-- องค์ความรู้เรื่อง.. --

"คืนชีพเตาถลุงเหล็กโบราณ 2 พันปี ด้วยงานโบราณคดีทดลอง"

ข้อสันนิษฐานใหม่เกี่ยวกับผลผลิตจากแหล่งถลุงเหล็กโบราณบ้านแม่ลาน อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน

#ExperimentalArchaeology #Archaeometallurgy #Workshop

.

-- เมื่อปี พ.ศ. 2562 กลุ่มโบราณคดี โดยนายยอดดนัย สุขเกษม นักโบราณคดีปฏิบัติการ และนางสาววรรณพร ปินตาปลูก ผู้ช่วยนักโบราณคดี ได้ดำเนินการขุดค้นทางโบราณคดีแหล่งถลุงเหล็กโบราณในพื้นที่บ้านแม่ลาน อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน มีการค้นพบเตาถลุงเหล็กโบราณสภาพสมบูรณ์ที่ยังอยู่ในบริบทติดที่ดั้งเดิม (In Situ) เส้นผ่าศูนย์กลาง 90 เซนติเมตร 

.

..

-- จากการศึกษาวิเคราะห์ พบว่า เตาถลุงเหล็กบ้านแม่ลานนี้มีอายุการผลิตอยู่ในช่วงพุทธศตวรรษที่ 3 จัดเป็นเตาถลุงเหล็กที่มีความเก่าแก่ที่สุดในดินแดนล้านนา อยู่ในช่วงต้นยุคเหล็กของดินแดนประเทศไทย โดยเตาที่ค้นพบครั้งนี้เป็นเตาที่ใช้ในการถลุงเหล็กตามกระบวนการทางตรง (Direct Iron Smelting Process) รูปแบบทรงกระบอกตรงมีผนังสูง (Shaft Furnace) หากสมบูรณ์จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 70 – 90 เซนติเมตร และสูงประมาณ 150 – 180 เซนติเมตร ทำจากวัสดุดินเหนียวปั้นโดยไม่ใช้โครงสร้างอิฐ

.

..

-- จากการวิเคราะห์รูปทรงของเตาถลุงเหล็กโบราณบ้านแม่ลานอย่างละเอียดทำให้พบร่องรอยภูมิปัญญาโบราณที่สำคัญ คือ การทำช่องเติมอากาศรูปทรงกรวยให้ทแยงมุมกับผนังเตาประมาณ 30 องศา เรียงรายรอบตัวเตา โดยเว้นระยะห่างประมาณ 10 เซนติเมตร การจงใจทำช่องเติมอากาศให้ถี่และทแยงไปในทิศทางเดียวกัน ทางผู้ศึกษาได้วิเคราะห์และตั้งข้อสันนิษฐานไว้ว่าน่าจะก่อให้เกิดสภาวะลมหมุนวนเป็นเกลียวขึ้นภายในตัวเตาอย่างทั่วถึง ซึ่งนำมาสู่ประเด็นคำถามต่อมา คือ ความตั้งใจในการก่อให้เกิดสภาวะอากาศหมุนวนเป็นเกลียวในเตาถลุง จะเป็นปัจจัยให้เกิดผลลัพธ์อย่างไรในกระบวนการถลุงเหล็ก

.

..

-- ข้อสันนิษฐานและประเด็นคำถามข้างต้นนำมาสู่ความพยายามในการไขปริศนาภูมิปัญญาโบราณด้วยกระบวนการโบราณคดีทดลอง (Experimental Archaeology) ซึ่งผู้ศึกษาพยายามจำลองรูปแบบเตาถลุงเหล็ก และควบคุมปัจจัยต่าง ๆ ให้เหมือนโบราณมากที่สุดเท่าที่องค์ความรู้และวัสดุอุปกรณ์จะเอื้ออำนวย ซึ่งมีขั้นตอนดำเนินการ ดังนี้

.

..

-- 1. ขั้นตอนเตรียมการ ผู้ศึกษาได้เลือกใช้วัตถุดิบให้มีความใกล้เคียงกับที่พบในแหล่งโบราณคดีมากที่สุด ประกอบด้วย 1.1) แร่เหล็ก การถลุงครั้งนี้ใช้แร่เหล็กในกลุ่มแมกนีไทต์ (Magnetite) ซึ่งนำมาจากสายแร่ที่พบในพื้นที่ใกล้เคียงแหล่งโบราณคดี และนำมาย่อยให้มีขนาด 2 – 4 เซนติเมตร เหมือนกับที่พบในแหล่งโบราณคดี 1.2) ถ่าน เนื่องด้วยข้อจำกัดด้านวัตถุดิบ ผู้ศึกษาจึงมีความจำเป็นต้องใช้ถ่านจากไม้ที่มีความหลากหลาย เช่น ไม้ยูคาลิปตัส ไม้ลำไย และไม้มะขาม 1.3) ดิน ผู้ศึกษาได้นำดินมาจากบริเวณที่พบแหล่งถลุงเหล็กโบราณในพื้นที่อำเภอลี้ (สิบดร) จังหวัดลำพูน ซึ่งมีลักษณะเป็นดินเหนียวปนทราย นำมาหมักแช่น้ำไว้ 3 วัน หลังจากนั้นจึงทำการนวดดิน เติมทรายและแกลบข้าวลงไปจนดินมีความหนืด

.

..

-- 2. ขั้นตอนปั้นเตาถลุง การศึกษาครั้งนี้ได้พยายามสร้างให้มีขนาดและรูปทรงใกล้เคียงกับแบบสันนิษฐานของโบราณถลุงเหล็กโบราณมากที่สุด โดยทำการปั้นเตาถลุงที่มีโครงสร้างเป็นดินเหนียวล้วน ๆ ขนาดความกว้างของฐานเตา 100 เซนติเมตร ความสูง 140 เซนติเมตร ปากเตากว้าง 80 เซนติเมตร ความหนาของผนังเตา 20 เซนติเมตร บริเวณฐานเตาเจาช่องระบายตะกรันรูป 4 เหลี่ยม ทั้ง 4 ด้าน ขุดหลุมดักตะกรันไว้ภายนอกตัวเตา ส่วนช่องเติมอากาศรูปทรงกรวย เจาะไว้ทั้งสิ้น 16 ช่อง ทำมุมทแยงกับผนังเตา 30 องศา ตัวช่องอยู่สูงขึ้นมาจากฐานเตา 20 เซนติเมตร หลังจากปั้นเตาเสร็จทำการสุมไฟด้วยไม้ฟืนภายในเตาเพื่อให้ดินแห้ง และทิ้งไว้ 18 ชั่วโมง

.

..

-- 3. ขั้นตอนถลุงเหล็ก ดำเนินการถลุงเหล็กตามกระบวนการทางตรง (Direct Iron Smelting Process) ตัวเตาเติมอากาศโดยใช้เครื่องเป่าลม (Blower) ขนาด 4 นิ้ว จำนวน 2 เครื่อง แบ่งช่องเติมอากาศเข้าเตาถลุงผ่านทางท่อขนาด 1 นิ้ว เครื่องละ 8 ช่อง รวมเป็น 16 ช่อง จนก่อให้เกิดสภาวะหมุนวนเป็นเกลียวของอากาศขึ้นภายในตัวเตา ในส่วนกระบวนการเติมเชื้อเพลิงและแร่ ทำการเติมสลับกันระหว่างแร่เหล็กและถ่าน ความถี่ของเวลาอยู่ระหว่าง 5 – 10 นาที โดยสังเกตอัตราการยุบตัวของถ่านเป็นหลัก ส่วนการระบายตะกรันใช้วิธีสังเกตปริมาณตะกรันภายในห้องไฟผ่านทางช่องเติมอากาศ และเจาะระบายออกมาทางช่องระบายตะกรันทั้ง 4 ทิศทาง สรุปกระบวนการถลุงเหล็กใช้เวลาตั้งแต่การอุ่นเตาจนถึงการทุบเตาเพื่อนำผลผลิตออกจากตัวเตา ทั้งสิ้น 4 ชั่วโมง 30 นาที ใช้แร่เหล็กในการถลุง 100 กิโลกรัม และใช้ถ่านเป็นเชื้อเพลิงทั้งสิ้น 380 กิโลกรัม ข้อสังเกตจากการถลุงครั้งนี้ คือ มีปริมาณตะกรัน (Slag) จากการถลุงออกมาน้อยมาก น้ำหนักรวมทั้งสิ้นเพียงแค่ 5 กิโลกรัม 

.

..

-- 4. ผลผลิตที่ได้จากกระบวนการถลุงเหล็ก ผลผลิตที่ได้จากการถลุงในครั้งนี้ คือ ก้อนโลหะเหล็ก (Iron Bloom) มีลักษณะพิเศษในแบบวงแหวน (Ring shape) มีน้ำหนัก 47 กิโลกรัม ซึ่งหากรวมกับก้อนเหล็กอื่น ๆ ที่แยกตัวออกมา ผลผลิตที่ได้จากการถลุงครั้งนี้จะมีน้ำหนักมากถึง 50 กิโลกรัม

.

..

-- สรุปและอภิปรายผล ประเด็นการใช้ทรัพยากรและผลผลิต การทดลองถลุงครั้งนี้พบว่าใช้แร่เหล็ก 100 กิโลกรัม และถ่านเชื้อเพลิง 380 กิโลกรัม หากคิดเป็นสัดส่วนของเหล็กและถ่านจะอยู่ที่ประมาณ 1 : 4 ซึ่งยังอยู่ในระดับมาตรฐานของการถลุงเหล็กที่มีคุณภาพโดยทั่วไป ในส่วนของความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุดิบและผลผลิตที่ได้ การถลุงครั้งนี้ใช้แร่เหล็กกลุ่มแมกนีไทต์ (Magnetite) น้ำหนัก 100 กิโลกรัม    ได้ผลผลิตออกมาเป็นก้อนโลหะเหล็ก (Iron Bloom) น้ำหนัก 50 กิโลกรัม หากคิดเป็นสัดส่วนระหว่างผลิตที่ได้กับแร่ต้นทุนจะอยู่ที่ 1 : 2 หรือครึ่งต่อครึ่ง ซึ่งถือว่าสูงมากกว่าเตาถลุงเหล็กแบบโบราณโดยทั่วไป ที่มักมีสัดส่วนระหว่างผลผลิตกับแร่ต้นทุนอยู่ที่ 1 : 3 ปรากฏการณ์ดังกล่าวสามารถบ่งชี้เบื้องต้นให้เห็นว่า เตาถลุงเหล็กที่ผู้ศึกษาพยายามจำลองรูปแบบและเทคนิคจากเตาถลุงเหล็กโบราณนั้นมีประสิทธิภาพสูงในการสร้างสภาวะที่เหมาะสมต่อการถลุงเหล็ก ส่งผลให้ได้ผลผลิตในปริมาณที่สูงกว่ามาตรฐานทั่วไป เป็น  นัยยะที่สะท้อนให้เห็นถึงความรู้และความเชี่ยวชาญของช่างถลุงเมื่อกว่า 2,000 ปีที่แล้ว ได้เป็นอย่างดี

.

..

-- สรุปและอภิปรายผล ประเด็นรูปทรงของผลผลิต กระบวนการเติมอากาศผ่านช่องทแยงมุม 30 องศา จำนวน 16 ช่อง ก่อให้เกิดสภาวะหมุนวนของอากาศเป็นเกลียวภายในตัวเตา ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงบริเวณใกล้ปากช่องเติมอากาศรอบ ๆ ด้านในตัวเตา แต่ความร้อนเหล่านี้กลับไปไม่ถึงแกนกลางของเตา ปรากฏการณ์ดังกล่าวส่งผลให้เหล็กมาจับตัวเป็นก้อนบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงจนเกิดเป็นก้อนโลหะเหล็ก (Iron Bloom) ที่มีลักษณะเป็นรูปทรงวงแหวน (Ring shape) ซึ่งถือเป็นผลผลิตที่มีลักษณะพิเศษและเป็นจุดเด่นของเตาถลุงที่ใช้เทคนิคนี้ ต่างกับผลผลิตจากเตาถลุงเหล็กรูปแบบทั่วไป ที่มักได้ผลผลิต (Iron Bloom) เป็นก้อน หรือ ทรงก้นถ้วยตามรูปร่างของก้นเตา จากลักษณะที่ปรากฏจึงตั้งข้อสันนิษฐานทางโบราณคดีเบื้องต้นได้ว่าผลผลิต (Iron Bloom) จากแหล่งเตาถลุงเหล็กโบราณในพื้นที่อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน อาจมีลักษณะเฉพาะเป็นรูปทรงแบบวงแหวน หรือปรากฏลักษณะเป็นแท่งที่มีความโค้งตามลักษณะพื้นผิวด้านในของเตาถลุง

.

..

-- ข้อเสนอแนะต่อแนวทางการศึกษาครั้งต่อไป การศึกษาโบราณคดีทดลองครั้งนี้ เป็นการศึกษาที่ดำเนินการภายใต้ปัจจัยข้อจำกัดหลายประการ โดยเฉพาะด้านวัสดุอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ จึงทำให้ผลการศึกษาที่นำเสนอมุ่งเน้นไปที่ข้อสังเกตซึ่งเป็นผลในเชิงประจักษ์เป็นหลัก ขณะนี้อยู่ในระหว่างส่งตัวอย่างที่ได้จากการถลุงไปวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม ผู้ศึกษาหวังเป็นอย่างยิ่งว่าการศึกษาในครั้งนี้จะเป็นแรงบันดาลใจให้มีการศึกษาด้านโบราณโลหะวิทยาผ่านกระบวนการโบราณคดีทดลองต่อไปในอนาคต ทั้งนี้หากมีการศึกษาครั้งต่อไป ผู้สนใจศึกษาควรเตรียมอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์และอุปกรณ์อ่านค่าต่าง ๆ ให้มีความพร้อม ซึ่งจะเป็นข้อมูลสำคัญที่สามารถวิเคราะห์องค์ความรู้จากกระบวนการถลุงให้มีความชัดเจนยิ่งขึ้น นอกจากนี้ข้อมูลผลผลิตที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้ ยังสามารถนำไปใช้เป็นข้อมูลประกอบทางโบราณคดีเพื่อศึกษา วิเคราะห์ปลายทางของผลผลิตจากแหล่งถลุงเหล็กโบราณในพื้นที่อำเภอลี้ ได้ต่อไปในอนาคต

.

===========================================

-- บทความเรียบเรียงโดย นายยอดดนัย สุขเกษม 

    นักโบราณคดีปฏิบัติการ 

    กลุ่มโบราณคดี สำนักศิลปากรที่ 7 เชียงใหม่

.

..

-- กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณกรมศิลปากร ที่สนับสนุนงบประมาณในการดำเนินการศึกษาวิจัยครั้งนี้ ขอขอบคุณ รศ. สุรพล นาถะพินธุ ดร. ภีร์ เวณุนันทน์ และ คุณประพจน์ เรืองรัมย์ ที่กรุณาให้ความรู้ คำแนะนำ เกี่ยวกับด้านโบราณโลหะวิทยาและกระบวนการถลุงเหล็ก ท้ายที่สุดขอขอบคุณ นายวิวัฒน์ จันทร์โอภาส นายอำเภอลี้ นายเจริญทิพย์ อร่ามรุ่งโรจน์ ปลัดอำเภอลี้ นายเสน่ห์ จินาจันทร์ ประธานสภาวัฒนธรรมอำเภอลี้ นายครรชิต สายชู กำนันตำบลแม่ลาน ทีมงานชมรมกำนันผู้ใหญ่บ้านตำบลแม่ลาน คุณพรชัย  ตุ้ยดง ตลอดจนคณะอาจารย์และนักศึกษา หลักสูตรวัฒนธรรมศึกษา คณะมนุษยศาสตร์และสังคมศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่ ที่สนับสนุนกิจกรรมตั้งแต่เริ่มต้นจนงานสำเร็จลุล่วงไปด้วยดี