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铜造就的文明
   (本次展览主要展示的是先秦时期的冶炼技术。模型均采用湖北铜绿山遗址发现的古代采矿工艺)
    据考古材料,人类从居无定所到定居,以及到从事农业生产和饲养牲畜,一直在使用铜。在现在伊朗西部艾利库什地区发现公元前七八千年用天然铜片卷成的铜珠。在阿纳托尼亚发现了公元前5000多年前人类社会最早的铜器;在中东地区的西奈荒漠中出土了公元前3500年前的最早的铜炉。在中国,四、五千年前的夏禹时代就有了青铜器。中国不是世界上最早发现和使用金属铜的国家,但却在随后的商周时代创造出了最为灿烂的青铜文化。
   和世界其它古文明一样,中国早期的铜矿开采也是由浅入深,从地表的矿脉出露逐步向深部开拓的,即先有露采,随后才有坑采。这是符合矿藏开发的一般规律和适应于古代技术条件的。人们最早利用的是由自然界变化而露出并便于采集的矿物资源。而后才转向人工开凿挖取。
  古人找矿,一是看植被的分布,在矿区上大量生长一种植物,学名“海州香薷”,俗称“牙刷草”、“铜草”,它喜铜,铜草根部灰分的含铜量可高达3%。
另一种是从矿藏出露来判别,“上有慈石者,下有铜金”、“每骤雨过后,有铜绿如雪花小豆,点缀土石之上”。这是古人找矿实践的经验总结,铜矿石的绚丽色彩作为矿产地的天然标记,揭示了金属矿产垂直分布的规律。
   人们最早利用的是由自然界变化而露出并便于采集的矿物资源。而后才转向人工开凿挖取。
早在新石器时代,中国人就已经会使用“火攻法”采集矿石。位于广州市郊区西南樵山的新石器时代制石工场遗址是我国目前发现的最早的古代采矿遗址。在遗址的矿坑内壁上有火烧痕迹,巷道地面堆积了很厚一层经过火烧的磷石块和碳屑,说明早在5000多年前的禹夏时代,我国的劳动人民就已经懂得利用热胀冷缩的原理来开采矿石,这是世界采矿史上的一个奇迹。
   中国古代的采矿技术在商周时期已经达到很高的水平。 1988年,在江西瑞昌发现了一处商周时期的铜矿采矿遗址。铜矿遗址的开采方法既有露天开采,又有地下开采,以地下开采为主。当时矿工能将开拓系统延伸到数十米深的富矿带,利用木立框支撑在地层深部,构筑庞大的地下采场。地下开采时利用井口高低不同所产生的气压差形成自然风流解决了通风问题。古铜矿井有效解决了安全、通风、排水、提升等一系列技术问题,展示了中国早期辉煌的采矿技术的成就。
   现存湖北大冶的铜绿山古矿井遗址是我国春秋战国时期的古矿井遗址。该遗址采矿技术最显著的特点是采用竖井、斜井、盲井、平巷联合开拓法进行深井开采。最大井深达六十余米,低于地下水位二十余米。
   商周时代的开采工具有青铜斧、钺、凿,翻土工具有木锨、木铲,装载工具有竹筐、竹畚箕,提升工具有木辘轳,木钩等。
   早期,人们用手工拣选,后来,用简单的淘洗工具从河溪砂石中选收金属矿物。湖北铜绿山矿冶遗址中的“船形木斗”就是淘洗铜矿石的工具。
   江西铜岭采矿区发现的大型选矿场,出土了更为先进的选矿器具——“木溜槽”,它是利用矿粒在斜向水流中运动状态的差异进行物料选别。矿粒在重力、磨擦力、水流的压力、剪切力及档条阻力等联合作用下,松散、分层,这是按比重分离的重力选矿法之一。铜岭选矿槽的出土是世界选矿史上的重要发现。
   青铜文化的出现和发展是建立在冶金设备的发展和完善基础上的。先进的炼铜竖炉是青铜冶铸业兴起的基础之一。从湖北大冶铜绿山发现的春秋时期的炼铜竖炉看,当时的竖炉由炉基、炉缸和炉身组成,在炉的前壁下部设有金门和出渣、出铜的孔洞,炉侧还设有鼓风口,整体结构已相当先进。
  人类首先认识和利用的是自然界中的纯铜——红铜。中国古人在提炼及使用红铜的工具过程中,发现将红铜与锡、铅等金属熔融在一起,炼制出一种青灰色的合金,这就是青铜。与红铜相比,青铜有熔点低,易于铸造;硬度大;融化后流动性好,少气泡等优点,适于铸造锋利的刀刃和细密的纹饰。
  古人进而还懂得了采用不同的铜、锡配方,来改变青铜的硬度、韧性、声学性能以及磨光性能,制作不同用途的青铜器。
  近年来,有关人员检验了600多件不同器类古代青铜器,成分都很合理。古代没有任何分析手段,却能将青铜器的成分掌握如此精确,让人惊奇。
  铸造业在我国古代的金属加工工艺中占有突出的地位,并产生过巨大的社会影响。今天我们在生活中还经常使用的“模范”、“熔铸”、“就范”等词汇,就来源于古代铸造业的术语。我国古代劳动人民在长期的生产实践中,创造了陶范法、失腊法两大传统铸造工艺。
最初的铸造技术是使用石范。由于石料不容易加工,又不耐高温,随着制陶业的发展,很块就改用泥范。在近代砂型铸造之前的三千多年时间里,泥范铸造一直是最主要的铸造方法之一。
    近年来,有关人员检验了600多件不同器类古代青铜器,成分都很合理。古代没有任何分析手段,却能将青铜器的成分掌握如此精确,让人惊奇。
   最初的铸造技术是使用石范。由于石料不容易加工,又不耐高温,随着制陶业的发展,很块就改用泥范。在近代砂型铸造之前的三千多年时间里,泥范铸造一直是最主要的铸造方法之一。
   在制作复杂造型的青铜器时,古人还采用了分铸法作为基本工艺,即先铸器身,再在上合范浇注附件(如兽头、柱等);或者先铸得附件(如鼎的耳、足等),再在浇注器身的时候铸界成一体。
   我国古代泥范铸造的又一个杰出成就,是叠铸法的早期出现和广泛应用。所谓叠铸是把许多个范块或成对范片叠合装配,由一个共用的浇道进行浇注,一次得到几十甚至上百个铸件。我国最早的叠铸件是战国时期的齐刀币。这种方法由于其生产率高,成本比较低至今仍在广泛使用。
  我国在商代早期就有了泥范铸造,商代中期达到鼎盛时期。用这种方法,古代工匠们创造出了象司母戊鼎、四羊方尊这样的旷世珍品。
   熔模铸造又称失蜡法。失蜡法是用蜡制作所要铸成器物的模子,然后在蜡模上涂以泥浆,这就是泥模。泥模晾干后,在焙烧成陶模。一经焙烧,蜡模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口,再从浇注口灌入铜液,冷却后,所需的器物就制成了。
   我国的失腊法至迟起源于春秋时期。河南淅川下寺2号楚墓出土的春秋时代的铜禁是迄今所知的最早的失腊法铸件。战国、秦汉以后,失蜡法更为流行,尤其是隋唐至明、清期间,铸造青铜器采用的多是失腊法。
   失蜡法一般用于制作小型铸件。用这种方法铸出的铜器既无范痕,又无垫片的痕迹,用它铸造镂空的器物更佳。中国传统的熔模铸造技术对世界的冶金发展有很大的影响。现代工业的熔模精密铸造,就是从传统的失蜡法发展而来的。虽然无论在所用腊料、制模、造型材料、工艺方法等方面,它们都有很大的不同,但是它们的工艺原理是一致的。四十年代中期,美国工程师奥斯汀创立以他命名的现代熔模精密铸造技术时,曾从中国传统失蜡法得到启示。
  最早的青铜器虽然没有出现在中国,但是中国无疑创造了世界最为辉煌的青铜文化,它不仅是中国古代文明的瑰宝,也是中华民族对世界文明所做出的杰出贡献
  一位历史学家曾说,中国的历史是一本石头的书、青铜的书。毫不夸张,铜文化是一部缩写的中国百科全书。研究中国的铜文化,对于弘扬中华民族传统文化有着十分重要有意义。
中国古代科学技术是祖先留给我们的一份丰厚的科学遗产,它表明中国人在研究自然并用于造福人类方面,很早而且在相当长的时间内就已经雄居于世界先进民族之林,这是值得我们自豪的巨大源泉。