辽宁省凌源县牛河梁出土的炉壁研究.pdf

第5 2 卷第3 靳露琶金藩 Ⅷ．5 2 ，№3 2000 年8 月 N O N F E R R O U SM E T A L S A o g t l s t2000 辽宁省凌源县牛河梁出土的炉壁研究 李延祥，转汝玢 麓京科技大学，袭采 ’0 0 0 8 3 捅 妥在牛河辩的一座 工建造的金卒塔顶部发现的、被认定是从其它地方迁移撼去的炉壁残片艘其粘附的炉渣是辽 嚣地区年{ t 最旱瓣蹬撮遗魏。热择巍撼定其年挖舞鞭今3 0 ∞～3 黝苹，葳鬟家癌下层文他．炉莲誊镁鞍赢，夹杂寿备斡粒痰 的纯铜瓢粒．地艟文献驻示牛河粱附近宥多生b 古代开采遗迹的铜矿点。其脒苜矿旖也舍有较高的镶．这些事实表明这些炉壁残 持及其转辩的护藏是填撼当地裁他矿石的遗物。炉壁残片测攘结果曩示 炼垆上部内径约2 5 c m ，有辑捧交夏捧列、向下馈辩的 1 2 个鼓风孔。这些鼓风张的设鬻表明冶炼采用的是 力吹管艘诫．与古埃及等其它地区同擞冶蓐拽束相比。牛弼檠炼炉上的鼓 风孔显得独特而先_ 进，艨该是埭镧技术发展到～定阶段的产糟。总量耜当手1 0 0 0 多个炼炉舯炉壁拽片的发现，对揭示中目早 拼练铜技术的面貌爰其在社会种宗赣上的作用有重要意义． 关键词冶金史，炉渣；炼钢技术；吹臂鼓风 串黼分类聱K 8 7 5 ．1K 8 7 13 文献稼浃码A 文章编号1 0 0 1 - 0 2 1 1 2 0 0 f f 0 3 一∞豁一0 4 辽宁省凌源募牛河粱因发掘出大型缎山文化遗 蛙瑟翔霆，1 9 8 0 年戎皆麓，在牛嚣粱一人工修建 的金字塔顶部发现了炉壁残片。1 9 8 7 年，辽宁省 考古研究所进行发掘。作者承发掘单位的热情邀 请，对发掘理场进行考察取样。 1 检测分析 1 ．1 炉壁及炉渣分析 炉壁残片集中堆积，似非原始冶炼弱所。残片 大小誉一，皆呈弧状，为苹挡泥艨制，外层呈砖红 色，里层虽砖青色。内面多粘附黑色炉渣层；多数 残片蠢一商内颓斜懿夸豁，较大耆有二魏，孔壁无 磨损艇迹 图1 。 豳1 部分炉壁残片形貌 将炉渣展剥离下来，制成粉样分析铜、硫含 爨。铜浚舞￡予寝敌法，礁疆燃烧法溯定。对炉涟霸 炉壁进行了扫描电镜能谱 S m 讧 分析，见表1 。 塞竺里塑竺矍坌堕堕墨 嚣晶壤号托学势羲％s 黼努撰％ C uS M g O S i 0 2C a OF e O A b O ， K a OC a 收稿日期t 9 9 9 一n 一1 5 作者簿介拳莲群 1 9 6 2 一 ，舞。撙圭 万方数据 第3 期李照洋莓辽宁省琏探县牛潜粱出士的炉鼙研究 8 } S E M 分析发现炉渣中有粒度不～的纯镧颗粒 圈2 。蓦热努折测定炉滚络化蘸圈在1 1 1 5 ～ 1 2 4 0 ℃勰。 ◆ 豳2澄样串的盒藏铜颗粒鞫妒渣雏缀 S 秘垤观测 淡电子像 A 处燕盒黛孵鞭牲．B 娃S E M 势析害C u g T ．g ％，S 4 ．0 ％，M 甑粥， C a l ．溉，F e ．钟‘。蔗盘属稍斩廊的少量c l 蟒露夹杂束熔矿糌． c 熟基髂纯挺好翦护渣。其中曲灰白藕g E M 分辑鸯F e 5 5 ．3 ％， M g t 2 ．4 ％，S i 2 2 ．8 ％，C a 3 ．3 ％，是炉祷凝褥时先析搿舯筏镁徽糖看． 1 ．2 霉代鬻定 委托熊寨太学考古系热释光铡年实骚室对炉鹫 残泞然释光华代溅定。溯定以鑫群最霹} 当地薮烧土 的锄∞ 、妊{ 1 b 、钾 K 禽赞为样品鞫环境 敷射热擐 表2 。 褒2 妒楚热释光年代测定 2 讨论 2 ．1 擦炼性质 袭1 的他攀分耩显示，炉渣古C u 3 ．1 2 ％～ 8 。7 2 ％，S O ．0 1 2 ％- - 0 ．0 6 0 ％；S E M 分桥显示，炉滚 含M 9 0 1 3 ．9 ～2 6 ．7 ％，魏0 7 ．8 ％～1 8 。2 ％，F e 0 6 ．5 ％ ～1 6 ．8 ％，S i 0 2 4 2 ，5 ％～5 3 ，8 ％，雕2 0 31 ．O ％～5 ，0 ％， 羼于M g O - C a O F e O S i 0 2 体系，成分波动鞍天。 炉壁含M 9 0 3 ．1 ％- - 4 ．2 ％，C a 0 3 。1 ％～8 ．O ％，F 的 8 ，O ％一1 0 ．O ％。S i 0 25 6 ．6 ％～6 1 ．2 ％，A 1 20 32 0 。5 ％ ～2 l 。2 ％，羼于禽铁较高熊黏，成分波动较小。 炉壁粘跗的炉渣是冶炼渣还是熔豫渣，崔接关 系到冶炼控质的认定。炉涟衰镁、低镪，并禽有～ 定数摄麴锊，镁，含硫甚步，表秘炉灞疵来鱼氯化 矿石的冶炼避程，霸秀冶炼渡。 第一，炉夔成分波动较太。这种情况雀熔铜时 不会发生，因为熔铜时帮使加入造渣捌，其种类和 数鬣也是人为控镊鲍．辊反，古人在炼钢瓣由予无 法耩确褴铡矿番残势，炉渣成分波动燕禳自然的。 第二，熔铜渣系蜘炉壤侵蚀融诧螽与遗渣剂等 相互作用丽成，数量相当少。其中来岛炉壁各成分 之间的比铡应卑炉璧中棚应成分阐的院倒一致。炉 渣申含销甚低，耨炉壁含铝徽裔。说秘炉鼙瓣锅没 有失量进人炉渣，刚炉鹫中的琏、钙、铁也瘟鼹榉 没有太簸进入炉渣。炉渣中犬蠡的硅、钙、铁既然 不是从炉壁来瓣，丽熔铜时加入这些成分又会人为 加大炉渣囊，在操作霸经济上都是不可取黔，它们 哭能来岛练镛的愿辩矿嚣。 第三，炉壁含镁甚步，又镁疆使炉渣熔点秘裔 丽不会被朋米作造渣髑，敞炉渣中的镁其能是矿石 带来的．搌魄质文献，牛河粱附避膏多处铜矿点有 古代嚣果遗迹，妇喀左翼上满答采铜矿、凌源县烧 锅姥铜矿点、凌潦县A 家子镧矿点、凌源县杨技予 铜矿点、凌源蓥粮技子锶矿患、建平县马架子铜矿 点等。遮蛰铜矿点媲凄状况蕊本榴葡。戴亿聱较 浅，一般群约2 0 ～3 0 m ，戆表参觅矿蘸、产出羁 雀石、券镧矿等氧他矿嚣。脒蠢矿糖为蛇纹石 M g i S i , 0 0 0 呶k 避闲器G I 掰g ，F e t s i ‘o l J ．4 0 H 2 、 透辉看C a M g i S i 2 0 J 锌含镁矿物。一8 。这些脒石 矿纺基深浅不一的绿色。与张雀石籀遥，古人番逸 塑矿点皋出的矿否必含脉嚣矿锈，甚至误撼脉石矿 物当徽镧矿镑．各矿点矿石赫石含镁每炉毽旗辩炉 渣台镁提高的事实．说明这磐炉蹙残片及炉淡就是 冶炼牛河粱附近的氧化矿石的遗糖。矿石赫石含镁 矿物也阕孽垂带来了炉渣中鹩大部分硅、钙、铁。至 予牛掰桀炼锕使厢的氧讫矿石魍其搏寒源 遂蒜避 一步考古调查和发獭来确定。 2 ．2 炼炉踉槐萼澹炼方法 对炉壁残肆韵溯譬箍示练护上帮炉蘩内粳海 1 8 ～2 0 c m 、外径为2 1 - - 2 4 c m ，襞爨l 。5 ～3 ．0 c m ． 内孵径敢变诧可鞋燕由予炉壁残片在炼炉上的位置 不礴、炼炉制作不规范、以及烧损等源因遣成趵。 炉璧土的小孔当为鼗风藐。内授为3 ．4 ～4 ．0 c m ； 当炉壁垂童鲢，魏起下镶斜约3 5 。。耗分上下蹲摇 交锩排列。蕊摊孔串心瀚蹬为8 ．0 c m ，上瓣薄粳邻 孔中心距为1 2 。0 e m 。如绶炉壁，} 经乎均傻为2 3 ，0 c m 计冀。每推或枣簸风魏6 个，每个炼炉宥褥捺共1 2 个鼓风魏。 两摊鼓风孔孛心载交汇处应整风力綮中热。北 处当燕正常冶炼时濠度最高魅，瘴程炉身高度的 万方数据 有色叠鸸第5 2 卷 l ／3 的髓置上，据拢估计炉离约为3 5 c m 。击予没有 发觋反映底部结拇的残片，炼炉全虢难以完全复 原，值可肯定其底部结构应有删予蠛炉的稳定秘操 作。露3 悬复探鹩炼炉土部结构永意蕊。 餮3 耀爆炉上帮缓掏麓缀示意强 妒壁秘表星砖缎色，无烧琉涟象，表辨炉壁箍 暴露在氧亿气氛中的，炼炉并柬在外部加热。姆 此．冶炼是靠炉肉术炭燃烧所发出的热量维持的， 每翥辨部搬热熔镶所臀的蜡埚的作糟有本质嚣粼。 蓑热分辑测定韵炉渣溶讫裁器比硅铁系练钢汝 商约5 0 ℃，| 晓是矿石带人较多镁所致。炉壁上两 摊鼓风孔，斑怒克驻炉渣熔点较藏的措施。鼓风 魏舄下缓斜，靖使风力指南炉廉中心部往。鼹{ { } 孔 上下变镨，霹健鼓人气流努布均匀。这垫都霄剩予 术凝燃烧，撵藤炉温，使冶炼联剥进行。从炉渣整 体熔讫状态不怒。有夹杂矿物和气孔。面局部又有 整好静液态凝嗣的晶体锫构 鼯2 舂上部e 处 盼事实看，冶炼滠凄没有超过炉渣熔化溢发范隧洚 多 这可戴是鼓风技本较骤始造成的．鼓风孔内蹙 未觅有磨损痕迹，表明鼓风器具并来遮避鼓风张与 炉蹩相连，其鼓风方式应燕掰入力以吹管鼓风。人 邋过唆譬载壤静气体含氧蠡髓正常空气少约3 0 ％， 鼠鼓风强度受膝活量等舀紊瓣聚涮，不可能选掰较 高的冶炼温度。据J ，E ．R e h d e r 的计算，人力姨管 鼓风所能这翻的冶炼温度最离约为1 2 0 0 ℃o 。在 就澈凄下，液态炉渣蠡已形成，但蕤发较夭。气泡 羧多，且菜些离熔点矿物还没有融亿。因诧还原斑 的镧液漉未糍突全潺降刘炼炉底部褥残留在炉渣 中．使炉渣台铜较高。 冶炼产生的铜液沉降弼豫炉的底部。冶炼弦褒 詹，须将炼炉下部破猝取铜。嚣此，炼炉为一次牲 使翔，消耗蟹较大，已发现的炉壤残片数量樱当予 午余个炼炉。因炉壁堆积处不怒琢始冶炼场地．且 炼炉下部结搀破坏殓撼，穰难拽到戆够的残_ 垮来嶷 原燎妒全部结梅。 2 ．3文证属馁及在澹盘史上的意义 牛河粱炼铜炉壁璃予胬前中国发现酌年代最早 的蠛镧遗物之一。扶表2 热释光年代测定看，牛河 粱炼镪炉蘩鼹夏家店下鼷交匏。滚文纯耀最耪发琥 在彝峰夏家废遗址下层薅褥名，是中圈北方青铜时 代的旱期文亿，年代藏酮1 5 0 0 ～2 0 0 0 B C 。晚于红 山文化。主要分布在燕出出地，以赤酶势中心，j E 至嚣拉本稔澎畔，窳达毯醚瓣出麓，磷抵张家强缝 送，南到囊薄摩一带，魏鸯数量众多鹩出城襁较发 选的农业。夏家店下层文倪锎器以小刀、耳环、技 首等小型器物为多，魄期才出现大穗器物，与商代 风格躲毒铜器共存。牛河粱爱家癌F 屡文化炼钢炉 壁的发瑷秘研究，砖褥录该文钝盼冶金技术瑟貌、 搽索中原地区夏商时期青铜文他与北方地鞋青铜文 化的精金的关系、讨论中国冶盒技术的起源都有重 要意义。 欢篱鼓风在古代链器一些她嚣蒋健摇避。在茯 尔加河下游的卡瓤诺夫书 K a l i n o v k a 墓葬中瞥 发珊约公元前2 0 0 0 年的内径仪6 m m 的被认定是用 子冶炼鳝瓣的吹管o 。吉埃及在第十二王朝开始 髓鲍t 9 7 辩c 一蹇夔赐唆管鼓娥，瘫托新墓葬 蹙域巾就接绘有第十八王翦 约t 5 0 0 B C 炼愈誊 用牧管鼓风熔炼情形o 。第十八王朝中期 约 1 4 6 0 B C 熙囊出褒艏，古埃及A 仍然荫吹管教风 来游他金熙。。在秘簧北郝发现的吉离盆中凝有 蠲个工我在燕钢，篡串三个在用黢磐毁最o ．浚 姥菇近年更发撅了丈规骥古代印第安人炼钢遗 迹，出土有大羹陶皎管头o 。 从本文的复骧惜况看，牛澍粱炼钢炉与古埃 及络铡蜷臻有援缎之姓，毽毂菇巍舳设置显襻独 特而先进。操终人数可驻更多。选种炼炉酶鼓风 方式穗经有了向炉内鼓风的雏形，是炼钢技术发展 到一定水平对的建物，其起源和使用范围致年限西 藏避难以接磬。番整寿关考吉部门对牛藩粱的有关 遗艟及戳近静备铜矿患的弹栗潦迹释展进一步考察 发搦，馘获得更多的考古证据。全函复原牛河粱的 炼钢技术，填补莲嚣地区旱期冶盘技术的空白。 万方数据 第3 麓牵鹫祥等豇宁赣凌源县牛河桑出土的炉壁研究 参考文献 辽宁省冶金地质勘探公司1 0 5 队．辽守省喀喇沁左翼蒙古旗自治蒜矿点棱查撒侮书。捧端萍1 2 胃 辽宁省地质局凌源地质队．辽宁省凌艨县杨杖予铜矿区详细普查报告．1 9 5 9 疆宁嚣地质局凌禳c 地质瓢．辽宁省凌源县野猪海铗矿区琏藤柳勘报告。1 9 6 3 辽宁省冶盒地蕊勘撵公司1 0 5 孰．1 9 5 8 年终端藤轴探工作搬告书．下卷，1 9 5 8 R e h d e rJE ．J o t i m a lo fF i e l dA r c h a e o l o g y ，1 9 9 4 , 2 1 3 4 5 G i m b u t a s ，M a r l j a ．B r o n z eA g eC u l t u r e si nC e n t r a la n dE a s t e r nE u r o p e 。L o n d o n M o u t o n 。t 9 6 5 。5 4 8 D a v i e sd cG a r i s ．Nl 蝴．P a i n t i n g sf r o mt h eT o m bo fR e c h m i r ea tT l l e b s ，E g y p t i a nE x p l o r a t i o nS o c i e t yX ．N e w Y o r k ，M e t r o p o l i r a r tM u s e u mo fA r t 。 S c h e e tB ，E g y p t i o nM e t a l w o r k i n ga n dT o o l s ．S h i mE g y p t o l o g y , A y l e s b m y ，l 啭 D o n n a nCB ．A r c h a e o l o g y ．1 9 7 3 ，O c t ，2 6 4 t2 8 9 S h i m a d a ，l z u m i ，S t e p h e nE p s t i n ，A I a nKC r a i g ．S c i e n c e ，l 溉2 1 6 9 5 2 S T U D Vo N 蕾射R N A e 聪W 矗l 工F R A G 劓雕懈耵N 燃T 蛀剿D 曼莲 N I U H E I A A N G ，U A O N I N GP R O V I N C E 削Y a n x i a n H A NR 舳 1 眺t eo f 翻甜蒯M e t a l h w 辨矗M a r t i a l 5 ，确妇瞄睁o ，＆岫矗T e d m d o o y 巍和够脯蜘1 0 0 0 8 j A B 啾A C r Ag r e a tn u m b e ro ff u r n a c ew a l lf r a g m e n t sw i t hh o l e sa n da d h e r e ds l a g sw e r eu n e a r t h e do f tt h et o p o fam a n ～b u i l tp y r a m i da tN i u h e l i a n g 牛河粱 o fL i n g y u a n 凌源 C o u n t y ，L i a o n i n gP r o v i n c ei nt h e m i d d l eo f1 9 8 0 s ． 驰ed i a m e t e ro ft h ef u r n a c ew a sm e a s u r e dt ob e2 3 - 2 5t i n ．0 nt h eu p p e rp a r to ft h ef u r n a c e t h e r ea r e 控b l o wh o l e so f3 。4 - 4 。06 - m 激d i a m e t e ra n di n c l i n e da t3 5 4 d o w nt ot h ec e n t e ro ft h e h e a r t h 。T h e yw e r ea r r a n g e di nt w or O W Sa b o u t8 濑a p a r t ．e a c hr o wh a s6b l o wh o l e ss e p a r a t e db y a b o u t1 2 c m ．T h o s ef r a g m e n t sw e r ec o l l e c t e df r o ma tl e a s tl ∞ef u r n a c e s 。 T h ea d h e r e ds l a gc o m a i n sC u3 ％～9 ％，S0 ．0 1 ％- 0 ．0 6 ％，M g O1 4 ％一嚣％，C a OS ％一1 8 ％，F e O 7 ％一1 7 ％，S i 0 24 3 ％一5 4 ％，A h 0 3t ％- 5 ％．P u r ec o p p e rp r f l l sw i t hd i f f e r e n td i m e n s i o mw e r eo b s e r v e dw i t h i nt h es t a g 。T h e r m o l u m i n e s e n c eC I L d a t i n gs h o W St h a tt h ef u r n a c ew a l lf m g m e n 略d a t e b a c kt o3 0 0 0 ～3 5 0 0 P C ，a n db e l o n gt ot h eL o w e rL a y e ro fX i a j i a d i a n 夏家塔 C u l t u r e ． S e v e r a lc o p p e rd e p o s i t sw i t h 域豳M g Oc o n t e n ti ng a n g u eW e r ef o u n dn e a rN i u h e l i a n g ．S o m eo f t h e mh a v em i n i n ge v i d e n c e s ．S ot h e 越靖c o n t e n to fi g Oi n d i c a t e st h a tt h es l a gp r o d u c e dd u r i n g s m e l t i n go ft h eo x i d ec o p p e ro r e si l e a l - 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