汉朝时期铸铁工业中使用的陶瓷技术：以中国山东省临淄市七古城遗址为例

基于山东费县齐文化遗址出土汉代铸铁与陶瓷工业遗存，本文通过岩石学分析、矿物成分检测及化学表征，系统研究汉代冶金陶瓷的技术特征与材料来源关联。研究表明炉墙材料以黏土为主辅以石英沉积，与铸模材料具有同源性，揭示同时期冶金与制陶存在技术协同与资源共享。

刘海峰|马婷婷|陈红丽|邹贵森|钱伟|陈建丽

江苏省科技大学科学技术史研究所，镇江212100，中国

摘要

从西周时期到汉朝，齐古城遗址是山东东部的重要中心。该遗址保存了大量汉朝时期的铸铁和陶瓷工业遗存。尽管研究人员对中国古代炼铁技术有了全面的了解，但相关研究主要集中在铁制品和炉渣上，而对炼铁炉本身的研究较少，炼铁炉包括用于冶炼、熔化、锻造铁以及其他高温热处理过程的设施。通过分析炉壁材料来探索中国独特铸铁冶炼技术的起源和发展尚未得到充分研究。为填补这一空白，本研究利用岩石学分析和化学分析方法，通过对汉代铸铁生产相关陶瓷材料的考古发掘和科学分析，揭示了当时冶金工业与陶瓷工业之间可能存在的材料和技术联系。研究结果表明，当时的工匠在冶金陶瓷方面拥有成熟的技术选择。此外，尽管功能特性存在差异，但由于样品中黏土基质和石英粉砂的矿物成分一致，表明不同类别的陶瓷技术可能存在共同的技术实践。

引言

铸铁冶炼技术在中国出现的时间不晚于公元前8世纪。铸铁和钢铁制造技术体系在战国时期和汉朝（公元前2000年）确立。通过研究历史文献和考古发现，人们对中国古代炼铁技术的整体历史和一些技术方面有了全面的了解（Han和Ko 2007）。然而，研究主要集中在铁制品和炉渣上（Liu, 2014, Liu等, 2014, Liu等, 2019, Liu等, 2022, Zou, 2024），而对炼铁炉或冶金陶瓷的研究不足（Liu, 1978, Li, 1994, Liu, 2014, Liu等, 2017, Lam等, 2017），这些设施包括用于冶炼、熔化、锻造铁以及其他高温热处理过程的设备。

炼铁炉是一种耐高温的反应容器，用于冶炼铸铁和生产钢铁。它是发展铸铁技术的重要材料。炼铁炉的炉壁材料具有多种功能，包括支撑炉体结构、保持隔热性能和提供耐火性（Freestone和Tite, 1986, Kingery和Vandiver, 1986, Freestone, 1989, Hein和Kilikoglou, 2007, Martinón-Torres和Rehren, 2013）。尽管在中国发现了150多座古代炼铁炉，但通过分析炉壁材料来探索中国独特铸铁冶炼技术的起源和发展尚未得到充分研究。特别是将炉壁材料研究与新的考古发现、现代分析方法和模拟实验相结合的研究仍然不足（Liu 2017）。

在山东省临淄市对齐古城遗址的发掘发现了大量汉朝时期的铸铁和陶瓷工业遗存。本研究通过实地调查和科学分析，探讨了铸铁生产相关陶瓷材料的发展历史，揭示了当时冶金工业与陶瓷工业之间的共同生产技术和材料来源策略。

分析方法

背景信息和材料

从西周时期到汉朝，位于山东省临淄区的齐古城遗址是山东东部的政治、经济、军事和文化中心。该遗址保留了大量手工业遗迹。目前的考古研究揭示了齐古城遗址的范围和布局、齐墓葬的分布和埋葬方式，并初步建立了齐文化的年代序列等发现（

分析方法

样品在北京大学地球与空间科学学院制备成薄片后，由麻省理工学院材料系的Olympus偏光显微镜进行了分析。随后在江苏省科技大学使用Leica DM2700P矿物相显微镜进行了进一步检测。利用《透明矿物薄片鉴定手册》（Chang 2006）和矿物相特征成功确定了矿物结构

炉壁

在Kanjiazhai遗址的H3、H10、H35、H88和H100号地点发掘出了许多炉壁。收集到的炉壁样本要么是大型规则方形砖块，要么是矩形黏土砖。炉壁的颜色从红色逐渐过渡到蓝灰色和黑色炉渣层。炉壁主体较为致密，可见分层夯实的痕迹；某些表面有一层较松散的黏土层，与主体分离——上面还有手印——这可能起到粘结作用

讨论

本文对汉代铸铁生产背景下的技术陶瓷进行了全面分析，研究了不同技术陶瓷的矿物结构、相组成和化学特性，以揭示其技术特点和性能差异。

分析表明，炉壁和窑壁主要由黏土和石英粉砂组成，其他矿物含量很少。相比之下，用于铸铁的模具则含有

结论

从西周时期到汉朝，齐古城遗址是山东东部的政治、经济、军事和文化中心。在秦朝和汉朝期间，它也是手工业生产的重要中心。本研究分析了发掘出的技术陶瓷，并明确了它们的技术特点。通过对炉壁、窑壁和铸造模具的矿物纹理、成分、相组成和化学成分的分析

CRediT作者贡献声明

刘海峰：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，项目管理，方法论，调查，资金获取，数据管理，概念构思。马婷婷：撰写——审稿与编辑。陈红丽：数据管理。邹贵森：调查。钱伟：监督。陈建丽：监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

非常感谢中国社会科学院考古研究所、山东省文物与考古研究所和临淄区文物局共同开展的关于中国山东省临淄市齐古城遗址冶炼和铸造工艺行业的联合考古研究项目。感谢白云祥教授在实地调查和考古发掘中的指导，也感谢杨勇教授、徐龙国教授、钱教授等人的支持