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历史考古与上古文明|石家河文化：东亚自创的青铜文明（上）（一）矿业工具2、矿料磨碎工具（二）冶炼设备与相关配件(13)


大型炼缸的出现反映当时冶炼技术的发展趋于系统化 。 使用炼缸还原铜 ， 操作简单方便 ， 只需要将粉碎的孔雀石和木炭都放在炼缸里边 ， 点燃木炭 ， 当缸内达到一定温度时 ， 将炼缸口部盖住 ， 控制氧气进入 ， 即可形成还原气氛 ， 使铜矿料在还原气氛中与一氧化炭发生化学反应而析出金属铜 。 如果矿料品质好、技术稳定 ， 冶炼过程中不发错误 ， 化学反应成功而缸壁也不会留下铜渣 。 学者们试验也证明 ， 用品质好的孔雀石冶炼 ， 出铜率超过90% ， 且几乎没有炼渣 ， 只偶尔会留下很少量的含铜量高的废品[51]；而用长江中游式的炼缸做炼铸试验表明 ， “陶缸内壁均未见粘有铜液和木炭屑之类的残留物 。 ”[52]这表明 ， 冶炼熔铜液时 ， 在炼缸的壁上很少会留下渗炭或塞住炼渣的痕迹 ， 这导致检测残留物实体的困难 。
炼缸碎片的陶色 ， 其底色一般为红陶 ， 说明它们原本是在氧化气氛下烧造的 ， 但同时经常在表面上（主要是内壁）见到灰黑斑 ， 如报告里经常有诸如“夹粗砂红胎黑陶”之类的描述[53] ， 其实可能是使用时在还原气氛环境中被熏黑的斑块或表皮 。 在冶炼时 ， 如果炼缸是单独用作炉子 ， 会导致器内发灰发黑 ， 器外表面仍保留原来的红色；但是 ， 如果将炼缸放在龙窑式的冶炼炉膛里 ， 因里面炉气（主要为一氧化碳）浓厚 ， 会导致炼缸内外表面被熏得都发灰[54] 。 但是 ， 当这些缸片保存在有机物丰富的粘土里长达数千年之后 ， 冶炼过程中原本很少渗碳的事实 ， 以及原本因使用过程中的还原环境而被熏黑并附着在炼缸内的灰烬痕迹 ， 也都已经土壤化 ， 表现为缸内夹的灰土 ， 这经常导致能够反映炼缸原本用途的痕迹并不明显或清晰可见 。 尽管如此 ， 偶见的少量直接证据、模拟试验 ， 以及一直留传到商周的炼缸技术发展脉络 ， 都提供了毋庸置疑的线索 ， 可以证明这种器物原本是作冶炼用的 。
从用炼缸提炼氧化铜的技术来思考 ， 矿料放在炼缸中 ， 需要特别注意矿料与入出风口之间的距离不能太近 ， 至少需要有多于15厘米的距离 ， 这中间的空间一般会装满炭 ， 避免冶炼时发生氧化；此外 ， 炼缸口部需要盖住 ， 只保留鼓风口和出烟口 。 用炼缸冶炼过程分两个阶段 。 第一是快速鼓风阶段 ， 当缸内温度达到220℃以上时 ， 从孔雀石粉开始提炼出氧化铜；当缸内温度到达550℃以上时 ， 部分氧化铜已还原成铜 ， 但是为了化学反应全面成功 ， 需要将温度稳定地保持在710℃以上 ， 因此鼓风时间应该持续十几分钟 。 第二段 ， 停止鼓风 ， 塞住入出风口 ， 使缸内因缺氧而形成大量一氧化碳 ， 这段时间缸内温度一直不能低于710℃ ， 这样一氧化碳就能稳定地从氧化铜还原出纯铜 。 同样 ， 若将炼缸用作熔铜炉 ， 在获取铜液时需要避免铜料氧化 ， 所以工作流程相近 ， 只是需要到达更高的温度 ， 所以鼓风时间略久 ， 而后面铜液密封的时间较短 。
也就是说 ， 先大量鼓风达致高温 ， 后密封控制氧气进入是两个必要的阶段 。 如Rekhmire丧庙壁画所造型的 ， 上一组有两个人在炉子两旁用力鼓风 ， 另一个人用棍子在炉里搅动；下一组两个人不再用鼓风器 ， 合力拿起一种盖具放在炉口上以密封炉室（图八：3） 。
从上述技术分析可知 ， 炼缸上必然有某种覆盖的器物 。 在从事专业化冶炼的阳新大路铺遗址 ， 在其最下一面第⑩层的炼缸片堆积中 ， 另发现一件似为盖纽的残片 ， 与炼缸一样为夹粗砂厚胎褐陶 ， 其他地层也有类似的盖片 ， 或许就是炼缸盖的碎片（图二六：03ET230710:35、03EN46:16） 。 湖南华容车轱山遗址的整理者也有注意到与炼缸尺寸搭配的陶盖 。 除了直接用盖子 ， 古人还会用其他缸口塞住的方式 。 虽然这类耗材均未保存下来 ， 更难以复原 ， 但是经过更系统的研究 ， 或许能够复原炼缸发明之后长江中游地区的冶金操作链全过程 。


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