母线槽

坩埚到底是啥？几千度的钢水都无法熔化它3000年前我国就有了

  人与动物最大的区别，就在于人会使用工具。而人类祖先最先使用的工具，就是石器。

  当我们的祖先发现第一块孔雀石（铜石）后，就从另一方面代表着人类结束了石器时代，向更先进的铜器时代迈进。

  作为古代数量最多、最容易被发现的矿石，古人发现直接用木材烧制铜矿石，就能提炼出金属铜。

  不过烧制铜矿石需要一个熔炉。起初古人只是在地上挖一个洞，将铜矿石丢入其中灼烧。

  后来人们用泥土做出中空的土球，将铜矿石粉放入土球中，一起丢进火中灼烧，最后将熔化的铜水倒出。

  这就是人类历史上第一个坩埚，因为由泥土制成，所以“坩埚”二字的偏旁都为“土”字旁。

  可以说正是因为坩埚的诞生，人类炼铜技术才得以进步，青铜器文化也随之登上历史舞台。

  出土于太古白燕遗址的陶坩埚，恰好证明我国在距今3000多年的商王朝，就已经制造出炼铜用的坩埚。

  不过我国出现最早关于坩埚的史料记载，来自东汉末年炼丹家狐刚子的《山金矿图录》:

  甘土是一种高铝质耐火的粘土，是常用的陶瓷原料，所以古代的坩埚有时也被称为“甘锅”。

  《天工开物·五金·铜》记载坩埚炼铜法：“以泥瓦罐载铜十斤，继入炉甘石六斤，坐于炉内，自然熔化。”

  由此可见，早在夏朝时期，古人就已经发明出坩埚并用于实践当中。等到东汉末年，坩埚已得到广泛应用，也被记录在史册当中。

  以商朝中期为例，制作坩埚的材料有两种，一种是粗砂质厚胎陶缸，一种是泥质灰陶大口尊，内外两面涂耐火泥制成的坩埚。

  而受到冶炼工艺的限制，当时的青铜器最高熔点只有800多度，所以这种瓷制的坩埚是最佳选择。

  春秋时期，人类开始冶炼生铁矿石后，因为冶炼温度不够，无法很好地提取矿石中的铁，粘土制成的坩埚尚且能够继续使用。

  不过陶制坩埚理想状态下，最高温度也只能接受1000度，带有杂质的生铁矿石完全熔化，至少需要1100度。

  这样一来，用陶制坩埚炼制生铁时，还没等铁矿石完全融化，坩埚就已然浮现开裂。

  为了解决这一问题，人们将陶瓷土和石英砂按比例混合，制成陶瓷坩埚，这种坩埚能承受住1200度的高温，初步满足了熔铁要求。

  此外，黄铜不容易被热量烧透的特点，使得黄铜坩埚同样适合高温下使用。只是受到黄铜产量的限制，黄铜坩埚并没有被广泛应用。

  在坩埚的材料一直在升级的同时，它的用途也不再单一地作为熔化器皿，有时也会被制成浇筑用具。

  等到煤炭被大范围的应用于冶炼后，坩埚也获得飞跃发展，甚至能抗住3000多度的高温。

  众所周知，古代冶炼技术上最大的难题，就是温度。木材燃烧的温度只有300度左右，木炭燃烧温度能达到100度。

  不过这个温度只能熔化生铁矿石，钢的熔点在3410度。想要将铁炼成钢，就要求古人提高冶炼温度。最简单、直接的方式，就是使用煤炭。

  据宋应星的《天工开物》记载，宋朝时的百姓，就已经掌握了用煤炭炼钢的技术。

  只不过当时的设备并不那么齐全，所以温度很难达到3000多度，炼出的钢也不像现在这么坚硬。

  随着温度的升高，对坩埚的要求也慢慢变得高。为了能经受住上千度的高温，古人一直在改进材料配方。

  到后来，古人将坩埚制造成多层结构的容器，设置专门的隔热层，防止坩埚因为温度过高而炸裂。

  随着世界上第一台蒸汽机的问世，人类冶炼技术获得飞跃提升。传统的陶瓷坩埚、金属坩埚已经没办法满足工业需求，新型材料的坩埚也随之问世。

  例如石墨制成的坩埚，能更好地传递热量，可以在极冷、极热条件下使用，同时还能抗酸碱腐蚀，是冶炼合金和有色金属的最佳选择。

  石英坩埚虽然质地脆弱易破碎，但它耐温性强、精度高，可用于大规模集成电路的制作。

  根据不同的使用条件，金、银、铁、碳化硅等材料，都被制作而成不同性能的坩埚，以满足工业需求。

  毫不夸张地说，坩埚是工业化进程必不可少的器皿，同样也是我国古代技术革命不可或缺的一环。

  不论是承受3000多度的高温，还是为降温而制成的多层结构，无不体现着中华人民的智慧。