金属冶金行业。

电解铜可以说是属于金属冶金行业，也可以说是属于有色金属行业。电解铜一般是铜冶炼工艺中的最后一个环节，一般是指含铜量9995%的阴极铜。

电解铜可以说是属于金属冶金行业，也可以说是属于有色金属行业。电解铜一般是铜冶炼工艺中的最后一个环节，一般是指含铜量9995%的阴极铜。

电解铜在电气行业的主要用途是各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等；在轻工业中空调器和冷冻机的热交换器都是采用高导热性能的异型铜管；在机械制造行业，电解铜主要用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等；在建筑工业主要用作各种管道、管道配件、装饰器件等；在国防工业，电解铜主要用于制造子弹、炮弹、枪炮零件等。其实电解铜的用处还远远不止于此，电解铜在化学工业、工艺品制造、能源、石化等等方面都有非常大的需求。

1、双闪速炉熔炼法:

投资大,专利费昂贵,熔剂和原料先进行磨细再进行深度干燥,需额外消耗能源这不尽合理。熔炉产出的铜硫需要水碎再干燥再细磨,工序繁杂。每道工序均难以保证100%回收率,会产生部分机械损失;热态高温铜锍水碎物理热几乎全部损失,水碎后再干燥,再加上炉内大量水套由冷却水带走热量,热能利用也不尽合理。铜锍水碎需要大量的水冲,增加动力消耗。破碎、干燥要增加人力和动力的消耗。这些都是多年来该工艺没有得到大量推广的重要原因。

2、艾萨法和澳斯麦特法均属于顶吹冶炼系列:

顶吹都要建立高层厂房,噪音大、高氧浓度低烟气量大、顶吹的氧枪12米长,3天至一周要更换一次,不锈钢消耗量大、投资大、操作不方便。都用电炉做贫化炉,渣含铜一般大于06%不合国情。

3、三菱法的不足

4个炉子(熔炼炉、贫化电炉、吹炼炉、阳极炉)自流配置,第一道工序的熔炼炉需要配置在较高的楼层位置,建筑成本相对较高,炉渣采用电炉贫化,弃渣含铜量达06%~07%,远远高于我国多数大型铜矿开采的矿石平均品位,资源没有得到充分的利用。

4、诺兰达和特尼恩特连续吹炼法,尚在工业试验阶段。

诺兰达是侧吹、要人工打风眼、劳动强度很大、风眼漏风率达10%~15%。有很大噪音、操作条件不好、冶炼环境不理想。如果掌握不好容易引起泡沫渣喷炉事故。

综上所述,让我们来寻求新的冶炼工艺,在不断的探索中发现新途径。 氧气底吹炉炼铅、炼铜最早是湖南水口山和中国有色工程设计研究总院共同研发在水口山进行过半工业试验。首先用于炼铅,产业化取得成功,继这之后,中国有色工程设计研究总院原副院长、总工程师、全国设计大师蒋继穆,用在炼铜上,曾找过多家合作,可是谁都不想吃第一只螃蟹。时隔多年,在中国和国际铜市场最好的时候,山东东营方圆铜业集团董事长崔志祥找到蒋继穆,提出要搞20万吨铜、金冶炼,分两期实施。经过多方研讨和论证,崔志祥和蒋大师达成协议,共同开发“氧气底吹造锍捕金”熔池熔炼新工艺,产业化示范工程。 蒋大师从这项工程设计开始到投产,曾多次到现场进行细致的调研,落实科学发展观,对设计中的每一个参数和设备运行数据都一一推敲,对“氧气底吹这项新技术”,他呕心历血,夜以继日地工作,在严细上下功夫,不说大话,不说虚话,尊重事实。从点火烤炉,到投料试车,真是令人捏把汗。氧气底吹炉投料试车一次成功,说明了从设计、施工到投产、所有工程技术人员和工厂员工尊重科学,尊重实践,是百战百胜的基础,是发展的源动力。在氧气底吹炉开车时,全流程畅通,蒋大师高兴地说:“这是创新第一步,还有很多问题需要逐步去解决,任重而道远。”

目前采用的较为先进的熔炼工艺是可行的,没有烟气外逸。就铜的转炉吹炼而言,当今世界上90%以上都是采用PS转炉,间断作业,熔炼产出的铜锍需用铜锍包在车间内进行倒运,造成二氧化硫烟气低空逸散,加上转炉加料及吹炼过程,烟气难以完全密封,存在不同程度的逸散现象,使PS转炉吹炼作业的操作环境很差。这是当今铜冶炼面临的一道世界性难题,各国都在力图解决这一大问题。我们要想法从源头上来解决,从取消转炉上下功夫,需在吹炼炉上做文章。

目前国外有两种用于工业生产的连续吹炼工艺,解决了铜铳在车间内倒运等问题。硫的捕集率大于998%,较好地解决了铜锍吹炼的低空污染。

其中,日本研发的三菱法,采用顶吹炉熔炼,电炉沉降铜锍并对渣进行贫化,再用顶吹炉连续将铜锍吹炼至粗铜。3个炉子用两个溜槽连接,实现了连续炼铜。世界上已有5家这样的工厂在进行生产,是一种投资较少、成本较低的连续炼铜工艺。

另一种是美国犹他Kennecott冶炼厂的炼铜工艺,采用闪速炉熔炼、炉渣选矿、铜锍水碎、干燥、磨矿再用闪速炉吹炼成粗铜。

上述两种连续炼铜工艺,虽然解决了吹炼作业的环保问题,但还都有不足之外,需要进一步改进提高。

三菱法由4个炉子(熔炼炉、贫化电炉、吹炼炉、阳极炉)自流配置,第一道工序的熔炼炉需要配置在较高的楼层位置,建筑成本相对较高,另外三菱法的炉渣采用电炉贫化,弃渣含铜量达06%~08%,远高于我国多数大型铜矿开采矿石的平均品位,资源没有获得充分利用。 闪速连续吹炼,其缺点是铜锍需要先水碎,再干燥、磨细后,才能进行吹炼作业,工序繁杂,且每道工序均难以保证100%的回收率,都有少量的机械损失。再者液态高温铜锍水碎,其物理热几乎全部损失,水碎固态铜锍的干燥和吹炼过程需要外供热源,热能利用不尽合理。铜锍水碎需用大量水冲,加上干燥、破碎,额外增加了人工及动力消耗,致使吹炼成本增加,这也许是多年来该工艺没有得到大量推广的重要原因。

另外还有诺兰达和特尼恩特连续吹炼法,尚处于工业试验阶段。

通过搞氧气底吹炉的试验,找到一种有效方法,解决目前铜冶炼PS转炉吹炼的低空二氧化硫污染问题,同时提供比世界上现有的三菱法、闪速吹炼法等连续炼铜工艺更先进、流程更短、投资更省、成本更低、回收率更高、综合利用更好的新的炼铜工艺,是我们面临的重任。

蒋继穆发明的“氧气底吹连续炼铜”法的精髓在于借鉴三菱法的自流配置,利用氧气底吹的冶炼机理与优越性,将熔炼、吹炼、火法精炼三过程,用3个不同的底吹炉连成一体,克服了转炉吹炼的缺点。这样就可彻底解决世界上目前仍有90%采用转炉吹炼铜锍需在车间吊运的问题。在车间内有效根冶了二氧化硫的逸散,和操作中的污染,车间内的低空烟害得以消除。这不仅节省为转炉生产用的吊车,也取消了多台转炉占用的大面积厂房,建设投资,同等条件下省去1/3费用。

其特征在于,利用氧气底吹炉熔炼高品位铜锍,高品位铜锍再用底吹炉或我国开发的连续吹炼炉吹成粗铜。熔炼过程造高铁渣,炉渣经选矿选出铜精矿返回熔炼,选出铁精矿出售,渣尾矿出售。吹炼过程造钙渣,返回熔炼,烟气经净化后送去生产硫酸。 这种粗铜冶炼方法,包括以下步骤:

1、将硫化铜精矿、其他含铜物料和熔剂配料制粒后,加入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼,产出高品位铜锍和熔炼渣,烟气经余热锅炉冷却回收余热后送至电除尘器净化除尘,然后送制酸车间生产硫酸。 其特点在于:

(1)调节氧料比,生产高品位铜锍。铜锍品位控制在68%~70%,以减少后续铜锍吹炼作业的负荷量,同时产出小于70%的铜锍,熔炼渣含铜处于较低水准,可获得较高的熔炼直收率。 2)熔炼采用高铁渣型。通过熔剂配入量,熔炼渣的氧化铁/二氧化硅(以重量计)控制在20~22之间,高于三菱法的14~16的水平,也高于闪速炉的16~18(用于渣选矿的渣型)。之所以能采用高的铁硅比造渣,是由于底吹熔炼的反应机理是氧气直接作用于铜锍,铜锍作为氧的载体,生成氧化亚铜与精矿中的硫化铁反应生成氧化铁,造渣反应的氧势低,不易生成四氧化三铁,因而炉渣可以采用更高的铁硅比。反之,三菱法或闪速熔炼法,其反应机理是氧气直接作用于精矿,硫化铁直接与氧气反应,氧势较高,生成四氧化三铁的趋势大,比例高,炉渣发粘,氧化亚铜在渣中的熔解度增加,不利于渣铜分离。尤其是三菱法,过高的铁硅比,渣中四氧化三铁增加,除渣含铜升高外,还有产生泡沫渣的危险。由于氧气底吹熔炼炉渣四氧化三铁含量低,可以采用高的铁硅比造渣,因此,熔炼加入的石英熔剂量相对较少,熔炼物料量减少,渣率低,渣选矿的物料量少,能耗也相应下降,随渣损失的铜量也相应减少。

2、熔炼炉渣选矿

底吹炉产出的熔炼渣,通过渣包或渣坑,经缓冷后送选矿处理,选矿过程包括将渣破碎、磨细后,浮选选出渣铜精矿、再遴选选出铁精矿和尾矿。铜熔炼炉渣选矿,国内外有成熟技术。底吹炉渣与诺兰达熔炼渣类似。大冶处理诺兰达熔炼渣,可选出渣铜精矿、铁精矿,产出的尾矿可供水泥配料或制砖,实现了冶炼厂无废渣。尾矿含铜小于035%,较电炉贫化工艺,可提高铜的总回收率06%~07%。电炉贫化弃渣含铜较好指标为06%~07%,我国铜资源奇缺,原矿含铜042%左右的资源仍在开采。该技术炉渣采用选矿工艺回收残留铜,铜回收率高,资源得以充分利用,是符合国情的。更何况,采用选矿方法处理每吨渣的单位基建投资和运营成本,与电炉贫化基本持平,因此,从经济角度看,渣选矿也更为有利。

3、铜锍吹炼

产自底吹熔炼炉的液态高温铜锍,经溜槽连续注入氧气底吹吹炼炉,从吹炼炉底部连续送入富氧空气对高品位铜锍进行连续吹炼。与此同时,通过料仓,计量皮带给料机,按计算要求量从炉顶开口连续加入熔剂石灰石造渣。(也可炉顶不开口,将熔剂石灰或石灰石磨成粉状,通过料仓、计量皮带给料机从氧枪与氧气一起送入炉内造渣。)在炉子一端较上部开孔,排放熔炼渣,较下部开孔,设置虹吸装置排放粗铜,见图2。实现连续加入铜锍、连续吹炼、连续加入熔剂、连续造渣、排渣,并连续放出粗铜,实现吹炼过程连续化。其特点有:1)采用底吹炉吹炼。在粗铜、铜锍、炉渣三相共存情况下连续吹炼,氧通过粗铜传递,因此,粗铜的氧势最高,可确保获得比其他连续吹炼含硫量更低的粗铜,并有利于As、Sb、Bi等V族元素的脱除,提高粗铜质量。同时底吹吹炼可降低四氧化三铁的生成量,防止四氧化三铁沉淀和泡沫渣的生成,炉渣中四氧化三铁含量低,渣的粘度就低,可降低吹炼渣中氧化亚铜的夹杂量,使渣含铜低于闪速吹炼和三菱法吹炼的渣含铜量,可降到铜小于10%。 (2)采用高品位铜锍(铜68%~70%)吹炼,吹炼负荷小,吹炼渣量相对较少。通过调节氧枪供氧的氧氮比和供氧压力(氧氮体积比调节范围为5:5至8:2,供氧压力调节范围为04MPa~08MPa)来控制吹炼的反应速度,从而可控制吹炼温度在1220℃~1250℃。

(3)根据精矿成分确定吹炼渣型:一般情况下铜精矿脉石含铁高、含钙、镁等碱性元素少,熔炼时需添加熔剂氧化钙。采用铁钙渣型,吹炼渣水碎后返熔炼炉,替代熔炼所需添加的石灰石熔剂。当特殊情况下处理含钙量高的铜精矿(熔炼时不需要添加石灰石熔剂)时,亦可在吹炼炉加石英石造硅铁渣,经缓冷后送渣选矿车间处理。

(4)底吹吹炼炉,根据炉子大小,在配制上保持1%~3%的倾斜度,使之铜锍入口端的粗铜层较薄,从喷枪送入的富氧空气可直接送入铜锍层,进行吹炼反应,防止产生过量的氧化亚铜。粗铜放出口一端又可保持较厚的粗铜层,为防止与铜锍逆向平衡反应而提高粗铜的硫含量,在该端设置部分炉底透气砖,送人少量富氧空气,缓慢进入粗铜层,提高其氧势,控制粗铜量达标,避免了三菱法和闪速连续吹炼法在阳极炉中需要再脱硫,造成阳极炉烟气需要特殊处理以解决环保问题。

(5)底吹炉连续吹炼,炉温稳定,克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点,有利于大幅度提高吹炼炉的寿命,降低耐火材料消耗和维修工作量,从而降低炼铜成本。连续吹炼,烟气量和烟气成分(二氧化硫含量)稳定均衡,炉体不用经常转动,从而降低炼铜成本。连续吹炼,克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点,有利用制酸,降低酸厂投资。

(6)熔炼炉至吹炼炉设置铜锍溜槽,铜锍直接从熔炼炉通过溜槽流入吹炼炉。在联接溜槽上设置保温烧嘴加热保温,防止铜锍在溜槽中冻结。在溜槽一端设置通风烟罩,排除保温烧嘴和溜槽中铜锍逸散的烟气,烟气经脱硫处理后排空。克服了转炉周期作业时,用吊包车在车间内倒运铜锍,铜锍中二氧化硫大量无组织逸散,造成严重的二氧化硫低空污染,恶化车间操作。

湿法炼铜是一种从铜矿石中提取铜的方法，它利用了铜矿石中铜的水溶性，通过溶解、浸出、沉淀等过程来分离出纯铜。湿法炼铜的原理主要包括以下几个步骤：

矿石浸出：将铜矿石粉末浸入含硫酸的水溶液中，使铜溶解在水溶液中，生成含有铜离子的铜液。

离子交换：将铜液通过离子交换树脂或其他吸附剂中，使铜离子被吸附到树脂或吸附剂表面上。

脱附：通过反洗或加热等方法，将吸附剂表面上的铜离子脱附下来，生成含有高浓度铜离子的溶液。

沉淀：通过加入还原剂等化学反应，使铜离子还原成纯铜沉淀下来。

湿法炼铜相较于其他炼铜方法，具有工艺简单、适用性广、能够高效回收铜等优点，因此在实际生产和工业应用中得到了广泛应用。

2CuO+C=高温=2Cu+CO2↑ 置换反应

Cu2O+O2=高温=2Cu+SO2

Cu2S+2Cu2O=高温=6Cu+SO2↑

CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O复分解反应

Fe+ CuSO4= FeSO4+Cu置换反应 __湿法炼铜（胆铜法）

Cu2O+O2=高温=2Cu+SO2

2Cu2FeS2+O2=高温=Cu2S+2FeS+SO2

2Cu2S+3O2=高温=2Cu2O+SO2，工业冶炼铜：Cu2S+2Cu2O=高温=6Cu+SO2↑

还有很多都可以

但工业上是由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜，粗铜的电解精炼也可以

中国是世界上几个历史悠久的文明古国之一，对人类社会的进步与发展做出了许多重大贡献。在陶瓷技术与艺术上所取得的成就，尤其具有特殊重要意义。在中国，制陶技艺的产生可追溯到纪元前4500年至前2500年的时代，可以说，中华民族发展史中的一个重要组成部分是陶瓷发展史，中国人在科学技术上的成果以及对美的追求与塑造，在许多方面都是通过陶瓷制作来体现的，并形成各时代非常典型的技术与艺术特征。

早在欧洲掌握制瓷技术之前一千多年，中国已能制造出相当精美的瓷器。从我国陶瓷发展史来看，一般是把“陶瓷”这个名词一分为二，为陶和瓷两大类。中国传统陶瓷的发展，经历过一个相当漫长的历史时期，种类繁杂，工艺特殊，所以，对中国传统陶瓷的分类除考虑技术上的硬性指标外，还需要综合考虑历来传统的习惯分类方法，结合古今科技认识上的变化，才能更为有效地得出归类结论。

从现有的考古资料来看，断定中国原始陶器开始于距今七千年左右是不成问题的。最早的彩陶发源地在黄河流域，龙其以陕西的泾河、渭河以及甘肃东部比较集中。甘肃东部大地湾一期文化，不仅在器形上比较规整，而且绘有简单的纹饰，是世界上最早出现的彩陶文化之一。这一时期已出现陶轮技术，制陶术已成为一种专门技术。半坡文化的彩陶在略晚于大地湾一期文化，其纹饰也略为复杂，以几何纹样为主。在陕西、河南、山西三省交界地区为中心的庙底沟文化，彩陶花纹则更加富于变化，以弧线和动感强烈的斜线体现变形的动物形象。日常生活中所常见的鱼、鸟、猪以及人类自身都被作为装饰纹样。这些纹饰的描绘手法都很生动，布局合理，是原始绘画的佳作，也是研究中国绘画史的可靠形象资料。

距今约四千年左右的马家窑文化，是由半坡文化派生发展的古羌集团的一个分支。与之相关的另外两个支系是半山文化和马厂文化，是龙山文化之后的又一个辉煌时期。马家窑文化类型的陶瓷，表面都经过打磨外理，器表光滑匀称，以黑色单彩加以装饰。装饰图案以满见长，在钵、盘、碗一类的敞口器物内侧，也都绘有图案。

上古之民，穴居野处，生活中的工作中心都围绕着渔猎饮食，所以最初迫切的发明需要都釜瓮之类。陶瓷上出现装饰，说明人类的生产力水平大有进步，解决果腹问题以外，尚有余力，于是人们开始在满足最低需求之外，追求美的表现。

河西走廊一带的马厂类型彩陶，器形一般较小，有的器皿上留有穿系小孔，便于携带反映出这一地区半农半牧的经济状况。而在半山彩陶瓷上则出现了播撒种子的人形图案，说明农业的发展和人们创造力的进步。

在原始社会，文字尚未完善成熟。图案形象直观性强，在当时具有标志性、装饰性等性能，所以对彩陶图案的研究也会给古文字研究提供佐证。中国自古是一个多民族聚居的国家，在原始时期，氏族部落更为繁杂，在特定的生产条件下形成了独特的审美需求的文化特征，它们各自有着代表氏族文化的标志性形象，也产生着不可低估的精神凝聚力量。而随着氏族文化盛衰变化，陶器装饰也出现了不同的内容的形式。

纵观中国彩陶的技术与艺术，历时四千八年。其实它的上限年代还是个难以考据的迷，随考古发掘工八的不断进行，可能还会出现不同的新认识。就目前现有的资料而言，可以说原始陶器不仅是我国古代艺术的瑰宝，它在世界文化艺术史上也占有重要的一席之地，它是全人类的宝贵文化遗产，是人类文明史上无比辉煌的一章。

大约在距今四千多年之前，农业生产的发展不断进步，私有制开始出现萌芽，原始氏族部落的社会形式已不能适应新的要求。当时长期定居在中原一带的夏部族，通过联合其他部族形成了由夏王朝统治的奴隶制国家。这可以说是我国历史上第一个朝代，地下考古发堀实物可以印证，在商代之前而存在的夏代是一个历史史实而非传说。加之后来的商代、西周和东周（包括春秋、战国），被统治为“夏、商、周时代”，其间约二千年左右。这一时期的社会形态由原始氏族部落发展为奴隶社会，也成为由奴隶社会向封建社会变革的转型时期。其时，各种手工业渐进渐繁，开始有分工制度，制陶业已成为独立的手工业部门，而且是诸工种中最重要的一种。

夏、商、周三代的陶瓷品种，大致可分为灰陶、白陶、印纹陶、红陶、原始陶等。其中在日常生活中使用最多的是灰陶，有素面，也人施以简单的绳纹或篮纹，或者彩绘各种复杂图案的；还有在制作胎体过程中用拍、印、刻、堆、划等手法留取肌理效果。这一时期的器体造型功能依然以饮食器皿为主，有豆、鼎、釜、鬲、觚、斝等等。白陶在新石器晚期就已出现，这一时期又有了进一步发展。白陶所使用的原材料为瓷土，质地较细密，烧成温度也比其他陶器品种要高。其造型与装饰直接受到同时期青铜礼器的影响，艺术价值不在青铜器之下。

通过长期烧造白陶和印纹硬陶的实践，不断改进才原材料的选择与加工，至少于商代中期出现了原始瓷器，到西周、春秋、战国时期开始兴盛起来。胎质烧结程度提高和器表施釉，使原始瓷器不吸水而且更加美观。原始瓷器一般都在施釉前在坯体上拍制几何图案，釉色多呈现青绿、青**。

夏代人们的活动区域主要在中原一带，据考古发现可断定在河南豫西与山西晋南地区。商代的统治范围有所扩大，因此，在陶瓷工艺上也大量融合了中原以外地区的特征，制陶业从其它农业分工中独立出来。西周在北至北京、南至广东、东抵海滨、西达陕、甘的广大地区，原始瓷器蓬勃发展起来。春秋战国时期在长江中、下游地区出现了大量公、私制陶作坊，其产品上多留有文字铭记，据推测可能与制造者或使用者有关，另外，这一时期的大量彩绘陶深受同时期漆器的影响。

夏、商、周时代的烧窑技术也有所改进，馒头窑的出现更加改善了窑内的烧成气氛，对提高陶器质量有利。窑炉容积增大，窑室底部可达18米；根据不同产品，烧成温度也有所提高。进入西周以后，窑炉顶部出现了烟囱，这对陶瓷烧造技术的改良有着重大意义。这个创举，使燃料的燃烧更加充分，热力更有效利用，还可调节空气和火焰的流速，使火焰性质得以控制，烧成温度可达1200oC。所以说，窑炉的改进，是这一时期出现原始瓷器的重要原因。

秦赢政13岁继王位，后兼并六国，一统天下，始称皇帝。将以往各藩王制度废弃，分天下为郡县，但至二世胡亥，各处大乱，刘邦起事，破秦灭楚，立国为汉。

秦始皇于即位之初便倾天下之力大兴土木，建造大规模的阿旁宫和陵园。所以，砖、瓦等建材和宫殿内所需陶瓷器皿大量烧造。1974年在秦始皇陵东侧出土的大量与真人等大的陶制兵马俑，就是秦始皇陵墓陪葬品的一部分。从已发掘的三个俑坑情况可以看出当时的烧陶水平，数量巨大，仅仅挖出一个角落，就有千万之巨；制作精湛，神态各异，造型生动；工艺成熟，如此巨大的作品，几乎没有变形、开裂的问题，原材料使用当地泥土，凝结性、可塑性强。这一时期的窑炉建设，为适应大量烧制建筑用陶和象兵马俑那样的大型物件，使窑室规模增大，普遍增加了一至三倍。窑炉所设烟囱多已移到后部。特别值得一提的是，这一时期出现了窑床前高后底（约为7度坡度）的特殊设计，是一项创造性改革，使窑室内温度不均的问题得以改善。

汉代是中国陶瓷历史上的一个重要转折点。所制器物的表面被广泛施釉，有学者认为是受罗马及欧洲人制造琉璃技术的影响，国为当时的人们与上述地区有着密切的贸易往来。

汉代人重视墓葬，成为习俗，殉葬品力求丰富而精细，被称为“明器”，它与祭器之别在于它是专门供死者在阴间所用而非为生者用具。陪葬品中除少量石质品、金属制品、木质漆器以外，被大量使用的为陶制品，因为这种材质可历千年而不腐败。除饮食所用的器皿外，大量摹拟生活场景，加以缩微，如陶制的楼阁、仓房、灶台、兽圈、车马、井台、奴仆等等，营造虚幻环境供死者享用。明器当中的壶、尊、盆、罐之类器皿，一般都在素坯之外敷设一层粉彩，并不与胎体相融，稍摩擦便脱落；小型生活场景模型，外表都施加绿色低温铅釉，这种铅釉有毒性已被当时人们所知晓，所以在日常生活用品中并不使用。对陵墓的重

冶炼技术

古代的铜矿开采术

先秦时期青铜冶铸的高度发达，也从一个侧面反映了铜矿开采技术的先进。湖北省大冶铜绿山的古铜矿遗址，向人们展现了从商周至汉代铜矿开采状况和采矿技术的发展过程。这是迄今发现的中国最早的古矿遗址，在世界矿业史上也是不可多得的珍贵遗存。

清代所修《大冶县志》记载，铜绿山“山顶高平，巨石对峙，每骤雨过时，有铜绿如雪花小豆点缀土石之上，故名。”这里，铜矿富集，矿体规模大，而且矿石含铜品位高，成为中国古代一个重要的采铜中心。至今，地上堆积着40万吨以上的古代炼渣，地下古矿井分布密集，还有多种形式的炼铜竖炉，记录着古代矿冶生产的宏大规模和卓越技术。

商代遗址采用的是群井开采方法。井筒打在矿体内，下掘井筒就是开采矿石，掘进终了即开采完毕。继续开采又另打新井。群井开采简单易行，井深一般为20～30米，开挖在软岩或围岩蚀变带内，用打水井的工具即可掘进。提升矿石和废石，采用大轮导向往返拉动。

西周的遗址仍用群井开采。井为方形，井深与商代相同。井中有支护遗址，支护形式为间隔支护，距离40～60厘米。井框木为带榫的套接方式，榫口一律凿成方形。井框外，四壁先背一层竹席，竹席内间格敷有直径4～5厘米的木枝条。这时期已出现有巷道、平巷，但处于初始阶段。

春秋战国时期已采用竖井、斜井、平巷的联合挖掘，初步形成了地下开采系统。其中，斜井的掘进施工和支护技术都有较大的难度，它的出现，是坑采技术的一大进步。斜井的倾度因地而异，由25度至70度不等。斜井的作用不仅可以沿矿体倾斜延伸，节省人力和费用，而且还有探矿的作用。平巷和竖井也较西周时期有明显的进步，最大井深达64米，延伸至潜水面下8～10米。春秋时期主要的开挖工具为铜制，战国时期则主要应用铁制工具。同时，这时期已比较成功地解决了有关掘进、通风、排水、照明、运输、支护等一系列问题。这些技术，在当时世界上都是无与伦比的。

铜绿山遗址现在已被作为重要的文化史迹，受到国家的保护。

青铜冶铸术

从世界范围看，古代美索不达米亚人大约于9000年前开始利用自然铜，6000年前有了铜的冶炼，5500年前有了炼青铜；古埃及大约于7000年前开始炼铜，5000年前有了青铜。相比之下，中国对于铜的加工和利用要晚得多，大约在四五千年前方有自然铜的利用和青铜的冶炼。但是中国不像其他古文明地区那样，曾经经历过较长时间的炼制红铜阶段，而是在红铜加工出现不久就开始冶青铜，并利用青铜熔点低、易于浇铸的特点，使青铜冶铸技术迅速发展起来，一跃而跨入世界先进行列，并居领先地位，创造了举世瞩目的青铜文明。

迄今出土或传世的大量先秦青铜器，向人们展示着中国青铜文化的盛况。其中，河南殷墟出土的重达875公斤的司母戊鼎；湖北随县曾侯乙墓出土的大型编钟，总重量达10吨以上，以及精巧绝伦的铜尊盘；在地下埋藏2500多年，表现依然花纹清晰、光彩照人的越王勾践剑和吴王夫差剑；等等，都堪称世界之最。这些青铜器物，反映了当时青铜铸造技术的高度发展水平，包括浑铸、分铸、失蜡法、焊接、镶嵌、表面处理等工艺的高超程度。

高超的青铜铸造加工的技术工艺，是以高超的青铜冶炼技术为基础的。没有优质的青铜材料，就不可能产生优秀的青铜器物。当时的人们已经熟练地掌握了青铜的冶炼技术，而且已掌握了鉴定青铜质地是否精纯的方法。这就是在《考工记》一书中记载的火焰颜色判定法。

《考工记》中说，在冶炼青铜时，铜料与锡料中会先冒出黑浊的气体，“黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也”。近代科学证明，金属加热时由于蒸发、分解、化合等作用，会产生不同的颜色。冶炼青铜时，原料中所附着的碳氢化合物会燃烧，产生黑浊的气体；随着炉温的升高，原料中所含的氧化物、硫化物等杂质会产生黄白、青白的气体；到只冒青气时，说明杂质已基本去除，青铜已经炼成，可以浇铸了。这是冶金史上关于火焰颜色鉴别法的最早记载。

顺便应该指出的是，“炉火纯青”是我们常用的一句成语，用来比喻功夫达到纯熟完美的程度。其来源，现在通用的一般辞典中都说是来自道家炼丹成功时火焰发青，有的还加注“迷信”二字。这种说法恐有误。它的最早出现应是上引的《考工记》记载。

湿法炼铜

湿法炼铜，也叫胆铜法，这是中国历史上在炼铜技术上的一项重大发明。

今天，铁元素比铜元素活跃，它能在铜盐溶液中，经过置换反应，置换出铜来，这已是最基本的化学知识。而这种置换反应，却是由中国首先发现，并加以实际利用的。

铁铜置换反应的发现，是炼丹家在化学方面的一大贡献。他们在炼丹实践中，观察到这一置换现象，并不断加以记录和总结。现知这一置换现象的最早文字记录，是2000多年前在西汉时成书的《淮南万毕术》一书中所记载的，“曾青得铁则化为铜”。曾青，又叫空青、石胆、胆矾，为天然的硫酸铜。硫酸铜一般是蓝色结晶体，因在空气中会部分风化失去水分，而呈白色，故又有白青之称。曾青是炼丹家在炼丹活动中的常用药物，被认为“久服身轻不老”。它亦被引入医学，作为治疗疮疖等疾患的用药，故中药本草著作中也有记载。汉代成书的《神农本草经》中，即记有石胆“能化铁为铜”。不单是硫酸铜会与铁起置换反应，其他可溶性铜盐也会与铁起置换反应。对此，古代的炼丹家和药物学家也有所发现。南北朝时著名的炼丹家和药物学家陶宏景就说：“鸡屎矾……投苦酒中，涂铁皆作铜色”。苦酒即醋酸，鸡屎矾可能是碱性硫酸铜或碱性碳酸铜，因难溶于水，要加醋酸方能溶解。

所谓胆铜法，就是把铁放在胆矾溶液（胆水）中，使铁离子置换出胆水中的铜离子，从而析出单质铜的冶铜方法。胆铜法，是一种先进的炼铜方法，为中国所首创。与火法炼铜相比较，它有着多方面的优越性。它可以就地取材，在胆水多的地方设置铜场，设备简单，技术操作容易，成本低；只要把蒲铁片或碎铁块投入胆水槽中浸渍，就可获取铜，而且铜质精纯。它的冶炼过程是在常温下进行的，可以节省大量燃料，免除鼓风、熔炼等设备，也减轻了炼铜工人的劳动强度，并减少了环境污染。而且，胆铜法不管是贫矿还是富矿，都可使用。

胆铜法何时由炼丹家的炼丹实验转成工业生产，现在尚不清楚。有人推测在唐末或五代已经开始湿法炼铜，而在北宋时已经实际应用并得到推广，却是确定无疑的。在11世纪末叶，北宋哲宗时的张潜已著有湿法炼铜专著《浸胆要略》，尽管此书已经佚亡，但却反映了当时已有一整套湿法炼铜的工艺，并已有人进行了总结。据《宋会要辑稿》记载，北宋时用湿法炼铜的地区有11处，分布在广东、湖南、江西、福建、浙江等地。其中，信州铅山（今江西省铅山县）的冶铜工场有浸铜沟漕77处，绍圣三年（1096年）产铜38万斤；而广东韶关岑水的工场，在政和六年（1116年）产铜达100万斤之多。据统计，在1107～1110年间，北宋政府每年收铜660万斤，其中胆铜有100多万斤，占15％～20％。到南宋时，政府收取的铜中，胆铜所占的比例达到 85％之多。湿法炼铜的方法，在明、清两代仍继续采用，至今仍有些地区用此方法炼铜。

生铁冶铸和柔化术

与炼铜一样，中国冶铁技术的发明亦晚于其他一些古文明发达的国家和地区。埃及大约在公元前1000年左右开始进入铁器时代，美索不达米亚地区大约在公元前1200年左右开始进入铁器时代，爱琴海地区大约在公元前1000年左右开始进入铁器时代，印度大约在公元前800年左右开始进入铁器时代，而中国则是在公元前600～500年左右开始炼铁的。但是，中国不似其他国家和地区，经历了一个漫长的块炼法冶铁时期，而是很快发明了生铁冶铸技术和生铁柔化技术，因此后来居上，很快跃居世界冶铁事业的前列，并长期居于世界领先的地位。历史上中国的钢铁除输往邻近国家外，还曾远销古罗马和西南亚。

在历史上，炼铁方法主要有两种，一是块炼法，一是生铁冶炼。块炼法是在比较低的温度下进行的，它用烧红的木炭使铁矿石直接由固态还原成铁。用块炼法炼得的铁质地疏松，故有海绵铁之称。海绵铁含夹杂物较多，要把它制成铁器，必须经过反复加热锻打。生铁是在1100～1200℃的炉温下，由还原出的固态铁吸收碳而炼成。由于其熔点低，冶炼时呈熔融状态，可直接用范浇铸成器，从而免除了块炼铁加工费工费时的缺陷，提高了生产效率，降低了成本，使铁器的大规模、高效率生产成为可能。中国在公元前6世纪即已发明了生铁冶铸技术，这项技术在世界领先约2000年。罗马人虽在公元前后也偶尔炼出过生铁，但却被当作废品而抛弃，直至14世纪时，欧洲人才认识到生铁的意义，开始生产生铁。

生铁的最大特点是其可铸性，故又称铸铁。但生铁含碳量高，一般都在2％以上，往往又含有硫、磷等杂质，因而性脆，韧度低，直接铸造出来的农具、工具和兵器，使用时容易断裂。为了弥补这一缺陷，我们的祖先在战国时期又发明了铸铁柔化术。

中国早期的铸铁柔化术可分为两类：一类是在氧化气氛下对生铁进行脱碳热处理，使成白心韧性铸铁；一类是在中性或弱氧化气氛下，对生铁进行石墨化热处理，使成黑心韧性铸铁。在西方，白心韧性铸铁的生产技术是1722年由法国人发明的，黑心韧性铸铁是1831年在美国问世的。到汉代时，铸铁柔化术又有新的突破，形成了铸铁脱碳钢的生产工艺，可以由生铁经热处理直接生产低、中、高碳的各种钢材。

铸铁柔化术的发明，在冶金史上是一项具有划时代意义的成就。它大大加快了铁器取代铜器的历史进程，有力地促进了社会生产力的发展，使中国社会迈人一个新的发展时期。

值得一提的是，大约在明代时，出现了从生铁到熟铁的连续生产工艺。据《天工开物》记载，这项技术是把炼铁炉与炒铁炉串联在一起，让由炼铁炉炼出的生铁液流入炒铁炉，用柳木棍急搅，使生铁液中的碳份氧化，而成熟铁。这种连续生产的工艺，已初具组合化生产的系统思想，既提高了生产效率，又减少了能耗，是冶铁技术的又一重大突破。

灌钢技术

灌钢技术是中国历史上在炼钢技术方面的一项重大发明。其工艺过程大致为，将生铁与熟铁合炼，因生铁熔点低，熔化后的生铁水就会向熟铁中渗透，使熟铁增加碳份而成钢。因生铁水像灌进熟铁一样，故称灌钢。这种炼钢方法无需加热锻打，碳份分布均匀，且可去除部分杂质，得到的即是优质钢材，可用以制造刀锋的锋刃。在1740年西方坩锅炼钢法发明之前，是世界上最先进的炼钢方法。

灌钢法大约创始于5世纪后半叶的南北朝时期。陶弘景说：“钢铁是杂炼生柔作刀镰者。”“生”指生铁，柔指柔铁，即熟铁。北齐的冶金专家綦母怀文也说：“造宿铁刀，其法烧生铁精以重柔挺，数宿则成钢。”他用灌钢造出的宿铁刀，是当时的名刀，非常锋利，可“斩甲过三十札”。也有人认为，东汉末年王粲《刀铭》中的“灌辟以数”，西晋张协《七命》中的“乃炼乃炼，万辟千灌”，其中之“灌”即指灌钢。如是，则灌钢的创始年代可提前到3世纪时。

在灌钢技术应用的初期阶段，需经多次灌炼，方能成钢。宋以后灌钢技术不断得到改进。据史籍记载，其加工工艺大致可分为3种，其发展趋势是减少灌炼次数，以至一次炼成。

第一种加工工艺，是北宋沈括在《梦溪笔谈》卷三所记载的，“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”其中，把柔铁屈盘起来，是为了增加生熟铁的接触面，提高灌钢的效率，并使碳份分布更加均匀；封泥则可以促进造渣，去除杂质，并起保护作用。《梦溪笔谈》中还说“二三炼则生铁自熟，仍是柔铁”，反映了加工时灌炼次数的减少。

第二种加工工艺，记载于宋应星的《天工开物》卷十四之中。它把柔铁屈盘改为薄熟铁片，进一步增加了生熟铁的接触面，加速了“生熟相和，炼成则钢”的进程，泥封亦改为草泥混封，反映了明代灌钢技术的改进。

第三种加工工艺，是自清代至近代盛行于江苏、安徽、湖北、湖南、四川、福建等地的“抹钢”或“苏钢”。其特点是，先将料铁加热，再把生铁板的一端伸入炉中，待生铁熔化时，用钳夹住生铁板的一端，并不断移动，同时不断转动料铁，让生铁水均匀地滴在料铁上，再经锻打，去除杂质。这种方法有利于去除夹杂，提高金属的收得率。

垒铸技术

中国冶金史上的一个突出特点，是铸造技术占有很重要的地位，以至于铸造既作为成形工艺而存在，又成为冶炼工序中的一个组成部分，达到了“冶”与“铸”密不可分的地步。因此，在古代文献中往往是冶铸并称，而且对中国文化产生了深刻的影响。如常用词汇“模范”、“范围”、“陶冶”、“熔铸”、“就范”等，都是由冶铸技术演生而来的。这种冶与铸密不可分的冶金传统，是古代世界上其他国家和地区所无法比拟的。

中国铸造技术可以说是伴随青铜冶炼而产生与发展，其后又随着生铁冶炼而持续发展着。历史上，在铸造技术方面有很多重要的发明，并取得过很多重要的成就。例如，被认为是中国古代文明象征的商周到战国的青铜器，在某种意义上可以说是铸造技术所造就的。从重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盘和大型的随县编钟群，以至大量的礼器、日用器、车马器、兵器、生产工具等，可以看到当时中国已经非常熟练地掌握了综合利用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊的铸造技术，在冶铸工艺技术上已处于世界领先的地位。而叠铸技术则是在铸造方面的又一重大发明。

所谓叠铸，是把许多个范块或成对范片叠装在一起，由一个共用的浇口和浇道进行浇注，一次可以得到几十件，以至上百件铸件。它可以批量生产，生产效率高，成本比较低，又能够节省造型、浇注的用地，是一种比较先进的铸造方法。这种方法在西方是随着大机器生产才出现和发展起来的，至今仍被广泛采用。而在中国，这种方法在2000多年前的战国时期已经开始应用。

现在发现的最早叠铸件，是战国时齐国的刀币。它是用铜质范盒翻制出具有对称性和互换性的范片，每两片合成一层，再多层叠合浇注而成。

在汉代，叠铸技术得到了很大的发展。本世纪70年代，在陕西咸阳、西安，河南南阳、温县，山东临淄等地，都曾多次出土有汉代的叠铸泥范。其中，以温县烘范窑中出土的叠铸范数量最大，保存最为完好，计出土有16类、36种规格的叠铸范500多套。每套铸范由5至14层叠成，最少的一次可浇铸5件，最多的达84件。这些铸范的设计和制作都很精细。据分析，用这些铸范浇出的铸件，表面光洁度可达五级（计分14级），金属收得率可达90％，工艺水平已相当先进。而且，从中还可以看到当时已具备了制范、烘范、叠装、浇铸、成器等一整套成熟的生产工艺。