Diodoro de Sicilia, a partir de relatos más antiguos, describió a los habitantes de Belerion, en Cornualles, que extraían el mineral, fundían y purificaban el estaño y lo trabajaban en piezas del tamaño de una taba, que llevaban con la marea baja hasta la isla de Ictis.

En la Edad Media y después, los mineros de Cornualles y de Dartmoor fundían en las llamadas blowing houses, edificios de piedra donde una rueda hidráulica movía los fuelles. William Pryce describió una en 1778: un horno de unos seis pies de alto, de granito y arcilla, lleno de capas de estaño negro y carbón; dos fuelles de ocho pies de largo que soplaban por un bloque de hierro cerca del fondo; y abajo, un orificio por el que el estaño corría a una pila de piedra, de donde se pasaba con un cazo a los moldes. Un horno así podía fundir de 8 a 12 quintales ingleses de estaño en doce horas.

Pryce señaló que el estaño más puro, llamado estaño en grano, procedía del mineral de aluvión fundido con carbón vegetal en estas fundiciones. Los hornos de reverbero alimentados con carbón mineral, donde el fuego arde separado del mineral, se extendieron desde hacia 1700, el primero de Cornualles en Newham, cerca de Truro, y en la década de 1850 ya habían sustituido a las blowing houses. La última fundición de estaño de Cornualles, la de Seleggan, cerca de Redruth, cerró en 1931.