サンシャインスクール(製鉄実験)

平成19年12月9日(日)、午前9時より種子島開発総合センター内、サンシャインスクールに於いて、市内の子供たちを対象とした製鉄実験が行われました。これは「おもしろ博物教室」の一環として、種子島で砂鉄が豊富に採れる「上西海岸」から採取した砂鉄から鉄を作り出す実験です。子供たち約20名が参加し、鉄ができるまで期待しながら、実験の面白さもあり貴重な体験に満足した様子でした。

午前9時よりサンシャインスクールの講師の方の挨拶がありましたが、それ以前にオイル缶による簡易溶鉱炉の製作は済ませていました。今回は、西之表市上西海岸から採取した砂鉄6キロから鉄1キロを作る実験です。なお、砂鉄は十分に不純物を取り除き、一旦炉を通したものを使用していきます。一般的に砂鉄は黒色で、これ以上さびることがありません。したがって、砂鉄は、四酸化三鉄の状態になっているわけです。砂鉄は、自然界にたくさん埋蔵されています。化学式では、Fe3O4です。これに木炭の炭素と砂鉄の酸素と反応させることによって二酸化炭素[CO2]ができ、同時に鉄[Fe]ができるのです。高温状態[1300度]で、炭素と砂鉄の中の酸素と反応させることがミソです。実際の製鉄所では、木炭の代わりにコークス、砂鉄の代わりに鉄鉱石を使用しています。

我が国で鉄の使用が始まったのは、縄文時代晩期と言われています。約二千三百年前のことです。その後、弥生時代になると急速に鉄器が広まっていきます。何年か前、「もののけ姫」の映画を見たことがあります。そのなかで、鉄を作るところが出てきます。その場所が「たたら」です。「たたら」は鉄を作るところをいいます。たたら製鉄は、日本古来の製鉄法で、私たちの先祖が築き上げたもので、千年以上の歴史を持つものです。砂鉄は、海岸の砂浜や山で採集されますが、種子島では海岸の砂浜だけです。鉄の品質は、砂鉄は劣り、山で採れたものが一般的によいとされています。

では簡単に、砂鉄から鉄を作るまでを紹介しますと、
良質な砂鉄を集める
西之表市内の海岸では、どこでも採取できますが、特に上西海岸で採取したものを今回使用しています。
不純物を取り除く
採取した砂鉄は、不純物が混ざっているので丁寧に取り除き、一旦炉の中を通し、更に不純物を取り除いて使用しています。今回6キロの砂鉄を使用しています。
粘土を作る
粘土は、簡易溶鉱炉としてオイル缶を使うので、この内側に貼り付け断熱材として使います。なお、粘土は砂を多量に混ぜたものを使用しています。
オイル缶で溶鉱炉を作る
円形のオイル缶を使用し、内側に断熱材として粘土を貼り付けていきます。溶鉱炉は三段重ねで使用していきます。この方式は、横井式簡易溶鉱炉といわれています。
木炭を用意する
木炭は燃焼しやすいように、3〜4センチの大きさに切ったものを使用していきます。
貝殻を用意する
炉内で鉄とノロ(不純物)が分離しやすいように、貝殻を細かく粉末にしたものを使用していきます。
送風機を用意する
炉内に空気を送るため、掃除機を使用します。温度を調整する必要があるので、掃除機の電圧をスライダックで調整し、風量を調整していきます。
火入れを行う
木材で空焚きをして、粘土を乾燥なじませる。
木炭投入
木炭を投入し、しばらく空焚きを行う。
ノロ出口を塞ぎ送風開始
ノロ出口などの穴を粘土で塞ぎ、送風を開始し炉内の温度を上げていきます。
炉内温度が1000度を超えたら投入作業開始
二段目の炉で、温度を管理し1000度を超えたら、砂鉄、木炭、貝殻粉末を投入開始する。
第1回ノロ出し
炉床にノロ(不純物)が溜まってくるので排出する。
砂鉄、木炭、貝殻投入ストップ
砂鉄6キロ、木炭9キロ、貝殻粉末1.5キロを投入したらストップする。
送風停止・炉解体
操業開始してから約2時間経過したら、送風を停止し炉の解体を行い、鉄を取り出す。
鉄の出来上がり
解体した炉から取り出した鉄は、水で急冷し出来上がり。