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文|正白

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引言

提起乾鍋，你會想起什麼？乾鍋排骨、乾鍋大蝦，還是乾鍋土豆片？

但若提起坩堝呢？是不是隻能想起化學書上的實驗用具？

實際上，坩堝的作用不僅僅侷限於做實驗，它還是熔化、冶煉金屬的重要容器，3000多度的鋼水都無法將其熔化。

更重要的是，早在3000年前的夏朝，我國就掌握了製造坩堝的方法。

那麼坩堝究竟是什麼材料製成的？我國先人又是如何發現這種逆天器皿的？

（坩堝）

一、古代坩堝的誕生

人與動物最大的區別，就在於人會使用工具。而人類祖先最先使用的工具，就是石器。

在漫長的採石過程中，人類燒陶技術日漸提升，各金屬礦石也不斷湧現。

當我們的祖先發現第一塊孔雀石（銅石）後，就意味着人類結束了石器時代，向更先進的銅器時代邁進。

作爲古代數量最多、最容易被發現的礦石，古人發現直接用木材燒製銅礦石，就能提煉出金屬銅。

不過燒製銅礦石需要一個熔爐。起初古人只是在地上挖一個洞，將銅礦石丟入其中灼燒。

（古人冶煉）

後來人們用泥土做出中空的土球，將銅礦石粉放入土球中，一起丟進火中灼燒，最後將熔化的銅水倒出。

這就是人類歷史上第一個坩堝，因爲由泥土製成，所以“坩堝”二字的偏旁都爲“土”字旁。

可以說正是因爲坩堝的誕生，人類鍊銅技術才得以進步，青銅器文化也隨之登上歷史舞臺。

出土於太古白燕遺址的陶坩堝，恰好證明我國在距今3000多年的商王朝，就已經制造出鍊銅用的坩堝。

（商代出土的陶坩堝）

不過我國出現最早關於坩堝的史料記載，來自東漢末年煉丹家狐剛子的《山金礦圖錄》:

“用甘土作鍋，火燻使幹。用松木炭置鍋爐中。”

甘土是一種高鋁質耐火的粘土，是常用的陶瓷原料，所以古代的坩堝有時也被稱爲“甘鍋”。

除此之外，坩堝也有“罐”和“筒”的名稱。

《天工開物·五金·銅》記載坩堝鍊銅法：“以泥瓦罐載銅十斤，繼入爐甘石六斤，坐於爐內，自然熔化。”

乾隆年間的《博山縣誌》記載：“鑿山取石……和以煤，盛以筒……”

（《天工開物》熔銅插圖）

其中的泥瓦罐和筒，指的就是古代的坩堝。

由此可見，早在夏朝時期，古人就已經發明出坩堝並用於實踐當中。等到東漢末年，坩堝已經得到廣泛應用，也被記錄在史冊當中。

而隨着歷史的車輪滾滾向前，坩堝的用途和質量，也隨之有了翻天覆地的變化。

（冶煉）

二、坩堝的進化

在我國青銅器時代，坩堝的主要材料爲耐高溫粘土。

以商朝中期爲例，製作坩堝的材料有兩種，一種是粗砂質厚胎陶缸，一種是泥質灰陶大口尊，內外兩面塗耐火泥製成的坩堝。

到了西周時期，坩堝大都是用粗砂泥製作而成。

這種坩堝價格便宜，且製作工藝簡單，可以在1000度左右使用。

而受到冶煉工藝的限制，當時的青銅器最高熔點只有800多度，所以這種瓷制的坩堝是最佳選擇。

（青銅器）

不過這種坩堝也有一個缺點，就是不耐低溫，尤其不能接受快速降溫。

而且時間一長，坩堝還容易出現開裂、損壞等問題。

春秋時期，人類開始冶煉生鐵礦石後，因爲冶煉溫度不夠，無法很好地提取礦石中的鐵，粘土製成的坩堝尚且可以繼續使用。

不過陶製坩堝理想狀態下，最高溫度也只能接受1000度，帶有雜質的生鐵礦石完全熔化，至少需要1100度。

這樣一來，用陶製坩堝煉製生鐵時，還沒等鐵礦石完全融化，坩堝就已經出現開裂。

（生鐵）

爲了解決這一問題，人們將陶瓷土和石英砂按比例混合，製成陶瓷坩堝，這種坩堝可以承受住1200度的高溫，初步滿足了熔鐵要求。

此外，黃銅不容易被熱量燒透的特點，使得黃銅坩堝同樣適合高溫下使用。只是受到黃銅產量的限制，黃銅坩堝並沒有被廣泛應用。

在坩堝的材料不斷升級的同時，它的用途也不再單一地作爲熔化器皿，有時也會被製成澆築用具。

而且自從古人發現金、銀礦石後，坩堝就成爲冶煉金銀的不二選擇。

（圖文無關）

《康熙字典》中記載：“甘鍋，所以烹鍊金銀。”

等到煤炭被廣泛應用於冶煉後，坩堝也獲得飛躍發展，甚至能抗住3000多度的高溫。

三、坩堝的種類

衆所周知，古代冶煉技術上最大的難題，就是溫度。木材燃燒的溫度只有300度左右，木炭燃燒溫度可以達到100度。

不過這個溫度只能熔化生鐵礦石，鋼的熔點在3410度。想要將鐵煉成鋼，就要求古人提高冶煉溫度。最簡單、直接的方式，就是使用煤炭。

（煤炭）

據宋應星的《天工開物》記載，宋朝時的百姓，就已經掌握了用煤炭鍊鋼的技術。

只不過當時的設備並不那麼齊全，所以溫度很難達到3000多度，煉出的鋼也不像現在這麼堅硬。

隨着溫度的升高，對坩堝的要求也越來越高。爲了能經受住上千度的高溫，古人不斷改進材料配方。

到後來，古人將坩堝製造成多層結構的容器，設置專門的隔熱層，防止坩堝因爲溫度過高而炸裂。

（焦土坩堝）

也正是因爲這種特殊的結構，使得坩堝可以承受住3000多度熔化的鋼水。

隨着世界上第一臺蒸汽機的問世，人類冶煉技術獲得飛躍提升。傳統的陶瓷坩堝、金屬坩堝已經無法滿足工業需求，新型材料的坩堝也隨之問世。

例如石墨製成的坩堝，可以更好地傳遞熱量，可以在極冷、極熱條件下使用，同時還能抗酸鹼腐蝕，是冶煉合金和有色金屬的最佳選擇。

石英坩堝雖然質地脆弱易破碎，但它耐溫性強、精度高，可用於大規模集成電路的製作。

（石英坩堝）

根據不同的使用條件，金、銀、鐵、碳化硅等材料，都被製成不同性能的坩堝，以滿足工業需求。

甚至在新型材料研發、航天工業中，都能看到坩堝的身影。

毫不誇張地說，坩堝是工業化進程必不可少的器皿，同樣也是我國古代技術革命不可或缺的一環。

從石器時代到青銅器時代，再到鐵器時代，背後都隱藏着坩堝的進步。

（坩堝）

不論是承受3000多度的高溫，還是爲降溫而製成的多層結構，無不體現着中華人民的智慧。

至於坩堝還會不會繼續改革，又會逆天到什麼程度，就只能交給時間檢驗了。

參考資料：

晉中市博物館 聽我講文物 | 陶坩堝 .晉中博物館，2021-06-26

周文麗,劉思然,陳建立.中國古代冶金用坩堝的發現和研究[J].自然科學史研究,2016,35(03):358-370.

華覺明.中國古代鋼鐵冶煉技術[J].金屬學報,1976,(02):222-231+267-274.