安徽枞阳祖家墩遗址炉渣的科技研究

枞阳地区以其特殊的地理位置、丰富的铜矿资源和众多的古代矿冶遗址,成为探索安徽青铜时代冶金技术发展的重要地区。采用XRD、SEM-EDS等方法对该地区祖家墩遗址出土炉渣进行检测分析和研究。结果表明,祖家墩遗址出土炉渣均为冶炼渣。通过铜硫比和周围矿山开采情况,推测该遗址所使用矿石更可能为硫化铜矿石。根据炉渣中夹杂的金属颗粒判断,祖家墩遗址可能同时存在红铜和砷铜两种冶炼活动,其砷铜不排除是使用氧化矿与含砷硫化矿石共熔还原而成,砷料来源应与铜陵当地多金属矿床有关。     

内蒙赤峰翁牛特旗尖山子冶炼遗址考察

对内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗尖山子冶炼遗址开展田野考察和实验室检测。先后两次田野考察采集到陶片、炉渣、矿石等遗物,认定遗址面积约为1万多m2。矿石、炉渣的检测显示该遗址使用尖山子矿区含铜锌为主的共生氧化矿石还原冶炼生产红铜,因矿石含有较高的锌矿物,因而形成含锌较高的炉渣。综合伴生陶片类型等信息,初步判断尖山子冶炼遗址年代属于夏家店下层文化时期。对围绕该遗址的进一步工作提出建议与展望。     

广西梧州后背山遗址冶炼技术初步研究

采用扫描电子显微镜能谱仪对广西梧州后背山遗址出土的炉渣、矿石及炉壁等冶金遗物进行科学检测。结合炉渣形态、基体成分与物相、炼炉型制分析研究,结果表明,后背山遗址为一处古代块炼铁冶炼遗址。该遗址为目前梧州地区发现并经科学发掘的一处年代最早的冶炼遗址,对该遗址及其出土冶金遗物分析研究,可以为探讨古代梧州地区乃至岭南地区早期冶铁技术的起源、发展与传播提供重要的线索。     

江苏铜山利国古代冶铁遗址初步调查

铜山利国古代冶炼遗址位于江苏省徐州市铜山区利国镇中心的珍珠泉附近,对两处遗址进行田野调查并获取炉渣、矿石等冶金遗存。采用X射线荧光光谱仪分析(EDX)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金(矿)相观察等科学试验方法,对17个炉渣等样品进行检测分析,结合炉渣的化学成分与显微组织探讨该遗址的冶炼性质与技术特征。试验结果表明,其中一处遗址为冶铁遗址,技术类型为生铁冶炼,炼铁渣属于硅钙铝系高钙炉渣;另一处遗址有高铁炉渣遗存,综合判断很可能是生铁炒钢炉渣。     

从金盆垴遗址调查及遗物分析看黄石矿冶工业遗产的间续发展

黄石矿冶工业遗产内容丰富，历史悠久，但在历史价值凸显方面，从时间跨度和历史阶段延续性等的阶段性展现方面尚待实证性调查成果的进一步补充。基于上述情况，对黄石地区矿冶遗址开展了一系列专项调查工作，调查发现，阳新金盆垴遗址存在商周——唐代的文化层叠压，自商周时期周到唐代早期的叠压地层中皆发现冶铜炉渣。对遗址各时期地层出土、地表采集冶炼渣运用扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）成分分析等科学方法进行观察。检测分析工作表明，该处遗址在红铜冶炼技术等方面存在延续性与技术演进的趋势。该研究工作也为黄石地区矿冶工业遗产的时间序列的完整性提供了较为科学的矿冶遗址调查证据，对丰富黄石矿冶工业遗产的历史价值提供了实证。     

广西平南六浊岭冶铁遗址出土冶金遗物初步研究

广西贵港市平南县六陈镇六浊岭遗址是目前贵港地区冶铁遗址群中唯一一处经科学发掘并报告的冶炼遗址,共清理出了13座炼炉,出土了大量炉渣、矿石、木炭、鼓风管及炉壁等冶金遗物。对出土木炭进行碳十四测年分析,结合出土陶瓷器类型学分析可知,六浊岭遗址为一处晋唐时期的冶炼遗址。采用扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）成分分析及金相显微镜观察等科学分析方法对遗址出土的炉渣、铁块及矿石等冶金遗物进行科学分析,结果表明,平南六浊岭遗址为一处块炼铁遗址。     

辽宁建平县小北山冶铜遗址初步调查研究

对辽宁建平县牛河梁红山文化保护区内小北山冶铜遗址进行调查和冶金遗物进行科学分析。结果显示,遗址炉渣为铜氧化矿石直接还原的冶炼渣,炉渣化学成分相对波动较大,冶金技术相对落后。通过对采集遗物分析、与相关遗址对比研究和C~(14)测年,初步判断小北山冶铜遗址属于夏家店下层文化时期。     

广西容县古代田辽岭冶铜遗址初步研究

田辽岭冶铜遗址位于广西容县容西乡西山村,面积约0.12 km2,考古年代属汉唐时期。对取自该遗址的18个炉渣运用扫描电子显微镜及能谱分析（SEM-EDS）方法进行成分分析;对其中2个炉渣样品采用变形法进行熔点测定。检测结果表明,该遗址采炼铜铅多金属矿石,使用“氧化矿—铜”工艺冶炼红铜。该遗址冶炼温度高,铜渣分离较好,该遗址冶炼技术比较成熟。     

临淄齐故城小城西门西侧夯土遗址出土冶金遗物初步研究

采用能量色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF）、扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）等分别对临淄齐故城小城西门西侧夯土遗址出土冶金遗物的基体成分、金属颗粒及物相进行科学分析。初步研究结果表明,炉渣均为还原渣,系使用含硫铜铅矿石进行火法冶炼并配以锡料,利用冶炼过程中液态分层的上层浇铸得到高铅的铅锡青铜铸币,下层高铅合金可使用凝析法生产金属铅与铅锡青铜。本研究初步揭示了该遗址通过冶炼活动生产铅青铜并配以锡料直接浇铸获取高铅青铜铸币的冶金行为,为进一步挖掘该遗址的冶金内涵,重建该遗址的铸造工艺及生产链提供了重要的线索,同时对认识中国古代铸币金属史的发展具有十分重要的意义。     

青海都兰县塔温搭里哈遗址铜器的初步科学分析

青海都兰县塔温搭里哈遗址是一处重要的诺木洪文化遗址,属于甘青地区晚期青铜时代遗址。对遗址的37件铜器进行了SEM-EDS和金相检测分析。结果显示,铜器有红铜和铜锡合金两种材质,红铜残器有19件,铜锡合金残器有17件;铜器加工工艺有铸造、铸后热锻、铸后冷加工等工艺,铜刀等工具类铜器都使用了铸后热锻或冷加工工艺,其它铜器为铸造工艺。这是首次对诺木洪文化铜器进行分析检测,可为研究诺木洪文化铜器的制造技术提供依据,进而为探讨甘青地区晚期铜器的技术及其发展变化提供依据。     

Smelting Oxidation Desulfurization of Copper Slags

 According to the mechanism of sulfur removal easily through oxidation, the process of smelting oxidation desulfurization of copper slags is studied, which supplies a new thinking for obtaining the molten iron of lower sulfur content by smelting reduction of copper slags. Special attention is given to the effects of the holding temperature, the holding time and CaF2, CaO addition amounts on the desulfurization rate of copper slags. The results indicate that the rate of copper slags smelting oxidation desulfurization depends on the matte mass transfer rate through the slag phase. After the oxidation treatment, sulfur of copper slags can be removed as SO2 efficiently. Amount of Ca2+ of copper slags affects the desulfurization rate greatly, and the slag desulfurization rate is reduced by adding a certain amount of CaF2 and CaO. Compared with CaF2, CaO is negative to slags sulfur removal with equal Ca2+ addition. Under the air flow of 0. 3 L/min, the sulfur content of copper slags can be reduced to 0. 00467% in the condition of the holding time of 3 min and the holding temperature of 1500 ℃. The sulfur content of molten iron is reduced to 0. 0008% in the smelting reduction of treated slags, and the problem of high sulfur content of molten iron obtained by smelting reduction with copper slag has been successively solved.     

确保弃渣含铜较低的三菱工艺

本文详细讨论了确保三菱连续铜熔炼和吹炼工艺产出的弃渣含铜较低的相关因素,重点讨论高效熔炼与渣贫化阶段,尤其是将渣中铜损失降至最低的那些重要的设计特点与生产实践。生产冰铜时,通常认为渣含铜直接与冰铜的品位有关。大多数其他冶炼工艺仅生产含铜30%～63%的冰铜,其中一些工艺要求进一步处理弃渣,以达到满意的铜回收率。相反,三菱工艺通常将冰铜品位控制在67%～69%范围,同时还能将弃渣中铜损失保持在0.6%左右。     

Copper losses and thermodynamic considerations in copper smelting

A relationship between copper in slag and copper in matte during copper sulfide smelting has been derived using industrial data from 42 plants employing blast furnaces, reverberatory furnaces, flash furnaces, and Mitsubishi smelting furnaces together with the available thermodynamic equilibrium data for Cu-Fe-S-O, FeO-SiO₂, and Cu-Fe-S systems and laboratory slag-matte equilibrium information. A copper smelting diagram showing oxygen potential; sulfur potential; and copper, magnetite, and sulfur contents in slag during the smelting of different grades of copper mattes is developed for mattes containing less than 70 pct copper. The data presented can be used to determine the entrained copper losses in slag. Further, by combining the calculated value of the entrained matte with the corresponding plant data for the sulfur content of the slag, it is possible to derive the dissolved sulfur content of the slag. These calculated values were in excellent agreement with the experimentally determined sulfide capacity of fayalite slags. It is shown that there is no need to assume the presence of dissolved copper sulfide species in industrial slags. The existing equilibrium data that relate the copper content of slags to oxygen potential adequately describe the copper losses in industrial slags.     

广东罗定船步铁炉村古代冶金遗址初步研究

铁炉村冶金遗址位于广东省罗定市船步镇铁炉村附近的丘陵脚底,遗存面积约200 m2。团队从2013年至今开展多次田野调查并取样。采用扫描电镜及能谱分析（SEM-EDS）、金（矿）相、加速器质谱（AMS）碳十四断代等研究手段,对铁炉村遗址的7个炉渣和2个金属铁块样品进行了成分和显微组织的检测分析,对1份木炭样品开展14C检测。研究结果表明,该遗址既是生铁冶炼遗址又是生铁炒钢冶金遗址。生铁冶炼炉渣是铁硅铝系高硅低铁渣。遗址遗存的大块金属样品的显微组织为铁素体,磷偏析严重,为生铁炒钢产品;其相对应的炒钢炉渣为铁硅铝系高铁渣。此类高铁渣基体局部留存有大量浮氏体等。该遗址为迄今我国发现的第一处明确遗存有古代炒钢冶金产品的遗址。该遗址遗存的竖炉及生铁冶炼炉渣、炒铁炉、炒钢产品及其冶金炉渣等一整套较为齐全证据链的生铁冶炼及生铁炒钢冶金遗物,目前国内仅见一处,将为确立古代生铁炒钢渣的鉴别标准等提供重要的科学资料。AMS-C14检测结果显示,遗址至晚距今570±25 (BP)（约元中至明初）开始钢铁冶金活动。     

当今最先进的镍冶炼技术——奥托昆普直接镍熔炼工艺

对近十几年的奥托昆普直接镍熔炼（DON-Direct Outokumpu Nickel）方法的作业经验（包括对环境的显著影响）进行了回顾。在DON工艺中,闪速熔炼炉中直接产出含铁低的高品位冰镍,不需要进一步吹炼。熔炼炉渣中的有价金属在电炉中以含铁冰镍回收。DON炉中产出的低熔点高品位冰镍（尤其是那些含铜低的）,对炉子设计提出了挑战,特别是对炉膛和热工的设计。参考产出的冰镍,对DON工艺、电炉冰镍及高氧化镁炉渣的热力学模型的选择结果进行了总结,对闪速炉和电炉的设计原则也进行讨论。     

山西翼城冶南汉代冶铁遗址初步调查

冶南遗址位于山西省临汾市翼城县冶南村,面积约1.2 km²,考古年代为西汉。采用X射线荧光分析仪(EDX)、扫描电镜及能谱分析仪(SEM-EDS)、金(矿)相显微镜等对冶南遗址采集的6个炉渣和2个金属铁块进行了基体成分和显微组织检测分析。结果表明,6个炉渣样品为硅钙铝系低铁渣;2个铁块样品为熟铁,可能是生铁炒钢产品。判断该遗址为生铁冶炼遗址,同时也是生铁炒钢遗址。该遗址是目前山西地区确认的第一处大型生铁冶炼及炒钢的汉代官铁遗址。     

高硅氧化铜矿还原熔炼渣黏度研究及Iida模型应用

针对刚果（金）某高硅、低铁氧化铜矿还原熔炼过程渣铜分离困难、铜收得率低等问题,研究了配加不同CaO和FeO含量对还原熔炼渣黏度的影响规律,并在此基础上优化了Iida黏度预测模型,为实现CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO渣系黏度的精准控制提供支撑。结果表明,该熔炼渣黏度随CaO和FeO含量的增加而逐渐下降。调控终渣碱度大于0.5、FeO含量大于3%,可有效改善熔炼渣黏度。利用优化后的Iida黏度预报模型可在较大成分与温度范围内进行本体系熔渣黏度的预测,预报相对误差在10%以内。     

河北平山战国冶铁遗址初步调查

平山战国冶铁遗址位于河北省石家庄市平山县北白家岸村西侧,面积约47 000 m²。2022年7月对该遗址进行田野调查并获取炉渣、炉壁等冶金遗存。采用X射线荧光光谱分析仪(EDX)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDX)、金(矿)相观察等科学试验方法,对10个炉渣等样品进行检测分析,结合炉渣的化学成分和显微组织讨论该遗址的冶炼性质与技术特征。结果表明,该遗址为冶铁遗址,技术类型为生铁冶炼,炼铁渣属于钙硅铝系高钙炉渣。