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化学史实(2)——古代的冶金术  

2012-06-22 08:35:26|  分类: 化学历史故事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 化学史实(2)——化工生产推动了时代的发展

在所有金属元素中,铜最早被人类广泛利用,无论东方或西方都是如此。自然界存在的天然铜最先被人类加工成器皿。例如,距今4000年前埃及法老坟墓中的器具、巴比伦废墟中发现的铜饼和我国甘肃武威县娘娘台出土的新石器晚期遗址中的铜器等。

天然铜毕竟十分稀少并常常夹杂少量铜矿石。人类在获得烧制陶器高温的同时,很自然地学会用炭还原铜矿石的技术,炼铜技术就应运而生。

自然界铜矿常含有锡、铅等多种金属氧化物。在用炭还原铜时,它们一起被还原出来。这样,青铜的出现就顺理成章了。混入锡的铜,熔点能降到800℃,硬度增加一倍,可铸性也大大增强。这就是人类在石器时期结束后很快进入青铜器时期的原因。

人类炼铁比炼铜要晚得多,主要是因为炼铁的温度比炼铜高得多。最早被人们利用的是天上掉下来的陨铁,经简单加工成器皿,这当然满足不了人们的需要。直到距今2000多年前,东西方的文明古国如埃及、巴比伦、印度、中国等才先后掌握炼铁的技术。

最原始的炼铁术是固体还原法,就是在碳不完全燃烧下产生一氧化碳,使铁矿里的铁还原成块铁。由于温度不高,生成的铁以固体状态逐渐沉到炉底,只有等它冷却后打破炉子取铁。这种冶铁方法很不经济,而且制得的块铁质地疏松,含有大量杂质,必须经过反复锻打,除去杂质后才能使用。古诗中有“十年铸一剑,今日把示君”,就是这个道理。

我国使用块铁的时间很短,这应归功于我们祖先发明的鼓风机。据考证,在春秋战国时期,我国已使用鼓风机,它能使炼铁炉的温度高达1200℃。由于炉温高于生铁的熔点,因此生成的生铁以液态流到炉底。这样人们可以毫不费力地把熔铁(铁水)从炉底放出,然后浇铸成型。由于使用鼓风机,使大规模炼铁成为可能。

到西汉,我国劳动人民又发明用掺碳和淬火技术的“百炼钢”。这就是先将粗炼得到的块铁掺碳,使它熔成铁水,然后锻打成钢,再加热到红,突然放到冷水中,就变成坚硬无比的钢。

在汉代,我国人民还发明炒钢术,先将生铁烧到半液态并搅拌,利用空气里氧气脱碳,达到人们所需的含碳量后淬火成钢。

到南北朝,我国人民又发明灌钢技术。先把生铁炒成熟铁,然后同生铁一起加热,熔化成铁水,再灌入熟铁中,使熟铁里的含碳量增加,达到钢的含碳量。这个方法能准确地掌握人们所需要的含碳量,还能大大提高钢铁的产量。这个方法在近代炼钢法发明前应算是古代最先进的炼钢方法。西方至少比我们晚1000多年。

此外,金、银、锡、铅、锌等金属的冶炼技术,我国劳动人民都走在世界的前列。

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