金屬是世界上最常被回收的材料,因為在不破壞材料屬性的情況下,幾乎沒有什么比金屬的可塑性更強。 回收的金屬只要重新熔融,然后裝上模具,就能重新投入到新的領域,不過在重塑的過程中需要用到一個工具——坩堝。 坩堝通常被設計成杯狀的,它可以裝載熔化的金屬液體,然而一些金屬液體的溫度之高難以想象,坩堝又要用什么樣的材料打造才能裝載這些高溫液體呢? 古代的熔爐 坩堝是材料制成的? 其實,從人類冶煉技術出現(xiàn)開始,坩堝緊隨其后就有了,最初人類的冶煉技術有限,所以最早被人類冶煉的金屬是熔點較低且較為普遍的青銅。 人類開始出現(xiàn)大量青銅制作的工具的時代,被稱為青銅時代,不過在青銅時代之前,人們就已經開始使用天然銅來鍛造工具了——因為銅的質地較軟,塑造的技術要求低,這個被稱為銅石并用時代。 青銅是紅銅(含有氧)與錫或鉛的合金,它的熔點只有700-900℃之間,所以相對來說還是比較容易利用的,因此全世界的古文明最早都是冶煉了青銅。 青銅制成的后母戊鼎 而那時候的坩堝材料其實就是泥土——用泥土做的熔爐,以及用泥土做的坩堝。 人們將收集來的銅礦放入熔爐的坩堝中加熱,讓這些材料變成液體并結合在一起,然后用模具做成各種各樣的工具。 隨著冶煉的技術的成熟,鐵器便出現(xiàn)了,鐵比銅要硬許多,其制造的器具自然更加能夠提升生產效率,但是它的熔點也要高得多。 鐵的熔點達到1538°C,而古人最早煉鐵,用的熔爐也好,坩堝也罷,都和青銅時代沒啥太多升級,所以最早其實只能夠將鐵煉軟,然后通過鍛造得到自己想要的工具,和前青銅時代銅的利用大致相似。 雖然最初沒法將鐵煉熔,但焚燒和鍛造的過程已經可以將礦石中一些熔點更低的雜質去除,所以實際上已經能夠符合當時人們的需求了。 打鐵或鍛造自然是一件低效且粗糙的工藝,要想高效得到自己想要的工具,還是要將鐵熔化才行。 我這邊查到的資料顯示,直到西漢時期,人們才從材料層面改變了熔爐和坩堝——在熔爐和坩堝壁上涂上由木炭、石英砂、黏土等摻雜而成的黑色耐熱材料。 純黏土的材料無法忍受過高的溫度,它很容易開裂,而涂了黑色耐熱材料之后,更加耐高溫,熔鐵也成為了可能。 今天,坩堝可以有各種各樣的材料制成,不同用途會有不同材料制成的坩堝,只要它比需要裝載的物質更加耐熱就好了。 石墨坩堝 但是木炭,石英砂,黏土制造的坩堝依然是目前最主流的材料,它們分別是石墨坩堝,石英坩堝,以及陶瓷坩堝。 碳是非常優(yōu)秀的耐熱材料,實際上它在常壓下不會熔化,只有溫度超過3500℃時,它直接升華,但它也有缺點,就是容易被氧化。 石墨坩堝的耐熱溫度能夠達到1800℃,基本符合各種金屬冶煉的需求了。 而石英的熔點也能達到1750℃,石英坩堝的耐熱溫度則能超過1400℃;陶瓷坩堝也一樣十分優(yōu)秀,耐熱溫度也能達到1200℃左右。 據說幾乎每個印度金匠都用木炭做坩堝 民間有趣的“簡易坩堝” 從古至今,印度人對黃金都是非常執(zhí)著的,所以印度有著十分驚人的民間黃金儲備量,據統(tǒng)計這個數(shù)字至少達到3萬噸——比任何一個國家的黃金儲備量都要多許多,而其中統(tǒng)計在案的可能只有0.22%。 由于印度驚人的民間黃金儲備量,所以他們也有著發(fā)達“黑作坊”式的黃金冶煉店鋪,這些店鋪經常會將一些零碎的黃金一起熔化,然后將其變成更大的一塊黃金,從而方便做成首飾等東西。 而他們用到的坩堝簡單到難以想象,實際上只要一塊木頭就好了。金鋪的工作人員將木頭挖個洞,然后用火烤黑,再將碎末黃金放入其中并噴火,沒一會兒功夫黃金就熔化并融合在一起了。 除了“木頭坩堝”之外,在網上還有一個非常有趣的“土豆坩堝”,就是直接將一個新鮮土豆切對半,并在其中一面上挖個洞,然后將黃金碎末放入其中,直接淬火。 “土豆坩堝”相對于“木頭坩堝”更簡潔,但是它通常是一次性的,而“木頭坩堝”可以一直使用很長時間。 這兩種坩堝殊途同歸,兩者都是應用了碳的耐熱性,金和銀的熔點都只有1000℃左右,遠沒有達到碳的升華的溫度,所以它確實可以用。 最后,坩堝看似很難尋找材料,但其實我們現(xiàn)實生活中都有這些材料,而且老早已經被古人利用。 |
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