文｜老达子
本文共2578字，阅读时长大约6分钟
前言
“凡铸钱熔铜之罐，以绝细土末和炭末为之。罐料十两，土居七而炭居三，以炭灰性暖，佐土易化物也。”
这是《天工开物》里写熔铜罐的一段。罐，就是坩埚。
最近有个说法：坩埚能熔化几千度的钢水，中国三千年前就有了。
听上去很厉害。可是我把专门研究中国古代坩埚的一篇论文读了一遍，这两个说法，一个对了一半，一个我没有找到依据。
今天老达子就来跟大家聊聊，坩埚到底是什么，中国古代的坩埚，到底熔过什么～
坩埚到底是什么
这篇论文的题目是《中国古代冶金用坩埚的发现和研究》，作者是周文丽、刘思然、陈建立，发表在《自然科学史研究》2016年第3期。
论文开头给坩埚下了个定义：坩埚是一种可移动的耐高温的容器，用于金属、玻璃、颜料的生产。
它是古代冶金活动中的重要工具，多为陶质，可以进行多种金属的物理和化学反应，不仅用来熔炼、浇注金属，还用来蒸馏法炼锌，矿炼黄铜，炼铁、钢，炼金术等等。
这里有个绕不开的争议：哪些东西算坩埚？
考古学家李京华认为，外加热的才叫坩埚，内加热的是熔炉。中国古代文献，也确实只记载了外加热的坩埚。可是西方学者定义坩埚，是可移动的、较小的冶金用具，既有外加热的，也有内加热的。
国内的考古学家，一般把附着冶金残留物的陶质残片，称为坩埚，并不考虑加热方式。论文自己也采用了这个宽的叫法。
二里头的瓢形器
论文说，在国内，最早在殷墟、郑州二里岗等先秦铸铜遗址，发现了少量坩埚。其他冶金遗址也常有发现，但是数量较少，多为残片。
河南偃师二里头出土过一种器物，叫瓢形器，长约25厘米，背面糊着草拌泥，内表面是灰色烧结层，粘满了铜渣。
它是什么？李京华和梁宏刚认为，它是小型熔炉，既能熔铜，又能当浇包。廉海萍等人认为，它是浇勺。
重庆彭水徐家坝出土过商周时期的船形杯，残长7.5厘米，里面有青灰色残留物，还附着铜块。杨小刚等人判断，它是熔铜用的。
论文还说，这类敞口、带流口的熔铜器具，在西方青铜时代也常有发现，比如土耳其特洛伊四期遗址，约公元前2000年。
洗土去泥
殷墟孝民屯出土过一批熔铜坩埚，论文的作者做过分析。
他们发现，这些坩埚二氧化硅的含量较高，氧化铝的含量较低。论文表格里，五件样品的数据是：二氧化硅72.8%，氧化铝11.6%。材质里有较多粉砂和孔隙，偶尔能见到植物纤维。
这样的材质，比较耐高温，有较好的隔热性和抗热震性。
有意思的是，孝民屯坩埚的材质，和同遗址出土的陶器不一样。陶器的黏土含量高，坩埚却和炉壁、陶范相似。
论文推测，它们是以黄土为原料，对其进行洗土去泥，提高粉砂含量，做成的。意思是，把土里的泥洗掉一部分，留下更多的粉砂。
作者的结论是：坩埚、炉壁、陶范很可能不是一般陶工生产的，而是根据熔铜和铸造过程的特殊要求，对制陶黏土进行改性后做成的。这说明，坩埚、炉壁和陶范的生产，在殷墟可能是一项专业化的手工业。
《天工开物》里的熔铜罐
到了后来，坩埚的做法又变了。
论文把早期的坩埚和晚期的坩埚做了对比。早期的，敞口较浅，壁较厚，有的掺了植物纤维，内侧烧结严重，外侧受热较少，是内加热的。晚期的，口小，较深，壁较薄，内外烧结程度一致，是外加热的，材质更致密，耐火。
晚期外加热坩埚，氧化铝含量往往在25%以上。论文推测，这类坩埚的原料，可能是高岭土类耐火黏土，也就是文献里说的甘土。
有的坩埚，还掺了煤炭或木炭。论文说，这和《天工开物》里铸钱熔铜罐加入炭灰的记载是符合的。掺煤炭或木炭，作用类似加入石墨，可以提高耐火度、化学稳定性、强度、韧性、抗热震性和导热性。
《天工开物》写那种熔铜罐：罐长八寸，口径二寸五分，一罐约载铜、铅十斤。先把铜放进去化了，再投铅，用鼓风的大炉烧，倾入模子里。
开头那句，土居七而炭居三，就是它的配方。
中国有没有坩埚炼钢
再说标题里的钢水。
论文里，专门有一段，写汉代的坩埚炼铁、炼钢：汉代及汉以前，中国有可能掌握了坩埚炼铁（钢）技术，但是证据不是很充分。
线索有两条。
一条，洛阳东周王城的一座东周晚期陶窑里，出土了没用过的筒状坩埚，旁边灰坑里有用过的坩埚残片和鼓风口、炉壁、铁渣。发掘者推测，这座窑烧的是炼铁用的坩埚。论文说，这只是猜测，也不排除用于化铁。
另一条，洛阳吉利出土了11个直筒形坩埚，内外壁都烧流了，外表粘着煤块、熔渣，内表面粘着铁渣。其中一个的内壁，附着一块金属，何堂坤等人鉴定是铸态过共析钢，怀疑是坩埚炼钢技术的产物。
论文还提到，北京清河、内蒙古呼和浩特、新疆库车、民丰等多处汉代遗址，出土过炼铁坩埚，但是没有经过严格的考古发掘和科学分析。
论文的结论是：目前已经明确的坩埚冶炼技术，时代较晚，主要用来炼铁、炼锌和炼铅，技术一直留存到20世纪。最早记载坩埚炼铁的文献，是清康熙年间的《颜山杂记》。
论文结语里还写道：西方发现了大量分离金银、灰吹法炼银、矿炼黄铜、坩埚炼钢的坩埚。国内出土的坩埚，主要是熔铜化铁和炼铁、炼锌、炼铅的。
几千度：熔点是个什么数
再看数字。
教科书上的数字：铜的熔点约1083摄氏度，纯铁约1538摄氏度。钢的熔点，随含碳量不同，大致在这一带。
坩埚要耐的，是这个量级的温度。
论文里没有出现过几千度这三个字。论文里写到的另一个数字，反倒小得多：炼锌蒸馏罐上部的冷凝器和兜，用的是在普通黏土里加了煤炭灰的材料，使用前没有焙烧，只需耐受几百摄氏度的温度。
坩埚不是什么熔不化的神器。它是一类按用途调整原料的容器：熔铜的有熔铜的配方，炼锌的有炼锌的做法。
老达子说
我读这篇论文，最留意的是论文的作者自己说的话：希望本文能抛砖引玉，引起考古学家和冶金考古学家对坩埚的重视。
中国古代的坩埚，研究还处于起步阶段。最早的实物，有的算不算坩埚，学界还在争。炼钢的证据，只有洛阳吉利那块附着的金属。
《天工开物》里那一条，倒是写得清楚：罐料十两，土居七而炭居三。
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