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葉子:自然界的紅銅礦并不多,那青銅器所用的銅是如何冶煉出來的?
中國(guó)的青銅冶煉
我國(guó)青銅冶煉大致分為以下三個(gè)步驟:選礦、初煉、精煉?,F(xiàn)在的考古發(fā)現(xiàn)表明,大多情況下,開采礦石與初煉是在銅礦產(chǎn)地進(jìn)行的,而精煉和鑄造則會(huì)運(yùn)抵他處進(jìn)行。
1. 選礦
我國(guó)銅儲(chǔ)存量非常大,最早于《管子·地?cái)?shù)篇》有這樣一段記載:“出銅之山,四百六十七山,出鐵之山,三千六百九山?!睋?jù)說古代神話女媧補(bǔ)天所用的五色石——赤銅礦(紅)、孔雀石(綠)、藍(lán)銅礦(藍(lán))、黑銅礦(黑)、石英(白)——就是銅礦及其伴生的脈石。古代人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)尋找銅礦,顏色青綠的孔雀石,伏地生長(zhǎng)的紅色銅草都是找礦的標(biāo)志。開采后的銅礦石一般需要人為進(jìn)行挑選,篩出雜質(zhì)較少的礦石進(jìn)行初煉,但商代大概主要是從孔雀石銅礦中煉銅,孔雀石含銅量高,也可能不經(jīng)富選直接入爐冶煉。
2. 初煉
銅礦石接下來需要加以破碎,然后與充作燃料和還原劑的木炭一起投入爐中,將溫度升至1100℃進(jìn)行初煉,煉得的銅液凝固即得粗銅。粗銅一般仍含有較多雜質(zhì),還需進(jìn)行下一步精煉提純。
3. 精煉
精煉時(shí),粗銅被放入熔銅設(shè)備中進(jìn)行熔化,且根據(jù)所要鑄造的器具種類不同,加入一定比例的錫鉛等合金成分,來調(diào)節(jié)青銅的性能。加入錫鉛的操作,或稱為“調(diào)劑”,其分量最早在《周禮·考工記》中有所記載:“六分其金而錫居一,謂之鐘鼎之齊;五分其金而錫居一,謂之斧斤之齊;四分其金而錫居一,謂之戈戟之齊;三分其金而錫居一,謂之大刃之齊;五分其金而錫居二,謂之削殺矢之齊;金錫半,謂之鑒燧之齊?!?
精煉銅使用的工具在不同時(shí)期,形制多有差異,其中最為人所熟知的當(dāng)屬“將軍盔”?!皩④娍睘樘召|(zhì)坩堝,周身呈赤紅色,由紅土燒制而成,因形狀與后世倒放的頭盔相近,故而被當(dāng)時(shí)參加殷墟考古的工作者取做此名,下圖即為安陽出土“將軍盔”。精煉時(shí),粗銅與木炭便是置于其中,在炭火之上或陶窯之中加熱,某些出土的坩堝片上還留有小孔,專家推測(cè)可能是曾連接陶管,向內(nèi)鼓氣助燃之用。
安陽殷墟出土“將軍盔”
關(guān)于精煉時(shí)的爐溫,《周禮·考工記》也有文字記載:“凡鑄金之狀,金與錫黑濁之氣竭,黃白次之;黃白之氣竭,青白次之;青白之氣竭,青氣次之;然后可鑄也。”在這里“金”即指銅,銅錫合金在精煉過程中,先是原料中所附著的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行燃燒,生成黑濁的氣體;接下來隨著溫度的升高,一些氧化物、硫化物和金屬揮發(fā)出來,形成黃白、青白之氣;當(dāng)這些雜質(zhì)都?xì)饣瘬]發(fā)之后,火焰呈青色時(shí),青銅就制得了?!盃t火純青”一詞就來源于此,指青銅精煉時(shí)的火候溫度,這種根據(jù)火焰的顏色來進(jìn)行判斷的方法,也被視為化學(xué)中火焰鑒別法的開端。
青銅冶煉在中國(guó)的發(fā)展
在中國(guó),青銅時(shí)代大體是指夏商周三代,此時(shí)世界范圍內(nèi)的青銅冶煉工藝均為火法煉銅,這一面貌直至我國(guó)濕法煉銅的技術(shù)發(fā)明后才被改變。最早在西漢劉安的《淮南萬畢術(shù)》中曾有“曾青化鐵為銅”的記載,曾青又稱膽礬,指天然硫酸銅或其他可溶性銅礦物。將鐵放入膽礬溶液中,發(fā)生置換反應(yīng),膽礬里的銅離子被金屬鐵置換制得單質(zhì)銅,其化學(xué)反應(yīng)式如下。到宋代時(shí),濕法煉銅被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn),并成為我國(guó)生產(chǎn)銅的主要方法之一。
在我國(guó),青銅不僅與生產(chǎn)生活息息相關(guān),青銅器還成為了祭祀和權(quán)力的代言。青銅禮器要按照階級(jí)來使用,不可越級(jí);傳說中大禹鑄造九鼎,夏、商、周三代流傳,成為王權(quán)的象征,“問鼎”一詞沿用至今。青銅文明在整個(gè)中國(guó)歷史長(zhǎng)河中熠熠生輝,透過一件件精妙絕倫的器具,我們穿越了時(shí)光的限制,望見千年前的吉光片羽。
參考文獻(xiàn)
[1]朱鳳翰.中國(guó)青銅器綜論[M].上海:上海古籍出版社,2009.
[2]北京鋼鐵學(xué)院《中國(guó)古代冶金》編寫組.中國(guó)古代冶金[M].北京:文物出版社,1978.
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