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Stamp mill - Wikipedia

一般にミル (mill) とは水力などによる工場のことを意味しますが、時には設置されている機械のことを意味します (ミル = 機械)。 ここで扱うスタンプ・ミルは水車の回転運動をカムによって「つく」動作に変えて、鉱石を粉砕する装置です。

スタンプ・ミル (stamp mill、stamp battery、あるいは stamping mill) はミル機械 (mill machine) の一形式で、 資材をすり潰す (grinding) のではなく、つくことにより (pounding) 押しつぶし、 これを更に処理するか、あるいは金属の鉱石を抽出するためであった。 資材を粉砕することは 単位操作 (unit operation) の形式の 1 つである。

クインシー (Quincy) 鉱山部門の単位操作図式が 示すアリス (Allis) 蒸気スタンプ・ミル

スタンプ・ミルは重い鋼 (ある場合には鉄をかぶせた木) の スタンプ (stamp、粉砕機) のセットから構成され、 枠組みに緩く垂直に保持され、 スタンプ (stamp) が上下にスライドする。 これらは、水平に回転するシャフト (軸) の カムにより持ち上がる。 カムがスタンプの下から外へ出ると、スタンプが下の鉱石に落下して岩を破壊し、 カムが釣り返すことにより、持ち上げの工程が繰り返される。

カリフォルニア・スタンプ (Californian stamp) の詳細、オフセット・カム (偏位カム) と 回転持ち上げ機	デッドウッド・テラ・ゴールド・スタンプ・ミル (Deadwood Terra Gold Stamp Mill) の内部

1 つの枠組み (frame) とスタンプの各セットは時にはバッテリー (battery) と 呼ばれたり、あるいは混乱するが、"スタンプ" (stamp) と呼ばれる。 ミルは時々スタンプの数で分類され、例えば "10 スタンプ・ミル" (10 stamp mill) には 10 セットがある。 これらは通常、直線状に配置されるが、ミルを拡大する時に、 並びを延長するよりも、新しい並びを作ることもある。 (産業考古学者が立証する) 見捨てられたミルの遺跡には、 通常もっとも顕著で視認できる造作として、 基礎セットの (複数の) 線形の並びがある。 これは、装置全体は高さ 20 フィートを越えることがあって、 大きな基礎が必要だからである。 スタンプは通常 5 セットで配置される。

鉱石処理の応用によっては水を大量に使用し、 従って、スタンプ・ミルによっては、自然なあるいは人造の水域の近くにある。 例えば、レッドリッジ・スティール・ダム (Redridge Steel Dam) はスタンプ・ミルに処理水を供給するために建設された。 California Stamp は 1894 年の San Francisco の真夏の博覧会 (midsummer fair) で重要な一歩であり、このとき、バージョンの既知のセットがあり、 これはとても田舎のカウンティ用に、完全に自己充足的に詰め込まれ、 木をくべる蒸気ボイラーと包含される良好な泉によって、発電をした最初の形式で、 泉が必要な水を支援した。 重力は大きな役割を演じて、ホイールとベルトの回転が開始し、 発電機が、これも蒸気駆動で、頭上照明の電気を提供し、 これにより、鉱山会社の生産時間を更に増やす大きなプラスになった。

水力スタンプ・ミルの主要素 -- 水車、カム、そしてハンマー -- は ヘレニズム時代に東地中海の地域で知られていた。 古代のカムは BC 3 世紀の水力による初期の 自動人形 (automata) に証拠がある。 ローマの学者の 大プリニウス (Pliny) の『博物誌』 (Natural History) のくだり (NH 18.23) が示唆することは、 水力の杵 (pestle、きね) は AD 1 世紀までにイタリアで随分と広範囲にあったことである： 「イタリアの大半の場所では、 被せていない杵 (pestle) と、水が通り過ぎると回転する水車、 そしてトリップ・ハンマー [mola] が使用された」。 これらのトリップ・ハンマーは穀物をついて (pounding)、皮を取るのに使用された。 杵 (pestle) により穀物をつくこと (pounding) は、通常の水力ミルと同様に、 辺鄙な ジュラ (Jura) 地域でコンダの聖ロマヌス (Romanus of Condat) によって設立された修道院で、 5 世紀後半に至るまで示された。 示唆されることは、トリップ・ハンマーの知識は中世の始めまで継続したことである。 農業加工とは別に、 考古学的証拠が強く示唆することは、ローマの金属作業におけるトリップ・ハンマーの存在である。 ケント州 (Kent) のイッカム (Ickham) で、機械的に変形した大きな金属ハンマー・ヘッドが、 幾つかのローマの水力ミルと金属のゴミ捨て場が突き止められた場所で発掘された。

しかしながら、スタンプ・ミルの最も広範な応用はローマの鉱山にあり、 深い鉱脈からの鉱石を更に処理するために細かく砕かれた。 石のアンビル (anvil) の大きな窪みの規則性と間隔から、 後の中世鉱山の装置によく似た、カムで操作する鉱石スタンプ (ore stamps) が示唆された。 このような機械的に変形したアンビルは西ヨーロッパの無数に多くの銀山、金山の場所で発見され、 これにはドライコシ (Dolaucothic) (ウェールズ) とイベリア半島が含まれ、 年代測定ができる実例は AD 1 世紀と 2 世紀のものである。 ドライコシ (Dolaucothi) では、 これらのスタンプ・ミル (stamp mill) は水力で駆動され、 恐らくは他のローマの鉱山遺跡でも同様である。 ハッシングと大地への放水 (hushing and ground sluicing) のテクニックの大規模な使用からわかることは、 大量の水が、機械に動力を与えるために直接利用可能であったことである。

スタンプ・ミルは早くも 973 年に サマルカンド (Samarkand) の坑夫 (miner) により使用された。 これらは中世ペルシャで鉱石を砕くのに使用された。 11 世紀までに、スタンプ・ミルは中世イスラム世界を通じて、広範囲に使用され、 西はイスラム領スペインと北アフリカから、東は中央アジアに至るまで使用された。

水を動力とし、機械化されたトリップ・ハンマーは 12 世紀までに中世ヨーロッパで再び登場した。 これらの使用は スティリア (Styria (独 Steiermark)、現在のオーストリア) の中世の情報源に記述され、 1135 年のものが 1 つと、1175 年のものがもう 1 つある。 どちらのテキストも鉱石を砕くための垂直スタンプ・ミルの使用を言及している。 1116 年と 1249 年の中世フランスの情報源は錬鉄のフォージ (forge、[訳注：古い時代には鍛冶屋の炉]) で使用した、 機械化したトリップ・ハンマーの使用を記録している。 15 世紀までの中世ヨーロッパのトリップ・ハンマーは最も頻繁には、 垂直な杵 (pestle) のスタンプ・ミルの形であった。 良く知られたルネッサンスの芸術家で発明家である レオナルド・ダ・ヴィンチ (Leonard da Vinci) は フォージ、及び「ファイルの切断機械」で使用されるトリップ・ハンマーのスケッチをしばしば描いたが、 これは垂直杵 (pestle) のスタンプ・ミル形式のものであった。 マーチネット・フォージ・ハンマー (martinet forge-hammer) のヨーロッパ最古の描画は恐らく、 オラウス・マグヌス (Olaus Magnus) の 北方民族文化誌 (Historia de Gentibus Septentrionalibus) にあるもので、 AD 1565 年のものである。 この木版画が描写するのは 3 台のマーチネット (martinet) 及び 1 台の水車が オズモンド (osmund) の塊鉄炉 (bloomery furnace) で木と皮のふいごを作動させるものである。 横になったトリップ・ハンマーがヨーロッパの芸術作品で最初に描写されたのは、 ザンドラルト (Sandrart) とヅォンカ (Zonca) のイラストである。(AD 1621 年のもの)

水力によるスタンプ・ミルのイラストは ゲオルク・アグリコラ (Georg Agricola) の デ・レ・メタリカ (De Re Metallica、1556 年出版) の巻 8 に描かれている。 アグリコラ (Agricola) が示すミルは各スタンプの端にある 「鉄の被せ」 以外は、大まかには木で建造されている。 カムの軸は水車の軸に直接設置され、 スタンプは典型的には 3 つが一群となって配置され、 各水車は 1 つあるいは 2 つの群を駆動している。

ゲオルク・アグリコラのデ・レ・メタリカ 鉱石スタンプ・ミル

米国の最初のスタンプ・ミルは 1829 年に建設され、 ノースカロライナ州 (North Carolina) シャーロット (Charlotte) のキャップス鉱山 (Capps mine) にあった。 スタンプ・ミルは 19 世紀後半と 20 世紀前半には米国の金山、銀山、そして銅山で操業するのは 普通であり、ここでは金属を抽出する前に鉱石が粉砕された。 これらは 19 世紀後半に多くの応用で効率の良い方法で変えられた。 しかしながら、スタンプ・ミルは単純であったため、20 世紀に至ってもずっと、僻地における 鉱石処理で使用され続けた。 (あるミルの 19 世紀の広告がハイライトしたことは、 これは分解して、部品をロバで運び、目的地で単純な道具だけで組み立てられることであった。) スタンプ・ミルはなおコロンビアで職人坑夫たちに使用され、電動モーターを動力にしている。

コーンウォール・スタンプ (Cornish stamps) は コーンウォールで 1850 年頃にスズ鉱山で使用するために開発された。 コーンウォール・スタンプは鉱石の小さな塊を砂のような資材に粉砕するために使用された。 スタンプは重い木材から、底部に鉄のヘッド (head) を付けて建造された。 これは回転する軸のカムで持ち上げられて、鉱石と水の混合物に落下し、下の箱に注ぎ込まれた。 ヘッドは通常 4 - 8 cwt (およそ 200 - 400 kg) の重さがあり、 通常 4本 1 セットで木材フレームに配置されている。 小さなスタンプは普通は水車で動力を与えられ、大きなものは蒸気エンジンで動力を与えられた。

水車を動力にする コンウォール・スタンプ の 8 個のヘッド	ユニットが 5 個のカリフォルニア・ スタンプ・ミル、銅の鉱石を砕く ためにかってアリゾナで使用された。

カリフォルニア・スタンプ (California stamp) は コーンウォール・スタンプを基礎に置き、カリフォルニアの金山で使用された。 これらのスタンプでは、カムはスタンプを側面から持ち上げるように配置され、これによりスタンプが回転した。 これはスタンプの脚にある被せ (shoe) の摩耗を均等化した。 これらは動作がもっと速く、単一ヘッドは 1.5 トンの鉱石を粉砕し、 1 トンしか粉砕できなかったコーンウォール・スタンプと対比される。

スタンプ・ミルはホランダービーター (Hollander beater) の発明以前に、 初期の製紙で紙材 (パルプ) を用意するために使用され、 ウールの 縮絨 (fulling) に使用されたものに由来するかもしれない。 これらは、油の種をプレスするまえに、油の種を処理するために使用された。 初期のミルは水力を動力としたが、蒸気や電気を動力にすることができる。

スタンプ・ミルはスタンプを実施する工場のことも意味する。

ゲオルク・ベックラー (Georg Andreas Böckler) の 1661 年の 『新しい機械の劇場』（Theatrum Machinarum Novum）の縮絨ミル (fulling mill)