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

引言

提起干锅，你会想起什么？干锅排骨、干锅大虾，还是干锅土豆片？

但若提起坩埚呢？是不是只能想起化学书上的实验用具？

实际上，坩埚的作用不仅仅局限于做实验，它还是熔化、冶炼金属的重要容器，3000多度的钢水都无法将其熔化。

更重要的是，早在3000年前的夏朝，我国就掌握了制造坩埚的方法。

那么坩埚究竟是什么材料制成的？我国先人又是如何发现这种逆天器皿的？

（坩埚）

一、古代坩埚的诞生

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。

在漫长的采石过程中，人类烧陶技术日渐提升，各金属矿石也不断涌现。

当我们的祖先发现第一块孔雀石（铜石）后，就意味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。

（古人冶炼）

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。

（商代出土的陶坩埚）

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》:

“用甘土作锅，火熏使干。用松木炭置锅炉中。”

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”。

除此之外，坩埚也有“罐”和“筒”的名称。

《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。”

乾隆年间的《博山县志》记载：“凿山取石……和以煤，盛以筒……”

（《天工开物》熔铜插图）

其中的泥瓦罐和筒，指的就是古代的坩埚。

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，坩埚已经得到广泛应用，也被记录在史册当中。

而随着历史的车轮滚滚向前，坩埚的用途和质量，也随之有了翻天覆地的变化。

（冶炼）

二、坩埚的进化

在我国青铜器时代，坩埚的主要材料为耐高温粘土。

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。

到了西周时期，坩埚大都是用粗砂泥制作而成。

这种坩埚价格便宜，且制作工艺简单，可以在1000度左右使用。

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。

（青铜器）

不过这种坩埚也有一个缺点，就是不耐低温，尤其不能接受快速降温。

而且时间一长，坩埚还容易出现开裂、损坏等问题。

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可以继续使用。

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，坩埚就已经出现开裂。

（生铁）

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，这种坩埚可以承受住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。

在坩埚的材料不断升级的同时，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。

而且自从古人发现金、银矿石后，坩埚就成为冶炼金银的不二选择。

（图文无关）

《康熙字典》中记载：“甘锅，所以烹炼金银。”

等到煤炭被广泛应用于冶炼后，坩埚也获得飞跃发展，甚至能抗住3000多度的高温。

三、坩埚的种类

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，木炭燃烧温度可以达到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。

（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，对坩埚的要求也越来越高。为了能经受住上千度的高温，古人不断改进材料配方。

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。

（焦土坩埚）

也正是因为这种特殊的结构，使得坩埚可以承受住3000多度熔化的钢水。

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、金属坩埚已经无法满足工业需求，新型材料的坩埚也随之问世。

例如石墨制成的坩埚，可以更好地传递热量，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。

（石英坩埚）

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

甚至在新型材料研发、航天工业中，都能看到坩埚的身影。

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。

从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，背后都隐藏着坩埚的进步。

（坩埚）

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。

至于坩埚还会不会继续改革，又会逆天到什么程度，就只能交给时间检验了。

参考资料：

晋中市博物馆 听我讲文物 | 陶坩埚 .晋中博物馆，2021-06-26
周文丽,刘思然,陈建立.中国古代冶金用坩埚的发现和研究[J].自然科学史研究,2016,35(03):358-370.
华觉明.中国古代钢铁冶炼技术[J].金属学报,1976,(02):222-231+267-274.