化学常识:说工艺道冶炼化学露端倪.doc
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1、化学常识:说工艺道冶炼化学露端倪一、化学常识:说工艺道冶炼化学露端倪原始人造火,奴隶社会提取铜,人类进化迈大步。欧洲、阿拉伯、华夏炼金术熠熠生辉光芒闪烁。帕拉塞斯是一位伟大的医生,又是一位招摇撞骗的人。有关化学发展的说法,沸沸扬扬充满神奇。人类从遥远的古代就开始了积累化学实用知识,但这一过程进行得很慢。进入原始社会后,人类在为生存而进行的残酷斗争中掌握了一些偶然的化学常识。在有文字记载以前知道了食盐,了解它有调味作用和防腐作用。对衣服的需求,使他们学会了用原始方法加工兽皮。早在人类学习使用火的时候,就开始了对化学进行实践。他们用火的目的是取暖,不是改变物质。他们是“看火者”而不是“造火者”。只
2、有学会了造火,人类才真正成为火的驾驭者,继而有效地用火做饭、制陶、冶炼金属,所有这些都包括在早期的化学工艺中。旧石器时代的人类已成了“看火者”,他们掌握物质冷热并没有超出烤肉食的范围。而在新石器时期,他们的知识扩展到烧制陶器和冶炼(熔化)一些不活泼的金属,如铜。另外还掌握了酿酒、编织品染色及制造玻璃等一些化学工序。他们还使用了各种药物,药物大部分是用植物制取的。掌握冶炼技术是向前迈进的重要一步,对人类文明有着深远的影响。铜可能是第一个被冶炼出来的金属,先是用蓝色碱式碳酸盐矿,以后又用硫化物矿。到了公元前 1200 年,铅、锡、铁也被生产出来了。人类还认识了金、银和水银,它们应追溯到铜器以前,因
3、为它们的低化学活性能使其以天然金属的状态存在。原始社会时期人类还知道了一些矿物颜料,如赭石、赭土等等,用来染制各种生活用品,织物、石壁绘画和纹身等。原始社会人类在实用化学方面最初成就是非常微小的,但是在这些成就基础上,才有以后各个时期化学的发展。进入奴隶社会后,产生了生产过程的专业化,在化学工艺的不同部门都出现了一批专业手工业工人。冶金方面也有显著成就。公元前几千年,在埃及、小亚细亚、外高加索等地已经开采黄金,并进行加工和提纯。人们已熟悉从矿石中提取铜、锡、铅的方法,后来又有提取银和汞的方法。远古的人类从使用石器到开始掌握金属工具大约经过几十万年的岁月。原始社会后期,人们在不断改进石器和寻找、
4、开采石料的劳动中偶然发现了铜。由于当时制陶技术已经相当成熟,这就有可能对天然铜加热煅打以至熔铸,并逐步过渡到用矿石来冶炼钢及其他金属。在伊朗西部的阿里喀什和安纳脱利亚(又称小亚细亚)发现公元前7000年到2000 年用的天然铜锤打成的小型铜器。在土耳其安哥拉附近的撒塔尔许遇克的一个古营地曾发掘出9 千年前的天然铜小球。在土耳其东部的凡湖附近发现了最早的距今7000 到6000 年前的炼铜遗址。据说那里有许多含铜矿物裸露地表,在上面燃烧炭火,便会还原出铜来,并遗留在灰烬中。那里的居民可能就是这样逐步总结出冶铜的方法。总之,到了公元前3000 年时,很多地区普遍掌握了炼铜技术。值得一提的一项重大技
5、术成就是那时已知用氧化性铁矿为助熔剂,来降低冶炼铜的温度。例如在小亚细亚的拉姆纳遗址中,发掘到建于公元前4000年的一个冶铜工场,冶炼炉是一座用粗制石块砌成的碗式炉,其炉渣是硅酸铁类型。当地的铜矿是含硅而不含铁的,所以可判断用了氧化铁矿来降低炼渣的熔点。另外大量的铜不仅来自氧化铜矿,也可能来自硫化铜矿。例如土耳其埃尔加尼马登的铜矿就是典型的硫化矿。此类矿石要求先在不超过800的温度下长时间焙烧,使硫化矿转变为氧化矿,再用木炭还原。冶炼中还需加入砂石造渣,使其中的氧化铁转变为硅酸铁成渣,以与铜分离。纯铜质地比较软,既不适合于制造工具,也不宜于制作兵器。青铜是铜与锡或铅的合金,硬度较纯铜大得多且坚
6、韧,又具较好的铸造性,所以人类从使用红铜逐步地过渡到青铜器。中国最早的青铜大概是把铜矿石或金属铜与锡(铅)矿石、木炭放在一起合炼出来的。比较有名的是“司母戊鼎”和“四羊尊”。“司母戊鼎”是殷代前期青铜器的代表作,是世界最大的出土青铜器,重达875 公斤,其铜占84.77,锡占11.64,此外还有少量的铅。铜锡比例均按一定的成份,如此神奇,不愧为古代一绝。“四羊尊”是一种盛酒器,造型逼真,结构复杂,四只羊头上长出卷曲的羊角,还有突出的羊头,镂空的扉边。充分反映出中国古代青铜器的高超熔铸技艺。在青铜时代中,人类只知道陨铁,还不会用铁矿石炼铁,虽然炼铁并不要求特别高的温度。只是到了公元前7 世纪在埃
7、及、小亚细亚、美索不达米亚等地出现了生铁制造工具。由此铁器时代开始了。铁的冶炼是一个化学过程。用铁做生产工具是古代生产力发展和提高的一个重要标志。铁器使人类有可能在广大面积上进行耕作,把广阔的森林地区开垦为荒地。其坚固和锐利程度是无论什么石头或当时任何金属都不能与之匹敌的。西方早期使用的人工铁都是固态铁(或者叫块炼铁),大约在1200的温度下用木炭屑把矿石还原成固态铁,生成时铁与渣和未烧完的木炭搅混在一起,然后靠不断趁热锻打,挤出其中杂物,并把小铁块锻接起来,然后再锻打成型,制成器物。它坚韧不易断裂,主要是制造匕首的刀体。尼罗河流域和印度河流域一些国家到了公元前8 世纪时冶炼业到了兴旺时代。考
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