中国古代的冶金化学+相关补充（图文）_写作素材

天若舞

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中国古代的炼丹术成就了中国最早的化学家。不过，我们现代的冶金技术还差很远。

中国古代的冶金化学

　　中国古代在铜、钢铁、金、银、锡、铅、锌、汞等金属的冶炼史上均居于世界的前列。中国古代的冶金技术，特别是秦汉以后的钢铁冶炼技术及其产品，不断向外输出，对亚洲各国产生很大影响。在著名的罗马学者老普林尼所著《博物志》中曾记载了“中国铁”西传的情况，并认为最优良和最卓越的钢是中国的产品。中国生铁（铸铁）的发明，大约比欧洲早1000多年。英国学者李约瑟认为，欧洲的铸铁技术是在11或12世纪由中国传去的。化学在冶金技术中占有很重要的地位，中国古代在冶金过程中积累了丰富的冶金化学知识。

　　冶炼红铜　中国先民在不断改进石器和寻找、开采石料的劳动中发现了天然红铜。这是他们最早利用的金属。在今甘肃单纯齐家文化的多处遗址中出土了这类铜质锻造器件。由于当时烧制陶器的技术已相当成熟，既有了耐高温的陶器,又能造成1000°C以上的窑温,这就具备了用矿石冶炼金属的条件。大约在距今5000年前，中国已进入了冶炼红铜的时期。最初是利用孔雀石类氧化铜矿石，将它与木炭混合加热还原，得到金属铜。

　　冶铸青铜　中国几乎在开始冶炼红铜的同时就出现了青铜，主要是铜锡合金，其中往往含有铅和其他金属。由于其硬度比铜大而且坚韧,熔点也较低，容易铸造,所以得到了较快发展。甘肃马家窑和马厂文化遗址中出土了约公元前2500年的青铜器件。最初冶炼青铜，大概是将红铜和锡矿石、木炭一起合炼而制得的；后来才逐渐发展到先炼出锡、铅，然后再与铜合炼。商和西周时期是中国青铜器的鼎盛时代（见彩图）。　　中国古代在铜、钢铁、金、银、锡、铅、锌、汞等金属的冶炼史上均居于世界的前列。中国古代的冶金技术，特别是秦汉以后的钢铁冶炼技术及其产品，不断向外输出，对亚洲各国产生很大影响。在著名的罗马学者老普林尼所著《博物志》中曾记载了“中国铁”西传的情况，并认为最优良和最卓越的钢是中国的产品。中国生铁（铸铁）的发明，大约比欧洲早1000多年。英国学者李约瑟认为，欧洲的铸铁技术是在11或12世纪由中国传去的。化学在冶金技术中占有很重要的地位，中国古代在冶金过程中积累了丰富的冶金化学知识。

　　冶炼红铜　中国先民在不断改进石器和寻找、开采石料的劳动中发现了天然红铜。这是他们最早利用的金属。在今甘肃单纯齐家文化的多处遗址中出土了这类铜质锻造器件。由于当时烧制陶器的技术已相当成熟，既有了耐高温的陶器,又能造成1000°C以上的窑温,这就具备了用矿石冶炼金属的条件。大约在距今5000年前，中国已进入了冶炼红铜的时期。最初是利用孔雀石类氧化铜矿石，将它与木炭混合加热还原，得到金属铜。

　　冶铸青铜　中国几乎在开始冶炼红铜的同时就出现了青铜，主要是铜锡合金，其中往往含有铅和其他金属。由于其硬度比铜大而且坚韧,熔点也较低，容易铸造,所以得到了较快发展。甘肃马家窑和马厂文化遗址中出土了约公元前2500年的青铜器件。最初冶炼青铜，大概是将红铜和锡矿石、木炭一起合炼而制得的；后来才逐渐发展到先炼出锡、铅，然后再与铜合炼。商和西周时期是中国青铜器的鼎盛时代（见彩图）。

河南偃师二里头早商遗址出土了30余件锡青铜器，包括生产工具、兵器和礼器。河南安阳出土的商代晚期礼器“司母戊鼎”是该时期青铜器的代表作，重875千克,是世界上最大的古青铜器，其中铜占84.77％，锡11.84％，铅为2.76％。

　　安阳小屯还出土了殷代的成块锡锭和外镀厚锡的铜盔。殷代墓葬中也发现有铅质酒器。这表明中国至迟在殷代已掌握了金属锡和铅的冶炼技术，有可能加入金属锡、铅炼制青铜。至迟在西周，中国已在冶铸中使用鼓风设备。湖北铜绿山古矿冶遗址还保存有春秋时期的炼铜竖炉，具有金门和鼓风口，已大体具备了现代鼓风炉的雏形。炼铜渣中含铜平均仅0.7％,表明那时冶炼技术已很高。战国后期成书的《周礼·考工记》记载了铸造各类青铜器的“六齐”规则（“六齐”是铸造青铜时铜和锡的六种配方）；战国末期成书的《吕氏春秋·别类编》有“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”的论述，说明那时对青铜的成分与性能之间的关系已有了较系统的知识。

　炼铁　中国先民用铁是从陨铁开始的。河北藁城县台西村曾出土商代的铁刃铜钺。河南浚县辛村也曾出土周初的铁刃铜钺和铁援铜戈。它们都是用陨铁锻炼成的。中国开始冶铁的时间大约在春秋时期。由于那时已经有了丰富的冶铸青铜的经验,进步很快,生铁和“块炼铁”几乎同时出现。长沙识字岭楚墓出土的铁臿、长沙杨家山和窑岭山出土的白口铁鼎是春秋晚期的生铁铸造品；甘肃灵台景字坪秦墓出土的铜柄钢剑和长沙出土的铁削，分别是春秋中期和末期的块炼铁制品。块炼铁冶炼温度低，夹杂物多，但含碳量低，接近于熟铁，熔点高，质地柔软，适于锻造器物；生铁的冶炼温度高，含硫、磷量较大,质地硬脆，但耐磨,适于铸造器物。（见彩图）

　　中国古代的生铁先后发展出了四个品种，即白口铁、灰口铁、麻口铁和韧性铸铁。白口铁发展最早，其中的碳以碳化铁(Fe3C)形态存在，质硬脆耐磨，适宜铸造犁铧之类。最早的灰口铁出土于河北满城西汉墓，用于制作车上的锏。因其中硅含量高，促使碳石墨化，因此脆性减小，而其中的石墨片又具有润滑作用，所以这种生铁正适合铸造轴承材料。麻口铁介于白口铁和灰口铁之间。铜绿山遗址和满城汉墓都有麻口铁犁铧出土。韧性铸铁是将白口铁加热，长期保温而得，碳以团絮状石墨析出，而基体相当于低碳或中碳钢，所以这种铸铁的出现，表明工匠已掌握了退火柔化处理技术。这一工艺在战国初期就初见端倪，后汉、魏晋南北朝时已得到广泛应用。

　　在战国时期，工匠在锻打块炼铁的过程中，由于炭火中碳的渗入而炼成了最早的渗碳钢，并掌握了淬火工艺。这种方法到西汉初年又发展成为百炼钢工艺。在西汉后期又发明了以生铁为原料的炒钢技艺，并从而得到熟铁。大约在晋、南北朝时发明了将生铁和熟铁按一定比例配合冶锻的方法，以调节铁中的含碳量，而创造了“团钢”（又名灌钢）冶炼工艺。中国的炼钢技术在中古时期一直走在世界的前列。

　　中国大约在秦代或汉初开始采煤为薪。河南郑州汉代古荥镇炼铁仍用木炭，在山东平陵、河南巩县铁生沟的汉代冶铁遗址中虽发现了煤块、煤粉和煤饼，但只用作加热炉和退火炉的燃料。五代时开始用煤炼铁。明代后期，中国炼铁不仅主要用煤，而且开始炼制和使用焦炭。

　　古荥镇汉代炼铁炉渣的流动性良好，渣和铁完全分离，炉渣中含CaO25％左右、MgO2.5％、铁生沟汉代冶铁遗址中曾发现石灰石。由此可知，那时冶铁已采用碱性熔剂。

　　胆铜法　用胆水炼铜是中国古代冶金化学中的一项重要发明。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液中的铜离子置换出来,还原为金属铜,再熔炼成锭。早在西汉时就已有人觉察到这一化学反应，《淮南万毕术》、《神农本草经》就提到：“白青（碱式碳酸铜）得铁化为铜”，“石胆……能化铁为铜”。唐代已有人用这种方法小规模炼制赤铜。北宋时胆铜法发展成为大规模生产铜的重要方法之一，最高年产量曾达180余万斤。

　　淘冶黄金　黄金都是以游离状态存在于自然界，分沙金和脉金（小金）两种。历史上的早期采金技术都是“沙里淘金”。例如，《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。开采脉金的时期就晚得多了，大约在五代之后。在河北藁城县台西村商代中期宫殿遗址中已有金箔出土。河南安阳殷墟也有许多金器出土，所以黄金淘冶加工技术的出现应早在商代前期，湖北随县擂鼓墩战国早期的曾侯乙墓中曾出土金盏、金勺、金盒及金弹簧，表明那时黄金加工技术已达到很高水平。

　　炼银　银虽有以游离状态或银金合金状态(黄银)存在于自然界的,但很少，主要以硫化矿形式存在,并多与铅矿共生。这种银最初大概就是从冶炼到的铅中发现的。所以银的利用较黄金晚。中国大约在春秋初期才开始采集银。陕西咸阳路家坡出土了东周的银质空首布(货币)。而在战国至汉代的墓葬中已有工艺技术较高的银器随葬品。东汉时期发明了以黑锡（铅）结金银的“灰吹法”。明代著作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。（如图）

　　天然黄金中总混有一些银，又常有人以银掺入黄金谋利，所以提纯黄金，使它与白银分离，在古代成为一门专门的技艺。中国曾先后利用黄矾－树脂法、矾盐法、硫黄法、硼砂法、矾硝法、矾硝盐法来分离金和银，有丰富的经验。

　　炼汞　在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂（硫化汞）状态存在。战国时期，中国已用水银作外用药。同时中国发明了利用水银的鎏金术。这种技艺发展到西汉初年已达到极高的水平。河北满城西汉中山靖王刘胜妻窦绾墓出土的“长信宫灯”（如图）

和茂陵（汉武帝墓）出土的鎏金马至今光灿夺目。从丹砂升炼水银的技术，在西汉时兴起的中国炼丹术中得到了很大的发展。方士们在密闭的设备中升炼水银，先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了蒸馏水银的工艺，设计了专用的装置，《天工开物》中也有类似记载（如图）。在中国的医药化学中还曾利用过铅汞齐、锡汞齐。唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。

　　黄铜　宋代以前，锌黄铜称为石，唐代已较多见，价值在银、铜之间。明代以前，这种合金是利用炉甘石（碳酸锌矿）和金属铜、木炭合炼而成的。这个炼制方法的记载最早见于五代末期的“日华子点庚法”，是一个炼金术的配方。此法一直沿用到清代。

　　炼锌　明初中国已掌握了从炉甘石炼取金属锌的技术，那时称这种金属为“倭铅”。16～18世纪中国已向欧洲出口锌锭，18世纪时出口锌的纯度达到99％。明代著作《天工开物》中有世界上现存最早的关于炼锌术的文字记载（如图）。

　　镍白铜　镍白铜自古是中国云南的特产。东晋常璩《华阳国志》就已记载：“螳螂县因山名也，出银、铅、白铜、杂药。”螳螂县在今滇北会泽、巧家一带。在其附近，东川产铜，贵州章赫县产锌，四川会理有古镍矿遗址。明代云南已大量生产似银的锌镍铜合金，含铜40％～58％，镍7.7％～31.6％，锌25.4％～45％,称为“中国白铜”。清朝康熙、雍正、乾隆三代，白铜大量销往欧洲。

补充：冶金化学

　　冶铁的规模和技术，秦汉时期，特别是西汉中期以后，有很大发展。西汉时期，炼铁高炉已开始使用石灰石为熔剂。东汉末建安年间，曹操命人造“百炼”宝刀五把，曹植为此作赋，说此刀“实真人之攸御”①，说明东汉百炼钢技术的发展似与炼丹术有关。

　　炼钢技术的继续发展

　　虽然秦汉时期青铜工具逐步被铁制工具取代，但是炼铜技术并没有停顿，而是在继续发展。除青铜外，这个时期还出现了一些新型的铜合金。《淮南子》里有“饵丹阳之伪金”一语。西汉东方朔所撰《神异经·西荒经》中说；“丹阳铜似金，……故《淮南子》曰饵丹阳之伪金，即此也。”据此可知，刘安所谓“丹阳之伪金”即丹阳铜。相传西汉武帝时丹阳人茅盈三兄弟先后入山修炼，“以丹阳岁歉，点化丹阳（铜）以救饥人”，所以“后人以煅粉点铜者，名其法曰丹阳”。葛洪《神仙传》载；“三茅君中之长兄大司命君茅盈冶铜于句容山（属丹阳郡）。”《抱朴子·黄白》里则明确记载了用武都雄黄点化铜为“黄金”的真秘，并且指出这就是刘向得自刘安的作黄金法。可见丹阳铜大概是一种砷黄铜，即含砷量在10％以下的铜砷合金。

　　在现存古籍中，“黄铜”一词最早见于西汉东方朔的《神异经》。在其《中荒经》中说：“西北有宫，黄铜为墙，题曰地皇之宫。”东方朔所见的黄铜大约即丹阳铜。

　　狐刚子在《五金粉图诀》中曾着重讨论“三黄相入之道”和“五金相入与不相入”之道。所谓三黄相入之道，就是用伏火三黄（雄黄、雌黄、砒黄）点化五金（金、银、铜、铁、锡）为药金、药银的方技。如以铜为例，狐刚子指出：“铜得伏雄，异性合同”；“铜得伏雌，成真是非”；“铜得伏砒，柔弱自低”。所谓“五金相入与不相入”之道，当指五金彼此间能否相互结合形成合金的规律。如狐刚子说：“金得银而虚，银得铜而疏，铜得铁而缩，铁得锡而舒，铜得锡而殊，锡得铁而俱。”同书还指出：“雄黄功能变铁，雌黄功能变锡，砒黄功能变铜，硫黄功能变银化汞。四黄功亦能变铁为铜，反铜为银，反银为金。如谷作米，是天地之中自然之道。”这里狐刚子明确提到“砒黄功能变铜”，四黄功亦能“反铜为银”，此“银”当为药银，显然是砷白铜，即含砷量在10％以上的铜砷合金。这表明我国古代炼丹家在东汉就已制得砷白铜。

　　汞、金、银等的冶炼技术

　　秦汉时期，汞、金、银等金属的冶炼技术也获得了许多新成就。狐刚子在《五金粉图诀》中还记载了“下火上凝”式炼汞法。这种方法是在铁质下釜中放置朱砂，“然后以瓮合之，以羊毛稀泥泥际口”，“先燃腐草”，再以木柴加热下釜，于是朱砂分解生成的水银便升到上瓮，冷凝在内壁上。狐刚子还对该法的水银产率作过定量研究，结论是：“好朱一斤，可得十二两，中朱十两，下朱八两。”据计算，他从优质朱砂（假设是纯HgS）中取得汞的产率已达87％。

　　在《出金矿图录》中，狐刚子首次记录了冶炼金银的“吹灰法”。他说：银“若未好白，即恶银一斤和熟铅一斤，又灰滤之为上白银”。他在“出金矿法”和“出银矿法”中都详细记载了“锡灰坯炉法”，即今所谓的“吹灰法”。东汉道教祖师张道陵所撰《太清经天师口诀》中也记载了炼金银的“吹灰法”：“铅炼金法：用金三十六两，用铅七十二两。作灰抔，火烧令干，密闭四边，通一看孔。安铅抔中。作一铁抔，大小可灰抔上，遍凿作孔，用合灰抔。抔上累炭，炭上覆泥。火之铅尽，还收取金。更作灰抔，如是三七遍，名曰铅炼金也。”

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jialuchen ZxID：7466425 关注Ta 注册时间 2009-06-23 最后登录 2011-09-06 在线时间53小时发帖10 搜Ta的帖子精华0 派派币200 威望1 鲜花0 鸡蛋0 在线时间53 小时访问空间加好友用道具发消息加好友他的帖子查看作者资料对该用户使用道具 0鲜花 0鸡蛋等级: 牙牙学语	举报只看该作者 4楼发表于: 2011-05-26 0 谢谢分享
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baixiaofeifei ZxID：10316486 关注Ta 注册时间 2010-01-13 最后登录 2024-11-23 在线时间1099小时发帖2754 搜Ta的帖子精华0 派派币725 威望4533 鲜花0 鸡蛋0 在线时间1099 小时访问空间加好友用道具发消息加好友他的帖子查看作者资料对该用户使用道具 0鲜花 0鸡蛋等级: 热心会员	举报只看该作者地板发表于: 2011-02-11 0 先进的古代人呀
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