人类历史上的青铜时代是一次文明的飞跃,青铜炼制,开始的阶段到底是怎样的?人类是怎样认识金属和矿石的?
青铜的出现,开始时可能并不是做为合金去加工的。只是恰巧利用了不同地方的矿石,做出了铜铅锌锰含量不等的铜器。 只是经过几百年发展,在一些冶炼中心,比如,河南安阳,湖北郢城,巴蜀三星堆,好几种来源的矿石放在一起冶炼,才出现了质地优良的青铜器,先秦时代,朝代更迭,前朝庙堂的神位宝鼎,彝器陈设一并要捣毁,消灭其国祚。对比不同产地铜器的质地,色泽和声音,铸造工匠才开始把旧的铜器打碎,不同地区来的青铜器全部放在一起熔化。或者改变矿石的比例,掌握了最佳的青铜冶炼配方,而且是不同坑口的矿石配比多少,没有铜铅锌锡的具体比例。人类制造出单质的铅,锡,锰,可能要晚了很多时间。
闪电,火山,让人类见识到火的威力,火在人类进化过程中又一次展示了它的魔法力量。
古代铜匠用天然火,把铜矿石炼出铜水,再塑造成各种器皿。铜匠以孔雀石为原料,炼铜,再做成各种各样的器物。
颠覆认知的是------,在石器时代结束后,人类可能先炼出青铜后炼红铜。铜的历史比铁早,铜比铁的出现早1000多年。三四千年前,中国人开始采铜矿石炼铜。
随着炼制青铜作坊的发展,锡、铅矿在金属冶炼中的作用配比才渐渐被世人发现。
地层中的红色铜矿容易找,而褐色铁矿不容易找。在远古时代,最早使用的铁器可能不是来自于地球,而是利用了陨石。
上古时代,天然铜和黄金在地表比较见多。铜和铁的氧化物是我们最早认识的颜色,蓝绿黄红。
红色的铜矿石比铁矿石更容易识别,更容易开采。
天然铜比铁质地软,熔点低易加工。但是可以使用的天然金属总是少量的,做首饰,祭祀的器物可以,做工具和炊具的话,产量跟不上。所以,只有金属冶炼技术才真正促使了文明的飞跃。
最早出现在人类视野的金属就是天然铜和黄金。但是,最早出现的大器物却是青铜制作的。古埃及和西亚地区大概在公元前4000年~5000前就已利用铜石,
在石器时代,人类就发明了制陶术。制陶所需温度需要700至1000℃多度,可以超过铜的熔点1083.4℃,可炼得红铜。炼铜是建立在烧陶技术基础上的,能烧陶就能炼铜。古人先烧陶,再炼铜。我们知道使用炉子取暖做饭,每个月都有清理炉膛,里面会有炼出的砟石,这是泥土和煤炭里可以熔化的矿物质。也有人说是骨头放火里烧毁,和碳出现什么反应。在炉膛里也是看到绿色发黑的玻璃状天然釉。人类发明制陶技术的同时,或许无意间会把铜矿石摆在火炉边,铜石加热发生了变化,出现了坚硬的金属,就像玻璃被初次发现一样。
另一方面,石器的制造经历了两个时期,打制和磨制,这是公认的。近年有一些学者提出一个观点,在新石器时代末期,出现了锻造石器,中外学者和收藏家都提出过这个看法。由于火焰的力量,古人可能想通过火的加持,增强他的武器的力量,有一部分石器加热后软化了,但是冷却后又变得坚硬。古人可以利用火加热石器,塑造出锋利的形状。
尼安德特人可能使用 石器锻造技术,这发生在大约4万年前。
铜器时代冶炼和铸造金属的创新开始改变社会。大约从公元前5500年开始,早期的工匠开始用铜和金这类天然金属制造神器和首饰生活用品,不使用火锻造 ,后来开始加热金铜,用石锤打造成更加精美的造型。
最早开始熔炼和铸造出的铜只是粗铜,杂质含量高。由于矿石中有多种金属非金属元素,通过火焰,所有能融化金属就呈现出来,这就是最早的青铜,或许铅锌矿物质含量高,这样的青铜就发灰色发白色,或许砷含量高,铜器就出现金黄色,并有,含有锡矿物质的铜器质地更加坚硬,耐敲打。后来,冶金过程中减少了铜矿石成分,不断加入其他金属矿石,或者石灰,盐碱,第一件合金“青铜器”在公元前3000+4000年左右投入使用。
新石器时代磨制石斧的使用是重大的进步,有大量的岩石可以作为工具。公元前10世纪,玻璃出现。公元前3世纪,古印度人炼制了第一炉钢铁,当然,最早掌握炼铁技术的是西亚的西台人,可能在今巴勒斯坦和叙利亚境内。
石器时代的材料以骨头贝壳、石头及黏土,最早的工具是在旧石器时代出现,随着进入中石器时代,工具变得更加复杂精致,更加锋利。在石器时代末期,人类利用火有一次改造了石器。
人类开始使用铜、金、银作为材料,由于这些金属较为柔软,一般用于服仪上的装饰,无法替代其他材料所制成的工具。
钢铁的锻造温度范围为1300~700°。 温度450℃时,可以对纯铜多次锻造,铜部件可以良好的改变形状, 像制造钢铁武器那样对青铜武器进行锻打、热处理等工序,可以提高青铜武器的性能,有一些青铜武器就是铸造成型后加以锻压。
对于石器加热后的的锻造,并不是所有石头都可以在不改变性状的前提下熔化的,对于能熔化的石头,多数会在1000多度开始熔化,也可以说变为流体,石头是由多种矿物组成的,在1000多度的时候,一些矿物熔化了,另外一些则还没熔化。比如花岗岩,砂岩,石英,黑曜石,它们是在1700度左右熔化。
明火的温度大概是,600-----750.窑內木炭火焰 可以达到1200度。石油和蜡烛火焰 至1100 度,鼓风烈焰热点可能是1300-1400,比较一下普通打火机火焰 280至600。在开放的火堆里,中层的木炭可以达到熔化铝的温度,大概在700度左右;在金匠的相对密闭的风箱炉子里边,环境温度可以达到900度甚至1000度。这些都为锻造石器提供了可能的条件。
也有一种可能,若石器本身就是一种矿石,经过火的锻造,会更加坚硬,出现金属光泽,不易断裂。
自然铜是铜元素在自然界天然生成的各种片状块状体,数量不多,氧化过的自然铜表面为红色,棕黑色或绿色。自然铜中往往还会含有微量的铁、银和金等元素。原生自然铜也含少量或微量铁Fe、Ag、Au、Hg、Bi、Sb、V、Ge等元素;含铜硫化物矿床常与赤铁矿、孔雀石、辉铜矿等伴生。自然铜有时也在砂砾岩中。但更多的是铜的氧化物和碳酸盐,如赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿等矿物。
世界著名的自然铜产地有智力,南非,美国的苏必利尔湖,俄罗斯图林斯克,中国的湖北大冶、云南东川、江西德兴、安徽铜陵、四川会理及长江中下游湖北等地,也是主要铜出产地,这些也是中国最早的青铜器制作中心。
在自然界,各种矿藏是不均匀分布的,往往十几种矿物元素集中在一个矿脉上。一块矿石,同时含铜,金,铅,锌,锰,硅钙等。
下面我们来看看几种主要矿藏的成份。锌多金属矿含有铜、铅、锌、硫。
另一类锰铜矿,伴生矿物有硬锰矿、黑锰矿、孔雀石、重晶石、方解石。
还有一个是砷铜矿,一种铜的砷化物矿物,既含有价金属铜,又含有害元素砷。用砷铜制作器物,是中亚青铜文化的一个特点。
彩陶文明是人类在东方黄河流域制造的一个参考的时代。陶器制作时加入的颜料,多是天然矿物质,铁红,黄铁矿,白垩,。绿松石和石青,的颜色当时没有出现,
黄河流域,有大河冲积平原、河水冲刷形成的台地、地势开阔,土质肥沃,气候温暖,适合农业耕作,四五千年前,农业发展较快,人们同时大量使用石制、骨制、陶制和木制的农业工具。
彩陶无论数量还是精致程度都堪称新石器时代文化之冠,色彩为黄色或红色,上有亮黑色的装饰。其装饰图形的特色为弯曲漩涡线条,圆点,波浪形线条或平形交叉的线条,
此时期的青铜制作在东亚范围内算是刚起步,对当时经济方面无甚影响。
属于马家窑类型的甘肃省临夏市东乡林家遗址曾出土一件使用陶范铸造的青铜小刀,这件青铜刀可能是中国地区最早的青铜器,学者一致认定是通过交换域外输入的。
陶器颜料经过烧制,千年不变色,一些矿物质颜料可能在烧制时发生化学置换,因为有木炭和甲烷。这个可能对发展金属的冶炼方法有帮助。
彩陶是先绘彩后烧制,因此,所选矿物颜料必须要耐高温,在高温下显色却不分解,仍能保持原有颜色。早在数万年以前,人类就已发现并开始利用天然矿物颜料,人类对矿物颜料的认识及使用,经历了数万年的历程,铁锈红,黄铁矿石,石灰白,锰矿黑,大概很早就为人类掌握。除了常见的红,彩陶上亦有其他矿物质颜料的使用。比如白,黑,黄,紫(铁锈色)。彩陶上的颜料红彩:其显色元素为铁。赭色的主要成分是氧化铁。黑色显色元素是铁和锰,显色物为四氧化三铁。一些地区出现个别白颜料,显色物为较纯的石英过石膏。
绿松石,又称松石,是一种水合铜铝磷酸盐矿物,一种昂贵的颜料。颜色从蓝、绿色到浅绿、浅黄色,硬度则差异较大。其中以蓝色的最为贵重,可作昂贵的首饰装饰在埃及,中亚以及多处古波斯墓葬中发现绿松石饰物。在古代,藏族文化中,藏民认为绿松石是神之化身,也被当作佛教的供品。绿松石作为颜料很昂贵,若是这中含有铜质的颜料经过火烧制,再经过木炭的化学反应,会不会出现金属铜呢。石青这种蓝色,本身就铜矿裸露在地表的一部分,与氧硫水发生反应生成的,他本身就是铜矿粉,若在陶器上加热石青。更有可能会出现片状的铜金属。
我们看看一些早期被人类认识的矿物,他们的成份,然后我们就清楚为什么初期炼制的金属一定是杂铜。
方铅矿是铅的主要矿石,铅可以从方铅矿中用普通的柴火冶炼。方铅矿通常与闪锌矿、白铁矿、黄铜矿、白铅矿、铅矾、白云石、方解石、石英、重晶石和萤石一起存在。在一些矿床中,方铅矿含有银。
再说锡矿,锡石是火成岩中广泛分布的成分。矿脉中通常含有电气石、黄玉、萤石、磷灰石、黑钨矿、辉钼矿和毒砂。锡可用来制造白口铁、锡罐。锡石著名产地是云南、广西及南岭一带,广西南丹大厂规模最大,云南个旧锡矿开采悠久。
从铜矿中开采出来的铜矿石,经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂,在密闭鼓风炉进行造锍熔炼,产出粗铜。除了铜矿之外,破旧的器物,浇筑失败的铜器,废铜也是精炼铜的主要原料。
铜矿按自然界中存在形态分类为:硫化铜矿,氧化铜矿。
铜的合金都有哪些呢,随着时代演进,花样日渐增多。
黄铜,可能指砷铜
青铜-----除了铜与锌镍以外的合金,主要有锡青铜、铅青铜。
白铜-----铜锌镍合金。
紫铜-----纯净的铜是紫红色的金属,
现代工业从欧洲仿制瓷器和棉布制造开始。其本身就一场材料领域的革命。欧洲科学家在实验室研究出了陶瓷的化学成份,为新材料的制造打开新的篇章,现代冶金工业的合金制造,品种齐全,还考虑到材料的电阻,韧度等物理化学性质,。但是100分之一百纯度的金属只会用在尖端科学领域,日常生活和工业用金属还是有一到二帕仙的杂志金属。能达到一定的物理性能就没必要进一步提纯了。
哪里像一些愚钝的人,也要是搞个金属的杂质清零,真乃钻牛角也,那个时代,也是一佛出世,一佛升天。
铜和合金之中,最高贵大器者当属明代制作的宣德炉,在铜中加入了金银等贵金属,据说有这种特别的暹罗铜,让那个时代的铜器显得古朴雅致,现在金银首饰制作中铜的使用比例下降到了百分之二十五一下,可以提高强度和韧性。这已经不能叫其为铜器了,乃是金银器。
以上大部分资料来自网络,还无从下手整理。要说明青铜器出现的过程,旨在打破一种叙事方式,哪个国家最早掌握了青铜合金技术,世界第一。所谓青铜器,最早应该叫做杂铜器。他的出现只是一个偶然,受到地域限制,受一个地区出产铜矿石的次生矿物影响。至于说到合金,能够精确测量掌握合金材料的配比,大概只有几百年历史,全世界各国都是这样。
大爷的,花两个小时修改的文字,居然没有保存,跳回去了,整理这些文字花去五个小时。哎,该死。
我还是第三次修改了这段文字,基本把引用的资料删除,改写,看起来像是我自己的东西,为什么一定要改,这是我最大的剽窃,在前辈学者的研究基础上整理出来的。
我还是写一段保存一段才放心,有时候我懒得修改,即便看到明显的用词错误,懒是我的最大天性。近来写的文字自感无味,也不好贴到论坛上,这个贴上吧,不费我六个小时修改。