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第197章 炼铜

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铜、铁矿总是共生,烈阳手中有这两种矿石,但是烈阳打算先炼铜。

铜的熔点是1083℃,烧陶的温度范围在700℃到1200℃之间,温度已经能熔化铜矿石了。

铁的情形则很不相同。铁很容易被氧化。除陨铁外,自然界中的铁都呈氧化物或其它化合物的形态存在。铁的熔点是1539度,想要在石器时代将其熔化简直就是天方夜谭。

冶炼生铁时,炉缸中心温度应在1350~1400℃之间;还原出来的铁在冷却时容易被重新氧化。因此,尽管铜、铁矿常共生,但在历史上炼铜术诞生之后很久才诞生冶铁术。

古代掌握炼铁技术前,也有少量铁器。人们最早接触的铁是陨石中的铁,在很久以前人们就用这种天然铁制作过刀刃和饰物。犬戎巨人的铁棒就是陨铁。

烈阳带人在围墙内,靠近围墙处建了两个房子,用来炼铜。

烈阳从系统获得的冶炼设备中包含:技艺2级冶炼,十几个浇注铜器的模具,竖炉,大型坩埚,机械秤,风箱。

烈阳把东西堆在房子里。守门的守卫也能看着这里。

烈阳把2级冶炼给了烈山,烈山有烧制陶器的底子在,应该能很快掌握。

烈阳又带着手下建好了灶台,并让手下搬来了矿石、木炭、柴堆放在旁边的房子里。

炉高10米,土砖支撑在炉缸底部,炉缸壁上有呈喇叭形的、口径5厘米的鼓风口;炉旁设有工作台,用于加料和安放鼓风设置。

模具是陶的,种类有箭、刀、枪头、斧头、锤、锅、鼎等。陶的模具叫陶范,石的叫石范,东夷和有熊国用的应该是石范。

坩埚是一种杯状器皿,用来对固体进行高温加热。

机械秤是一种不用电的大型秤,可以称重物、大物,机械秤上能站三、四个人,一般在菜市场、食堂、厂场。

风箱是产生风的设备,由一个木箱、一个推拉的木制把手和活动木箱组成。拉开活动木箱,空气通过进气口使风箱的皮囊内充满气,再拉动把手能够将其内的空气压出,空气通过输风管道,进入熔炼炉中。也可以用来鼓风,使火更旺。

当所有的准备工作都完成后,烈山开始炼铜,烈阳和几个壮汉给他打下手。

首先是选矿,对矿石进行初步挑选,将矿石中的有用矿物与无用矿物分开。再冲洗,把铜矿石上的泥巴、杂质除掉。

接着将矿石粉碎,烈阳干掉长蛇后获得了一根铁制狼牙棒,用来砸矿石正合适。

烈山把粉碎后的孔雀石和木炭粉一起放入炉中,比例为3:1。用木炭产生的一氧化碳来炼出铜。

孔雀石是一种含铜量较高的铜矿石,是早期人类文明最先接触使用的铜矿石。

接下来就要连续几个小时的加热和为熔炉供风。现在是烈阳一个人在加柴,拉风箱,因为他不怕热。

以后就要几个壮汉轮流上阵,谁要是热得受不了了,就换人。

木炭在熔炉内燃烧会产生一氧化碳,因为熔炉内部比较封闭,所以炉内就会形成“还原气氛”,孔雀石受热会分解出氧化铜,一氧化碳会和氧化铜反应,生成二氧化碳和金属铜。

冶炼的时候要注意从炉里冒出的火焰颜色,从它的颜色推测冶炼的进展程度。

冶炼了小半天后,烈山进来查看了一下,觉得可以了。

烈山让人把炉内所有的灰烬都挖出来放入水中清洗。金属铜因为较重,会沉入水底,而灰烬、木炭等则会浮在水面,这些要倒掉。

冶炼出来的金属铜呈赭黄色,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。这铜还含有一定的杂质,形状也不规范。到这一步,冶炼出来的铜还只是红铜(赤铜、工业纯铜),比较软,不适合用来做武器,还要把它制成青铜。

青铜是铜与锡的合金,又称为锡青铜。锡能增加青铜的硬度和耐腐蚀性能,但过多的锡会使青铜变脆,制作的武器更容易断。

古代许多锡青铜中含有少量的铅。铅能降低青铜的熔点,改善可切削性和耐磨性。

先将锡矿石粉碎,再放入炉里烧,等液体锡流出,表面上浮着的是杂质,沉底的就是金属部分。

接着提纯,把带有杂质的锡用坩埚融化成“水”,用陶勺搅拌一下,把浮在上层的杂质捞去,然后把下层的液态金属倒入水中,倒的时候用陶勺拦一下上层杂质,最后剩一点就把它当普通矿石,再重复这个操作,最后就能够获取高纯度的锡。

炼铅则是先把铅矿石烧成氧化铅,然后再把它跟木炭粉、草木灰一起放入炉中,加热,得到粗铅。

粗铅和红铜的提纯步骤和锡矿石差不多。

花了四天时间,烈山他们炼出了大量的较为纯净的铜、锡、铅块,接下来就是把它们炼成青铜。

《考工记》:金有六齐,六分其金而锡居一,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,谓之削杀矢之齐。

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