孔雀石からの銅の製錬 — 緑の鉱石から赤い金属へ

マラカイトは加熱すると分解します：Cu₂CO₃(OH)₂ → 2CuO + CO₂ + H₂O（約300°C）。生じた酸化銅（CuO）は、燃える木炭から生じる一酸化炭素によってさらに還元されます：CuO + CO → Cu + CO₂。銅は1085°Cで融解します。純粋なマラカイトからの銅の総収率は約57.5%です。

ハンマーと金床を使って、マラカイトを1 cm未満の破片に砕いてください。細かく砕くほど、還元はより速く、より完全に進みます。可能であれば、最後の粉砕には乳鉢と乳棒を使用してください。えんどう豆大以下の破片を目指してください。

1200°C以上に耐えられる粘土製のるつぼを使用してください。黒鉛粘土製のるつぼが理想的です。るつぼの容量は少なくとも500 mlが必要です。自作する場合は、耆土と砂を2:1の比率で混ぜ、使用前に窯でゆっくりと1000°Cまで焼成してください。予備焼成したるつぼはひび割れが起きにくくなります。

るつぼの底に木炭片を2 cmの層になるように敷く。その上に粉砕したマラカイト（2～3 cm）の層を加える。さらにその上に木炭の層を重ねる。木炭は還元のための炭素を供給するとともに、銅が再酸化されるのを防ぐ役割も果たす。るつぼの約2/3まで充填する。

1100～1200°Cに達することができる鍛冶場または炉が必要です。ふいご（ベローズ）または送風機で強制送風する簡単な木炭鍛冶場が適しています。るつぼは燃えている木炭の床に置き、その周囲と上部にさらに木炭を積み上げます。空気の供給は調整可能でなければなりません。

銅の製錬には極度の高温、有毒ガス、溶融金属が伴います。着用するもの：革のエプロン、革のガントレットグローブ、フェイスシールド、安全靴（合成素材不可）。屋外または換気の良い場所で作業してください。酸化銅の煙を吸入すると金属熱を引き起こします。こぼれた際の封じ込めのため、乾いた砂のバケツを近くに用意しておいてください。

鍛冶炉の木炭に火を入れ、穏やかにふいごを動かしながら30〜45分かけて完全な高温にします。炭が白熱したら、装填したるつぼを炉に入れます。るつぼの周りに木炭をしっかり詰めます。ふいごの速度は徐々に上げていきます。

炉を1100〜1200°Cに2〜3時間保ちます。まずマラカイトが分解し（約300°Cで緑色から黒色のCuOに変化）、温度が上がるにつれてCuOが銅へと還元されます。熱を維持するために必要に応じて炉に木炭を加えます。CO₂ガスが抜けるにつれて、坩堝内の内容物は縮小します。

2～3時間後、トングでるつぶの蓋をそっと持ち上げて中をのぞきます。スラグ（ガラス状の暗い物質）の層の下に、明るいオレンジ赤色の溶融銅の溜まりが見えるはずです。溶け残った緑色または黒色の塊が見える場合は、さらに30分間加熱を続けてください。

銅が溶けている間に、注湯用の砂型または平らな石のくぼみを準備します。熱衝撃による割れを防ぐため、トーチで鋳型を予熱してください。砂岩のブロックを彫って作った単純な棒状の鋳型が適しています。鋳型が完全に乾燥していることを確認してください。水分があると溶融金属が爆発的に飛び散る原因になります。

るつぼばさみを使ってるつぼを炉から持ち上げます。ゆっくりと傾けて、溶けた銅を鋳型に注ぎます。暗く光沢のあるスラグは表面に浮かぶので、銅が下を流れる間は棒で押さえておくことができます。一定の速さで注いでください。注ぎが途切れると、コールドシャット（強度の弱い継ぎ目）が生じます。

銅のインゴットは鋳型の中で少なくとも30分間冷ましてください。水で急冷しないでください。急速に冷やすと、内部応力により銅がもろくなります。空冷では、より柔らかく加工しやすい金属になります。銅の表面は冷える過程で暗赤褐色に酸化します。

扱える程度まで冷えたら（100°C未満）、インゴットを鋳型から取り出します。ワイヤーブラシで付着した砂とスラグを払い落としてください。インゴットは、新たに露出した表面に新しい銅特有のサーモンピンク色が見えるはずです。暗い斑点は、閉じ込められたスラグまたは酸化物介在物です。

清浄な銅インゴットを計量します。良質なマラカイト鉱石2 kgから、800〜1000 gの銅が得られると見込まれます（スラグ損失と不純物を考慮した収率40〜50%）。純粋なマラカイトであれば1150 gの収量になりますが、現地で採取された鉱石が純粋であることはほとんどありません。今後の最適化のため、収量を記録してください。

インゴットの縁を金床の上で叩きます。良質な銅は割れることなく塑性変形します。銅は最も展性に富む金属の一つです。割れる場合は、スラグや酸化物を多く含んでいます。小さな面をヤスリで削り、新しい金属面を露出させます。純粋な銅はサーモンピンクです。緑がかった色合いは、還元が不完全であることを示します。

銅は空気中でゆっくり酸化します（数か月かけて緑青の patina を形成）。短期保管の場合は乾燥した状態を保ってください。長期保管の場合は薄くオイルの層を塗布してください。日付、原料鉱石、重量を記入したラベルを貼ってください。この銅は鋳造、薄板への打ち延ばし、または錫との合金化による青銅の製造に使用できる状態です。