中国传统坩埚炼铅技术初探.pdf

《自然科学史研究》第33卷第2期(2014年)：20l一215 Sc拓ncesV01．33 础∞讯￡k胁s￡D可矿^k￡umZ No．2(2014) 中国传统坩埚炼铅技术初探 周文丽1 刘思然2 刘海峰3 陈建立4 OPY； (1．中国科学院自然科学史研究所，北京100190；2．英国伦敦大学学院考古研究所，伦敦WClH 3．北京科技大学冶金与材料史研究所，北京l00083；4．北京大学考古文博学院，北京100081) 摘要坩埚炼铅法是中国传统炼铅技术中一种特别的冶炼方法，即在坩 埚中用铁从硫化铅中还原出铅。本文梳理有关坩埚炼铅的文献资料，详细介绍 该技术的冶炼过程，包括炉子的建造、坩埚的制作、配料、冶炼操作和金银的提 取。另外，对近年来发现的两处古代坩埚炼铅遗址出土的坩埚和炉渣进行科学 检测，以复原当时的技术。并与蒸馏法炼锌、坩埚炼铁等中国传统坩埚冶炼技术 作比较，阐述坩埚炼铅的技术特征。 关键词坩埚炼铅铁还原 长方形炉 中图分类号 N092：TF—092 文献标识码A 文章编号1000一0224(2014)02—0201—15 铅是自然界中非常重要的重金属之一，它的熔点很低(327℃)，远低于铜铁，较易冶 炼，可能是人类最早冶炼出来的金属。早在公元前6千纪，地中海东部和中东就已发现了 一些铅器¨]。中国已知最早的含铅制品是甘肃永靖秦魏家出土的齐家文化时期的铜 环心】，含铅量为5％，而最早的纯铅器是出土于辽西大甸子夏家店下层文化墓地的两件铅 制品旧J。商周时期铅是青铜器的重要合金元素之一，青铜器中铅含量可高达30％多；铅 还用于制作纯铅器，多作为随葬的明器H’5J。秦汉以后，铅被大量用于制造钱币、铅丹、火 药和生产金银等‘6}。 铅在古代的用途如此广泛，但是古文献中有关铅的冶炼技术的记载很少。明代宋应 星《天工开物》“五金篇”说铅有“银矿铅”、“铜山铅”、“章节铅”三种o，其中“银矿铅”是 含银的方铅矿(硫化铅，Pbs)，“铜山铅”是含铅的多金属石英脉矿，“章节铅”是方铅 矿[8]，这些铅矿石都是在炉子中直接冶炼。一般而言，古代炼铅用的矿石主要为方铅矿， 可以在敞炉中较为氧化的气氛下直接反应，生成的氧化铅和硫化铅反应直接生成金属铅； 也可以冶炼前先将方铅矿焙烧成氧化铅，然后在竖炉中还原生成金属铅。若所得到的金 收稿日期：2013一08—20；修回日期：2014·04·11 作者简介：周文丽，1982年生，浙江嵊州人，博士，中国科学院自然科学史研究所副研究员，研究方向为冶金考 古；刘思然，1987年生，北京人，英国伦敦大学考古研究所博士生，研究方向为冶金考占；陈建立，1973年生，河 南虞城人，博士，北京大学考占文博学院教授，研究方向为冶金考古；刘海峰，1987年生，安徽黄山人，北京科技 大学冶金与材料史研究所博士生，研究方向为冶金考古。 基金项目：中国科学院自然科学史研究所重点培育方向“传统工艺与文物科技的认知研究”项目课题“中国古 代冶金用坩埚的生产和使用” 万方数据 自然科学史研究 33卷 属铅中含银，可用灰吹法炼银，因此炼铅与炼银是紧密相关的。 近年来，学界发现中国还有一种坩埚炼铅的传统方法，即在坩埚中用铁从方铅矿取代 出铅。这种坩埚炼铅法是利用比铅对硫有更大化学亲和力的金属铁，从硫化铅中把铅取 生成的铅由于密度最大，沉在坩埚的最下面，而生成的硫化铁在中间，炉渣在最上面。这 个反应根据密度的大小分离出铅，所以又称作“沉淀熔炼法”。 最早明确指出中国存在坩埚炼铅法是《中国科学技术史·矿冶卷》，书中引用了一则 清乾隆年问甘肃巡抚的奏章，并展示了一张河北平泉南铅沟辽金元时期炼铅坩埚残片堆 积的照片一J。《中国传统工艺全集·金属工艺卷》也提到“沉淀炼铅”法，引用的是