中国古代黄铜制品与冶炼技术的研究状况分析_马越
夏朝的冶金技术与金属制品
夏朝的冶金技术与金属制品夏朝是中国历史上的一个重要朝代，被公认为是中国历史上第一个有文字记载的王朝。
作为古代文明的开端，夏朝在冶金技术和金属制品方面也有着独特的贡献和发展。
本文将探讨夏朝的冶金技术及其对金属制品的影响。
一、夏朝的冶金技术传承夏朝时期，冶铜技术是夏朝最为重要的冶金技术之一。
夏朝是中国青铜文化的开端，青铜器的出现标志着人类社会进入了青铜时代。
通过考古发现，夏朝的冶铜技术在很大程度上继承自先前的新石器时代晚期的铜器制作技术。
夏代冶铜技术主要包括冶炼和铸造两个过程。
冶炼是将铜矿石转化为铜锭的过程。
夏朝的冶炼技术相对简单，采用传统的火法冶炼方法，即将矿石与木炭一起投入炼炉，通过高温使铜矿石中的铜矿物质与木炭发生化学反应，从而得到纯铜锭。
这种冶炼方法虽然简单，但其冶铜效果却相当可观。
铸造是将冶炼好的铜锭铸成各种金属器物的过程。
夏朝的铸造技术相对较为落后，主要采用失蜡法铸造，即先用蜡像制作铸模，然后将铜液注入铸模中，等铜凝固后，将蜡融化或烧掉，从而得到铜制品。
尽管夏朝的铸造技术相对简陋，但仍然能够制作出不少精美的青铜器。
二、夏朝金属制品的类别夏朝的金属制品以青铜器为主，但也有少量的金制品。
根据考古发现，夏朝的青铜器主要包括器皿和器具两大类。
器皿类青铜器是指以盛装物品为主要功能的青铜器物，如鼎、壶、罐等。
夏朝的器皿类青铜器大多为大型，形制庄重，线条简洁优美，造型多样。
其中，夏朝的青铜鼎是最具代表性的器物之一，鼎身上刻有众多的文字和图案，反映了夏朝人民的冶铜技术和艺术水平。
器具类青铜器是指以工具和武器等为主要功能的青铜器物，如斧、钺、剑等。
夏朝的器具类青铜器制作精细，韧性好，具有很高的实用价值。
这些青铜器有的用于农耕生产，有的用于战争防御，体现了夏朝社会经济和军事发展的水平。
此外，夏朝还有一些金制品，如金饰品、金器等。
夏代金制品很少，因此十分珍贵。
这些金制品多采用中原地区的工艺和材质，具有高度的工艺水平和装饰性。
中国古代黄铜制品与冶炼技术的研究状况分析
了 ３个阶段 ： 锌共 生矿 合 炼 ， 铜 炉甘石 点化 纯铜 ， 纯铜 与单质 锌合 炼 。 及 关键 词 黄铜 黄 铜 冶炼技 术
Ｎ ９ ：Ｆ０２ ０２Ｔ ９ Ａ 文章 编号 １ ７ －４ １ ２ ０ ）２ ０ ０ ．８ ６ ３ １ ４ （０ ９ ０ ．２ ７ ０
古代 炼锌
中 图分 类 号 文献标 识 码
中
国
科
技
史
杂
志
３ １卷
表１ 黄铜 器物 的成分分 析结果 显示 ：＿６号 器物含 锌量在 １％ 以上 ， 分偏 析较 大 ， １＿ ０ 成
并含 有 Ｆ 、 ｂ Ｓ 、 ｅ Ｐ 、ｎ Ｓ等杂质 ， 可能 由含 锌 的共 生矿 或混 合矿 冶炼 而 得 ， 古 人在 原始 冶 炼 是
条件 下偶然得 到 的产 物 。７ １ 器 物含 锌 量 在 １％ 一３％ ， 的还 含 有 ３ ＿％ 的 — ７号 ７ ０ 有 ％＿９
８ ． １． ２ １ １８
＞Ｏ ２ ＞Ｏ ２
９ 镯
１ 铜 指 环 ］ ０
新疆营盘基地
１ 黄 铜 圆形 薄 片 陕西 西安姜 寨仰 韶文 化一 公元前 ４ ｏ 一前 ４ ０ ７０ ０ ０年 ６ ． ２ ． ６５ ５ ７
残 块 ［］ 期 遗 址
铸造
２ 长条形黄铜笄 ］ 陕 西 渭 南 仰 韶 文 化 晚 期 公元 前 ３０ 。 ００年
遗 址
３ ． ２０
锻造
３ 黄铜锥形物［］
山东胶县 三里河 龙 山文 化 公元前 ２０ 一前 １０ ３ｏ ８ ０年
遗 址
２ —２ ｎ２ ＿ ６４
铸造
４ 黄铜锥形 物 ］
山东 胶县三 里河 龙 山文化 公元前 ２ ｏ 一前 １０ ３ｏ ８ ０年
古代中国的冶金技术与金属制品制作
古代中国的冶金技术与金属制品制作古代中国的冶金技术是中国古代科技技术中的一个重要组成部分，与中国古代文明的发展密切相关。
在众多的冶金技术中，铜冶金技术是古代中国最为出色和先进的一种技术。
古代中国的铜冶金技术可以追溯到新石器时代晚期，也就是公元前3000年左右。
那时人们还未掌握铁器制作技术，铜器成为最为重要和先进的金属工艺品。
古代中国的铜冶炼主要通过两个步骤完成：原料筛选与提纯、以及铜的熔炼和制作。
原料筛选与提纯阶段通过矿石的选择和研磨，将矿石中的杂质去除，以获取纯净的铜矿石。
铜的熔炼和制作阶段，则通过高温熔炼和铸造技术，将纯净的铜矿石转化为各种形状的铜器。
古代中国的铜器制作技术在很多方面都表现出了卓越的水平。
首先，就是古代中国对于铜器外形的追求。
在古代中国的铜器中，很多都呈现出了匠心独具的造型和华丽精美的纹饰，如在商代晚期的青铜礼器中，可以看到从神兽到人物，从花纹到文字的各种图案。
这些外形多变的铜器不仅仅是生活工具，更是一种象征和文化的表达。
其次，就是古代中国对于铜器工艺的追求。
在古代铜器的制作过程中，工匠们经过多次的打造、打磨、以及酸洗等步骤，使铜器的表面光亮如镜，达到了一种近乎完美的状态。
这种精湛的工艺，不仅仅展现了古代中国工匠的聪明才智，更打造出了一种独特的审美风格和技术实力。
古代中国的冶金技术和金属制品制作不仅仅局限于铜器，还包括了其他金属的冶炼与加工。
例如，古代中国还非常擅长铸造铁器，并且在铸铁技术上也有突破性的进展。
在古代中国的铁器制作中，由于铁矿含有大量的杂质，所以制作过程中需要进行反复炼净和火烧。
这种方法直到明代以后才得到改进。
此外，古代中国还擅长制作黄铜器、白铜器等。
黄铜是铜和锌的合金，其颜色金黄，质地坚硬。
白铜是铜和锡的合金，通常显露出银白或图案上呈现出石青色。
这些金属制品不仅用于生活工具，还广泛应用于铭文、礼器、装饰等方面。
古代中国的冶金技术与金属制品制作在中国古代文明的发展中占据了重要地位。
古代金属器的考古学冶金技术研究
古代金属器的考古学冶金技术研究考古学是一门研究古代文化与历史的学科，而古代金属器是我们了解古代社会、文化和技术发展的重要依据之一。
通过对古代金属器的考古学研究，我们可以了解古代冶金技术的发展和演变，深入探索古代人类的智慧和创造力。
本文将就古代金属器的考古学冶金技术研究进行探讨。
一、古代金属器的意义古代金属器是人类文明发展的重要标志，它不仅反映了古代社会的生产水平和科技进步，同时也体现了古人们对美和实用性的追求。
古代金属器的发展十分丰富多样，包括铜器、铁器、金器、银器等，这些金属器物不仅具有实用价值，还承载了丰富的文化内涵，成为了研究古代社会特征和生活方式的重要窗口。
二、古代金属器的考古学研究方法古代金属器的考古学研究主要依靠考古学家对金属器物的发掘、鉴定和分析。
具体而言，考古学家通过对古代遗址、墓葬和遗迹的调查和发掘，获取金属器物的实物样本，以此进行冶金技术的研究。
同时，通过对金属器物的微观结构、组成成分和工艺特征的分析，可以揭示出古代金属器的制作工艺、使用功能和时代背景等重要信息。
三、古代金属器的冶金技术发展古代金属器的冶金技术在不同时期和地区有所差异，但总体上呈现出一定的演变规律。
早期，人们主要使用铜和锡来制作金属器物，这种技术被称为青铜冶金技术。
青铜冶金技术的兴起，促进了社会生产力的发展和文明的进步。
随着铁器冶炼技术的发展，青铜器逐渐被铁器所取代，金属器的种类和样式也更加丰富多样。
四、古代金属器的制作工艺与工具古代金属器的制作过程需要借助特定的工艺和工具。
例如，在青铜器制作过程中，人们需要选取合适的铜矿石，并通过矿烧和冶炼等步骤，将铜提取出来。
在铁器制作过程中，人们需要获得适合炉料、掌握合理的冶炼温度和时间，以确保铁的质量和强度。
除此之外，制作金属器还需要雕刻、铸造等多种技艺和工具的协同配合。
五、古代金属器的文化意义古代金属器不仅仅是生产工具和实用品，它们还具有重要的文化意义。
例如，青铜器被广泛应用于古代祭祀和礼仪活动中，具有强烈的宗教和仪式性质。
中国古代冶金技术的发展研究
中国古代冶金技术的发展研究中国古代冶金技术是中国传统技术之一，它源远流长，从远古时代开始就存在。
随着时间的推移，中国古代冶金技术逐渐发展，从最原始的铜冶炼到懂得生产钢铁，经过数千年的发展演变，形成了丰富多样的传统技艺。
1、古代冶金技术的发展历程据考证，中国古代冶金技术的发展要追溯到新石器时代的晚期。
当时，人们已经掌握了以铜为主要原料的冶炼技术。
铜冶炼炉的遗址分布在古城遗址中，比如商代的内乡、望城、夏代的云台山等地。
铜炉的形制是两个铸铜铸造而成，由两部分组成，分别是下层铜甑和上层火盆，铜甑内贮铜矿砂炭等原料，火盆燃烧木炭，矿石通过两层之间的缝隙滴落到木炭火里熔化。
相比于原始社会，商代以后的铜冶炼技术有很大提高。
西周时，铜器的数量和质量都有了较大的发展。
到了春秋战国时期，人们逐渐掌握了铁的冶炼技术。
又经过一系列的改进后，在战国末期，人们已经可以生产出较为纯净的铁，圆锤铁器横空出世。
2、古代冶金技术与社会的关系中国古代冶金技术的发展与社会的发展是密不可分的。
古代社会需要冶炼技术来满足人们的需求，铁器和铜器的制造不仅使人们的生活更加便利，也为人们的生产活动提供了重要的支撑。
从商周到春秋战国期间，各类刀劍的冶炼技术非常发达，劍在古代社会地位尤为重要，它不仅是人们生产和战斗的重要工具，而且也是尚武文化中必不可少的一部分。
在礼仪上，越是显贵的人越应该配备新鲜铸造的剑，表明其身份地位。
3、古代冶金技术的工艺特点古代冶炼技术的工艺特点是简单和可靠。
古代冶炼工艺的核心是使用木炭、焦炭等可燃物和矿石，删除铁、铜等金属及矿物中的杂质，形成纯金属。
古代冶金技术不依赖炼铁炉的建筑学特点，每个炉子仅由简单的灶具、锤子和铁锤矿石等部件组成。
古代冶炼技术靠长年累月的经验传承，几乎不存在书面文献记录，人们仅凭自身的实践和感觉理解掌握技术。
4、古代冶金技术的地域特点古代冶金技术的地域特点十分鲜明。
自周代至宋元，中国铁路和运河的修建和发展加强了地域性的经济交流，不同地域的冶金工艺逐渐形成区别。
商朝的冶金技术古代冶炼工艺与青铜制作
商朝的冶金技术古代冶炼工艺与青铜制作商朝的冶金技术：古代冶炼工艺与青铜制作商朝是中国历史上重要的一个朝代，其独特的冶金技术和精湛的青铜制作艺术成就了中国青铜器的辉煌。
本文将介绍商朝时期的冶炼工艺以及青铜制作过程，探索古代冶金技术的内涵与发展。
一、商朝的冶炼技术商朝时期，冶金技术是社会发展的重要组成部分。
商朝人在冶金技术方面取得了丰硕的成果，不仅掌握了铜的冶炼，还将其应用于青铜器的制作。
商朝的冶炼技术主要包括开采矿石、提炼金属、熔炼合金等过程。
1. 开采矿石商朝时期，人们主要开采绿松石、赤铜矿等矿石。
绿松石中含有铜、铁等金属元素，是制造青铜器的重要材料。
赤铜矿则是提炼金属铜的主要矿石。
开采矿石的过程需要进行较深的地下开挖，然后将矿石运送到冶炼厂进行后续处理。
2. 提炼金属商朝人通过冶炼工艺提炼出纯净的金属铜。
首先，他们将矿石破碎并加热，使其中的杂质逸出，留下富含铜的矿渣。
随后，将矿渣与木炭共同加热，木炭中的炭热将铜的氧化物还原为纯铜，并最终熔化得到熔融的金属。
3. 熔炼合金商朝时期最具代表性的成就之一便是青铜器的制作。
青铜器是在铜基础上添加锡、铅等其他金属元素，形成合金材料，经过浇铸成型、打磨雕刻等工序而成。
商朝人通过不断探索和实践，逐渐掌握了合金比例和工艺技巧，制作出了许多珍贵的青铜器。
二、青铜制作的工艺过程青铜制作是商朝冶金技术的精华之一，商代的青铜器堪称古代工艺中的瑰宝。
以下是一般青铜制作的工艺过程，仅供参考：1. 设计与制模在青铜制作开始前，需要根据设计要求绘制青铜器的图纸或制作模型。
这一步骤要求艺术家具备较高的技术和审美能力，能够将设计理念转化为具体的形态与比例。
2. 制作蜡模蜡模是青铜制作的重要工具，制作好的蜡模将被用于浇铸铜液。
制作蜡模时，艺术家需要将设计好的模型描绘在几何工作台上，然后用蜡线准确地勾勒出各个部位的形状和尺寸。
3. 烝铜与浇铸青铜制作的下一步是烝铜，即用蜡丝包覆整个蜡模，待蜡模覆盖完整后，将其加热，使蜡模完全熔化并从石膏壳中流出，形成铸型。
铜冶炼的历史与技术进展介绍
采矿和选矿
随着采矿和选矿技术的进 步，铜矿石的开采和选矿 效率得到提高，为铜冶炼 提供了充足的原料。
环境保护
随着环境保护意识的提高 ，铜冶炼过程中开始采取 措施减少对环境的污染。
现代铜冶炼
高效率、低能耗
现代铜冶炼技术不断改进 ，实现了高效率、低能耗 的生产，提高了经济效益 。
环保要求
随着全球环保意识的提高 ，铜冶炼过程中的环保要 求越来越严格。
随着全球经济的发展，特别是新兴市场的崛起，铜冶炼行业面 临巨大的市场需求和发展机遇。
05
铜冶炼的挑战与对策
资源短缺问题
总结词
随着全球铜需求的不断增长，资源短缺问题日益严重，成为铜冶炼行业面临的 主要挑战之一。
详细描述
随着经济的发展和人口的增长，全球铜需求量不断攀升，而铜矿资源却日益枯 竭，导致资源短缺问题愈发突出。为了应对这一问题，企业需要加大勘探力度 ，寻找新的铜矿资源，同时提高资源利用率，减少浪费。
回收，具有环保、节能等优点，但操作条件苛刻、金属回收率较低。
智能化铜冶炼技术
自动化控制技术
物联网技术
利用自动化控制系统对铜冶炼过程中 的各项工艺参数进行实时监测和调控 ，提高生产效率和产品质量。
利用物联网技术实现铜冶炼设备的远 程监控和智能化管理，提高设备运行 效率和安全性。
数据分析技术
通过数据分析技术对铜冶炼过程中的 各种数据进行分析和挖掘，为生产决 策提供科学依据。
湿法冶炼
总结词
利用化学反应将铜从矿石中溶解在溶液 中，再通过电解沉积的方法将铜提取出 来。
VS
详细描述
湿法冶炼是20世纪中叶以后发展起来的 铜冶炼技术，其基本原理是利用酸、碱或 盐类的溶液，将铜从矿石中溶解出来，再 通过电解沉积的方法将铜还原沉积出来。 湿法冶炼的优点是能耗低、环境污染小， 适用于处理低品位、复杂难处理矿石。但 湿法冶炼的生产效率相对较低，成本较高 。
古代金属冶炼工艺的考古学研究
古代金属冶炼工艺的考古学研究古代金属冶炼工艺的考古学研究引言：古代金属冶炼工艺在人类历史上扮演着重要的角色，不仅对经济和军事发展起到了关键作用，也对文化和社会结构产生了深远影响。
通过考古学研究，我们可以了解古代金属冶炼技术的发展和变迁，探索古代冶炼工艺的复杂性和工艺特点。
一、早期金属冶炼的发展：古代人类最早的冶金技术是通过加热提炼金属的方法。
在新石器时代晚期，人类开始使用青铜制品。
青铜是铜和锡的合金，具有较高的硬度和耐用性。
这种合金的制造需要先采集铜矿石和锡矿石，然后加热熔炼两种矿石，将熔化的金属混合在一起，最后浇铸成制品。
二、青铜时代工艺复杂化：在青铜时代，金属冶炼工艺开始复杂化和专业化。
考古学家通过对青铜时代遗址的发掘，可以发现冶炼设备和工具的变化。
冶炼工作通常发生在特定的地方，因为需要大量的燃料和水源。
古代的冶炼厂通常建在山脚下，这样可以充分利用山区的矿石资源。
三、冶炼炉的发展：古代金属冶炼炉的设计和使用也是考古学研究的重要方面。
最早期的冶炼炉是用土和砖建造的简单结构，称为“火坑”。
这些火坑通常位于露天的场地，用来加热矿石并使其熔化。
随着工艺的改进，人们开始使用石制的炉子，如石灰石和花岗岩制成的炉子。
这些石质炉体可以更好地承受高温和腐蚀，有助于提高冶炼的效率。
四、燃料的选择：燃料的选择对金属冶炼工艺的效率和质量有重要影响。
古代冶炼者通常使用木材、煤炭或石炭作为燃料。
不同的燃料所产生的火焰温度和气氛会对金属冶炼产生不同的影响。
例如，使用石炭或煤炭作为燃料可以获得更高的温度，从而提高金属的提纯度和硬度。
五、金属冶炼的考古证据：除了冶炼设备和工具的发现，考古学家还通过分析和测试古代遗址中的残留物，获得关于古代金属冶炼的重要信息。
他们可以通过分析冶炼炉、矿石和金属制品中的微量元素来确定原始材料的来源和冶炼工艺的复杂性。
通过对冶炼废物的分析，可以了解冶炼过程中的废水排放情况，以及可能存在的环境污染问题。
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10 铜指环 [ 7]
内蒙古 察右 中旗 七 郎山 墓地 青海都兰吐蕃墓葬 青海都兰吐蕃墓葬 青海都兰吐蕃墓葬 青海都兰吐蕃墓葬 青海都兰吐蕃墓葬 内蒙古 锡林 郭 勒盟 元上 都 一号基址
4世纪
72 8
18 3
锻造
12 铜条 [ 8] 13 铜钩饰 [ 8] 14 铜牛鼻圈 [ 8] 15 铜带环 [ 8] 16 铜带扣 [ 8] 17 铜烟锅残片 [ 9]
随着明代将黄铜用于铸造钱币及炼锌术的产生 , 黄铜制品的数量逐渐增多, 并开始用 于制作大型天文仪器。明代浑仪中的六合仪、 三辰仪测量件即为铅锌黄铜所制, 成分为 Cu74 0 % 85 8 %、 Pb6 6 %
[ 11]
19 6 %、 Zn3 7 %
12 0 %
[ 10]
; 而其支撑件则为铅锡青铜所
[ 13]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对明代 76 枚和清代 111 枚黄铜钱币进行了元素化学定量分析 , 对比不同
年号钱币的成分 , 可以清楚地看出中国古代黄铜铸钱的发展过程: 嘉靖中将黄铜用于铸 钱 , 万历中期前后大量使用高锌的四火黄铜, 天启年间直接使用金属锌配制合金铸钱 , 说 明黄铜铸钱技术已基本成熟; 清代乾隆年间开始铸造多元黄铜合金的 青钱 , 标志着中 国古代黄铜铸钱技术达到了最高水平。
[ 18] [ 16 ]
, 周卫荣在云贵地区的考察
[ 17 ]
, 韩汝玢、 胡文龙对黔西的传统炼
[ 19]
锌工艺的考察 , 梅建军对清代及其以后的炼锌工艺作了考证 等。从对传统炼锌工 艺的考察来看, 天工开物 中记载的冶炼倭铅的方法与我国西南地区的炼锌工艺有许多 相似之处, 现代竖罐炼锌法 也可能由其 发展而来。传统的 炼锌罐、 炼锌炉 如图 1 、 图 2 所示。 重庆市丰都炼锌遗址群的发现与发掘是三峡工程淹没及迁建区考古发掘的重要收获
210
中
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杂
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之一。陈建立课题组 根据河南省文物考古研究所等单位多次对丰都庙背后、 木屑溪、 铺 子河等冶炼遗址的考古勘探和发掘资料, 对华中及西南地区古代铅锌矿开采与冶炼遗址 的田野调查结果 , 对重庆丰都、 石柱等多处冶炼遗址出土冶炼遗物的成分、 结构和年代的 科学分析数据, 最终确认该冶炼遗址群系迄今为止我国古代最早的炼锌遗址群。 根据考古发掘和炉渣分析结果可以认定, 庙背后遗址是一个炼锌遗址, 所反映的炼锌 方法已经成熟, 它利用一种比较容易制作的陶罐作为反应坩埚, 利用反应过程中上下温度 差造成的自然蒸馏效应, 使锌蒸汽在上方冷凝而获得金属锌。这是中国古代炼锌遗址的 首次发现, 标志中国炼锌史研究从文献调研和传统工艺调查阶段发展到田野考古调查和 发掘阶段。 从庙背后等炼锌遗址出土木 炭的碳 14 年代测定结果可知 , 其遗址年代比 天工开 物 的成书年代略早, 并持续了一定时间。不过从庙背后遗址炼锌的规模和技术水平来 看 , 炼锌术在短期决不能达到这么高的水平, 必有其起源和发展的一个过程, 这为研究中 国炼锌技术起源提供了线索 。
制。北京古观象台现存清代的 8 台天文 仪器均为黄铜或铅锌黄铜所制 , 平均含锌量为 27 6 % , 高于浑仪的含锌量 , 说明黄铜已大量使用。
2期
马越等 : 中国古代黄铜制品与冶炼技术的研究状况分析
209
明代中期黄铜开始用于铸造流通货币 , 极大地推动了黄铜冶炼技术的发展。铜钱实 物的成分分析结果显示, 从嘉靖通宝开始 , 铸造铜钱普遍使用金属锌。从文献记录和实物 [ 12] 遗存来看, 正式将黄铜用于铸钱 , 是在明代嘉靖年间 ( 1522 1566年 ) 。 周卫荣
表 1 考古发现年代为明以前的黄铜制品统 计表 1 )
编 号 1 器物名称 黄铜圆形薄 片 残块 [ 2] 2 长条形黄铜笄 [ 3] 遗址名称 陕西西 安姜 寨 仰韶 文化 一 期遗址 陕西渭 南仰 韶文 化 晚期 遗址 3 黄铜锥形物 [ 4] 山东胶 县三 里 河龙 山文 化 遗址 4 黄铜锥形物 [ 4] 山东胶 县三 里 河龙 山文 化 遗址 5 6 7 8 9 铜镞 [ 5] 铜镞 [ 5] 戒指 [ 6] 耳环 [ 6] 镯 [ 6] 山东长岛 山东长岛 新疆营盘墓地 新疆营盘墓地 新疆营盘墓地 内蒙古 察右 中旗 七 郎山 墓地 11 部 分 残 断 的 铜 饰件
公元前 2300 前 1800年 * 公元前 2300 前 1800年 * 公元前 1046 前 771年 公元前 1046 前 771年 4世纪 4世纪 4世纪 4世纪 92 0 84 4 82 1
20 2 26 4 *
铸造
20 2 26 4 *
铸造
10 9 11 8 > 20 > 20 > 20 7 3 锻造
黄铜在古文献中常被称为 鍮石 , 可能出自波斯语 , 最早见于东汉至三国的汉译佛 书。我国古代早期的 鍮石主要通过与西域国家贸易或西域国家进贡获取 , 大约在五代至 宋时炼丹家摸索出用炉甘石和红铜炼制鍮石的方法。 元至明初期, 炼制鍮石的方法从方 士手中转到民间 , 鍮石 逐渐被 黄铜 所取代 ; 大约至明万历年间 , 随着黄铜炼制技术的 推广, 产量提高, 其价值降至红铜的水平; 明天启以后, 黄铜广泛用于铸造钱币
每炉甘石十斤, 装载入一泥罐内 , 封裹泥固 , 以渐砑干, 勿使见火拆裂。 然后逐层 用煤炭饼垫盛, 其底铺薪, 发火煅红, 罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出, 每十耗其 [ 15] 二 , 即倭铅也 。 我国西南地区至今仍保存有传统炼锌技术 , 学者对其做了调查研究。如 : 许笠在贵州 赫章妈姑地区的调查
[ 7]
30 % , 有的还含有 3 %
9 % 的
Pb 和杂质 Fe, 有的含有少量 Ag 和 Sb 。从成分上看, 冶炼原料不是纯净的铜和锌, 显示出
遗址年代 公元前 4700 前 4000年
主要成分 ( w t % ) Cu 66 5 25 7 Zn
组织 状态 铸造
公元前 3000 年
32 0
锻造
[ 1]
。
本文拟从 3个方面梳理有关中国古代黄铜制品分析、 黄铜冶炼技术、 古代炼锌术等方 面的主要研究工作, 与学界同仁共享。
1 中国古代黄铜制品的分析与研究
据不完全统计, 中国考古发掘的黄铜制品年代为明以前且经过科学鉴定的黄铜制品 共 17 件 ( 表 1)。由表 1 可以看出 17 件黄铜制品多为小件器物 , 且年代跨度很大, 地域仅 涉及陕西、 山东、 新疆、 青海、 内蒙, 说明其出现的偶然性。
9世纪 9世纪 9世纪 9世纪 9世纪 13世纪
63 2 71 5 71 0 70 1 75 1 65 2
29 2 21 6 19 5 22 0 17 8 33 0
热加工 热加工 热加工 铸造 铸造 铸造
1) 表中黄铜器物主要成分的分析方法除标注 * 的为电子探针外 , 其余均为扫描电子显微镜能谱分析法。
2 中国古代传统炼锌遗址的考察
自嘉靖中期将黄铜用于铸钱后, 人们对黄铜各种性能如铸造特性、 加工性能的了解逐 渐深入。同时铸造钱币需要大量的金属锌 , 促进了黄铜冶炼技术的改进与发展, 一方面对 发明单质锌冶炼技术有促进作用, 另一方面使黄铜冶炼技术从用菱锌矿炼黄铜向用单质 锌炼黄铜进行转化。 锌是一种 银白色重金属 , 沸点为 907 。火法炼锌 中 , 氧化锌 的热还原 要求有强 烈的还原气 氛和 1000 以上高温条 件才能顺利进行 , 冶炼生成挥 发的锌蒸 汽只有通 过冷凝才 能得到金属锌 。如果 没有 快速的 冷凝 回收 装置 , 气态 锌会 迅速 氧 化 , 或与 炉气中的 CO 2 结合 , 又转化为氧化 锌。古 代人 们 如何 炼制 金属 锌 , 是 炼锌 史研 究的 重要课题 。 单质锌的冶炼与黄铜冶炼技术的发展有密不可分的联系。周卫荣等
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表 1 黄铜器物的成分分析结果显示: 1 6 号器物含锌量在 10 % 以上 , 成分偏析较大, 并含有 F e 、 Pb 、 Sn 、 S 等杂质 , 可能由含锌的共生矿或混合矿冶炼而得, 是古人在原始冶炼 条件下偶然得到的产物。 7 17 号器物含锌量在 17 % 矿炼黄铜的特点 , 应是铜与锌矿石合炼而得。
中国科技史杂志 第 31卷
第 2 期 ( 2010年 ) : 207
214 V o. l 31 N o. 2 ( 2010)
T he Ch inese Journa l for the H istory of Science and Technology
中国古代黄铜制品与冶炼技术 的研究状况分析
马 越
( 故宫博物院 , 北京 100009; 北京科技大学 冶金与材料史研究所 , 北京 100083 )
李秀辉
( 北京科技大学 冶金与材料史研究所 , 北京 100083)
摘
要
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。 据不完全统计, 年代为明
以前且经过科学鉴定的黄铜制品共 17 件 。随着明代将黄铜应用于铸造钱币及 炼锌术的产生, 黄铜制品的数量增多。 中国古代黄铜冶炼技术的发展大致经历 了 3 个阶段 : 铜锌共生矿合炼, 炉甘石点化纯铜 , 及纯铜与单质锌合炼。 关键词 黄铜 A 黄铜冶炼技术 N092 TF- 092 文章编号 1673 - 1441( 2009) 02 -0207 - 08 古代炼锌 中图分类号 文献标识码
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3 中国古代黄铜冶炼技术模拟实验
为了研究我国古代早期出现黄铜的可能性, 北京科技大学冶金与材料史研究所做了 矿石直接冶炼黄铜的模拟实验 。第一种是用化学纯的 ZnO 和 Cu2 O 作原料 , 按 Cu Zn = 1 1 的比例, 与过量的木炭混合装入石墨坩埚 , 在炭管炉中进行冶炼实验。第二种用湖 北大冶铜绿山孔雀石 ( 含铜 53 5 % 55 0 % )和云南会泽含铅菱锌矿 ( 含锌 46 1 % ) 为原 料 , 矿石中金属含量配比为 Cu Zn= 1 1 。实验结果显示, 在多种模拟实验条件下均可得 到黄铜 , 但其锌含量不同。模拟实验证明 , 早期黄铜的出现是可能的。只要有铜锌共生矿 存在, 就存在古人用这种矿石冶炼黄铜的可能性。由铜锌共生矿冶炼得到的黄铜 , 含杂质 较多, 性脆。山东胶县三里河龙山文化遗址出土黄铜锥形物的金相组织观察与成分分析 的结果证实了上述观点。 赵匡华等对 日华子点庚法 作了模拟试验 , 具体过程如下 : 取 5g 铜粉与 5g 菱锌矿粉 ( 含 Zn49 0 % ) 混合 , 再掺入足量炭粉 ( > 0 3g), 将混合物放于 100m l坩埚中 , 上面叠以相 同的坩埚, 以盐泥密封其缝, 放在电炉上 烘干, 然后在电炉 ( 2000W、 200V ) 内加热 30 分 钟。冷却后开启 , 洗去剩余炭粉 , 得到了大小不等的圆珠。用化学分析法测得圆珠含锌量 为 19 5 % 。还曾以碳酸锌试剂代替菱锌矿粉 , 同样烧炼, 也得到外貌相同的金黄色圆珠, 经测定其含锌量高达 30 7 %