煤炼铁的历史考察

由有机燃料转变为化石燃料是人类能源应用领域的一项重大发明创造。中国古代煤炼铁研究从冶金史领域扩展到了科技考古、经济史、社会史等多个领域,并得出多项重要的结论。然而,总结欧美煤炼铁技术的发展史可知用煤在竖炉中冶炼生铁需要一系列的技术条件,在古代是无法实现的。通过文献记载、考古发现和传统工艺调查研究,发现宋代文献并不能证明这一时期发明了煤炼铁技术,明清时期应用坩埚法实现以煤为燃料炼铁,但这种工艺并不是当时冶铁技术的主流。因此,对于煤炼铁在中国古代的发明、应用和影响需要有新的认识。     

先秦文献中的“金”和金属概念

对出土及传世先秦文献中“金”的含义进行了考察,表明至晚在西周早期“金”的广义含义已包含红铜、青铜、锡(或铅)等多种金属或金属材料在内,形成了古代的金属概念.随着冶金技术的发展和各种新金属或金属材料的使用,广义的“金”,即古代的金属概念的内涵也在扩展和变化.古代金属概念的形成及其内涵的嬗变反映了古人对物质世界认知的进步.     

中国古代生铁冶炼炉壁材料体系刍议

中国古代发达的制铁技术以生铁与生铁制钢技术体系为核心,是中国古代高温技术的巅峰。炉壁材料是冶金生产可耐高温的耐火材料,是制铁技术得以发生和发展的重要物质保障。研究通过整理古文献和考古材料,总结出中国古代生铁冶炼炉壁材料的发展历程,在此基础上认为中国古代生铁冶炼形成了两种炉壁材料体系,这两个体系的炉壁材料在时代分布上有较为明显的特色,战国两汉时期以单一黏土质材料为主,唐宋至明时期以石质炉体与砂泥质炉衬二元结构为主,有后来居上的趋势。研究认为,炉壁材料体系的流变与古代冶金、陶瓷手工业的关系变化存在一定的联系。     

中国古代冶金用坩埚的发现和研究

坩埚是古代冶金活动中的重要工具,国内对坩埚的研究处于起步阶段。文章梳理了与坩埚有关的文献史料,发现东汉炼丹家最早使用坩埚,宋以后多用于金银冶炼,也有称为"罐"和"筒"的坩埚用于熔铜、炼锌、炼铅、炼铁等。另外,通过对考古资料的总结,发现坩埚可以分为两大类:铸造用坩埚用于熔铜、化铁,可分为三小类;冶炼用坩埚用于炼铁、炼锌和炼铅。最后介绍坩埚研究的常用方法,阐述通过分析坩埚和坩埚渣所能解决的冶金技术、生产效率、生产组织方式等方面的问题。     

论商周青铜农县及其制作使用

本文依据对大量出土实物及古文献的研究，指出在中国古代存在着一个农具发展的铜石并用时期，部分地区已构成了独立的青铜农具发展阶段，与从石农具直接过渡到铁农具的西方发展模式有别。这一特点对铸铁农具在中国的早期出现与迅速推广，起着重要的促进作用。     

广西兴业县高岭古代遗址冶炼技术初步研究

高岭古代冶炼遗址位于广西兴业县龙安镇腾冲村高岭山腰处,面积约2000m2.作者于2006年、2008年和2011年秋季进行多次田野调查和取样.本研究采用金相、矿相、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)等研究手段,对兴业高岭冶炼遗址的六个炉渣冶金遗物样品进行了成分和显微组织检测分析;采用加速器质谱(AMS)碳14断代方法对一份木炭样品进行碳14检测.结果表明,该遗址为炼铁遗址,采用生铁冶炼技术,炼铁渣属锰硅铝系高锰炉渣,炉渣基体以玻璃态为主;该遗址至迟于公元875±35(唐末)开始炼铁.     

林西县大井古铜矿冶遗址冶炼技术研究

本文研究了我国年代较早的大井古矿冶遗址的冶炼技术，表明在3000年前我国已使用硫化铜矿、含砷铜矿及铜锡共生矿，经焙烧后直接还原，熔炼成为Cu-Sn-As合金，为我国及世界早期冶铜技术的研究提供了重要资料。     

晚商中原青铜的锡料问题

中原青铜文化发展到晚商时期,已经达到鼎盛阶段。在河南殷墟等地发现的大型冶铸遗址和属于这一时期的巨型器物如司母戊大鼎等互相印证,显示了当时中原青铜铸造业的巨大规模。大量研究表明,这一时期的中原青铜主要是铜、锡合金,铜、锡、铅合金,以及部分铜、铅合金和其它类青铜。从现代地质资料看,黄河中下游所谓中原地区仅产部分铜、铅矿产。因此,晚商中原青铜的矿料特别是锡的来源,便成为一个重大历史疑案。这一问题还涉及晚商的政治疆域、交通贸易及其文化影响范围等诸多商代历史问题,故为国内外学术界所关注。笔者试就研究所得,谈谈对这一问题的看法。并希望得到批评指正。     

新疆伊犁地区出土史前铜器的科学分析

新疆西部的伊犁地区在新疆古代冶金史上占有重要的地位,一直是学术界所关注的一个重心.文章报告了该地区近年来出土的20件史前铜器的科学分析结果,并讨论了该地区史前铜器的一些技术特征,指出在该地区所使用的史前铜器中,锡青铜占据着主导地位;另外,该地区出土的带柄铜镜均用铜锡合金铸成,这与新疆其他地区出土的用铜锡铅三元合金铸成的背钮铜镜形成了对照,从合金工艺的角度进一步肯定了新疆地区存在两种铜镜制作传统.     

传统坩埚炼铁产品与工艺过程研究

为解开山西传统坩埚铁的品质之谜,文章结合科学实验和前人成果综合分析了坩埚铁的组织、成分,并从冶铁原理的角度分析了反应过程及产品形成原因。山西传统坩埚铁含碳量不稳定:一步法坩埚铁的碳含量在1.3%～2.46%,部分属于钢,部分属于铁;两步法中第二步可以使产品的碳含量增加。除此之外,与竖炉生铁相比较,坩埚铁杂质较多,硫含量较高。成分的不稳定是由坩埚冶炼的反应过程可控性差这一特点决定的:由于是外部加热,坩埚内的还原温度较低;相对封闭的坩埚内,以H_2和CO为主要还原性气体,反应过程具有非连续性的特点;以煤为还原剂,故硫含量相对较高。从产品成分特征和反应原理看,坩埚炼铁属于古代的非高炉炼铁技术,与现代该类技术具有相同的应用背景。     

中国人的鼎文化

鼎是中华文化的重要标志,有着丰富的文化内涵.在推测为夏文化的二里头文化第三期中就发现有青铜鼎;这被认为是我国古代青铜鼎礼器的源头.到商代,开始出现大量的青铜鼎.毫无疑问,中华文化在源头处便和鼎结下了不解之缘.鼎是中国统一的多民族国家进程中的重要物质载体.“民以食为天”,八千多年前,作为炊煮食物用的陶鼎的出现,使中国人的饮食又一次有了很大飞跃.传说黄帝作三鼎象征“天、地、人”,禹铸九鼎象征“九州岛”.     

灌钢工艺新探

中国古代在生铁冶铸技术基础上建立了发达完善的钢铁冶金技术体系,灌钢便是其中非常重要的一环。本文梳理了与灌钢有关的文献记载,认为早期的灌钢工艺往往以制作高品质刀剑为目的,目前所见最早的直接记载灌钢的文献出于唐代苏游,宋代与明代的详细记载表明灌钢工艺经过一定程度的简化与改进。本文认为,目前被判定为灌钢的样品可能并非合格的灌钢产品,模拟实验对理解灌钢样品显微结构特征的变化有着重要意义。从更深层的角度考虑,灌钢与中国古代以"和"为核心的哲学思想密切相关。在古文献及文物考古资料的基础上深入进行模拟实验,并对实验结果进行科学分析,可能为深入认识灌钢工艺提供新的途径。     

论秦汉青铜日常生活用器的生态构建——以汉彩绘雁鱼铜灯为例

在我国古代青铜艺术最后一个闪光点秦汉时代,青铜器制造由青铜时代的礼乐兵器转变成为以日常生活用器为主。从生态建构方面来看,这些内容极其丰富的青铜日常生活用器尽管具体形制不一,但它们与当时的青铜艺术珍品汉彩绘雁鱼铜灯一样,本质上都遵循顺应自然、尊崇自然的构建体式,表现了那一特殊时期人们朴素的生态追求与无穷的创造性智慧。     

中国焦化厂二氧化碳减排量的潜力研究

钢铁工业在国民经济中是耗能大户，炼铁系统（包括炼铁，烧结，炼焦）占总能耗的50％以上，污染又是最严重的。因此，炼铁系统一直是冶金企业节能和环保的重点，而在炼铁系统中，较显著的节能环保技术措施就是干熄焦技术。本文运用联合国清洁发展机制批准的方法学，对焦化厂采用干熄焦技术发生的二氧化碳的减排量进行了定量的计算。为企业在进行二氧化碳的减排额的交易时提供理论依据，促进焦化厂的可循环经济，有利于中国的可持续发展。     

煤基能源流程工业节能减排技术探讨:钢铁-化产-电力-建材多联产

本文根据近年来熔态还原炼铁、煤基联合循环发电、煤基液体燃烧合成及铸石技术的发展及其主要问题分析,从提高系统能源效率、减少污染物排放和温室气体排放、降低比投资成本角度出发,指出了以炼铁-媒气化一体化为核心的熔融还原炼铁-熔渣铸石-煤气合成液体燃料-燃气发电集成系统是一条节能、环保的煤炭能源利用途径。     

原始水浮指南针的发明——“瓢针司南酌”之发现

东汉王充的《论衡》说:"司南之酌,投之于地,其柢指南。"以往被大多数学者所认可的观点认为司南是放在青铜地盘上的磁石勺。然而,作者首次发现,古代司南是以磁针为主体、小葫芦瓢为载体的水浮指南针。中国最早的水浮指南针——"瓢针司南酌"至迟在公元前3世纪已经发明。作者亦制成了"瓢针司南酌"复原模型,并成功通过了模拟实验。     

中国先秦钎焊技术发展规律的探讨

中国钎焊技术源远流长,早在商周时期就已出现.先秦钎焊技术是在当时先进的青铜铸造技术上发展起来的一种新兴技术,称得上是中国青铜时代的一项伟大创新.分析了九连墩墓出土青铜器使用的钎焊工艺特点,并根据先秦钎焊技术发展特点将其分为三个主要阶段.     

长江中下游铜矿带的早期开发和中国青铜文明

本世纪３０年代以来，商周时期巨大数量的铜料来源，一直成为众多学者关注的学术悬案。该文从古文献所载早期铜产地、现代地质勘探揭示的铜矿资源分布和早期采铜冶铜遗址的发掘研究，辅以铅同位素法等现代检测手段，论证长江中下游铜矿带和中条山区及其迤于带为商周铜料的主产地。中国青铜时代各文化区的形成与发展和各地区采铜冶铜生产与铜料供应的状况是密切相关的。商周时期的三大铜都（荆州、扬州和中条山），长江中下游据其中之     

英国最古老的铸钟厂

这是一个历经几代人都不曾改变的景象。在伦敦东区的怀特查普铸钟厂里,工人们将熔融的钟用青铜——一种含有22％锡和78％铜的青铜合金——浇铸在模具中。 这家被吉尼斯世界纪录承认的英国最古老的制造业公司成立于1570年,即伊丽莎白一世王朝时期。     

先秦青铜合金技术的初步探讨

我国是古代世界青铜合金技术发展水平最高的国家之一，十年来，国内外学者进行了许多研究，并取得了许多积极成果。其中工作开展得较早的，日本学者有近重真澄［１］、道野鹤松等人，我国学者有梁津［２］等人；其中批量分析数较大的，我国学者先后有梁树权［３］、李敏生等人；李敏生等于１９８２、１９８４年两次，曾先后分析了殷墟妇好墓和小屯村西殷代墓葬出土的１３８件青铜器［４］。迄今为止，国内外学者分析过的我国古代青铜数应以千计。这些分析都极大地增进了人们对我国古代青铜合金技术的了解。但由于多方面原因，目前还存在两个问题：（１）是过去的分析研究局限于某一较小的时间和地域范围，很少进行全面系统的研究；有的历史时期分析试样较多，有的则分析较少。（２）对青铜合金技术与社会发展的关系很少涉及。本文的目的是通过大量实物分析资料的综合考察，来探讨我国古代青铜合金技术发明、发展的一般情况及其在我国古代文明史中的地位，并对我国某些考古文化的分期提出了一些自己的看法。