Metalurgia do estanho

A metalurgia do estanho transforma a cassiterite, um óxido de estanho negro e pesado, em metal, aquecendo-a com carvão vegetal sob uma forte corrente de ar. O estanho funde a apenas 232 °C e escorre do fogo. Cadinhos com resíduos ricos em estanho de Göltepe, na Turquia, do III milénio a.C., são a prova publicada mais antiga; foi o estanho que tornou possível o bronze.

O que é

O estanho é um metal macio e prateado que funde a 232 °C. Um décimo de estanho no cobre dá o bronze, mais duro do que o cobre e mais fácil de vazar. A maior parte do estanho vem de um só mineral, a cassiterite, um óxido de estanho pesado, castanho-escuro a negro. Libertada da sua rocha, acumula-se nos cascalhos dos rios, onde o peso a faz assentar com a areia grossa.

A metalurgia do estanho retira o oxigénio à cassiterite. O minério é lavado até restar quase só cassiterite e depois aquecido com carvão vegetal sob uma corrente de ar. As jazidas de estanho são raras e dispersas, na Cornualha e em Devon, na Península Ibérica, no Tauro, na Turquia, ou na Ásia Central, e por isso durante milénios o estanho percorreu longas distâncias até chegar aos fundidores de bronze.

Como funciona

A lavagem na bateia: a água leva a areia leve de quartzo e a cassiterite pesada fica no fundo.

O primeiro passo é a concentração. O minério britado ou o cascalho com estanho é agitado em água corrente ou numa bateia. A cassiterite é muito mais densa do que o quartzo, por isso a água arrasta os grãos leves e deixa os escuros. Os mineiros da Cornualha e de Devon chamavam «estanho negro» ao concentrado lavado e «estanho branco» ao metal.

No forno, o carvão que arde produz monóxido de carbono, que retira o oxigénio ao óxido de estanho. O metal forma-se em gotículas que fundem logo e escorrem para baixo. O estanho funde a baixa temperatura, mas o óxido só cede o oxigénio num fogo muito quente: as fundições experimentais passaram dos 1000 °C, e as fundições de Dartmoor trabalhavam a cerca de 1150 °C.

O estanho perde-se com facilidade. Uma parte combina-se com a sílica e o ferro do minério na escória, outra sai com os gases. Em pequenos ensaios no noroeste da Península Ibérica, as perdas chegaram a 80 % do estanho. Por isso os fundidores britavam a escória para recuperar as gotículas de metal nela presas e voltavam a fundi-la.

Como fazer

Uma pequena fundição em cadinho mostra todo o processo. É preciso uma forja a carvão com ventilador, um cadinho de argila e grafite com tampa, uma tenaz e carvão vegetal britado. Usar apenas cassiterite vendida com uma análise química que mostre que não contém arsénio.

Lavar o minério. Pôr a cassiterite britada numa bateia com água, fazê-la girar e inclinar um pouco a bateia para que a água leve os grãos leves. Repetir até restarem só grãos escuros e pesados, e secá-los por completo.

O cadinho fica tapado, metido no carvão, para que chegue pouco ar à carga.

Encher o cadinho. Misturar o concentrado seco com carvão britado, encher o cadinho, cobri-lo com mais carvão e fechar a tampa. Num ensaio em Butser, cadinhos tapados postos num forno de bacia aberto não deram estanho porque o fogo tinha ar a mais: manter o cadinho enterrado no carvão, fora do jato direto.

Aquecer. Pôr o cadinho no fundo da forja, amontoar carvão por cima e soprar com força suficiente para manter o fogo acima de 1000 °C enquanto durar a reação. Acrescentar combustível à medida que se consome.

Recuperar o estanho. Retirar o cadinho com a tenaz e deixá-lo arrefecer sobre um tijolo refratário. Partir a escória e separar as bolinhas brilhantes de estanho. Refundidas numa pequena concha a algumas centenas de graus, podem ser vazadas num pequeno lingote.

Segurança. Todas as ferramentas e moldes têm de estar completamente secos: a água sob metal fundido transforma-se em vapor e projeta o metal. Um fogo de carvão vegetal liberta monóxido de carbono; nunca fundir num espaço fechado. Os minérios de estanho contêm muitas vezes minerais de arsénio, cujos fumos são venenosos quando aquecidos: nunca aquecer um minério sem análise, e nunca o ustular.

História e evolução

Os bronzes mais antigos, como uma folha de Pločnik, na Sérvia, de cerca de 4650 a.C., foram provavelmente obtidos de minérios que continham ao mesmo tempo cobre e estanho, sem passar pelo estanho metálico. A redução do estanho isolado veio depois. Em Göltepe, no Tauro central, na Turquia, as escavações de 1990 recolheram uns 250 fragmentos de cadinhos em forma de taça do III milénio a.C., com resíduos ricos em estanho, que os escavadores interpretam como a redução da cassiterite a estanho. As análises químicas de Bryan Earl e Hadi Özbal, publicadas em 1996, chegaram à mesma conclusão. As datas de radiocarbono da mina vizinha de Kestel começam por volta de 3200 a.C. Outros especialistas, entre eles James Muhly, consideraram os filões de Kestel demasiado pobres em estanho e sugeriram que ali se explorava ouro; em 2021, a análise de sedimentos deixados dentro da mina encontrou cassiterite e apenas um vestígio de ouro. Um fragmento de lingote de estanho envolto em tecido, de um dos túmulos reais da Idade do Bronze Antigo de Alacahöyük, na Anatólia central, é para os arqueometalurgistas que o estudaram o lingote de estanho mais antigo que se conhece.

Um quarto de lingote de estanho em forma de pele de boi, como muitos que foram cortados antes de embarcarem no navio de Uluburun.

No Bronze Final, o estanho viajava em grandes quantidades. O navio de Uluburun, naufragado ao largo do sul da Turquia por volta de 1300 a.C., levava cerca de uma tonelada de estanho, sobretudo em lingotes de quatro asas em forma de pele de boi, quase todos cortados em quartos ou metades antes do embarque. Lingotes de estanho de três naufrágios da mesma época ao largo de Israel foram atribuídos em 2025 à Cornualha e a Devon. No século I a.C., o historiador Diodoro da Sicília, com base em relatos mais antigos, descreveu os habitantes de Belerion, na Cornualha, que extraíam o minério, fundiam e purificavam o estanho e o trabalhavam em peças do tamanho de um astrágalo, que levavam na maré baixa até à ilha de Ictis.

Na Idade Média e depois, os mineiros da Cornualha e de Dartmoor fundiam nas chamadas blowing houses, edifícios de pedra onde uma roda hidráulica movia os foles. William Pryce descreveu uma em 1778: um forno com cerca de seis pés de altura, de granito e argila, cheio de camadas de estanho negro e carvão; dois foles com oito pés de comprimento a soprar através de um bloco de ferro perto do fundo; e em baixo um orifício por onde o estanho corria para uma pia de pedra, de onde era passado com uma concha para os moldes. Um forno assim podia fundir 8 a 12 quintais ingleses de estanho em doze horas.

Pryce notou que o estanho mais puro, chamado estanho em grão, vinha do minério de aluvião fundido com carvão vegetal nestas fundições. Os fornos de revérbero a carvão mineral, onde o fogo arde separado do minério, espalharam-se a partir de cerca de 1700, o primeiro da Cornualha em Newham, perto de Truro, e na década de 1850 tinham substituído as blowing houses. A última fundição de estanho da Cornualha, em Seleggan, perto de Redruth, fechou em 1931.