古代块炼铁技术

在人类进化史上,铁器的出现促使生产力飞跃发展。而人工最初制得铁,则是采用固体碳还原铁矿石的方法,即所谓“块炼铁技术”。并以块炼铁为原料,通过锻焊而制得各种农具、工具和兵器。古代块炼铁锻焊技术是现代粉末冶金的雏形,或者说,后者是前者在新水平上的复兴和发展。 本文介绍了古代块炼铁技术的产生及发展情况,论述了块炼铁技术与现代粉末冶金技术的关系。

中国古代块炼铁技术

本文介绍了我国古代块炼铁技术的产生和发展,讨论了古代块炼铁技术与现代冶金技术及粉末冶金技术的关系,我国铁器最早见于西周晚期,铁器的使用对春秋战国时期的社会大变革起到巨大的推动作用,人工最初制铁,是采用固体碳还原,即块炼铁技术,对冶金技术进步具有重大意义的现代直接还原铁(DRI)技术,是古代块炼铁技术在新水平上的复兴,以铁精矿粉为原料生产粉末冶金用铁粉的工厂,我国已有几家投产。

我国古代块炼铁技术研究综述

块炼铁技术是我国古代两大冶铁技术之一,在人类社会发展史上产生了极大的推动作用。文章介绍了有关我国古代块炼铁技术的研究现状,以期为未来的研究提供参考借鉴。

中国古代块炼铁技术综述

在人类进化史上，铁器的出现促使生产力飞跃发展。而人工最初制得铁，则是采用固体碳还原铁矿石的方法，即所谓“块炼铁技术”，并以块炼铁为原料，通过锻焊而制得各种农具、工具和兵器。文章介绍了块炼铁技术的产生和发展过程及考古发现的块炼铁制品，同时，也阐释了块炼铁技术对社会发展起到推动性的作用。

对中国古代块炼铁技术的思考

甘肃临潭陈旗磨沟遗址出土的14c.B.C.左右的铁条是目前国内发现的最早块炼铁的实证,中国古代块炼铁技术从出现到消失,延续了千余年。早期块炼铁制品主要集中于西北和中原地区,块炼铁和块炼渗碳钢是汉以前新疆铁器主要工艺方法,而中原地区,最晚春秋晚期已经有了白口铁产品。新疆和甘青地区早期冶铁制品尚缺乏独立起源的技术和社会基础,而西亚、中亚、东亚之间存在的西东文化交流的青铜之路为这些地区的块炼铁提供了交流的可能与途径。

从块炼铁到生铁是“冶铁技术史上的巨大飞跃”

我们通常说的"铁"分"生铁"和"熟铁"两种,包括"钢"在内,都是以铁(Fe)和碳(C)两种元素为主的一种合金。人们通常把含碳量在0.05%以下的叫熟铁,0.05到2.O%的叫钢,2.0%到6.67%的叫生铁。人类早期炼得的熟铁叫块炼铁,它是铁矿石在800到1000摄氏度左右的条件下,用木炭直接还原得到的。块炼铁和生铁比较起来。,如下几个缺点:一是不能连续生产,生产率比较低,产量比较小;二是成形费工费时;三是所含非金属夹杂比较多,要通过反复锻打才能排除;四是含碳量低,因而很软。生铁的冶炼温度是1150到1300摄氏度,出炉产品呈液态,可以连续生产,可以浇铸成型,非金属夹杂比较少,质地比较硬,冶炼和成形率比较高,从而产量和质量都大大提高。所以说由块炼铁到生铁是炼铁技术史上的一次飞跃。

炼铁生产的过去、现在和未来

分析炼铁生产的演变过程,讨论高炉的作用及其发展前景。

炼铁生产的演变

讨论了炼铁生产的演变过程，分析了直接还原和熔融还原的发展趋势。

冶金考古行万里 另辟蹊径探文明——李延祥教授访谈录

李延祥教授1985年9月起师从柯俊院士,先后攻读硕士、博士学位,于1995年6月获北京科技大学博士学位.现任北京科技大学科技史与文化遗产研究院教授、博士生导师,金属与矿冶文化遗产国家文物局重点科研基地主任,是中国冶金考古和冶金史的主要研究者之一.他建立了通过炉渣揭示古代炼铜技术流程的方法,并利用这一方法对湖北大冶铜绿山、辽宁凌源牛河梁、南京九华山等多处古矿冶遗址进行了研究.为配合中华文明探源工程等重大项目,率领研究团队对晋南、河西、辽西、长江中游地区百余处早期青铜冶金遗址进行了系统的田野调查和研究,为学术界提供了一批新的研究成果.近期还开展了早期绿松石开发与产品流布、汉魏时期南方块炼铁冶炼技术、宋元时期煤炼铁等方面的研究,推动并参与的甘肃张掖西城驿炼铜遗址、北京市延庆水泉沟辽代炼铁遗址、湖北大冶铜绿山四方塘冶炼遗址与墓葬发掘项目,先后获评全国六大考古发现、全国十大考古发现.李延祥教授先后主持4项国家自然科学基金项目,参加4项国家自然科学基金项目、3项国家重大科技项目及多项教育部、科技部课题,发表论文百余篇.主讲研究生课程有冶金考古学、科技考古专题、世界史;主讲本科生课程有世界史、冶金史,2013年荣获北京市优秀教师.曾任民盟北京科技大学支部副主委兼宣传委员.李延祥教授多次来南宁与广西民族大学进行合作研究并指导科技史学科建设.2006年4月起被聘为广西民族大学兼职教授和科学技术与社会发展研究中心副主任,负责指导岭南地区冶金考古工作.

木-铁体系冶铁术的发明和流传

该文特别强调"木-铁时代"与"木-铁体系"中木质构件的重要性。不仅对于铁或钢制武器必须装置木柄,而且"木-铁时代"的各类工具、农具、兵器、房屋、车辆、船舶、纺织机、传动机和种种器械结构中,木质材料都是必不可少的重要部分。冶铁术和木-铁复合工具的不断改进和广泛发展,促进世界体系的积极互动和文明演化。火技术进化到"陶冶时代"的青铜器时期,尚未能彻底淘汰落后的石器,只有依靠冶铁术和木-铁器技术才完成了这项历史性任务。"火技术"的"陶冶时代"和接连而来的"木-铁器时代",复合工具经历了"木-石、木-铜、木-铁"等演变,只有各种木-铁复合工具技术一直流行到现在,而且对于近代"产业革命"和现代一系列技术革命仍在继续发挥作用。

三门峡虢国墓地M2009出土铁刃铜器的科学分析及其相关问题

三门峡虢国墓地出土铁刃铜器是中原地区较早的用铁证据。利用金相显微镜、扫描电子显微镜—能谱仪(SEM-EDS)、电子探针(EPMA)等多种方法,对三门峡虢国墓地M2009出土的3件铁刃铜器进行了科学检测分析。结果显示,铜骹铁叶矛(STG001)铁质部分可见硅酸盐与氧化亚铁共生夹杂,且沿着加工方向拉长,其材质为块炼铁。铁刃铜削(SGT002)和铜内铁援戈(SGT003)残留铁金属颗粒中均检测出较为显著的Ni和少量Co,SEM-EDS线扫描分析显示Ni和Co在各相之间存在高低交错的分布特征,判断其材质为陨铁,其Ni含量处于铁陨石ⅢC和ⅢD之间,原始结构应属极细粒八面体铁陨石(Off)或无纹铁陨石(Ataxite)类型。样品STG001和SGT002铜质部分均保留较为典型的锡青铜铸造组织形态,基体为已腐蚀的α固溶体,残余(α+δ)固溶体均匀分布,铜铁结合处无明显的晶粒变形和再结晶现象,显示该区域未经历铸后的冷热加工。由此推断,铁刃部分应是先锻打加工成形后,嵌入铸造铜质部分的组合陶范,通过铸接的方式与铜质部分紧密结合而形成铜铁复合器物。简要梳理了中国早期铁金属的使用证据,指出陨铁和人工冶铁制品在虢国墓地的同时出现,显示了该时期在研究中国铁冶金技术起源和传播中的重要地位。西北地区在早期块炼铁技术传播中扮演了重要角色,而生铁技术在中原地区的产生则与商周青铜铸造技术传统关系密切。

陕西黄陵寨头河战国墓地出土铁器的初步科学分析研究

寨头河战国时期戎人墓地的发掘,为探讨东周时期的民族迁徙和融合、文化技术交流等问题提供了新的资料。本文对出土的9件铁器进行了科学分析研究,并就其相关的文化联系、技术交流进行了初步探讨。结果显示,寨头河墓地出土的铁环和铁带钩两种器物在技术上存在明显的差异,其中铁环均为块炼铁制品,而铁带钩则为生铁铸件。本文指出,寨头河墓地生铁制品的出现与三晋地区的影响关系密切,而块炼铁制品的存在,则可能反映了墓地的戎族属性及其与西北地区早期冶铁技术传统所存在的渊源关系。

湖南怀化大塘古代冶铁遗址初步研究

通过对湖南省怀化市新建镇大塘村古代冶炼遗址进行考古学调查及试掘,并对出土的陶瓷器进行分析,初步判断其为清代遗址。采用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)及X射线衍射分析(XRD)等手段对出土炉渣、矿石等冶金遗物进行成分和物相检测分析。结果表明,大塘遗址为块炼铁遗址,所使用矿石含钛磁铁矿及赤铁矿。对该遗址的研究可为探讨清代怀化地区及湖南社会组织结构、生产方式及经济生活提供了重要的线索。

广西梧州后背山遗址冶炼技术初步研究

采用扫描电子显微镜能谱仪对广西梧州后背山遗址出土的炉渣、矿石及炉壁等冶金遗物进行科学检测。结合炉渣形态、基体成分与物相、炼炉型制分析研究,结果表明,后背山遗址为一处古代块炼铁冶炼遗址。该遗址为目前梧州地区发现并经科学发掘的一处年代最早的冶炼遗址,对该遗址及其出土冶金遗物分析研究,可以为探讨古代梧州地区乃至岭南地区早期冶铁技术的起源、发展与传播提供重要的线索。

广西平南六浊岭冶铁遗址出土冶金遗物初步研究

广西贵港市平南县六陈镇六浊岭遗址是目前贵港地区冶铁遗址群中唯一一处经科学发掘并报告的冶炼遗址,共清理13座炼炉,出土了大量炉渣、矿石、木炭、鼓风管及炉壁等冶金遗物。对木炭进行碳十四测年分析,结合出土陶瓷器类型学分析可知,六浊岭遗址为一处晋唐时期的冶炼遗址。采用扫描电子显微镜能谱仪(SEM-EDS)成分分析及金相显微镜观察等科学分析方法对遗址出土的炉渣、铁块及矿石等冶金遗物进行科学分析,结果表明,平南六浊岭遗址为一处块炼铁遗址。

我国古代锻压技术初探

叙述了我国古代在锻造铠甲、剑、刀时所取得的锻压技术成就;指出了我国最早的锻件——商代铁刃铜钺,是用陨铁锻成,距今已3300多年;明确了我国青堂羌冷锻铁甲“三分减二乃成”的形变量控制定律是世界上最早的锻压理论之一;指出了远在2000多年以前,中国就有完整的锻造生产线。

镶在石块间的“蝴蝶”——铁细腰

研学旅行的途中,我们总在这些层层阶梯中发现这些“蝴蝶”,他们虽无法翩翩起舞,却有着别样的美。这些“蝴蝶”就是铁细腰。我国块炼铁始于春秋时代。在掌握块炼铁技术后不久,古人就炼出了含碳2%以上的液态生铁,并铸成工具使用。据考古发现,最早人工冶炼铁器是在春秋时期,目前已发现的有大约二十件物件,有凹形锄(番)刃、梯形饼刃、削、刮刀、剑、鼎等,经金相核验,多数属固态还原的块炼铁(指含碳量低的铁)。

湖北鄂州古代冶炼遗物初步分析

本文对湖北鄂州市16处遗址47枚炉渣运用SEM-EDS方法进行科学研究。结果表明,这批炉渣分为两大类,第一大类与冶铜有关,其中何垴湾遗址发现锡青铜冶炼迹象。第二大类与冶铁有关,又可分为3个亚类。Ⅰ类为块炼铁渣,宋明时期遗址上出现该类渣反映了传统技术的延续,其技术水平要比广西贵港地区汉至六朝时期的块炼铁技术高。Ⅱ类炉渣相应的冶金活动与生铁的熔化铸造有关。Ⅲ类为生铁冶炼渣。本批炉渣的科学分析为完善鄂东南地区古代冶金技术研究提供了新的材料。

延庆山戎文化铜柄铁刀及其科学分析

延庆山戎文化墓出土了一枚铜柄铁刀 ,时代约与春秋中期早段相当。从外形考察和扫描电镜能谱的分析情况看 ,其刀身当是块炼铁锻制的 ;从X射线探伤分析的情况推测 ,它很可能是先用块炼铁锻制刀身 ,之后再浇铸铜柄 ,而合铸成型的。这是山戎文化区年代最早的铁器 ,也是我国今见年代较早的铁器之一 ,对我们了解早期铁器的冶炼和成型工艺都具有积极的意义。