古人很容易冶煉出銅金屬嗎——對治銅技術(shù)起源于西亞的誤解

思明居士 2023-07-07 發(fā)布于河北

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冶銅技術(shù)起源于西亞，這是各種百科詞條的說法。不可否認，百科詞條代表了主流學(xué)術(shù)觀點，即使有的觀點我們并不認同。

冶銅技術(shù)起源于西亞，不僅僅是百科詞條的說法。中國社會科學(xué)院考古研究所所長、中國社會科學(xué)院學(xué)部委員、中國社會科學(xué)院考古研究所研究員、中華文明探源工程首席專家王巍，在其所著的文章《“中華文明探源工程”及其主要收獲》中也認為：冶銅術(shù)是從西亞傳入中國境內(nèi)的。

摘自王巍，趙輝所著的文章《“中華文明探源工程”及其主要收獲》

有不少人認為，有地表銅礦，銅礦石投入火堆就能煉出銅，所以古人冶煉出銅金屬是比較容易的事情，所以西亞能發(fā)明治銅技術(shù)也是理所應(yīng)當?shù)摹Ｊ聦嵳媸沁@樣的嗎？

銅礦有很多種，大體分為氧化銅（oxidizedore，其中孔雀石冶煉價值最高）與硫化銅（sulphidic ore，指數(shù)種含硫磺的化學(xué)式）兩大類，加工提煉的條件大不相同。

一般認為古人類首先用孔雀石煉銅。孔雀石是一種氧化銅礦石，顏色碧綠，其斷面的紋理與孔雀的羽毛相似，很是艷麗，所以人們稱它為孔雀石。孔雀石含銅量高，其含銅品位可達10—20%或更高。

天然孔雀石原石

按照一般的說法，因為孔雀石色如孔雀羽毛般鮮艷翠綠，埋藏不深，多出露于地表上，容易引起人的注意而使人采集。它又常常與自然銅一起出現(xiàn)，并與銅銹有類似的顏色，又可能被古人類用作制陶的顏料，因此孔雀石很可能是人們最早用于冶煉的銅礦石。

把孔雀石投入火堆，是不是就能煉出銅金屬呢？這是不可能的！

要知道孔雀石是氧化銅礦石，孔雀石煉銅要用氧化還原法。從孔雀石中用還原法提煉紅銅所需溫度雖然比較低，為7、800°C，但是氧化銅冶煉的關(guān)鍵在于，需要在氧氣不足的條件下燃燒木炭，使得爐內(nèi)形成一氧化炭（CO），這樣孔雀石（堿式炭酸銅，(CuOH)2CO3，malachite）在一氧化炭的環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，其公式如下：(CuOH)2CO3+2CO→3CO2+2Cu+H2O。換言之，如果在還原氣氛中灼燒孔雀石，就可以獲得純銅，此外還會產(chǎn)生水與二氧化碳。

露天火堆的溫度通常在500——800°C，但是在露天火堆中，無法持續(xù)地產(chǎn)生CO與氧化銅化石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以就無法提煉出銅金屬。

實驗表明，當溫度達到710°C時，窯內(nèi)一氧化碳最為穩(wěn)定，此時可以較為穩(wěn)定而連續(xù)地發(fā)生還原反應(yīng)，從而提煉出紅銅。

冶煉孔雀石既需要高溫度，亦需要控制一氧化碳反應(yīng)，這一矛盾造成很多困難。所以孔雀石的提煉，雖然不需要達到銅熔點那么高的溫度，但是要在密封還原的爐窯里，才可能產(chǎn)生CO進行還原反應(yīng)，在還原氣氛中燃燒孔雀石才可以獲得純銅。

所以把孔雀石投入露天火堆，就想提煉出銅是不可能的。

另一種硫化銅礦石煉銅需要1100°C以上(高于純銅熔點1083.4°C ）的冶煉溫度。有的人經(jīng)常將達到1083.4°C銅熔點溫度作為煉銅的前提條件，以此為標準來評估冶煉起源的問題。但是1083.4°C的溫度條件是針對熔化銅液而言，這實際上只是發(fā)明銅鑄造技術(shù)所需要的溫度，而并不代表從原礦冶煉的溫度，有些銅礦耐火，需要1200°C以上的高溫才能提煉出銅。

柴火在空氣中燃燒的溫度通常在500-800攝氏度，這種方法由于火力不集中達不到一定溫度，致使所燒陶器質(zhì)量差，成品率低。后來人們便發(fā)明了陶窯，可以達到更高的溫度。低溫陶700-900℃4個小時就可以燒結(jié)成功，高溫陶需要在1200-1235℃燒制8個小時左右，瓷器的燒成溫度一般在1235℃以上，彩陶的燒制溫度在800-1200℃。

冶銅技術(shù)與制陶技術(shù)相比，還需要以下條件:

(1)硫化礦需要1100°C以上(高于純銅熔點1084°C) 的冶煉溫度，所以需要借助高溫爐窯和冶金鼓風技術(shù);

(2) 氧化礦（典型的如孔雀石）需要在密封高溫陶窯下強烈還原的加熱冶金氣氛（溫度至少需要710°C，并有CO參與還原反應(yīng)）;

(3) 高溫下承接銅熔液的加熱設(shè)備和搬運夾具 (耐火陶以及中外大口冶煉堆塌，如坩堝和豎爐等);

(4) 將銅熔液與爐渣分離的治金設(shè)施。

以上信息說明，在露天柴火和露天燒陶的條件下，都不可能提煉出銅金屬，只有在密封高溫陶窯條件下，才有可能提煉出銅金屬。

西亞所謂的銅器時代有陶窯嗎？以據(jù)稱當時成為制銅中心的伊朗為例來說明。

摘自微信公眾號《中國歷史研究院》 2023-03-27：羅新慧 | 青銅之光：早期的中外文明交流

在伊朗東北部的帕哈拉文遺址出土的陶器，存在著高比例的燒造不充分，帕哈拉文遺址的樣品陶胎很薄，但燒造不充分的現(xiàn)象也很常見。帕哈拉文遺址在新石器到銅石并用時期之間尚無法保證高溫環(huán)境去生產(chǎn)燒造充分的高鋁類陶器。這說明帕哈拉文遺址在燒造環(huán)境上無法滿足這類高鋁陶器的燒制要求。

在伊朗中北部和土庫曼斯坦西南部，這一時期多數(shù)遺址目前都沒有發(fā)現(xiàn)陶窯。因而在帕哈拉文遺址，當時的陶器只可能是采取露天堆燒方式。

納德利土丘遺址的彩陶，據(jù)稱所處地層和遺跡單位的年代均為青銅時代早期，距今5500-4500年。在所謂伊朗的青銅時代，燒陶的溫度未達到1000℃，沒有發(fā)現(xiàn)陶窯，說明當時只會露天燒陶。根據(jù)冶銅的條件可知，在這種技術(shù)水平下，是不可能提煉出銅金屬的，更別說進入青銅時代了。

摘自《伊朗納德利土丘遺址出土的青銅時代早期陶器研究》

進一步說，西方主要的青銅器是砷青銅，在中國青銅器主要是錫青銅，中國砷青銅比例很低。因為砷是有毒的，冶煉砷青銅會對冶煉工人產(chǎn)生身體危害，所以砷青銅在中國未能成為主要的青銅器，在世界上也被其他青銅器淘汰了。依賴砷青銅就不可能出現(xiàn)青銅時代。因為青銅時代的青銅器要在生產(chǎn)生活中成為主要工具，冶煉砷青銅的有毒特點就不可能產(chǎn)生的這樣的結(jié)果。

因為地球上錫礦稀少，西亞地區(qū)并沒有發(fā)現(xiàn)古錫礦，為了論證西亞有青銅文明，有錫青銅器冶煉，西方學(xué)者還要用種種猜想和假設(shè)，證明西亞的錫礦石來源于阿富汗、英國、西班牙等地。