古代如何炼铜

古代是如何炼铜~

古人最初采集铜矿石，是用于提炼纯铜。纯铜因为是红色的，所以叫红铜。红铜虽然可锻并能熔铸工具，但质地不如石器坚硬和锋利，制作出来的工具刀口容易钝。同时，由于红铜溶液粘稠，流动性差，所以难以浇铸出造型复杂的大件容器。古人在提炼及使用红铜工具过程中，发现将红铜与锡、铅等金属熔融在一起，就能克服以上这些弱点，于是开始在红铜中掺进定量的锡、铅，炼制出一种青灰色的合金，这就是青铜。与红铜相比，青铜有熔点低，易于铸造；硬度大；融化后流动性好，少气泡等优点，适于铸造锋利的刀刃和细密的纹饰。
青铜文化的出现和发展是建立在冶金设备的发展和完善基础上的。先进的炼铜竖炉是青铜冶铸业兴起的基础之一。从湖北大冶铜绿山发现的春秋时期的炼铜竖炉看，当时的竖炉由炉基、炉缸和炉身组成，在炉的前壁下部设有金门和出渣、出铜的孔洞，炉侧还设有鼓风口，整体结构已相当先进。
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。
战国时代的《周礼•考工记》里对于铸造各种青铜器物的合金配比，就有比较明确的记载："金有六齐，六分其金而锡居其一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居其一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居其一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。"这里的"金"是指青铜，"齐"是剂量的意思。
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。
高炉的鼓风设备叫“橐”（音tuó），是一只皮制的鼓风机。这种橐，在汉代又作了进一步的改进，由皮革制作的风囊和木架构成，有入风口和排风口，把几个橐连在一起的称为排橐或排，它可以增大进风量，增强燃烧的火力，把炉温迅速提高到炼铁所需要的1200多度。最早，橐用人力畜力带动。据史书记载，当时的炼铁，需要上百匹马拉动大型排橐鼓风，加上装运矿石的成百上千的工人，真是人强马壮。但是，无论人力还是畜力鼓风机都不能满足日益发展的炼铁的需要，炼铁业呼唤更有力的鼓风机的出现，于是功率更强大的水力鼓风机——水排应运而生了。宋代的王祯在《农书》中详细记载了水排的结构和工作原理，并绘图说明。水排是在湍急的水流之滨竖立起的巨大的木轮，靠水流的冲击力带动木轮转动，再由传动机构带动橐排的转动，从而将强大的风吹入高炉。古代水力鼓风机所包括的动力机构、传动机构和工作机构三部分已经达到相当完备的程度，制作技术和尺寸大小和中国高炉的规模相适应，举世无匹。
铸铁柔化术是中国古代钢铁业的另一重大发明。铸铁炼制出来之后，因为性脆、缺乏韧性而不适合锻造优良的铁器。而适合锻造铁器的铸铁，因热处理的温度和方法的不同，分作白心可锻铸铁和黑心可锻铸铁两种。白心可锻铸铁具有比较高的硬度和强度，黑心可锻铸铁具有较好的耐冲击性。这种技术的关键是将普通铸铁长时间高温加热，使其中的化合碳发生变化，当碳的含量介于铸铁和钢之间，其性质也随之变化，具有较强的延展性并保持了一定的硬度。这种技术叫铸铁柔化术。
炒铁是古代中国钢铁冶炼的重大发明，是一种简便有效的炼铁术。方法是把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态，再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”，让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化，从而得到中碳钢或低碳钢。如果继续炒下去，就得到含碳更低的熟铁。这种方法始于西汉，东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术。
两晋南北朝时，新的灌钢技术兴起了。这种方法是先将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便“灌”入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢。这样，只要配好生熟铁用量的比例，就能比较准确地控制钢中含碳水平，再经过反复锻打，就可以得到质地均匀的钢材。这种方法比较容易掌握，工效提高较大，因此南北朝以后成为主要炼钢方法。灌钢技术在南北朝时已相当流行，这种方法是在炒钢的实践过程中逐步发展起来的。

古人最初采集铜矿石，是用于提炼纯铜。纯铜因为是红色的，所以叫红铜。红铜虽然可锻并能熔铸工具，但质地不如石器坚硬和锋利，制作出来的工具刀口容易钝。
同时，由于红铜溶液粘稠，流动性差，所以难以浇铸出造型复杂的大件容器。
古人在提炼及使用红铜工具过程中，发现将红铜与锡、铅等金属熔融在一起，就能克服以上这些弱点，于是开始在红铜中掺进定量的锡、铅，炼制出一种青灰色的合金，这就是青铜。
与红铜相比，青铜有熔点低，易于铸造；硬度大；融化后流动性好，少气泡等优点，适于铸造锋利的刀刃和细密的纹饰。青铜文化的出现和发展是建立在冶金设备的发展和完善基础上的。先进的炼铜竖炉是青铜冶铸业兴起的基础之一。
从湖北大冶铜绿山发现的春秋时期的炼铜竖炉看，当时的竖炉由炉基、炉缸和炉身组成，在炉的前壁下部设有金门和出渣、出铜的孔洞，炉侧还设有鼓风口，整体结构已相当先进。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。
战国时代的《周礼考工记》里对于铸造各种青铜器物的合金配比，就有比较明确的记载："金有六齐，六分其金而锡居其一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居其一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居其一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。"这里的"金"是指青铜，"齐"是剂量的意思。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。高炉的鼓风设备叫“橐”（音tuó），是一只皮制的鼓风机。这种橐，在汉代又作了进一步的改进，由皮革制作的风囊和木架构成，有入风口和排风口，把几个橐连在一起的称为排橐或排，它可以增大进风量，增强燃烧的火力，把炉温迅速提高到炼铁所需要的1200多度。
最早，橐用人力畜力带动。据史书记载，当时的炼铁，需要上百匹马拉动大型排橐鼓风，加上装运矿石的成百上千的工人，真是人强马壮。
但是，无论人力还是畜力鼓风机都不能满足日益发展的炼铁的需要，炼铁业呼唤更有力的鼓风机的出现，于是功率更强大的水力鼓风机——水排应运而生了。宋代的王祯在《农书》中详细记载了水排的结构和工作原理，并绘图说明。水排是在湍急的水流之滨竖立起的巨大的木轮，靠水流的冲击力带动木轮转动，再由传动机构带动橐排的转动，从而将强大的风吹入高炉。
古代水力鼓风机所包括的动力机构、传动机构和工作机构三部分已经达到相当完备的程度，制作技术和尺寸大小和中国高炉的规模相适应，举世无匹。铸铁柔化术是中国古代钢铁业的另一重大发明。铸铁炼制出来之后，因为性脆、缺乏韧性而不适合锻造优良的铁器。
而适合锻造铁器的铸铁，因热处理的温度和方法的不同，分作白心可锻铸铁和黑心可锻铸铁两种。白心可锻铸铁具有比较高的硬度和强度，黑心可锻铸铁具有较好的耐冲击性。这种技术的关键是将普通铸铁长时间高温加热，使其中的化合碳发生变化，当碳的含量介于铸铁和钢之间，其性质也随之变化，具有较强的延展性并保持了一定的硬度。这种技术叫铸铁柔化术。

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

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万全县15698459012： 古代精铜是怎么炼出来的 - ？
国耐胰岛： 自然界采得的铜矿一般是辉铜矿Cu2S和黄铁矿CuFeS2. 炼铜方法很多,这里只介绍传统的火法. 先经过选矿,提高矿物的纯度. 再通入空气进行煅烧,铜元素转化为Cu2O,加入SiO2,以矿渣的方式除去铁元素. 接下来,1:2混合Cu2S与Cu2O,高温下发生如下反应得到粗铜: Cu2S+2Cu2O=3Cu+SO2 以粗铜为阳极,精铜为阴极,在硫酸铜溶液中电解得到纯度为99%以上的精铜.

万全县15698459012： 古时候青铜器怎么炼制的?? - ？
国耐胰岛： 熔点: 青铜是红铜和锡或铅的合金,熔点在700~900℃之间 原料来源: 古代人根据经验寻找铜矿.孔雀石的出现是铜矿最直接的找矿标志,铜草等植物成为间接的找矿标志.因无机械破碎技术与设备,为地表开采和近地表开采, 以氧化矿石为...

万全县15698459012： 古人有哪些炼铜的方法? - ？
国耐胰岛： 一,干炼:矿石加热分解或加还原剂还原,较常用,但纯度低,多制成青铜.二,湿炼:古代曾有人铁锅煮蓝矾水,数次之后铁锅变铜锅,这是硫酸铜中的铜被铁置换了.

万全县15698459012： 古代是如何炼铜 - ？
国耐胰岛： 古人最初采集铜矿石,是用于提炼纯铜. 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...

万全县15698459012： 古时如何炼铜? - ？
国耐胰岛： 湿法炼铜 方程式: Fe+CuSO4==Cu+FeSO4

万全县15698459012： 中国是世界上最早对金属资源进行利用的国家.(1)中国古代常用的炼铜方法有两种.方法一:胆铜法,也就是“湿法炼铜”,其原理是将胆矾(硫酸铜晶体)... - ？
国耐胰岛：[答案] (1)根据“将胆矾(硫酸铜晶体)溶于水,再将铁放入胆矾溶液中把铜置换出来”,则其化学方程式为:Fe+CuSO4═Cu+FeSO4;“将孔雀石【Cu2(OH)2CO3】加热分解成黑色固体、水和二氧化碳三种氧化物”,则其书写化学方...

万全县15698459012： 古人有哪些炼铜的方法 - ？
国耐胰岛： 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...

万全县15698459012： 中国古代怎样炼铜呀? - ？
国耐胰岛： 2FE(OH)3 =加热=氧化铁+3 H2ONH3 + H2O = NH3? H2O 铁+铜硫酸铜== +硫酸亚铁 二钠+2 H2O = 2NaOH H2↑

万全县15698459012： 中国古代人很早就掌握了胆铜法炼铜的技术 方程式为 - ？
国耐胰岛：[答案] 水法炼铜(胆铜法)的详细原理 湿法炼铜的化学方程式是:1.CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 基本反应类型:复分解反应2.CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 基本反应类型:置换反应湿法炼铜也称胆铜法,其生产过程主要包括两个方面.一是浸铜,就...

万全县15698459012： 用黄铜矿是如何炼铜的 - ？
国耐胰岛： 炼铜术在人类使用的金属中,首先被加工利用的是天然红铜.从中国甘肃齐家文化遗址中发掘出铜刀、铜锥、铜凿和铜环等多种天然红铜器,经分析其含铜量达99.8%.在埃及和美索布达米亚的最古老的文化遗址中,也曾发现被熔铸和冷锻而...