古代挖矿炼铜过程
『壹』 古代是怎么进行冶炼的
先秦到西汉中晚期,主要的制钢工艺是块铁渗碳法,此法首先由矿石炼得块炼铁,其次再由块炼铁渗碳炼制成钢。当然也有不经第二步一次还原炼制成钢的,此钢也叫块炼钢或自然钢。当时,炼钢技术首先在南方的楚国达到较高水平,就连秦昭王都称赞“楚之铁剑利”。
为了获得更加锋利和坚韧的武器,工匠们又发明了“百炼钢”。“百炼钢”,是将块炼铁反复加热折叠锻打,让钢体成分更均匀,杂质更少,从而提高钢铁器物的质量。1974年山东省临沂地区苍山汉墓出土的一把东汉永初六年(公元112年)的钢刀,是迄今为止发掘出最早的百炼钢。
我国古代炒钢技术约发明于西汉中晚期,一直沿用到明清。此法乃是一种半液态的冶炼方法,需先将生铁加热到半液态后,利用鼓风中的氧使生铁脱碳为钢和熟铁成分范围。因为在其过程中需要不断炒动金属,因此被成为“炒钢”。
(1)古代挖矿炼铜过程扩展阅读
我国古代炼钢技术最早发明于春秋晚期。目前发现最早的钢制器物是长沙杨家山出土的春秋晚期钢剑,而这已经证明了我国的炼钢历史至少有2500年!
中国古代最初是使用自然铜,商代早期已能用火法炼制铜锡合金的青铜。冶炼青铜的过程较复杂,大概是先把选好的矿石加入熔剂,再放在炼炉内,燃木炭熔炼,等火候成熟,取精炼铜液,弃去炼渣,即得初铜。初铜仍比较粗,需再经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。
『贰』 古代炼铜是什么时期发现的
商朝,那时候开始炼铜,有青铜等。
『叁』 我国古代冶炼铜的步骤有哪些
古代冶金技术始于炼铜。铜矿冶炼工艺一般至少要分两步走,首先得通过氧化焙烧,除去其中的一部分硫和铁,在此过程中会生成冰铜;第二步则是冰铜冶炼,在竖炉中以木炭焙烧,而得到金属粗铜。
在古代的技术条件下,用硫化铜所冶炼出的金属铜中,往往会含有明显量的铁和硫,还有由共生矿物引入的砷、铅、锡、锌、银、锑,以及残余的冰铜和氧化焙烧的中间产物等元素。
冶炼硫化矿大约在春秋时期,当时个别地区的冶炼技术已经进步到这个阶段。如对内蒙古自治区昭乌达盟赤峰市林西县大井古矿冶遗址的发掘和研究表明,它属于夏家店上层文化,相当于春秋早期。
在该遗址,当年的工匠曾用石质工具较大规模地开采了铜、锡、砷共生硫化矿石,矿石经焙烧后直接还原熔炼出了含锡、砷的金属铜合金。
该遗址在赤峰市林西县官地乡,铜矿区的矿石主要类型为含锡石、毒砂的黄铁矿黄铜矿,少量为黄锡矿。遗址发掘中出土了多座炼炉以及炉渣、炉壁、矿石,对当时的冶炼技术提供了相当丰富的实物资料。
『肆』 古代人怎么提取铜的
湿法炼铜
CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O
CuSO4 + Fe == Cu + FeSO4
用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜,再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来,这种方法叫湿法炼铜。我国是最早使用这种方法炼铜的国家,一直沿用。 在欧洲,湿法炼铜出现比较晚。15世纪50年代,人们把铁片浸入硫酸铜溶液,偶尔看出铜出现在铁表面,还感到十分惊讶,更谈不上应用这个原理来炼铜了。
『伍』 古代炼铜什么时候开始的
从考古发掘的结果及考古遗址来看:
(1)彩陶马家窑型(甘肃东乡林家,1977年):青铜刀一件
(2)彩陶马厂型(甘肃永登连城蒋家坪,1975年):青铜刀一件
上述数量虽少,却是中国考古出土最早的青铜制品
(3)齐家文化
(公元前2000年左右,甘肃青海一带):铜制相关遗品已经比较多,经成份分析,约以红铜、含铅青铜及含锡青铜为主
(4)龙山文化
(公元前3000年~1080年,山东、山西、河北、河南):亦有大量铜制遗品出土,成份上均属红铜、青铜并用
总而言之,到了新石器时代的晚期,基本上已经是铜石并用的时代,只是当时对于青铜合金的冶炼技术,还未能成熟地掌握。换句话说从夏王朝(传说)→商
朝(信史),应该还有「红铜艺术」(合金成份较少)→「青铜艺术」(合金冶炼之表现)的阶段。
铜绿山古矿冶遗址
可与秦兵马俑媲美的铜绿山古矿冶遗址,是迄今世界上最古老的铜矿采掘、冶炼遗址。
据测定,这个古矿采掘、治炼的时间距今已有三千一百余年。同时连续采掘冶炼了十三个世纪(从西周到东汉)。
古矿冶遗址位于大冶县大冶湖畔。1973年深秋大冶有色金属公司的矿工在这里进行露天采矿,当电铲剥离到四十米深处时,出现了密如蛛网,迷宫般神奇的古代矿井,于是一场规模巨大的考古发掘便揭开序幕。
目前清理出来的古矿井,面积约有两平方公里,当时地下二十米至六十米几乎全被掏空,地面上的炉渣堆积如山。估计先后冶炼了八至十万吨铜。
古矿冶遗址可勾勒出一幅气势磅薄的采矿图:四百多座竖井、斜井与上面的条平巷纵横交错,层层迭压;矿井内整木凿成的排水槽蜿蜒连绵,四通八达;一根根圆木棰接或搭接成固定的方框,支护着中壁,提升矿石用的木制绞车,结构巧妙,制作精细……
『陆』 古代如何炼铜
1、火法炼铜:
例如以孔雀石(碱式碳酸铜CuCO3.Cu(OH)2,或写作Cu2(OH)2CO3)为原料炼铜。殷墟考古发现,3000多年前我国古代劳动人民已用此法。
孔雀石与点燃的木炭接触而被分解为氧化铜,继而被还原为金属铜:
方程式CuCO3.Cu(OH)2=2CuO+CO2+H2O
C+2CuO=2Cu+CO2
或CuCO3.Cu(OH)2+C==2Cu+2CO2+H2O
2、湿法炼铜:
中国人最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜,西汉时先用硫酸与氧化铜反应,再用铁置换出铜。
刘安《淮南万毕术》“曾青得铁则化为铜”,“曾青”指可溶性铜盐,即铜盐遇到铁时,就有铜生成。
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
『柒』 古人有哪些炼铜的方法
在我国商周奴隶社会,青铜的冶铸技术已有很高的水平.经过春秋战国,青铜一度
在制造兵器和生产工具方面进一步有所发展.到了秦汉,由于铁制工具的迅速进展,青
铜工具逐步被取代了.但另一方面又因为封建社会商品经济发展的要求,青铜大量地被
用于铸造钱币,而无法用铁器、漆器取代的青铜镜,其制作技术也在提高.总之,在我
国进入封建社会后,炼铜技术的发展并没有停顿,而在某些制造业中继续发展.
秦、汉以后,除青铜外,还出现了一些其他的铜合金.首先应指出的是铜锌合金,
也就是“黄铜”.最初冶炼这种铜锌合金,是通过将铜与含锌的炉甘石防在还原炉中冶
炼而制成的,后来在我国制造出单质锌以后,便直接将红铜与锌冶炼成黄铜合金.关于
这方面的可靠记载,见于宋代人崔昉的《外丹本草》,其中说:“用铜一斤,炉甘石一
斤,炼之即成黄铜一斤半”.元代著作《格致粗谈》也说:“赤铜入炉甘石炼为黄铜,
其色如金”.
明代李时珍《本草纲目》曾提到:“炉甘石大小不一,状如羊脑,松如石脂,赤铜
得之,即化为黄.今之黄铜皆此物点化也”.以上记载清楚地表明,早期黄铜的冶炼是
由碳酸锌矿石(古称炉甘石)与铜在还原炉中炼出的.尽管关于黄铜冶炼技术的最早记
载出现于宋、元人的著作中,但应该说在此以前我国已具备冶炼这种合金的技术条件了
,不能由此说冶炼铜锌合金是从宋以后才开始的.
特别应指出的是,在《天工开物》中,更具体而详细地记载了炼制金属锌(当时叫
“倭铅”)及黄铜的方法,谈到炼制黄铜时说:“每红铜六斤,入倭铅四斤,先后入罐
熔化,冷定取出,即成黄铜”.稍后,在《物理小识》中也有同样记载.
继黄铜之后,又出现了白铜即铜镍合金.在北宋末何芫的《春渚纪闻》中已有关于
用铜与砒石冶炼白铜的记载.元代著作《格物粗谈》中有“砒石炼为白铜,杂锡炼为响
铜”之语.明代李时珍在其《本草纲目》中说:“白铜出云南,赤铜以砒石炼为白铜”
.宋应星在其《天工开物》中亦说:铜“以砒霜等药制炼为白铜”.这些宋、元、明人
著作中提到的用砒石及赤铜炼制的白铜,很可能是指含镍的砷镍矿与赤铜炼制者.白铜
很可能在宋、元以前就已有了.
明、清以后我国制造的白铜器物远销于国外.到十七、十八世纪,东印度公司从我
国购买白铜器物,再远销于欧洲各国,欧洲语中Packtong(白铜)就导源于中国词“白
铜”.在这以前的唐代,波斯语、阿拉伯语中也把白铜称为“中国石”,可见也是来自
我国.但其成分及制法,则记载得很少.
在我国古代的炼铜技术中,还应特别指出的是:我国古代劳动人民很早就认识了铜
盐溶液里的铜能被铁取代,从而发明了“水法炼铜”的新途径.这一方法以我国为最早
,是水法冶金技术的起源,在世界化学史上是一项重大贡献.
早在西汉的《淮南万毕术》里,就有“曾青得铁则化为铜”的记载.曾青成分是2C
UCO3?CU(OH)2,易溶于苦酒(醋),又叫白青、空青.东汉时的《神农本草经》也有:
“石胆……能化铁为铜”的话,石胆或胆矾,成分是含水硫酸铜CUSO4?5H2O.南北朝时
的陶弘景则更进一步认识到不仅硫酸铜,而只要可溶性的铜盐类就能与铁置换反应.他
说:“鸡屎矾……投苦酒中(醋),涂铁,皆作铜色”.鸡屎矾可能是不纯的碱式硫酸
铜或碱式碳酸铜,难溶于水,但却能溶于醋,而与铁起置换反应.从而扩大了以前的认
识范围.
这种认识大约到唐末、五代间就应用到生产中去了.宋时更有发展,成为大量生产
铜的重要方法之一,这就是水法炼铜的“胆铜法”.这种方法比火法炼铜有许多优点:
它一则可以在产胆水(即硫酸铜溶液,俗称“胆水”)的地方就地取材;二则设备简单
,操作容易,不要冶炼、鼓风设备,在通常温度下就可提取铜,不须高温,节省了燃料
.
宋代时由于铸造钱币的大量需要,同时“胆水炼铜”又有上述优点,因此对“胆水
炼铜”甚为重视.宋代文献记载,当时南方用“水法炼铜”的约有十一处,其中以饶州
德兴、信州铅山和韶州岑水规模最为宏大.北宋每年产胆铜达一百万至一百七、八十万
斤,占当时铜总产量的白分之十五到百分之二十;南宋时铜产量虽大为减少,但胆铜比
重却大有增加,绍兴(宋高宗)年间,竟占铜总量的百分之八十五以上.
胆铜的生产过程包括两个方面.一是浸铜,二是收取沉积的铜.目前,我国有的地
方(如湖北黄石市)还仍用这种方法生产铜.
『捌』 古代如何炼铜
铜矿石-粉碎,置于柴火上-随着温度的上升铜矿石融化成铜水。
在我国古代的炼铜技术中,还应特别指出的是:我国古代劳动人民很早就认识了铜
盐溶液里的铜能被铁取代,从而发明了“水法炼铜”的新途径。这一方法以我国为最早
,是水法冶金技术的起源,在世界化学史上是一项重大贡献。
早在西汉的《淮南万毕术》里,就有“曾青得铁则化为铜”的记载。曾青成分是2C
UCO3?CU(OH)2,易溶于苦酒(醋),又叫白青、空青。东汉时的《神农本草经》也有:
“石胆……能化铁为铜”的话,石胆或胆矾,成分是含水硫酸铜CUSO4?5H2O。南北朝时
的陶弘景则更进一步认识到不仅硫酸铜,而只要可溶性的铜盐类就能与铁置换反应。他
说:“鸡屎矾……投苦酒中(醋),涂铁,皆作铜色”。鸡屎矾可能是不纯的碱式硫酸
铜或碱式碳酸铜,难溶于水,但却能溶于醋,而与铁起置换反应。从而扩大了以前的认
识范围。
这种认识大约到唐末、五代间就应用到生产中去了。宋时更有发展,成为大量生产
铜的重要方法之一,这就是水法炼铜的“胆铜法”。这种方法比火法炼铜有许多优点:
它一则可以在产胆水(即硫酸铜溶液,俗称“胆水”)的地方就地取材;二则设备简单
,操作容易,不要冶炼、鼓风设备,在通常温度下就可提取铜,不须高温,节省了燃料
。
宋代时由于铸造钱币的大量需要,同时“胆水炼铜”又有上述优点,因此对“胆水
炼铜”甚为重视。宋代文献记载,当时南方用“水法炼铜”的约有十一处,其中以饶州
德兴、信州铅山和韶州岑水规模最为宏大。北宋每年产胆铜达一百万至一百七、八十万
斤,占当时铜总产量的白分之十五到百分之二十;南宋时铜产量虽大为减少,但胆铜比
重却大有增加,绍兴(宋高宗)年间,竟占铜总量的百分之八十五以上。
胆铜的生产过程包括两个方面。一是浸铜,二是收取沉积的铜。目前,我国有的地
方(如湖北黄石市)还仍用这种方法生产铜。
在冶炼青铜的过程中,我国古代劳动人民还逐步发现了铜与锡、铜与铅的配比的改变,能够使炼制出来的青铜的属性发生变化.青铜熔点低,加进的锡越多,熔点越低.同时随着加锡量的增多,硬度也随之增高,远远超过了红铜的硬度.但是当加锡过多时,青铜反而变脆,容易断裂.后来,人们又发现在青铜中加入定量的铅,就能克服青铜较脆的弱点.通过反复的实践,到春秋战国时期,古人已经总结出配制青铜的合金规律.
古代世界冶炼生铁的技术最早发现于中亚,但是由于炼铁炉过小,鼓风力弱,只能炼出海绵状的块炼铁.从春秋晚期开始,中国在炼铁技术上就开始独领风骚,竖式炼铁炉成了生铁冶炼的主要设备.特别是到了汉代,国家专营的冶铁作坊技艺精进,使生铁得以大量生产.
『玖』 古代青铜是如何冶炼出来的
青铜冶炼之熔模铸造
熔模铸造又称失腊法。失腊法是用腊制作所要铸成器物的模子,然后在腊模上涂以泥浆,这就是泥模。泥模晾干后,在焙烧成陶模。一经焙烧,腊模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口,再从浇注口灌入铜液,冷却后,所需的器物就制成了。
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我国的失腊法至迟起源于春秋时期。河南淅川下寺2号楚墓出土的春秋时代的铜禁是迄今所知的最早的失腊法铸件。此铜禁四边及侧面均饰透雕云纹,四周有十二个立雕伏兽,体下共有十个立雕状的兽足。透雕纹饰繁复多变,外形华丽而庄重,反映出春秋中期我国的失腊法已经比较成熟。战国、秦汉以后,失腊法更为流行,尤其是隋唐至明、清期间,铸造青铜器采用的多是失腊法。
失腊法一般用于制作小型铸件。用这种方法铸出的铜器既无范痕,又无垫片的痕迹,用它铸造镂空的器物更佳。中国传统的熔模铸造技术对世界的冶金发展有很大的影响。现代工业的熔模精密铸造,就是从传统的失腊法发展而来的。虽然无论在所用腊料、制模、造型材料、工艺方法等方面,它们都有很大的不同,但是它们的工艺原理是一致的。四十年代中期,美国工程师奥斯汀创立以他命名的现代熔模精密铸造技术时,曾从中国传统失蜡法得到启示。1955年奥斯汀实验室提出首创失蜡法的呈请,日本学者鹿取一男根据中国和日本历史上使用失蜡法的事实表示异议,最后取得了胜诉。