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海水+氫氧化鈉脫硫工藝流程圖是怎樣的?

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煙氣經(jīng)過(guò)電 除塵器和引風(fēng)機(jī)后直接送人預(yù)冷器內(nèi)用工業(yè)水進(jìn)行冷卻;冷卻后的氣進(jìn)人吸收塔與噴流而下的吸收液(海水或海水+氫氧化鈉)逆 向接觸,以除去煙氣中二氧化硫及少部分的灰;脫硫后的煙氣通過(guò) 吸收塔內(nèi)的除霧器,然后直接由煙囪排人大氣。吸收塔排出的脫硫 后的海水與虹吸井的海水混合后進(jìn)人曝氣池,碳酸氫根中和氫離子并釋放二 氧化碳,使海水pH值達(dá)標(biāo)后排入大海。

青銅器的制作工藝?用流程圖說(shuō)明

??中國(guó)經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)達(dá)的青銅禮器鑄作和使用的階段,這是其它國(guó)家所沒(méi)有的?,F(xiàn)有的資料表明,到晚商時(shí)候,殷墟青銅器的陶范鑄造生產(chǎn)工藝流程已經(jīng)基本規(guī)范化。對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)地研究,可以揭示先秦青銅生產(chǎn)的技術(shù)水平與組織管理,進(jìn)而了解中國(guó)青銅時(shí)代進(jìn)行陶范鑄造的技術(shù)選擇的深層動(dòng)因。
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  一 陶范鑄造的工藝流程 所謂陶范鑄造,是將金屬熔煉成符合一定成分要求的液體并傾倒入預(yù)先制好的陶質(zhì)鑄型中,經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定幾何形狀和物理化學(xué)性能的器件的工藝過(guò)程,這是是一個(gè)復(fù)雜的多工藝過(guò)程,其典型工序流程如下:

  圖1 青銅器鑄造工序流程(引自《中國(guó)上古金屬技術(shù)》)
  殷墟鑄銅遺址從未發(fā)現(xiàn)煉爐和煉渣,表明冶煉和鑄造工藝是分地進(jìn)行的。
??因此,安陽(yáng)的青銅生產(chǎn)工序不包括上圖的左邊第一個(gè)方框里的礦石開(kāi)采和粗煉,但不排除有精煉的工序。由上圖可見(jiàn),在澆注開(kāi)始之前,制備陶范的工序和熔煉合金的工序是同步進(jìn)行的。以下我們概述各個(gè)環(huán)節(jié)的具體做法(鑄型的制作部分詳見(jiàn)即將發(fā)表于《考古》的《殷墟青銅禮器鑄型制作工藝》,本文從簡(jiǎn))。
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 ?。ㄒ唬?鑄型的制作
  1、造型材料的選取和制備
  這一步驟即圖1所示的泥料選取和泥料加工工序。
  為了解殷墟時(shí)期造型材料的選擇和制備工藝,必須對(duì)鑄銅遺址出土的陶范進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)。
??迄今為止,殷墟已發(fā)現(xiàn)的幾處較大的鑄銅遺址中,只有苗圃北地和孝民屯東南地出土的部分陶范做了較為詳細(xì)的檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明:殷墟陶范采用當(dāng)?shù)氐恼惩?,?jīng)淘洗、練泥、陳腐的工序進(jìn)行處理,并添加河砂、蚌粉(或其它硅酸鹽物質(zhì))、植物質(zhì)等羼和料,主要是為增加陶范的耐熱急變性能,改善鑄造性能。
??相比而言,芯中含更多羼和料,以具有更好的耐熱度和潰散性。陶范添加的羼和料的數(shù)量多于陶器,這可能與鑄造性能的要求有關(guān)。陶范的分型面上有刷涂紅色細(xì)泥漿或者煙熏的現(xiàn)象,可能是為提高表面質(zhì)量所采取的舉措。
  必須指出,究竟使用何種粘土,是地下的生土,還是河流的沉積土,一直存在討論。
??而使用化學(xué)方法進(jìn)行分析,難以得出直接的結(jié)論。目前筆者正在與威斯康辛大學(xué)的Jim Stoltman教授合作,利用偏光顯微鏡分析陶范的物理結(jié)構(gòu),了解原材料的選擇和孱和料的添加等工藝。從某種意義上說(shuō),這樣的做法更便于恢復(fù)歷史的本真。先民們?cè)趯?duì)材料進(jìn)行改性的時(shí)候,首先看到是它的物理性能的變化。
??比如淘洗,主要目的就是提高含泥量,雖然化學(xué)分析顯示氧化鈣有降低,但這不是古人的目的。換言之,可以通過(guò)氧化鈣的降低的現(xiàn)象反證造型材料可能經(jīng)過(guò)淘洗,特別是面料經(jīng)過(guò)淘洗。
  2 鑄型的設(shè)計(jì)和制作
  鑄型通常是由范、芯以及芯撐組合而成的帶有內(nèi)部空腔的封閉實(shí)體,空腔即為待鑄物體的形狀。
??范形成器物的外表,芯則形成器物的內(nèi)腔、孔以及某些中空部分。范與范的結(jié)合面謂之分型面。
  殷墟鑄型的做法是將陶土塑制成模,可能采用了類(lèi)似陶器的制作工藝,模的形狀是按照制范的需要設(shè)計(jì)的,因此較大器物的模一般是按照不同的部位分別制作,整體模型中不必要的部分會(huì)被省略,以節(jié)約材料和工時(shí)。
??模上花紋的制作有兩種形式,一種是在表面貼附泥片,上面雕刻花紋;一種是在模的表面塑制主體花紋的輪廓,再用朱砂描繪次一級(jí)花紋的線條。
  用模翻范,在范上剔刻花紋的細(xì)部,有些花紋是直接在范上模印或刻制的,如?肩部的圓渦紋(如圖9),這種做法可視作侯馬時(shí)期模印法的先聲。
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  安陽(yáng)陶范有兩種做法,即李永迪命名的I式范和II式范。前者分型面上沒(méi)有榫卯,背部光滑,僅有一個(gè)水平或垂直的凸棱,較薄,可能主要在三家莊階段和殷墟一期使用。I式范中有些花紋范,多為一組較窄的花紋,可能是嵌入外面的陶范使用的。
??II式范主要在殷墟二期以后使用,它的背部凹凸不平,為指窩按壓的痕跡,分型面上有榫卯。
  針對(duì)不同形狀和種類(lèi)的青銅器,一般是按照垂直和水平兩個(gè)方向來(lái)分范,分范的形式比較復(fù)雜,這一問(wèn)題將另文詳述。使用復(fù)合范的辦法制作高浮雕獸頭,即在器物范上留下空腔,在凹槽內(nèi)放置一塊范泥,用活塊獸頭模壓印出獸頭,也有可能鑲嵌小獸頭范。
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  由于對(duì)耐火度、退讓性和潰散性的高要求,芯很可能是單獨(dú)制作的,而并非如石璋如所言是完全用模刮去鑄件壁厚制成的,特別是一些大型器物的芯,往往是依托不同部位的范,使用粗砂泥夯筑而成。出土的芯一般呈磚紅色,質(zhì)地較為松散和粗糙,不同于質(zhì)地細(xì)膩的模。
??足等部位的盲芯往往設(shè)有泥芯撐,用以同范配合。形成器物空腔的芯帶有芯頭,芯頭側(cè)面有榫,中心有凹窩,用以同底范配合。帶有銘文的泥芯多半是由泥模翻印而來(lái),翻印后的陽(yáng)文還需經(jīng)過(guò)刻制修整,在字的筆畫(huà)旁邊可見(jiàn)清晰的刻槽。其上頂面帶有配合用的凸榫,用以鑲嵌到器物泥芯上。
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  3 鑄型的干燥、焙燒和裝配
  鑄型制就的下一工序是干燥,組裝之后整體焙燒還是分別焙燒之后組裝,還存在不同意見(jiàn)。組裝之后還要再次干燥(同時(shí)也是預(yù)熱),方能澆注。 范脫模后,需在背陰處自然干燥(陰干),使水分緩慢而均勻地蒸發(fā),這對(duì)控制范的變形,保證其嚴(yán)密性至關(guān)緊要。
??小型鑄型可能是在烘范窯中焙燒的,窯形結(jié)構(gòu)與小型陶窯相同。這一步驟的重點(diǎn)在于焙燒工藝,譚德睿曾認(rèn)為陶范焙燒溫度高于850度,筆者和劉歆益合作研究,初步認(rèn)為焙燒溫度可能只有600度左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陶器的燒成溫度。這也與萬(wàn)家保的復(fù)原實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)比較接近。
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  多數(shù)鑄范都在分型面開(kāi)設(shè)榫卯,用以配合組成鑄型。在芯和范之間有時(shí)還需要設(shè)置金屬芯撐。
  大型器物需要使用底范,芯和底范是聯(lián)接在一起的。有些大型器物直接在底面夯筑底范,比如孝民屯發(fā)現(xiàn)的大型圓形器物底范
  三足器通常在足的上方安放澆口范,其中一足作為澆口,另兩足是出氣孔,圈足器的澆口也設(shè)在足上,底范會(huì)做出澆道的部分。
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  至此,整個(gè)鑄型制作完成。
 ?。ǘ┖辖鸬娜蹮捄团渲?br>  這個(gè)問(wèn)題是整個(gè)鑄造流程研究中的薄弱環(huán)節(jié),基本上所有的步驟都是推測(cè),并且存在爭(zhēng)論。
  1 關(guān)于熔銅器具的討論
  安陽(yáng)苗圃北地和孝民屯鑄銅遺址均出土大量經(jīng)高溫灼燒的陶質(zhì)殘片,有些表面有高溫灼燒的裂痕(圖2),有的表面已經(jīng)釉質(zhì)化,呈玻璃態(tài),背面有泥條盤(pán)筑或者草拌泥的痕跡。
??以往的學(xué)者都認(rèn)為這就是熔爐的殘片,采用內(nèi)燃式加熱。對(duì)苗圃北地出土的殘片分析顯示,除1個(gè)樣品的燒流層內(nèi)有較多量的銅外,另外兩個(gè)樣品只有微量的銅,3個(gè)樣品均有痕量的錫、鉛等存在。

  圖2 孝民屯東南地鑄銅遺址出土的陶質(zhì)殘片(上:正面,下:背面)
  筆者曾分析2片這種樣品,發(fā)現(xiàn)有較高的二氧化硅含量和氧化鈣含量,特別是背層,氧化鈣含量更高。
??推測(cè)殘片的原料很可能是在原生土內(nèi)加入砂粒和蚌粉得到的。樣品背層的燒失量較大,說(shuō)明還另外加入了植物莖葉,也就是由草拌泥糊成。其中1塊樣品的焙燒溫度高于900℃。有1塊樣品上附有很少一點(diǎn)銅渣,經(jīng)檢測(cè),含銅、錫、鉛三種元素 。
  筆者在對(duì)安陽(yáng)孝民屯鑄銅遺址出土的大量這種“熔爐”殘片進(jìn)行整理的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)殘片表面都沒(méi)有附著金屬,即使灼燒得很厲害,表面已接近釉質(zhì)的樣品,從外觀上也看不到金屬的遺跡,只有少量殘片表面粘附有木炭和金屬。
??但是,在苗圃北地和孝民屯鑄銅遺址,普遍發(fā)現(xiàn)一種表面粘有銅液的殘塊,有粗砂硬陶和細(xì)砂泥質(zhì)兩種,出土?xí)r均為小片,不能復(fù)原(圖3)。此類(lèi)殘片多數(shù)有數(shù)層襯面,每層襯面均粘有銅液,證明它多次修繕和使用。爐襯表面與銅液接觸部分呈灰綠色,且多已燒成了小孔蜂窩狀。
??背面多為較疏松的紅燒土。劉嶼霞曾多次提到許多紅燒土碎片上有煉渣,可能就是這種遺跡 。苗圃北地的發(fā)掘者也認(rèn)為它屬于坩堝類(lèi)的熔銅工具 。

  圖3 孝民屯東南地鑄銅遺址出土坩堝殘片(上:正面 下:背面)
  這不禁使人產(chǎn)生一種疑問(wèn)??遺址中的“熔爐”和“坩堝”殘片到底與金屬熔煉是何種關(guān)系?
  鄭州南關(guān)外早商鑄銅基址出土了一座熔爐的殘底,爐的上部殘失,只剩一直徑約1。
??60-2。60米的近橢圓形凹坑,坑內(nèi)填有銅渣、爐壁塊、木炭屑、大口尊、坩堝片和紅燒土塊等。作者推測(cè)這是一座熔銅爐,熔銅的工序是先放木炭、次置坩堝、最后再燃火熔銅 。
  洛陽(yáng)北窯西周鑄銅遺址出土了近千塊的“熔爐殘片”,表面燒成龜裂甚至玻璃化,有的還粘有木炭和銅粒,背面有草拌泥的爐圈。
??但是鍋底狀的所謂“爐缸”,則內(nèi)附銅渣兩層,材質(zhì)為紅燒土,非常類(lèi)似于上述的這種坩堝殘片 。很難想象,這種不同質(zhì)地的所謂“爐缸”和“爐圈”屬于同一熔爐的不同部分。
  北窯鑄銅遺址還出土了兩座燒窯,窯壁平整垂直,內(nèi)壁燒結(jié)成流狀,外壁為紅燒土,窯頂封閉,平頂,窯頂中心偏北設(shè)一圓筒型煙道(圖4)。
??雖然該窯還屬于橫穴形的升焰窯,但其燃燒室和燒成室的結(jié)構(gòu)型配置已經(jīng)接近于馬蹄形半倒焰窯,具有較好的加熱效果 。發(fā)掘報(bào)告中并未提及這個(gè)燒窯的用途,但很可能與熔煉金屬有關(guān),因?yàn)槿绻呛娣陡G,通常僅燒到幾百度,無(wú)法達(dá)到讓窯壁都燒流的程度。
  因此,荊志淳教授和Jim Stoltman教授提出:真正的熔銅器物可能是坩堝,而不是那種陶質(zhì)熔爐,換言之,是坩堝直接接觸金屬液,而熔爐則是加熱坩堝的器具,這樣才能滿足澆注時(shí)高達(dá)1200-1300℃的要求。
??巴納先生曾經(jīng)設(shè)想過(guò)這樣的熔銅器具,陶窯內(nèi)放置很大的外熱式坩堝,堝壁出銅處做得很薄,有管道和窯壁相通,熔化時(shí)將管道堵??;銅水化得后,打開(kāi)管道用棍捅破堝壁,銅水即瀉出供澆注用(圖5) 。華覺(jué)明曾置疑其坩堝的尺寸太大,不能保證合金的熔融,如果坩堝一捅即破,則很難保證其熔煉過(guò)程中不會(huì)熔穿。
??盡管存在上述疑問(wèn),筆者仍舊認(rèn)為這種設(shè)想有相當(dāng)大的可能性,因?yàn)槠淠軌蜻_(dá)到較高的溫度,也能解釋為何許多熔爐殘片表面都沒(méi)有粘附銅液,它們很可能是窯壁的殘片。但是,由于陶質(zhì)熔爐殘片的燒流層也曾檢測(cè)出多量的銅,因此還不能否認(rèn)其作為熔爐的可能性。
  為此,筆者和Stoltman教授分別提取了大量樣品,欲對(duì)這兩種殘片的化學(xué)成分、顯微結(jié)構(gòu)和制作方法進(jìn)行詳細(xì)的分析,荊志淳和岳占偉在安陽(yáng)著手進(jìn)行復(fù)原實(shí)驗(yàn),測(cè)算這種窯爐能夠達(dá)到的最高溫度,以期作進(jìn)一步的討論和深入研究。
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  圖4 河南洛陽(yáng)北窯地下升焰式橫穴窯

  圖5 巴納設(shè)想的熔銅窯爐圖
  2 鼓風(fēng)
  鼓風(fēng)設(shè)施的應(yīng)用和改進(jìn),對(duì)于冶金技術(shù)的發(fā)展至關(guān)緊要。
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  我們?cè)诎碴?yáng)的所有鑄銅遺址都發(fā)現(xiàn)了陶管(圖6),少數(shù)陶管表面粘有銅渣,它與銅器鑄造有關(guān)是勿庸置疑的,侯馬鑄銅遺址也曾出土類(lèi)似的遺物,并認(rèn)為是鼓風(fēng)的工具 。在周原也有類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)。泰利科特的《冶金史》一書(shū)中有埃及金匠使用帶陶風(fēng)嘴的吹管的材料(約1460B。
??C。,如圖7)。但是這種陶管的用法可能與這種埃及的吹管有所區(qū)別,具體如何使用,目前還不清楚。

  圖6 孝民屯東南地鑄銅遺址出土陶管

  圖7 埃及金匠用陶吹管吹火助熔(轉(zhuǎn)引自《中國(guó)古代金屬技術(shù)》,326頁(yè),圖8-20)
  “橐”這種風(fēng)囊鼓風(fēng)器,盡管并不知道確切始于何時(shí),卻在古書(shū)中多有記載。
??盡管在商代并未發(fā)現(xiàn)橐或其他鼓風(fēng)器的遺存,但是《金文編》附錄上11中有“ ” 字,此字一般出現(xiàn)在爵、觚、鼎上,形如皮囊,應(yīng)為“橐”的古寫(xiě),又《甲骨文編》中有“ ”字,如同用手提引皮橐,這些都可以作為商代使用皮風(fēng)囊的佐證。
  在清代劉?云《礦政輯略》中說(shuō),這種鼓風(fēng)的皮囊,是使用一整張黑山羊的皮縫合,僅在腹部留出小孔,塞入竹筒,深約兩三寸。
??使用的時(shí)候,將皮囊套在腳上用腳踩住,一手提住皮頭,從上到下按壓,則風(fēng)就會(huì)從竹筒中噴出,可用于炊事或者冶煉。這種原始形式的皮風(fēng)囊,至今仍在許多原始民族中使用,如民族學(xué)調(diào)查所見(jiàn)的藏族使用的皮囊(圖8),由通風(fēng)管、皮囊和閉合裝置組成,操作者用手啟閉控制鼓風(fēng) 。
??印度也有類(lèi)似的材料,與藏族使用的非常相似(圖9)。這種工具對(duì)于小規(guī)模熔煉還是很適用的,便攜,制作也方便。

  圖8 藏族使用的皮囊(轉(zhuǎn)引自王工碩士論文)

  圖9 印度使用的氣囊
  目前還無(wú)法確知安陽(yáng)時(shí)期鼓風(fēng)的器具和作用形式,但是據(jù)記載早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,即已使用多橐鼓風(fēng)。
??以安陽(yáng)當(dāng)時(shí)熔煉合金的溫度以及規(guī)模而論,很可能已經(jīng)使用多橐鼓風(fēng),并且,商代的鼓風(fēng)器可能比藏族使用的皮囊還要復(fù)雜。
  3 合金的配制
  商代青銅合金的配制是在專(zhuān)門(mén)的鑄造場(chǎng)地或者作坊中進(jìn)行的。到了晚商階段,已經(jīng)熟練掌握了銅-錫-鉛三元合金的冶煉和熔化技術(shù)。
??當(dāng)時(shí)的工匠對(duì)于青銅合金配比與機(jī)械性能的關(guān)系已經(jīng)有了相當(dāng)深入的認(rèn)識(shí),并且對(duì)于操作也有相當(dāng)嚴(yán)格的控制,已經(jīng)可以按照不同的用途來(lái)有意地采取不同配比的合金。同時(shí),原料的供應(yīng)是否豐厚,社會(huì)風(fēng)氣的變化以及等級(jí)身分的尊卑,都可能對(duì)青銅器的合金配比造成影響。
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  但是,迄今為止,殷墟青銅器的合金配制的工藝問(wèn)題尚未得到解決。苗圃北地鑄銅遺址曾出土了一件長(zhǎng)方形銅塊,有學(xué)者推斷其是作為鑄造青銅器的備用料 。這塊銅塊究竟是人們有意生產(chǎn)的低錫合金錠?還是澆注錫青銅器時(shí)多余金屬液的結(jié)塊?此銅塊中的錫是人為有意識(shí)加入的,還是冶煉含錫銅礦時(shí)帶入的?仍有待判定。
??由于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錫錠,故殷墟出土的大量錫青銅器是如何合金化的,尚需進(jìn)一步研究。殷墟小屯村E16坑曾出土有2塊鉛錠。2塊鉛錠的金屬部分含高純量的鉛及微量鋅、砷 。鉛錠的存在表明是用金屬鉛直接配制青銅合金的。。近年來(lái)安陽(yáng)在一處商代水井中發(fā)現(xiàn)一件橢圓形的大金屬塊,對(duì)其進(jìn)行分析檢測(cè),將對(duì)此問(wèn)題有所幫助。
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 ?。ㄈ沧?br>  澆注是將熔融的銅合金注入鑄型型腔的過(guò)程。為了提高充型能力,可能采用了預(yù)熱鑄型、過(guò)熱澆注和配制充型力強(qiáng)的合金等措施。
  預(yù)熱鑄型是提高充型能力的措施之一,萬(wàn)家保在復(fù)原試鑄商代青銅器時(shí)將鑄型預(yù)熱到300-400℃ ,馮富根等則預(yù)熱至400-500℃,澆注時(shí)的鑄型溫度在200~300℃ ,均得到了較滿意的結(jié)果。
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  無(wú)論是純銅還是銅合金,液態(tài)溫度越高,流動(dòng)性越好,充型能力越強(qiáng),反之則相反。因之,澆注溫度要高于熔點(diǎn)?,F(xiàn)代鑄造工藝將這個(gè)溫度差稱(chēng)之為過(guò)熱溫度 。殷商鑄銅的澆注溫度尚未見(jiàn)諸測(cè)定報(bào)告。萬(wàn)家保復(fù)原試鑄時(shí)的熔化溫度為1350℃ ,馮富根等試鑄時(shí)的熔化溫度為1200℃、澆注溫度在1100~1200℃ 。
??根據(jù)洛陽(yáng)北窯西周鑄銅遺址熔爐溫度為1200~1250℃ ,可知馮富根等人的試鑄更接近于真實(shí)情況。另外,過(guò)熱溫度越高,銅合金的吸氣能力越大,易使鑄件生成氣孔。因此,過(guò)熱溫度的掌握應(yīng)恰到好處。
  小型器物當(dāng)是用澆包來(lái)澆鑄的,大型銅器則可能使用澆包和槽道澆注。
??苗圃北地鑄銅遺址出土了一座半地穴式的工棚,底部安放有大型的長(zhǎng)方形底范,如前圖16所示,同時(shí)殘存幾條有流向的灰色發(fā)亮的流面,據(jù)推測(cè)是銅液流經(jīng)的槽道。透過(guò)這些現(xiàn)象可以猜測(cè),如果將澆包安放在當(dāng)時(shí)的地面上,鑄造時(shí)捅開(kāi),銅液即可由槽道而注入安于棚底的鑄型 。
??孝民屯鑄銅遺址出土的大型圓形器物底范也位于半地穴的F43內(nèi),說(shuō)明這種猜測(cè)是有道理的。大型器物鑄造時(shí)有可能已采用《天工開(kāi)物》所載槽注法,采用四到八個(gè)澆包同時(shí)槽注。
 ?。ㄋ模╄T后加工
  《荀子?疆國(guó)篇》稱(chēng)“刑范正、金錫美、工冶巧、火齊得,剖刑則莫邪已。
?? 然而不剝脫,不砥厲,則不可以斷繩。剝脫之,砥厲之,則蠡盤(pán)盂,刎牛馬,忽然耳。”這一段話不僅特指銅劍鑄作,于先秦青銅器制作亦有比較普遍的意義。他把器件鑄作明確地分成鑄造、鑄后加工兩階段。
  其中,前四句概括了古代青銅器冶鑄工藝的四個(gè)要素,意為:鑄型必須形制端正、尺寸準(zhǔn)確,要用優(yōu)質(zhì)的銅錫配制合金,匠師具有熟練的技巧,合金的熔煉、澆注均要火候得當(dāng)。
??這體現(xiàn)了先秦時(shí)期人們對(duì)于冶鑄技術(shù)要訣的理解,為人們多所援引。但是,后一段被提及的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前者,說(shuō)明人們沒(méi)有將鑄后加工置于應(yīng)有的重要地位。事實(shí)上,鑄后加工對(duì)于器件的最終質(zhì)量具有關(guān)鍵的作用,通常包括脫范、清理、磨礪等。脫范后有局部缺損的鑄件還需補(bǔ)綴。
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  器物鑄成冷卻后,用力敲打即可去除鑄范,泥芯因附著器內(nèi),較難去除,需要使用工具將其剔鑿出來(lái)。然后使用錘擊、鋸截、鏨鑿和刮削等手法,以去除澆口、飛邊、毛刺和多肉等。所用的工具包括一些金屬器具,比如銅削、銅刻針等。
  殷墟青銅器的補(bǔ)綴分為兩種,一種是所謂熔補(bǔ),即直接以熔融銅液傾倒在需補(bǔ)綴的孔洞或裂隙上;另一種是補(bǔ)鑄,如果青銅器的一部分或附件,如足或?等,由于種種原因未鑄成或斷折,則需在殘?bào)w上做范,再經(jīng)澆注與器體熔接而成。
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  鑄坯變?yōu)槌善?、具有較好的外觀,磨礪起著重要的作用。許多青銅禮器上的磨痕現(xiàn)仍清晰可辨,應(yīng)是用粗細(xì)礪石逐道加工而成。孝民屯鑄銅遺址就出土了數(shù)千塊磨石,大小、厚薄、形狀不一,質(zhì)料有粗、細(xì)砂巖兩種,用之打磨修整銅器的表面,也說(shuō)明該道工序的工作量之大。
??殷墟鑄銅遺址中木炭往往與礪石同出,在磨光之后,有可能使用木炭在水中打磨器物,使銅器發(fā)亮 。
  那么,鑄后加工的工作量到底在鑄作過(guò)程中占有多大的比重呢?由于缺少記載,僅憑出土實(shí)物和冶鑄遺存的情況難以得到確證。華覺(jué)明根據(jù)史貽直、德成等于乾隆二十四年編纂的《欽定工部則例九十五卷》的記載進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和計(jì)算,用撥蠟法制作爵、?等禮器,鑄造階段用工量?jī)H為用工總量的4。
??20%~5。30%。如以鑄造用工量為1,則前期準(zhǔn)備的用工量是7。07~8。92,鑄后用工的加工量高達(dá)10。29~15。09。即使除卻鏇里合口、年號(hào)鐫刻、燒古諸項(xiàng)商周青銅器沒(méi)有的工藝,仍然高達(dá)6。29~10。18 。由此推測(cè):商代青銅禮器形制復(fù)雜,又僅用銅質(zhì)、石質(zhì)工具進(jìn)行操作,依器件復(fù)雜程度不同大概接近6~10的范疇,象司母戊鼎、司母辛鼎這樣的大件,或者還需更多。
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  也許正因?yàn)殍T后加工如此繁復(fù),才迫使鑄師們代復(fù)一代地想方設(shè)法改進(jìn)工藝,殷墟青銅禮器鑄造工藝的發(fā)達(dá)、鑄銅工序的嚴(yán)格可能與此不無(wú)干系。在一定條件下,不利因素之逼迫正是促進(jìn)工藝更替的重要?jiǎng)右?。理解這一點(diǎn),將有助于我們理解技術(shù)演進(jìn)的本質(zhì)及有關(guān)因素相生相克、相輔相成的辯證關(guān)系。
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  二 討論
  1、兩大技術(shù)體系的結(jié)合
  綜上所述,殷墟時(shí)期青銅器陶范鑄造工藝具有非常復(fù)雜的生產(chǎn)工序,顯示出青銅器的鑄造不像陶器、骨器、玉器那樣是單一行業(yè)獨(dú)立完成的,而是兩大技術(shù)體系--制陶和金屬冶鑄的有機(jī)結(jié)合,雙方互相適應(yīng)、不斷調(diào)整的結(jié)果。
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  《墨子?耕柱篇》有云:“陶鑄之于昆吾”,指的即是用陶范鑄造銅器。在中國(guó)古代,“陶冶”、“陶鑄”是當(dāng)然地聯(lián)系在一起的,這正反映了冶鑄與制陶的歷史聯(lián)系。高度發(fā)達(dá)的中國(guó)青銅冶鑄技術(shù),其根底是在高度發(fā)達(dá)的制陶技術(shù)之中。具體表現(xiàn)在:許多銅器的形制和紋飾以各種陶器為祖型;銅器的成形由制陶術(shù)的模制工藝得到啟示;熔煉金屬的高溫技術(shù)來(lái)源于制陶業(yè)的經(jīng)驗(yàn);造型材料的選取和制備、鑄型的加工制作技術(shù)亦均來(lái)自制陶術(shù)。
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  中國(guó)青銅器有別于其他地區(qū)的特征有三,即器物的形制、紋飾和銘文,這三者與陶器都有著直接關(guān)系。比如鼎、簋、觚、爵等主要器形,都可以在陶器中找到它的原型,而二里頭時(shí)期封頂銅?對(duì)封頂陶?的模仿也是一個(gè)突出的例子。云雷紋、獸面紋、夔龍紋也都分別能在彩陶的紋飾中找到祖型。
??在陶器上刻畫(huà)符號(hào)的思想很可能為鑄造業(yè)繼承而形成銅器上的銘文。
  熔煉金屬的高溫技術(shù)來(lái)源于制陶業(yè)的經(jīng)驗(yàn),這一點(diǎn)前面已有詳細(xì)的討論。對(duì)于制陶業(yè)而言,高溫技術(shù)的突破性改進(jìn)來(lái)自窯爐的發(fā)明。燒成溫度的高低,氣氛性質(zhì)的好壞,取決于窯爐結(jié)構(gòu)是否合理,也就是取決于窯爐抽吸空氣量的多少,窯爐是朝著能控制進(jìn)窯空氣量,提高燒成溫度,掌握還原氣氛的方向發(fā)展的 。
??豎穴式的升焰窯,火眼的數(shù)量和分布非常重要,火眼數(shù)量越多,火與陶坯的熱交換越均勻,遠(yuǎn)處的火眼采用放大孔徑的辦法來(lái)彌補(bǔ)火焰壓力的不足,以此來(lái)達(dá)到改善窯內(nèi)的溫度分布狀況?;鹛旁酱蟾G爐升溫越快,溫度越高 。這些技術(shù)都被鑄造業(yè)繼承。采用高溫技術(shù)(包括對(duì)爐氣的控制等)改變天然物性質(zhì),得到所需要的屬性,最先是在陶器燒制中實(shí)現(xiàn)的,然后,又由青銅冶鑄業(yè)所繼承和發(fā)展。
??所以,就對(duì)自然界的變革和作業(yè)性質(zhì)來(lái)說(shuō),與其它手工業(yè)技術(shù)相比,青銅冶鑄和制陶有著更緊密的聯(lián)系。
  造型材料的選擇和制備技術(shù)非常關(guān)鍵。古代陶器質(zhì)地較致密,氣孔率低,氧化鐵(Fe203)含量較高,氧化鈣(CaO)含量低,一般不采用農(nóng)耕土和含腐殖質(zhì)較多的地表土,也不用普通黃土,而是選取紅土、沉積土、黑土為原料,有時(shí)需摻砂、蚌粉、植物質(zhì)、陶末等孱和料以減少收縮和改善其耐激冷、激熱的性能 。
??所有這些工藝經(jīng)驗(yàn)和焙燒規(guī)范都在鑄型材料的制備中得到了體現(xiàn)。陶范和陶器材料的制作和焙燒工藝的不同顯示出制陶部門(mén)為提高鑄造性能所做的工藝調(diào)整。這一點(diǎn)很重要,需要澄清細(xì)節(jié)。也提醒我們,對(duì)金屬技術(shù)進(jìn)行研究,還要兼及對(duì)陶瓷技術(shù)的深入理解。中國(guó)綿延的黃土環(huán)境,在此基礎(chǔ)上新石器時(shí)代既已高度發(fā)達(dá)的制陶技術(shù),直接關(guān)系著為何中國(guó)青銅時(shí)代會(huì)選擇陶范鑄造這樣一個(gè)工藝系統(tǒng),而不是鍛造或是其它鑄造方法。
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  2、鑄造業(yè)的組織和管理
  這一條筆者不能展開(kāi)討論,因?yàn)檫@本身就是另外一個(gè)很復(fù)雜的題目,將另文詳述。
  唐際根以殷墟有承繼關(guān)系的2000座墓葬為基礎(chǔ),利用統(tǒng)計(jì)分析,提出晚商社會(huì)是以氏為單位的平行結(jié)構(gòu),同時(shí)具有垂直分布的社會(huì)階層,王室或精英階層不足不到1%,貴族階層占7-10%,82-87%的人口屬于平民,而最低的階層只有大約3-7%,這一結(jié)果表明商代不是奴隸社會(huì),而以平民為主 。
??這個(gè)發(fā)現(xiàn)提醒我們有必要重新考慮工匠的身份問(wèn)題,進(jìn)而探討殷墟冶鑄業(yè)的組織管理。
  根據(jù)對(duì)甲骨文和金文文獻(xiàn)中“工”、“多工”、“百工”等詞的釋讀和辨析,認(rèn)為殷墟時(shí)期的工匠多半具有平民的身份。而殷墟西區(qū)墓地以及鑄銅遺址出土的工匠墓地研究顯示,大部分出工具的墓均規(guī)模較小,一般都有棺,或有棺有槨,并有成組的陶器或一兩件青銅禮器。
??這說(shuō)明這些墓主人生前有一定的生產(chǎn)工具和財(cái)富,并有相應(yīng)的社會(huì)地位。他們很可能是“工”的主體,在作坊中從事技術(shù)性的工作。從各墓區(qū)中墓葬的延續(xù)性來(lái)看,這些“工”以家族為單位,世守其業(yè),與文獻(xiàn)上記載的“工之子恒為工”(《國(guó)語(yǔ)?齊語(yǔ)》)一致。商代和西周銅器上多鐫刻有族徽,許多都對(duì)應(yīng)著不同的職業(yè),說(shuō)明在商代開(kāi)始,各族群的職業(yè)明顯趨于專(zhuān)一化 。
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  《左傳》定公四年:“昔武王克商,成王定之,分魯公以……殷民六族:條氏、徐氏、蕭氏、索氏、長(zhǎng)勺氏,尾勺氏,使帥其宗氏,輯其分族,將其類(lèi)丑……分康叔以殷民七族:陶氏、施氏、繁氏、 氏、樊氏、饑氏、終葵氏”,這些族的名稱(chēng)被認(rèn)為與其職業(yè)相關(guān),比如陶(陶器)、施(旗幟)、 (炊器)、長(zhǎng)勺和尾勺(酒器)、索(繩索)、樊(防護(hù)圍欄)等 ,索氏器的發(fā)現(xiàn)亦證明這些人可能擁有一定的社會(huì)地位 。
??而卜辭關(guān)于“左工”,“右工”的記述,也被認(rèn)為可能存在類(lèi)似于軍隊(duì)的編制 ,這說(shuō)明當(dāng)時(shí)是有嚴(yán)格的組織管理的。
  根據(jù)銘文辨識(shí)和有限的考古資料,參考春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)的情況 ,對(duì)殷墟鑄造業(yè)的組織管理作一個(gè)可能的推測(cè):殷墟冶鑄業(yè)的管理似乎也有這樣一個(gè)三級(jí)結(jié)構(gòu),但是不如戰(zhàn)國(guó)時(shí)期那樣規(guī)范和嚴(yán)密。
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  王室成員或高級(jí)貴族作為監(jiān)造者,不參與實(shí)際生產(chǎn),在銘文中常有“××作器”的記載。
  “司工”為管理手工業(yè)的官員;“多工”為從事管理的下層官吏。
  制造者為“工”,具有較高技藝的匠師從事技術(shù)設(shè)計(jì)和操作指揮;工匠,承擔(dān)大部分的生產(chǎn)活動(dòng),可能存在制模、制范和鑄器的技術(shù)分工,由不同的族眾來(lái)分別完成;工奴可能來(lái)自俘虜、罪人或家奴,從事鑄造生產(chǎn)中技術(shù)含量較低的繁重體力勞動(dòng),比如取土、練泥、焙燒陶范、加熱鼓風(fēng)、搬運(yùn)以及鑄后清理等。
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  以鑄造司母戊大鼎這樣重達(dá)八百多公斤的銅器為例,運(yùn)土、備料、制模、制范、制芯、合范、焙燒、合金熔煉、鼓風(fēng)、澆注、清理、打磨,大概需要上百人同時(shí)工作。要這么多人有條不紊地工作,須有高超的管理水平和嚴(yán)格的紀(jì)律性。
  三、結(jié)語(yǔ)
  綜上所述,可以得到以下三條結(jié)論。
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  1、殷墟青銅器鑄造工藝流程的各個(gè)環(huán)節(jié)均已步入規(guī)范化,并達(dá)到較高的水平。殷墟鑄造業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大、銅器產(chǎn)量的大幅提高,是建立在工藝流程的規(guī)范化、工藝控制的嚴(yán)格性基礎(chǔ)上的。
  2、必須依托于嚴(yán)格的組織管理,才能完成各個(gè)部門(mén)之間的協(xié)調(diào),使得銅器的復(fù)雜化生產(chǎn)過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)。
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  3、中國(guó)青銅時(shí)代陶范鑄造的工藝選擇,是與中國(guó)的黃土環(huán)境及與之相應(yīng)的高超的制陶技術(shù)密切相關(guān)的。

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