古代如何冶炼出铜的？ 第1页

今天的这篇文章，小编将为大家详细介绍古人冶炼纯铜和青铜器的几种技术！有难有易，最简单的冶铜术只需要在地上挖一个浅坑就可以冶铜！

简单的冶铜

在之前的文章里，我介绍过人类在青铜时代之前的“铜石并用时代”使用无需冶炼的“自然铜”制作各种器物——早期人类使用的红铜器制作极为简单，但却引导人类进入青铜时代！

但自然铜相对于铜矿石来讲还是比较稀少，很多地区都没有那么丰富的自然铜（北美五大湖区除外），根本不够日常使用，所以很多地方的人们转而使用铜矿石来冶炼纯铜和铜合金！今天的这篇文章，我就来介绍几种古人使用的冶炼技术。

自然铜

首先教大家最简单的冶铜术，只需要在地上挖一个浅坑就可以冶铜！

一、冶铜和冶铁一样，都需要先准备原材料——孔雀石（或其他铜矿石，如硅孔雀石、赤铜矿等）和木炭，虽然木柴最高也能达到1400摄氏度，而自然铜的熔点为1083摄氏度，但用木炭冶铜并不是直接用热量融化矿石，而是用木炭产生的一氧化碳来还原氧化铜！

当然，也有的地方直接用木炭高温加热铜矿石粉，使其分解、融化成铜。

总之，冶炼用木炭更好，使用简单技术烧制木炭的技术我也写成文章了→木炭不仅可以烧烤，还推动人类文明前进，快来学一下，穿越能用到。

孔雀石

孔雀石是自然界存在的铜矿石，学名碱式碳酸铜（Cu₂(OH)₂CO₃），产于铜的硫化物矿床氧化带，常与其它含铜矿物共生（如蓝铜矿、辉铜矿、赤铜矿、自然铜等）。它虽然是宝石的一种，但含铜量较高，含铜品位可达10—20%或更高，是早期人类文明最先接触使用的铜矿石。

孔雀石颜色碧绿、艳丽，纹理与孔雀的羽毛相似，天然宝石，含铜量高

很多的古铜矿遗址都分布在火成岩与大理岩的破裂接触带上，因大气降水和淋滤作用，地表面的铜元素在接触带中相对集中，出现了铜品位自上而下逐渐富集的现象，形成氧化矿富集带！每当大雨过后，表面就暴露出许多孔雀石和其他铜矿石碎块，俯拾皆是。

破碎的铜矿床

铜矿石

而当地面矿石不多时，古人还会顺着矿脉向地下延伸挖掘。当然，在矿区附近的河流里也能淘洗出铜矿。

早期人类采集铜矿石的场景

当时下坑道采掘矿石是非常危险的事情，因为工程技术不发达，坑道很容易坍塌，而且对矿工的健康也有损害，所以等到人类进入奴隶社会时，很多战俘就被关进矿洞内没日没夜的开采，死亡率极高！

幽深的矿坑

早期人类在进行开采铜矿遇到大块石头时，会用生起火堆烧灼岩石壁，然后浇上冷水，使其快速降温、开裂，以将铜矿取出。

采集铜矿石

采集到铜矿石后，就要对铜矿石进行粉碎处理，这样能增大矿石粉接触一氧化碳的面积，有利于还原。

粉碎铜矿石

将铜矿石磨成粉末，以增加一氧化碳的接触面

二、准备好第一步后，就可以制作“熔炉”了！其实根本不能说是熔炉，因为所谓的冶铜熔炉仅仅是硬泥地上的一个小浅坑！

随便找个木棒，然后在干土地上挖掘出一个浅坑就可以了，二三十厘米深就好了。

对，你没看错，这玩意儿就是“冶铜熔炉”

浅坑的边缘还要挖出一道浅槽，用来放通风管，以输送空气，这是很重要的一个操作。

挖出浅槽放置通风管

三、挖好“熔炉”后，就要准备风箱了，使用最简单的夹带式风箱就可以了。

我把这玩意儿叫夹带式风箱，很简单，但能有效提供风力

而就算没有风箱、没有通风管，也还是可以冶铜的，因为这个简易熔炉体积很小，只要找几个人不间断的用“陶风嘴吹管”往坑内吹几个小时的气就行！

找一根芦苇或竹子，打通内部，然后在吹管的一端用黏土包裹上，使其防火就行，这样一根陶风嘴吹管就做好了。

陶风嘴吹管

四、当前期准备都做好后，就可以在坑内用木材生火了，然后加入木炭，并供应氧气，使其燃烧起来。

在坑内生火，并放入木炭

当坑内的木炭燃烧起来后，就要往热炭上撒入铜矿粉，然后再加入更多的木炭。

往热炭上撒入刚刚碾碎的铜矿粉

撒入铜矿粉后，再往坑内加入更多的木炭

五、上述的这些步骤完成后，就要把风管（或陶风嘴）插入坑内了，为“熔炉”提供必要的氧气，最后再给火坑盖上一块大小合适的草皮（草皮能承受高温，是很好的耐火隔热材料），这样能提高坑内的温度，使之变成一个简易的熔炉。

挖一块草皮

中间开一个洞

为“熔炉”盖上草皮

六、接下来就要连续几个小时为熔炉供风了。

木炭在熔炉内燃烧会产生一氧化碳，而因为熔炉内部比较封闭，所以坑内就会形成“还原气氛”！而孔雀石受热会分解出氧化铜，接着一氧化碳会和氧化铜内的氧结合，生成二氧化碳和金属铜！正是这个化学反应把矿石变成金属铜，而不只是熔炉内的温度。

木炭燃烧产生一氧化碳

七、冶炼的时候要注意从坑里冒出的火焰颜色，它的颜色变化指示着冶炼的进展程度。

观察熔炉火焰颜色

八、冶炼几个小时后，冶铜就完成了，这时候就可以把草皮拿掉，对熔炉进行挖掘。

挖掘熔炉

九、把坑内所有的灰烬都挖出来放入水盆内冷却、淘洗，金属铜因为较重，所以会沉入水底，而灰烬、木炭等则会浮在水面，这些要倒掉。

淘洗

十、冶炼出来的金属铜（纯铜或铜合金）呈赭黄色，有时会聚集成大号铜疙瘩，有时也会分散成砂砾大小的碎铜，并且这时练出来的铜还含有一定的杂质，形状也不规范，但已经可以用石锤锻打，使其变成自己想要的形状或铜器了。

大号铜疙瘩，纯铜或铜合金（看铜矿种类）

当然红铜（纯铜）只能用来制作斧头、标枪、箭头等小型武器，因为它太软了，锻打虽然能提高硬度，但提高的也有限。

虽然看起来很简单，但这种将矿石转变成金属的过程就叫做冶练！

淘洗出碎铜

碎铜要收集起来，以后会再次进行融化

Ps：到这一步为止，冶炼出来的铜还只是红铜（赤铜、纯铜），离青铜还有一大段距离，所以如果不急着使用，还可以把这次冶炼得到的铜疙瘩融化成“铜水”，进行提纯和去杂质，之后就可以浇铸成自己想要的形状，或者添加一些锡直接做成青铜（具体做法在下方）。

把纯铜烧成铜水然后浇铸

现在我来教大家第二种冶铜术！我称之为“坩埚练法”！

一、除了要准备好孔雀石矿粉和木炭外，还要选用合适的陶土捏出几个拳头大小的中空半圆土球，然后等土球风干后把其烧成球形坩埚。

球形坩埚、孔雀石、木炭

二、往坩埚内倒入四分之三铜矿粉和四分之一的木炭粉。

球形坩埚内要到入四分之三的铜矿粉和四份之一的木炭粉

三、用新的黏土把球形坩埚的孔给封上，但要在盖子上开一个小小的透气孔，这样能隔绝掉不少不必要的氧气。

在封好的坩埚上开一个透气孔

四、把球形坩埚放进木炭堆或柴火堆里冶炼（注意！要让透气孔朝上），然后要人工为木炭堆提供更多的空气，保持上千度的炉温。

用陶风嘴吹管为火堆提供氧气

五、当坩埚在火堆里加热加热几小时后，就可以把坩埚夹出来了。然后把坩埚投入水中冷却或等其自然冷却。

把坩埚夹出，扔进水中冷却

六、等坩埚冷却后，就可以把坩埚内的东西倒出来了，就可以获得纯铜或铜合金了。

从坩埚内倒出铜

带有一些杂质的纯铜

坩埚内的铜

获得的铜

Ps:使用这种方法冶炼得到的铜都比较小，而且还是红铜，也需要后期收集碎铜进行融化。

接下来是第三种冶铜法！我称之为“熔炉冶铜法”！

使用这种方法冶铜之前，先要建造一整套熔炉、风管、风箱，具体建造方法大家可以参考这篇文章（黑人跨入铁器时代的关键！揭秘两千年前的黑人冶铁术，包教不包会），这种冶铜方法虽然也比较简单、粗糙，但能得到大量的铜。

用风箱为熔炉提供氧气

将铜矿石直接扔进熔炉里的热炭上，不断地进行加热燃烧，使其还原出铜。

经过几个小时的不间断加热后，就可以把熔炉掀开了，而铜就聚集在熔炉的底部。

下图是聚集在熔炉底部的铜，还含有很多的杂质，后期等它冷却后，要进行分解、挑捡等操作，选出纯铜块，然后把铜块装在坩埚里进行融化、去杂质等操作，最后才能得到可以使用的大块红铜。

大块铜

第四种冶铜法！这种冶铜法也非常简单粗暴，但需要用到坩埚。

首先，要在坩埚内放入铜矿粉。

然后把装了铜矿粉的坩埚放进熔炉内加热，并往坩埚内加一些木炭，并不断的为熔炉鼓风。

坩埚内也要放木炭

ps：也有不在坩埚内加木炭，直接将铜矿粉融化成铜水的！冶锡的时候也能用这种方法！

直接将铜矿粉高温加热融化成铜水（我其实觉得这个更像是在冶锡）

铜水倒进模范里冷却

经过几个小时的烧灼，铜矿被融化成了铜水（铜水里有木炭等杂质也没事），然后把铜水倒入准备好的模具内。

等到铜水冷却成红铜后就可以把成型的铜块取出来，进行打磨、配柄等操作后，就变成了一把早期人类使用的“工具”（具体操作看这篇“冰人”奥兹的红铜“工具”是这样制作的！时间比青铜时代更早！）。

浇铸出的铜块，打磨后就可以直接做成“工具”了！

而且，使用不同的模具能得到不同形状的工具！就算坩埚里有木炭等杂质也没事儿，用木棒稍微阻拦一下就行~

浇铸

另一种形状的“红铜工具”

不同模具能制作出不同的“工具”

这里必须要说明一点，以上四种方法冶炼出来的“铜”，其实都是纯铜（赤铜、红铜、紫铜等）或铜合金（使用铜锌矿能冶炼出黄铜），纯铜经过捶打就能制成各种工具和装饰品，被称为“红铜器”。这些红铜器都很软，虽然锻打、淬火、热处理能提高其硬度，但硬度还是有限，比青铜差远了，所以这一时期的人类虽然冶炼出了金属铜，但并没有淘汰石器。

使用上述方法制作出来的“红铜工具”

以上就是我总结的四种早期人类使用的冶铜术和它们产出的红铜器，下面我来介绍锡、锡青铜，及其制造方法！

锡矿石，冶炼青铜必须要有锡

金属锡是银白色的，而且有延展性、化学性质稳定，抗腐蚀、易熔，摩擦系数小，冶炼青铜必须要有锡！

锡矿石，冶炼青铜时很重要

使用我上面介绍的第四种冶铜法就可以把锡矿石冶练成金属锡！而且比冶铜简单的多，因为锡的熔只有231.89℃！用木柴都能融化它！

把坩埚内的锡水倒进模范里，冷却后形成锡块

ps：有些铜矿石自带其他金属元素，如铜锌矿，所以古人在很早以前就无意识的制作出铜合金了。

使用第四种冶铜法，也能冶炼锡矿。左侧是铜块，右侧为锡块

左侧为铜的分子结构，右侧为锡的分子结构

那么，当人类有了纯铜和锡后，是如何制作出的青铜呢？配矿！

明代著作——《天工开物·铜》上记载：“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜，以炉甘石或倭铅参和，转色为黄铜；以砒霜等药制炼为白铜；矾、硝等药制炼为青铜；广锡参和为响铜；倭铅和泻为铸铜，初质则一味红铜而已。”

《天工开物》

就是需要往纯铜水里面加入一些锡、铅、磷等元素，使其从纯铜（红铜）变成了铜合金。

具体做法：收集铜碎块、小块自然铜，然后把其放入陶土做成的坩埚里，接着把坩埚放在热炭上加热。

将收集到的小块自然铜和冶炼得到的小块儿纯铜放入坩埚

等到铜料都融化为铜水后，要把无用的杂质滤掉，让铜水更纯净，接着往坩埚内加入少量的锡、铅，最后把铜水浇入模范内就可以得到青铜器了（模范是啥样，得到的青铜器就是啥样）！

在红铜水里面加入锡就能制作出青铜

经测定红铜（自然铜）的硬度为布氏硬计35度，加锡5%，其硬度就提高为68度，加锡10%，即提高为88度，加锡越多，则硬度越大（也不能太高，否则会很脆），而且再经锻打、淬火，锡青铜的硬度还可进一步提高，甚至比纯铁还坚硬。

《周礼·冬官·辀人》记述了中国古人用青铜铸造不同物件所采用的铜锡比例:“金有六齐（方剂），六分其金（铜）而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢（箭）之齐；金锡半，谓之鉴（镜子）燧（利用镜子聚光取火）之齐。”

青铜虽然叫青铜，但其实青铜器最初是金光闪闪的，只是长时间的氧化后才变成大家印象里的模样！它的熔点比红铜(1083℃)低，只在在700～900℃之间（锡含量越高，则青铜熔点越低）。

这其实是红铜，但青铜刚出炉的时候也差不多

青铜的使用让农业和手工业的生产力水平大幅度提高，对提高社会生产力起了划时代的作用，所以考古学家将使用青铜器作为人类物质文化发展的一个阶段，称其为青铜时代。

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