铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址炉渣的科技研究

摘要：

安徽铜陵、南陵地区铜矿资源丰富,古代矿冶遗址数量众多,最早可追溯至二里头文化时期.各遗址遍地分布的炉渣、炉壁等矿冶遗物,为研究中国早期的铜矿冶炼技术提供了大量的实物资料.本工作采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等多种技术手段,对安徽铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析,以了解该地区早期的铜矿冶炼技术.XRD分析结果显示,所检测炉渣样品的物相以铁橄榄石、辉石、钙铁辉石为主,伴有石英、方石英、磁铁矿等矿物,符合炼铜渣的物相特征.根据炉渣的SiO2,CaO和Fe2O3的含量,可将51个炉渣样品分为三大类:Ⅰ类炉渣、Ⅱ类炉渣和Ⅲ类炉渣.其中,Ⅰ类炉渣钙、硅、铁含量较高,其CaO含量远高于Ⅱ类和Ⅲ类炉渣,为铁硅钙系.相较而言,Ⅱ类炉渣为高铁系,其Fe2 O3含量明显高于Ⅰ类和Ⅲ类炉渣;Ⅲ类炉渣为高硅系,其SiO2含量较高,钙、铁含量较低.所有炉渣样品的铁含量均高于普通熔炼渣,结合其物相分析结果,可推测全部炉渣为冶炼渣.工类、Ⅱ类炉渣的Ca和Fe含量呈现很强的负相关性,且波动范围很大,显示二者的含量并非人工调控,更可能是来自矿石中的天然成分.据此可以推测,本地区的早期工匠可能尚未认识到含钙和含铁助熔剂的作用,没有掌握不同类型铜矿石的配矿技术.SEM-EDS的分析结果表明,炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、红铜和砷铜为主,表明该地区同时存在红铜和砷铜的冶炼活动.不同品位的冰铜颗粒大多来自不同遗址,尚没有在同一遗址发现较多品位依次升高的冰铜颗粒,因而难以确认冰铜熔炼环节的存在,不能证明上述遗址是否已采用了“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼技术.所发现的冰铜颗粒,可能是采用硫化铜矿死焙烧工艺或混合矿原料冶炼的结果.铜陵夏家墩遗址炉渣中砷铜颗粒的存在,表明该地区早至西周时期,很可能已掌握了采用共熔还原法冶炼砷铜的技术.相关研究结果,对探讨砷铜技术的起源和传播,以及中国早期冶金技术的发展和生产组织状况均具有重要意义.

关键词：矿冶遗址、炉渣、冶炼技术、铜陵

所属期刊栏目：39

分类号：K854(文物考古)

资助基金：国家社会科学基金重大项目17ZDA222

在线出版日期：2020-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：3629-3636