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原文标题：安徽南陵西周硫化矿冶铜技术初探
南陵位于安徽省芜湖市南４４公里，其民俗殊异于他县者，历年祀“工山神”。稽之县乘，则有宋代知县郭荛《申免工山坑冶札子》一文云：“自六朝至唐，南陵号为坑冶之地。”查南陵置县，肇自梁武５０３－５４８年在位，两汉时为丹阳郡春谷、芜湖、宣城县地，曾置全国唯一之铜官于此。战国时属楚国边郡“陵阳”。西周、春秋均为吴越辖地。先秦史料屡有“江南金锡”、“吴越之金锡”、“陵阳之金”的记载。汉代为“丹阳铜”的主要产地，梁朝则是“梅根冶”的所在。建国以来，考古工作者先后在内蒙古西林大井、湖北大冶铜录山、湖南麻阳等地发现过若干采掘、冶炼氧化铜矿的遗址，而“吴越地区”却从来未见报道。为了解这一历史悬案，我们对皖南地区的一些产铜地点进行了徒步踏查。先后发现各朝代、各类型的古代采矿、炼铜遗址４０余处，它们集中分布于南陵大工山区，范围达４００平方公里，其中戴镇乡江木冲西周冶铜遗址面积１．５平方公里，文化层厚１－２米，炼铜弃渣堆积总量在５０万吨以上。１９８８年至１９９１年，安徽省考古研究所先后对南陵大工山区的江木冲、塌里牧、沙滩角、刘家井、西边冲等地进行考古发掘，发现各类遗迹２６处，其中西周至唐代的炼铜竖炉１９座，硫化矿焙窑４座、采矿井３座。江木冲炼炉遗迹１４Ｃ测定年代为公元前７７５年，沙滩角古矿井测定年代为公元前８０５年。由此，我们对西周硫化矿炼铜技术进行了分析。炼炉结构 南陵地区的炼铜炉皆为竖炉，由炉基、炉缸和炉身三部构成。经复原，从炉缸底到炉顶部高１．２－１．５米，料柱１－１．２米，容积约０．３５立方米。炉缸截面呈椭圆形，长轴长９０－１００厘米，短轴长６０～７０厘米，高３０－３５厘米。炉壁厚２５－４５厘米。炉缸一端设有“金门”，以排放炼渣和铜液。炉缸以下为“炉基”。顺长轴方向筑有“风沟”，从而构成炉下空腔，以利于防潮和保温。风沟长２．５、宽０．６、深０．４米。竖炉在不同部位，使用了不同配方的耐火材料，主要有网状红土、高岭土、石英砂、铁矿石粉等。目前尚未发现鼓风设备。
焙烧设施 西周遗址未发现专门用于焙烧的设施，但在炼炉周围往往有十几乃至几十平方米的“硬面”，厚２０－４０厘米，是用石英砂粒、炼渣颗粒和铁矿石粉加水浇筑成的混凝土面层，可能是用作堆烧硫化矿的堆烧场。此外，废弃的炼铜炉也可兼作焙烧炉。
燃料熔剂 燃料和溶剂因时代不同而各有差异，西周冶铜用青冈栎（Ｃｙｃｌｏｂａｌａｎｐｓｉｓｇｌａｎｃａ）木炭作燃料。汉代以后用当地采掘的煤作燃料——这是迄今全国发现最早使用煤作工业燃料的例证。熔剂主要是二氧化硅，西周采集河床中的石英卵石，汉代以后则专门开采石英石。
冶铜工艺 我国古代冶铜生产有湿法（胆铜法）与火法两种，而后者则是普遍使用的方法。火法炼铜的实质是铜矿石逐步富集成铜的过程，它有三种工艺：一是将氧化铜矿（孔雀石、黝铜矿、蓝铜矿）与木炭熔剂配伍，分批加入熔炉，在摄氏１１００度左右的气氛中，还原成金属铜。二是先将硫化铜矿物（黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿）进行氧化焙烧，在摄氏７５０－８００度的条件下，与空气中的氧起作用，变金属硫化物为金属氧化物（即焙烧法），然后再入炉熔炼，还原成金属铜。三是将硫化铜矿直接入炉炼成冰铜，再将冰铜重复熔炼，使之逐步富集成金属铜。以上三种工艺实质上只是两种熔炼过程，即“还原熔炼”和“冰铜熔炼”。
还原熔炼：上述一、二种工艺属此类。其原理是氧化亚铜被一氧化碳还原成金属铜（Ｃｕ２Ｏ＋ＣＯ＝Ｃｕ＋ＣＯ２）。其工艺虽然简单，但炼渣中的铜损失较大，矿料来源也较贫乏，是青铜时代初期的获铜方法。
冰铜熔炼：上述第三种工艺属此类。其原理是铜对硫具有除锰以外的最大亲合力，易于形成高温下稳定的化合物。并且硫化亚铜与硫化亚铁易于以任何比例互熔，形成铜和铁的复式硫化物——冰铜。冰铜熔炼虽较还原熔炼复杂，但弃渣中的铜损失较小。更重要的是硫化矿的蕴藏量要比氧化矿丰富得多，故大规模的冶铜生产，必须仰仗于硫化矿的开采和使用。
１９７７年，安徽贵池出土了一批东周青铜器，其中有７件铜锭。８０年代初，华觉明、张敬国等对这批铜锭进行了分析，其化学成分为铜６４．８８％、铁３４．３５％、硫２．０３％，结论：冰铜锭。这一发现，把我国使用硫化矿冶铜技术的发明时间，向前推至“春秋晚期至战国初期（约公元前４－５世纪）。而１９８４年南陵江木冲西周冶铜遗址上发现的冰铜锭及冶铜竖炉，则将这一技术的发明时间又上推了４００余年（约公元前８－９世纪）。
为了进一步证实发明这一技术的可靠性，中国科技大学科学史研究室研究生穆荣平在李志超先生的指导下，根据冶铜学的原理，对南陵江木冲西周冶铜遗址各文化层采集的１１个古炼渣标本，用化学元素成分分析；扫描电镜定量分析和Ｘ射线衍射仪定性分析等测试手段，利用炼渣中铜和硫赋存状态的差异，以及铜、硫比值的差异，来辨别样品是硫化矿冶炼所弃的冰铜渣，还是用氧化矿或死焙烧硫化矿冶炼所弃的还原渣。
分析结果发现，南陵大工山区西周时已进行了大规模的炼铜作业，其炼铜技术相当高明；工人们不仅掌握了熔炼硫化矿成铜的工艺，在生产过程中，还掌握了冰铜富集熔炼技术，是我国目前发现最早使用硫化矿炼铜并采用硫化矿——冰铜——铜工艺的地区。
（资料来源：《中国文物报》） (责任编辑：admin)
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