Eisenverhüttung bei den Germanen

Die Anfänge der Eisenerzverhüttung bei den GermanenAls Germanen werden von der Archäologie zumeist die in Nordmitteleuropa lebenden Gruppen ab der Jastorfkultur (600 v. Chr.) bezeichnet W. Künnemann: Jastorf – Geschichte und Inhalt eines archäologischen Kulturbegriffs. In: Die Kunde. N.F. 46, 1995, 61–122 sind noch wenig erforscht. Älteste Belege datieren jedoch bereits in die „Jüngere vorrömische Eisenzeit“. Die nach dem Metallgebrauch benannte Eisenzeit beginnt in Mitteleuropa im 8. Jahrhundert v. Chr. und unterteilt sich in: die Frühe oder Ältere Eisenzeit (800–450 v. Chr.), bzw. die Hallstattzeit die Späte oder Jüngere Vorrömische Eisenzeit (450 v. Chr. – Ende 1. Jahrhundert v. Chr.), bzw. die Latènezeit In Nordeuropa folgt der Römischen Kaiserzeit (0–375n. Chr.) nicht wie in Mitteleuropa die Völkerwanderungszeit, sondern die so genannte „Germanische Eisenzeit“ (375–650 n. Chr.), die in Schweden mit der Vendelzeit (650–800 n. Chr.) und in Dänemark sogar erst mit der Wikingerzeit (800–1050 n. Chr.) endet. miniatur|Raseneisenstein, auch Raseneisenerz

Erstes Eisen Als Metall war Eisen wohl schon seit dem 6. Jahrtausend v. Chr. bekannt, wie einzelne Schmuckgegenstände aus dem Vorderen Orient (Samarra, im Irak) nahelegen. Sichere Belege über die Nutzung des Eisens stammen aus dem 4. Jahrtausend v. Chr., z. B. aus Ur in Mesopotamien oder aus El Gerzeh und Armant in Ägypten. Jedoch sind die Funde noch nicht mit einer Verhüttung zu verbinden. Ihre teilweise hohen Nickelgehalte weisen auf die Nutzung von Meteoriteneisen hin. Die erste schriftliche Erwähnung von Eisen fällt 2300 v. Chr. in die Hochkultur der Sumerer. Die Anfänge der Eisenproduktion im Rennfeuerverfahren liegen im letzten Viertel des 2. Jahrtausends v. Chr. in Anatolien und in den Nachbarländern. Das Verfahren liefert schmiedbares Eisen, das sich den zuvor gebräuchlichen Kupferlegierungen an Härte und Zähigkeit deutlich überlegen zeigt. Der älteste Eisenfund in Mitteleuropa stammt von 1700 v. Chr. und erfolgte in der Slowakei. 1200 v. Chr. taucht erstes gehärtetes Eisen, also Stahl, auf. Im Verlauf des 9. Jahrhunderts v. Chr. gelangten die Kenntnisse des Rennfeuerverfahrens nach Mitteleuropa, wo es bis ins 16. Jahrhundert n. Chr. das einzige Verfahren zur Eisengewinnung blieb.

Eisenproduktion Erste Belege Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts wird die Eisenerzverhüttung in der vorrömischen Eisenzeit im nördlichen Mitteleuropa erforscht. Dabei wurden 2009/10 in Glienick (Zossen) die bislang ältesten Rennfeueröfen des nördlichen Mitteleuropas gefunden. Radiokarbondatierungen verweisen auf das 4./3. Jahrhundert v. Chr. In Brunn, Landkreis Mecklenburgische Seenplatte, Groß Siemz, Landkreis Nordwestmecklenburg und Vietow, Landkreis Rostock wurden erstmals in Mecklenburg-Vorpommern gut erhaltene Rennofenreste aus den letzten Jahrhunderten vor der Zeitenwende freigelegt.

In Dalheim, am Wetzlarer Stadtrand, wurden auf engstem Raum mindestens fünf mehrperiodige Siedlungsplätze mit Eisenerzverhüttung und Schmiedetätigkeit lokalisiert. Der chronologische Rahmen reicht von der jüngeren Eisenzeit (4.–1. Jh. v. Chr.) über die römische Kaiserzeit (1.–4. Jh. n. Chr.) bis ins Früh- und Hochmittelalter (5.–12. Jahrhundert).„Frühes Eisen im Mittelgebirgsraum“: Die Eisenproduktion an der mittleren Lahn von der Latènezeit bis ins Mittelalter. In: uni-bamberg.de, 27. Oktober 2016, abgerufen am 30. Mai 2017 2006 fand anlässlich der umfangreichen Ausgrabungen und der spektakulären Funde bei Wetzlar-Dalheim ein „Tag der offenen Grabung statt“. Bei verschiedenen Experimenten wurde Bronze gegossen und Eisen geschmiedet. Ein Höhepunkt war der Nachbau und das Fahren eines Rennfeuerofens mit Abstich der noch eisenhaltigen Schlacke.http://www.denkmalpflege-hessen.de/Download/TagderoffenenGrabung_B49-1.pdf

Die Gewinnung von Eisen war für die Germanen der römischen Kaiserzeit (1.–4. Jahrhundert n. Chr.) von großer Bedeutung. Die wichtigsten Geräte, Waffen und Werkzeuge wurden aus Eisen hergestellt. Als Rohstoff diente der verbreitet und reichhaltig vorkommende Raseneisenstein, der sich laut K. Fiege ab dem Atlantikum bildete. Raseneisenstein ist eine leicht abbaubare Eisenverbindung, die sich unter wechselnden Grundwasserständen bzw. unter Staunässe innerhalb kurzer Zeit in den oberen Bodenschichten auf natürliche Weise bildet. Die Spuren der Eisenerzverhüttung sind auf landwirtschaftlich genutzten Flächen gekennzeichnet durch eine Konzentration von blei- bis schwarzgrauen Eisenschlackenstücken. In Ödland- oder Waldgebieten sind sie als Eisenschlackenhügel mit meist spärlichem Pflanzenbewuchs erhalten. Sie lassen sich auf den weiten Sanderflächen des Mittelrückens in Schleswig-Holstein in großer Zahl nachweisen. Gebiete großer Funddichte decken sich mit den Verbreitungsgebieten der Raseneisensteinlagerstätten. Wie ansehnlich die Rohstoffquellen gewesen sein müssen, lässt sich anhand der bis in die Neuzeit abgebauten Lagerstätten abschätzen. Heute verhindern Melioration und moderne Landwirtschaft eine ansehnliche Neubildung dieses Erzes. Von den noch mehr als 200 in der Lausitz bekannten Raseneisensteinvorkommen könnte nur ein verschwindend geringer Teil verhüttet werden, da Eisengehalt oder Mächtigkeit zu gering ausfallen. miniatur|links|Rennofen Prinzipskizze

Verhüttung Die Verhüttung des Erzes wurde in einfachen zylindrisch bis konischen schornsteinartigen Schachtöfen aus Lehm vorgenommen, die je nach Bauart auch über einer eingetieften Herd- bzw. Schlackeabflussgrube errichtet wurden. Der Prozess war vergleichsweise komplex. Als Heizmaterial dienten Holz und Holzkohle. Öffnungen im unteren Ofenbereich sorgten durch den Kamineffekt für den benötigten Sauerstoff (sog. 'selbst ziehende' Öfen). Alternativ wurden Blasebälge zur regulierten Luftzufuhr angeschlossen. Die kleinsten Öfen hatten Abmessungen von etwa 1,2 m Höhe und 0,6 m Durchmesser. Ziel der Verhüttung war die Gewinnung von Eisen durch direkte Reduktion aus dem Eisenoxid des Erzes. Dazu gehörte die Trennung der Schlacke von der kohlenstoffarmen Luppe bei etwa 1.150 °C zur Herstellung von schmiedbarem Stahl. Zu den Voraussetzungen für die erfolgreiche Verhüttung gehört eine Prozesstemperatur von mind. 1150 bis 1200 °C. Die in der Schweißglut befindlichen, aus den Erzen reduzierten Eisenmoleküle sinterten in einem zähflüssigen, aus den Beimengungen der Erze (Gangart) entstandenen Schlackebrei zu kleineren oder größeren Eisenklumpen, ohne zu schmelzen. Im Verhüttungsprozess entstand im Rennofen Kohlenstoffmonoxid (CO) durch unvollständige Verbrennung. Dieses entzog dem eisenhaltigen Teil des Erzes den Sauerstoff (direkte Reduktion), wobei metallisches Eisen entstand und nichtmetallische Bestandteile des Erzes (die so genannte Gangart) geschmolzen und als Schlacke durch Abstichöffnungen abgelassen wurden. Die glutflüssige Schlacke rann aus dem Ofen heraus, was dem 'Rennofen' seinen Namen gab. Dabei erfolgt der Sauerstoffabbau vom dreiwertigen Eisen (Fe2O3) über Magnetit (Fe3O4) und Wüstit (FeO) zu metallischem Eisen. Reduktionsmittel ist das bei der Verbrennung der Holzkohle entstehende Kohlenmonoxid (CO) des CO/CO2-Gasgemisches oder bei direktem Kontakt der feste Kohlenstoff der Holzkohle. Raseneisenstein ist eine nachträglich verfestigte Sedimentfraktion des Bodens und kein Erz im geologischen Sinne. Sie besteht neben Eisen(III)-oxid (Fe2O3) überwiegend aus Eisenhydroxid (2Fe2O3•3H2O bzw. mineralogisch Limonit), Kieselsäure (SiO2) und enthält Beimengungen von MnO, CaO, Al2O3, SO2 und P2O5, wobei nur MnO und P2O5 stärkeren Einfluss auf den Reduktionsvorgang nehmen. Rennfeueröfen waren Einwegöfen. Nach der Verhüttung musste der Ofen meist zerschlagen werden, um an die Luppe zu gelangen. Gefunden werden von den Archäologen daher im günstigsten Fall die Schlackeklötze in den Herdgruben. Seltener sind Bruchstücke des Ofenschachts und Keramikdüsenfragmente aus gebranntem Ton. Überwiegend finden sich jedoch nur Reste der Rennfeuerschlacke. Die Luppen wurden durch wiederholtes Erhitzen in Ausheizherden und Hämmern auf Steinambossen von den Schlackenbeimengungen befreit und zu größeren Eisenstücken zusammengeschweißt, aus denen eiserne Geräte geschmiedet werden konnten.

Verhüttungsplätze In der Oberlausitz sind etwa 50 Schlackefundplätze bekannt, 26 davon als Verhüttungsplätze. In und um Wetzlar sowie im gesamten Lahn-Dill-Gebiet wurden mehrere Fundplätze nachgewiesen. Die Bedingungen erlauben allerdings nur teilweise eine genaue Datierung. Verhüttungsplätze können Rennfeueröfen, Ausheizherde, flache Schmiedegruben, Meiler und Röstplatze enthalten. In Schleswig-Holstein sind 20 bis 25 % der datierbaren Schlackenfundplätze in die vorrömische Eisenzeit einzuordnen. Davon entfallen 7 bis 8 % auf die ältere Phase des Zeitabschnitts. 55 bis 58 % der Funde gehören der römischen Kaiser- und der Völkerwanderungszeit an. Die restlichen Fundplätze (etwa 14,5 %) entfallen auf das Mittelalter. In der Lausitz ist während der frühen Eisenzeit (8.–5. Jahrhundert v. Chr.) keine Verhüttung belegt. Offensichtlich wurde Eisen damals nur importiert. Der überwiegende Teil der Fundstellen (z. B. Altliebel, Burgneudorf, Merzdorf, Milkel, Weißkollm, Jahmen, Jänkendorf, Lomske) ist germanisch (2.–4. Jahrhundert n. Chr.) mit einem Schwerpunkt in der späten römischen Kaiserzeit (3.–4. Jahrhundert n. Chr.). Einige Fundplätze gehören in das slawische Frühmittelalter. Im Saarkohlenwald zwischen Neunkirchen und Saarbrücken wurden bisher über 300 Verhüttungsplätze entdeckt, die aber nicht genau zu datieren waren.

Die Verhüttungsplätze liegen häufig an Terrassenkanten über Flussniederungen und auf leichten Erhebungen. Wegen der Emissionen wurden sie meist abseits von Siedlungen errichtet. Das Erz sowie das Holz für die Kohle stammten in der Regel aus der unmittelbaren Umgebung. Verhüttungsplätze wurden nur saisonal, mitunter aber über mehrere Jahre genutzt. Die Größe der Werkplätze richtete sich nach der Anzahl der Öfen und schwankt allgemein zwischen 10 und über 60 Ofenanlagen und zwischen 250 m² und zwei Hektar. Der größte germanische Verhüttungsplatz in Deutschland lag bei Wolkenberg in der Niederlausitz, wo über 1200 Rennöfen auf einer Fläche von etwa 220 ha nachgewiesen wurden. Die Eisenerzlager wurden so stark abgebaut, dass K. Fiege in dem für die Entstehung von Erzlagern besonders geeigneten Gebiet in Schleswig-Holstein vergeblich nach guten Eisenerzen gesucht hat. Nach den Befunden zu urteilen, kann man dem kaiserzeitlichen Verhüttungsrevier auf dem Neumünsteraner Sander den Charakter eines frühen Gewerbezentrums zubilligen, in dem Eisenerzverhüttung die Erwerbsbasis für die Anwohner gewesen sein muss. In Schleswig-Holstein bietet sich folgende Erklärung der Befunde an: Seit Beginn der vorrömischen Eisenzeit sind die in der Nähe der immer wieder aufgesuchten Verhüttungsgebiete anstehenden Erzlagerstätten in Mittelholstein offenbar so stark abgebaut worden, dass die mittelalterlichen Eisenhüttenarbeiter genötigt waren, die schwerer zugänglichen Erzlagerstätten im Bereich der verkehrsfern gelegenen, stark vernässten Niederungsgebiete abzubauen.

Germanisches Rennofenverfahren Der Thermprozess lässt sich in drei Phasen einteilen. In der Vorheizphase wird der Ofen auf Prozesstemperatur gebracht. In der Beschickungs- und Verhüttungsphase wird entweder eine Mischung aus Holzkohle und Erz (Verhältnis ca. 1:2 bis 1:3) oder die beiden Komponenten in Wechsellagen in den Ofen gegeben. Dieser Vorgang wird mehrfach wiederholt.