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( 四 )

I.（孔雀石） Cu2CO3(OH)2→2CuO+H2O↑+CO2↑
（石青）Cu3(CO3)2(OH)2→3CuO+H2O↑+2CO2↑
II. CuO+CO→Cu+CO2↑
除了碱式碳酸铜之外，还有碱式磷酸铜（即所谓“假孔雀石”），其结构的基础依然是氧化铜（CuO）。不过这在自然界是极罕见的矿物，更多仅见于次生的铜锈，因此对冶铜历史不起作用。
冶炼氧化銅的关键之处在于使用温度高但抽力低的炼炉，在缺氧还原气氛中才能发生化学反应。在实际操作中，为了增加温度就必须增加氧气，这就使得在炉内同时获得高温和一氧化碳是一件并不容易的事，所以需要很精准的技术，才能达成氧化铜全部反应成金属铜。长江中游从大溪文化以来，已稳定掌握在保持还原气氛的同时达到高温的烧陶技术。由此可见，长江中游早期冶炼起源符合两个互不可少的条件：既有充足的机会在生活区附近地表发现氧化铜矿而开始认识铜料，又具备足够从氧化铜矿提炼出金属铜的技术。
不过，零星公布的炼渣资料表明，到了石家河文化中期，已开始采用氧化铜及硫化铜搭配的冶炼法。 [7]这种情况一边表明，人们已不仅是从地表采集矿石，而已经开始在地表之下的矿脉里开采。考古资料也补证，石家河文化时，在矿山区大量出现定居遗址，这是石家河文化矿业发展的直接指标，专业工匠在矿区生活，开采、加工矿料，并进一步认识不同性质的矿物，这使他们有机会发现，如果地表的孔雀石与埋在其下的铜蓝石（硫化铜covellite, CuS）、辉铜（硫化亚铜chalcocite, Cu2S）等硫化铜矿一起冶炼，其效果比单独冶炼孔雀石好得多。
这是因为，一方面硫与氧发生反应时会释放热量，具有自热效应，起到增加炉内温度的效果；另一方面硫有还原剂作用，吸收氧气产生二氧化硫，使炉内还原气氛增加。所以，氧化铜矿与硫化铜矿放在一起冶炼，有利于在炉内形成稳定的高温还原环境。
我们以搭配孔雀石与铜蓝石为例观察还原铜的过程。炉内的化学反应经过三个阶段。第一阶段，从250℃开始从孔雀石中飞出水气和二氧化碳气体并产生黑铜（CuO）。第二阶段，炉内温度在达到358℃时，开始发生从铜蓝（CuS）出硫衰变为辉铜（Cu2S ，又称为“白冰铜”）的现象，而自由的硫发挥其还原剂作用，从氧化铜吸收部分氧，产生赤铜（Cu2O）和二氧化硫气体（如果用辉铜矿就没有这个第二阶段）。第三阶段是辉铜与赤铜（或与黑铜）产生化学反应，以还原金属铜而飞出二氧化硫气体。
I. （孔雀石+铜蓝）2Cu2CO3(OH)2+2CuS→4CuO+2CuS+2H2O↑+2CO2↑
（石青+铜蓝）4Cu3(CO3)2(OH)2+6CuS→12CuO+6CuS +4H2O↑+8CO2↑
（孔雀石+辉铜）Cu2CO3(OH)2+Cu2S→2CuO+Cu2S+H2O↑+CO2↑
（石青+辉铜）2Cu3(CO3)2(OH)2+3Cu2S→6CuO+3Cu2S +2H2O↑+4CO2↑
II.（孔雀石+铜蓝）4CuO+2CuS→2Cu2O+Cu2S+SO2↑
（石青+铜蓝）12CuO+6CuS→6Cu2O +3Cu2S+3SO2↑
（孔雀石+辉铜）2CuO+Cu2S
（石青+辉铜）6CuO+3Cu2S
III. （孔雀石+铜蓝）2Cu2O+Cu2S→6Cu+SO2↑
（石青+铜蓝）6Cu2O+3Cu2S→18Cu+3SO2↑
（孔雀石+辉铜）2CuO+Cu2S→4Cu+SO2↑
（石青+辉铜）6CuO+3Cu2S→12Cu+3SO2↑
【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】从以上公式可知，孔雀石、石青、铜蓝、辉铜，都可以一起冶炼，相辅相成，所有的矿料都同时会还原成金属铜。从上述公式另可见，在没有一氧化碳的气氛中，也会发生还原反应。不过在实际操作中，为了增加温度需要鼓风，加压输入氧气，为抵消炉火的氧气，因此也需要一氧化炭参加反应。硫和碳互补吸收炉内的氧气，以在保留高温度的同时，增加还原气氛，接着从氧化铜吸收氧，以全部还原金属铜。由此可见，这是一种无废料的化学生产方式。只是如果加斑铜矿或黄铜矿，炼渣中会含更多的金属铁。这也确实是石家河文化和后石家河文化的炼渣的共同特点。

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( 四 )

推荐阅读

白鱼light|五十岁的姐姐都这么穿，减龄有气质，您来看看HOLD住场面吗

ITheat热点科技|E530 上市多应用场景高效解决方案，明基智能商务投影仪

「蓓小西」一身黑走机场，气质没差反而更优雅，俞飞鸿真是气质女人穿搭标杆

篮球技巧教学媒体|锡安全场仅得到7分！一场打这么十几分钟，倒不如让他好好休息

「青岛要闻」青岛推出有奖发票最高一等奖50万元，花钱就是挣钱

「好物鉴定官」真实测评，把电影院搬回家：SONOS智能音箱

「圈内八卦」3D姓氏签名头像40多个，换个头像，改变形象，您该换个微信头像了

湖南美食达人|人称“刮油机”，想要苗条身材，女人需常吃，常见的4种美食

金桔冰糖水可以多喝吗金桔冰糖水孕妇能喝吗

倩碧黄油怎么样倩碧黄油好用吗

电影|莫泊桑《项链》：不被欲望所捆绑的女人，才是真正的赢家

猛犸鹤壁■鹤壁：全面提升科技创新能力为建设高质量富美鹤城贡献科技力量（1）

故事没我|《假面饭店》：卧底神探五星级布局，大破连续预告杀人事件

河北|邹市明一家四口合照未见三胎儿子身影，大儿子身高直窜快追上妈妈

美军|美军再次不宣而战！数艘军舰在公海动手，强行扣押4艘油轮

【疯狂搞笑每一天】满身上下都是钱了，搞笑GIF趣图：这个风俗不错

“爸爸牺牲10年”作文传到雪域高原兵营里的回复让人泪目

[两弹一星]唯一在天空闪烁的牛郎织女两弹一星烈士和最美院士在天上相会

滚滚人潮中反向流动显“潇洒” 春运中逆行的身影为团圆

梵古■大方得体端庄大气，50——60岁中老年女士遮肉显瘦的连衣裙款式