Ancient Indian Metallurgy : धातुशास्त्रातील जुगाड

Ancient Indian Metallurgy : प्राचीन भारतात खनिजापासून धातू मिळवताना अनेक युक्त्या वापरल्या गेल्या असाव्यात. कारण अरवली टेकड्यांमध्ये तांब्याचे खनिज मोठ्या प्रमाणात असले तरी त्यामध्ये तांब्याची टक्केवारी कमी आहे. खाणीतून बाहेर काढल्यानंतर खनिजाचा चुरा करावा लागतो, म्हणजे त्यातून सोनेरी पिवळा रंग असलेले धातूचे तुकडे बाजूला करता येतात.

अरवली पर्वतात आढळणाऱ्या खनिजामध्ये गंधक तसेच इतर अनावश्यक घटकांचे प्रमाण लक्षणीय असते. दोन टक्क्यांपेक्षा जास्त प्रमाण असेल तर या घटकांमुळे खनिज तसेच धातू ठिसूळ बनलेला असतो, म्हणून या घटकांना बाजूला करणे हे शुद्धीकरण प्रक्रियेचा भाग असतो. हे खनिज एका मोठ्या भांड्यामध्ये कोळशाच्या आगीवर भाजले जाते. ५००-६०० अंश सेल्सियसपर्यंत तापमान वाढवल्यामुळे आणि ऑक्सिजनचा पुरवठा झाल्याने गंधकाचे सल्फर डाय ऑक्साईडमध्ये रूपांतर होऊन हा वायू मुक्त होतो. याच पद्धतीने इतर अनावश्यक घटकदेखील ऑक्साईडच्या रूपाने बाहेर काढले जातात. काही ठिकाणच्या खनिजांमध्ये सिलिकेचे प्रमाण अधिक असते. हे खनिज भाजताना सिलिका उत्प्रेरकाचे काम करून खनिजाचा वितळणबिंदू कमी करते.

तांबे साधारण १०८५ अंश सेल्सियस तापमानाला वितळते. मात्र, त्यातील सर्व अनावश्यक घटक बाजूला काढण्यासाठी ११७० अंश सेल्सियस तापमान गरजेचे असते, त्यामुळे भट्टी बनवताना किमान १२०० अंश सेल्सियस तापमान निर्माण करता येईल याची काळजी घेतली गेली पाहिजे. साध्या कोळशाच्या भट्टीला भात्याच्या साह्याने पुरेसा ऑक्सिजन देऊन हे तापमान निर्माण केलं जायचं. भारतात लोहखनिजापासून लोखंड मिळवतानादेखील हीच प्रक्रिया वापरली गेली आहे. हजारो वर्षांपूर्वी ही प्रक्रिया वापरलेल्या लोखंडाच्या भट्टी भारतात अनेक ठिकाणी आढळल्या आहेत. भारतात तांब्याच्या ज्या पुरातन वस्तू आढळतात, त्यात तांब्याचे प्रमाण ९८ टक्क्यांपेक्षा अधिक आहे. आजही आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या साह्याने जेव्हा तांबे मिळवले जाते, तेव्हा त्यात शुद्धतेचे प्रमाण साधारण एवढेच असते. ताम्रयुगातील भारतीय कारागिरांनी हा टप्पा गाठला होता याचे नवलच वाटायला हवे!

वितळलेल्या धातूला पुन्हा हव्या त्या वस्तूचा आकार देण्यासाठी जी प्रक्रिया वापरली जाते ती देखील महत्त्वाची असते. हे ओतकाम करताना जर धातूत हवेचे बुडबुडे राहिले तर वस्तू सच्छिद्र राहते. आत राहिलेल्या हवेमुळे तांब्याचे रूपांतर क्युप्रस ऑक्साईडमध्ये होते आणि परिणामी ठिसूळ बनते. डेक्कन कॉलेजच्या संशोधकांनी ताम्रयुगातील पंधरा कुऱ्हाडी अभ्यासल्या. त्यापैकी केवळ तीन कुऱ्हाडींचे ओतकाम करताना त्यात सच्छिद्रता राहिली होती. उरलेल्या बारा कुऱ्हाडी या अतिशय उत्तम प्रतीच्या असल्याचे आढळले. याशिवाय वस्तू बनवताना त्यांना आवश्यक आकार देण्यासाठी स्फटिकीकरण होण्याएवढे म्हणजे साधारण ५०० अंश सेल्सियस एवढे तापमान दिले जाते. छिन्नी, चाकू, खंजीर आणि बांगड्या यांसारख्या वस्तू या बनवताना ही प्रक्रिया वापरली गेली आहे.

ताम्रयुगात तांब्याचे शुद्धीकरण करताना मिळालेले ज्ञान वापरून लोहयुगात भारतीयांनी लोखंड आणि त्याचे मिश्रधातू बनवताना प्रावीण्य मिळवले. लोखंडासाठी जास्त तापमान निर्माण करणे आवश्यक झाले होते. लोखंडाचा वितळणबिंदू १५३८ अंश सेल्सियस असतो. शिवाय तांब्याच्या खनिजापेक्षा लोहखनिज हे जास्त प्रमाणात अशुद्ध असतं. एवढी उष्णता निर्माण करायची असेल तर प्रचंड मोठ्या प्रमाणात ऑक्सिजन पुरवावे लागेल आणि इथे गंमत अशी आहे की, तांब्यापेक्षा लोखंड हे ऑक्सिजनसाठी अतिशय संवेदनशील असते, त्याचा ऑक्सिजनशी संयोग होऊन काही सेकंदात फेरस ऑक्साईड तयार होते. इथे कारागिरांना आपले कौशल्य पणाला लावायला लागले. इथे इंधनाचा पुरवठादेखील अधिकचा द्यावा लागतो, जेणेकरून ज्वलनात होणारा कार्बन मोनॉक्साईड हा फेरस ऑक्साईड सोबत प्रक्रिया करून लोखंड आणि कार्बन डाय ऑक्साईड यांना वेगळे करतो. अर्थातच, शेकडो वर्षे प्रयोग केल्यानंतर कारागिरांना हे कौशल्य आत्मसात झालं असेल. कारण लोहयुगामधील सुरुवातीच्या काळातील लोखंडाची गुणवत्ता ही नंतरच्या काळातील लोखंडाच्या गुणवत्तेपेक्षा कमी दर्जाची आहे. थोडा अभ्यास असेल तर धातुशास्त्रात झालेली प्रगती सहज लक्षात येते.

लोहस्तंभाला गंज का चढला नाही?

याच काळात भारतात दोन वेगळे मिश्रधातूदेखील तयार करण्यात आले आहेत. त्यातील एक धातू आपल्याला दिल्लीच्या प्रसिद्ध लोहस्तंभाच्या स्वरूपात पाहायला मिळतो. दीड हजार वर्षांचा उन्हा-पावसाचा मारा या स्तंभाचे काहीही नुकसान करू शकला नाही. दुसरा धातू म्हणजे वूत्झ स्टील. सुमारे अडीच हजार वर्षांपूर्वी दक्षिण भारतामध्ये वूत्झ स्टील नावाचे पोलाद तयार करण्यात आले. या पोलादात कार्बनचे प्रमाण अधिक होते. कार्बनचे प्रमाण आवश्यक तेवढे वाढवण्याची ही पद्धत अतिशय वैज्ञानिक म्हणावी लागेल. कार्बनचे प्रमाण वाढल्यामुळे हे पोलाद अतिशय टिकाऊ व्हायचे, त्यामुळे अगदी सोन्याच्या भावात हे वूत्झ स्टील विकले जायचे. अलेक्झांडरच्या स्वारीच्या वेळी पुरू राजाने त्याला नजराणे देताना त्यात वूत्झ स्टीलच्या वस्तूंचादेखील समावेश होता. वूत्झ स्टील तयार करणाऱ्या भट्ट्या तमिळनाडू, कर्नाटक आणि आंध्र प्रदेश सोबतच श्रीलंकेतदेखील होत्या. द्राविडी भाषेत या पोलादाला ‘उक्कू’ असं नाव होतं, ज्याचा अपभ्रंश होत होत वूत्झ किंवा वूट्झ असे नाव मिळाले. लवचिक पाती, हलक्या वजनाच्या तलवारी आणि छोटी शस्त्रे बनवण्यासाठी उपयुक्त असलेल्या या पोलादाची जगभर निर्यात केली जायची. भारतातून वूत्झ स्टीलचे गोळे मध्यपूर्वेत निर्यात होत असत. तेथील कारागीर त्यांपासून प्रसिद्ध दमास्कस तलवारी तयार करत, ज्यांना पूर्ण जगात प्रचंड मागणी आहे. या तलवारींच्या गुणवत्तेचे मूळ भारतीय वूत्झ स्टीलमध्ये होते.

दिल्लीमधील तेवीस फूट आठ इंच उंच असलेला सहा टन वजनाचा लोहस्तंभ हा भारतीय धातुशास्त्राचा जोड नमुना मानला जाऊ शकतो. विक्रमादित्य राजानं उदयगिरी इथं उभारलेला हा विजयस्तंभ तेराव्या शतकात दिल्लीत आणला गेला आहे. या पोलादात फॉस्फोरसचे प्रमाण असल्यामुळे दीड हजार वर्षांपूर्वी उभारण्यात आलेल्या या स्तंभावर ऊन, वारा, पावसाचा काही परिणाम झाला नाही; त्याला गंज चढला नाही. तसेच अठराव्या शतकात त्याच्यावर डागलेल्या तोफेच्या गोळ्यालादेखील त्याचे पचवले आहे. लोह, फॉस्फोरस आणि हवेत असलेल्या ऑक्सिजनमुळे या स्तंभावर एक पातळ थर तयार झाला आहे. त्यावर ओरखडे जरी ओढले तरी हा संरक्षक थर खराब होत नाही, पुन्हा मिळून येतो. हा स्तंभ तयार करण्यात आला तेव्हा कदाचित याच्या निर्मात्यांना यामागचे अचूक रसायनशास्त्र माहीत नसेल, मात्र अनुभवातून म्हणजेच पुन्हा पुन्हा केलेल्या प्रयोगातून आणि त्याच्या नोंदवलेल्या अचूक निरीक्षण आणि अनुमानातून असा मिश्रधातू तयार करण्यात आला असेल. जगन्नाथ पुरीसह ओरिसामधील अनेक ऐतिहासिक वास्तूंमध्ये हा धातू वापरला आहे. धातुशास्त्रात असे अनेक यशस्वी जुगाड भारतीयांनी प्राचीन काळापासून केले आहेत.

नितीन हांडे
संपर्क : ८९५६४४५३५७

Read About : Financial Freedom : आर्थिक स्वातंत्र्याची वाटचाल
E-Paper: Punyanagari E-Paper