直接炼铁(块炼铁)

本页链接到YouTube上的几个影片。为中国读者提供了替代材料,因为在中国无法访问YouTube。

一部很好的直接炼铁入门影片是:

Ore to axe: The process of smelting iron ore into wrought iron(从矿石到斧头:将铁矿石冶炼成熟铁的过程),Split Log Productions,2012年(DVD,52分钟)。

制片人制作了一段简短预告:

整张DVD现已在 Youtube 上提供。我已复制(经 Lee Sauder 许可)并添加了英文字幕,在此。

这部影片的核心人物是李·索德(Lee Sauder)。他是全世界为数不多的专家之一,多年来一直从事块炼炉设计的实验,其工作基于人种志记载和现代科学知识。李·索德的影片是该主题最好的之一,但还有许多其他影片(质量参差不齐)可以在 Youtube 上观看。以下是其中几部:

早期中世纪渣坑式竖炉炼铁(波兰)。 中世纪荷兰的铁生产。 原始技能;从铁矿石炼钢。 块炼炉中冶炼铁矿石。 我们把泥土变成了铁。

块炼炉中发生了什么?

块炼炉冶炼所涉及的基本过程可以快速说明。典型的铁矿石是铁的氧化物——有用部分——与各种无用部分的混合物,无用部分统称为脉石。在大多数情况下,脉石主要由二氧化硅(SiO2)组成,并含有少量其他各种矿物。

在块炼炉中,来自木炭燃烧的高温一氧化碳(CO)气体与铁的氧化物(Fe2O3、Fe3O4、FeO)反应,在固态下生成金属铁。同时,部分铁的氧化物与脉石中的二氧化硅结合生成铁橄榄石(2FeO·SiO2,也写作 Fe2SiO4),其熔点足够低,可以熔化并以液态炉渣形式流出。炉渣因此带走了矿石中相当一部分铁,因此希望限制其数量。另一方面,炉渣也有积极作用,包括保护金属铁不被重新氧化。在古铁厂遗址发现的大量炉渣堆对其技术解读具有重要意义。

块炼炉的原始产品通常是块铁,即与大量炉渣混合的金属铁块。正如在李·索德的影片中所见,随后对其进行锤打以挤出尽可能多的炉渣。它像海绵一样被“挤压”——中文中块炼铁的一个称呼是“海绵铁”。部分炉渣作为夹杂物残留在铁中,并在用这种铁制成的器物的金相研究中显现出来。

炼炉

建造一座能使这些过程高效进行的炉子是一件复杂的事情,世界不同地区的传统发展出了极为不同的设计。关于该技术一直延续到近代的地区的块炼炉冶炼记载,为我们理解考古发现的炉子和炉渣遗迹提供了重要帮助。

一些最有用的报告来自:

20世纪的非洲

其他报告来自:

19世纪的南亚

18世纪的北欧

以及东南亚

这些描述似乎对我们的目的最为有用,但世界各地还有更多。学生应从中汲取的一个重要要点是,块炼炉建造和操作中存在着巨大的差异。块炼铁生产的考古学显示出的变体甚至更多。

实验冶炼

考古学家有时会使用再现他们所发掘炉子某些特征的炉子进行实验冶炼。这些实验有助于解读遗迹。这类实验的一个非常好的例子是在现代苏丹的古城麦罗埃(Meroe)遗址进行的——这部影片讲述了这一故事:

Ancient iron: Experimental archaeology in Sudan(古代铁:苏丹的实验考古学),时长61分钟,由伦敦大学学院卡塔尔分校制作,2016年。

我为此版本添加了英文字幕。

影片中的两位专家冶炼者是李·索德(Lee Sauder)和杰克·基恩(Jake Keen)。

关于该遗址铁加工遗迹的一些考古报告有 Tylecote 1970;1977;Humphris & Rehren 2014;以及 Charlton & Humphris 2017。

参考文献

Bohr, Romain, and Oliver Metz. 2015. ‘Theoretical and practical aspects of iron smelting in a bloomery furnace’. In Yearbook of the Institute Europa Subterranea, edited by J. Silvertant. Silvertant Erfgoedprojecten, pp. 1–15.

Charlton, Michael, and Jane Humphris. 2017. ‘Exploring ironmaking practices at Meroe, Sudan—a comparative analysis of archaeological and experimental data’. Archaeological and Anthropological Sciences, 11: 895–912.

Gordon, Robert B., and David J. Killick. 1993. ‘Adaptation of Technology to Culture and Environment: Bloomery Iron Smelting in America and Africa’. Technology and Culture 34.2: 243–270. http://www.jstor.org/stable/3106536

Humphris, Jane, and Thilo Rehren. 2014. ‘Iron production and the Kingdom of Kush: An introduction to UCL Qatar’s research in Sudan’. Mitteilungen der Sudanarchäologischen Gesellschaft zu Berlin, Sonderheft: 177–190, 424.  

Pleiner, Radomír. 2000. Iron in archaeology: The European bloomery smelters. Praha: Archeologický Ústav Avčr.  Also at: www.academia.edu/16271280.

Tylecote, R. F. 1970. ‘Iron working at Meroë, Sudan’. Bulletin of the Historical Metalurgy Group 4.2: 67–72.

———. 1977. ‘Iron working at Meroe, Sudan’. Wissenschaftlichen Arbeiten aus dem Burgenland 59: 157–171. www.zobodat.at/pdf/Wiss-Arbeiten-Burgenland_059_0157-0171.pdf 

Wagner, Donald B. 2008. Science and civilisation in China. Vol. 5, Part 11: Ferrous metallurgy. Cambridge: Cambridge University Press.

英文

最后编辑:DBW,2023年2月24日