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第6 2 卷第3 期 2 010 年8 月 有色金 属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 .6 2 。N o .3 A u g .201 0 广西兴业三处冶铁遗址考察 于永平1 ,黄全胜2 ,李延祥1 1 .北京科技大学冶金- 9 材料史研究所,北京10 0 0 8 3 ;2 .广西广播电视大学,南- 75 3 0 0 2 2 摘要广西兴业县古绿鸦冶炼遗址群分布在龙安镇一带约2 0 k i n 2 范围内,古文献记载为宋代绿鸦冶铁场。认为始于唐、盛 于宋、衰于明。2 0 0 8 年实地考察了冲塘岭遗址、大陂头遗址、架岭遗址,发现竖炉一座及大量炉渣堆积,采集到炉渣,鼓风管等遗 物,对采集到的炉渣进行化学成分分析和金相组织分析,并对其冶炼技术进行讨论。 关键词冶金考古;冶铁技术;岭南地区;唐宋;高锰铁渣 中图分类号K 8 7 6 .4 1 ;K 8 7 8 .5文献标识码A文章编号1 0 0 1 6 2 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 6 3 0 7 兴业县地处广西东南部丘陵地带,南起北纬约 2 2 0 3 1 ’,与玉林市交接,北至北纬约2 2 。5 8 ’,与贵港 市、桂平市交接。冶炼遗址所在的龙安镇,古称绿 霞,因山得名,谐音绿鸦,据说唐宋时期绿鸦江是绿 鸦地区主要交通要道,当时尚能通木船,现在看到的 绿鸦江只是农作物灌溉用之水渠。北宋时期,绿鸦 是岭南名镇,南宋时期是中国主要的冶铁基地之一, 亦称绿鸦厂⋯。 1遗址概况 冶铸遗址群所在的龙安镇,位于兴业县城区东 南约1 7 k m 的龙安镇一带。遗址群东起六乐村,西 止六鸦村,北起高脚岭,南止山底岭,面积约2 0 k m 2 , 参见图1 。考古工作者曾于2 0 世纪8 0 年代末对这 些遗址作过初步普查和报道,但此后未开展实质性 的发掘和科学研究工作。1 9 9 6 年该遗址列入自治 区重点文物保护单位。2 0 世纪8 0 ~9 0 年代文物普 查、复查期间,考古工作者对在冶铸遗址采集到的陶 器进行了初步判定,考古工作者认为始于唐,盛于 宋,衰于明,对冶铸遗址群当时的遗存情况做了比较 详细的记录。2 0 0 6 年1 1 月中旬李延祥、黄全胜赴 兴业县龙安镇进行初步实地考察,期间考察了六西 村冶铸遗址、胜果寺冶铸遗址、蕨菜冲冶炼遗址、高 岭冶炼遗址,发现竖炉2 座、炉址1 座以及大量炉渣 收稿日期2 0 0 9 1 2 2 3 基金项目北京市自然科学基金资助项目 5 0 8 7 4 0 1 5 作者简介于永平 1 9 8 2 一 ,女,黑龙江青冈县人,硕士,主要从事 冶金考占等方面的研究。 联系人李延祥 1 9 6 3 一 。男,辽宁调兵山市人,教授,博士,主要 从事冶金考古等方面的研究。 堆积,采集到炉渣、铁块、陶片、鼓风管和陶范残片等 遗物,并发表了论文“广西兴业古绿鸦冶炼遗址初 步考察”口。。作者于2 0 0 8 年进行实地考察,期间考 察了2 0 0 6 年未能涉及的冲塘岭遗址、大陂头遗址、 架岭遗址,发现竖炉一座及大量炉渣堆积,采集到炉 渣,鼓风管等遗物。分述此次考察的各处冶铁遗址 状况。 1 一歧阳岭南坡遗址;2 一冲塘岭遗址;3 一六西村遗址; 4 一山底岭遗址;5 一胜果寺遗址;6 一架岭遗址; 7 一牛栏冲遗址;8 一蕨菜冲遗址;9 一大陂头遗址; 1 0 一高岭遗址;1 1 一牟村圈蛉遗址 图l广西兴业县冶炼遗址示意 F i g .1M a po fs m e l t i n gs i t e si nX i n g y e C o u n t y ,G u a n g x iP r o v i n c e 1 .1 冲塘岭遗址 冲塘岭遗址位于中村冲塘岭南坡,西临鸦桥江, 图l 中遗址2 。考察期间发现1 个炼炉,炉子完好, 炉子~侧已经被掩埋,露出地面到顶部高2 m ,深度 不明,炉身直径1 .1 m ,炉腰直径1 .2 m ,见图2 。炉壁 材质为三和土。遗址堆积大量炉渣,高达2 m 以上。 遗址上散落鼓风管残片,见图3 。采集到炉渣。 万方数据 l 2 大破头遗址 人陂★垃川化J舶山村大破又遗址阿临弈 ,【l f c fB 约1 0 0 0 m ‘,吲】巾遗h i 9 遗址已进破坏, 蜕为仃{ 卒J .其F 高约2 m “径约为3 t h .的咖蟛 舭淤堆稃l 层地图4 .附近村千的膳胜也均为炉卑炉 , 瑚遗址l 目5j n 路u 为妒溃铺砌。 图4 大陂头遗址炉渣分布区 。F4 、1 ‘⋯ht i l ’⋯h l 『l | lr ,l l _ 1I 1 | | l 一,c J 、c t 图6 集.拿的炉渣分布区 I 。6 ‘】⋯l ’H tr l I Ⅲ⋯- l l “ ⋯⋯JJ i l i g ,1 1 ■ 图7 架_ 拿遗址炉渣形貌 澜一糕一豳 万方数据 第3 期于永平等广西兴业三处冶铁遗址考察 1 6 5 2 样品分析 2 .1 分析方法 用剑桥S - 3 6 0 扫描电镜配备T r a c o rN o r t h e r n 5 2 4X 射线能谱仪对炉渣2 9 个炉渣样品进行检测, 每次扫描均依样品大小选取最大内接面积进行分 析,以确定其平均成分。在北京科技大学冶金与材 料史研究所和北京大学考古文博学院徕卡 D M 4 0 0 0 M 型金 矿 相显微镜下观察样品的金相组 织,拍摄照片。 2 .2 冲塘蛉、大陂头、架岭三处遗址炉渣检测分析 冲塘岭遗址炉渣样品8 个,大陂头遗址炉渣样 品1 0 个,架岭遗址炉渣样品1 1 个,三处共计2 9 个, 均为排出片状渣,为调查期间遗址所采集。炉渣表 面呈灰黑色、灰褐色、黑色,疏松多孔,大多表面有锈 蚀,其中个别样品中出现了约为0 .1 m m 的铁颗粒。 炉渣的断面为褐色玻璃相,或是灰绿色非玻璃态,其 中均有细小的铁颗粒出现。S E M E D S 分析结果见 表1 ,炉渣样品基体基本成分面扫未发现c u ,P b , Z n ,A g 元素及其金属颗粒存在,经检测确认,渣体为 锰硅铝系。炉渣样品中出现的铁颗粒,基本成分为 铁磷系,对出现较大的铁颗粒的样品进行侵蚀,侵蚀 后在金相显微镜下观测.见图8 一图1 5 ,金属颗粒的 组织为亚共晶白口铁组织。 表1三处遗址炉渣样品主要元素S E M E D S 面扫描结果 配氧后 /% T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l t so fm a i ne l e m e n t si ns l a gs a m p l e s f r o mt h r e es i t e sb yp l a n es c a n n i n go f S E M E D S a f t e ro x y g e nr e p l e n i s h m e n t /% 序号A 1 2 0 3S i 0 2K 2 0 C a OM n OF e O C T I J D l1 5 .44 0 .63 .21 .83 7 .01 .7 C T L 0 21 7 .03 4 .13 .81 .44 1 .12 .2 C T L 0 31 6 .34 5 .22 .62 .02 8 .65 .0 C T U H1 7 .24 4 .52 .83 .13 0 .71 .5 C T L 0 52 2 .43 8 .62 .11 .13 3 .02 .5 C T L 0 62 1 .83 4 .52 .61 .13 8 .21 .4 C T I 由72 1 .73 2 .22 .72 .53 7 .33 .4 C T L 0 8 2 2 .84 2 .82 .51 .42 7 .42 .9 D P I D l1 6 .33 4 .92 .31 .54 1 .13 .6 D P ’r D 21 9 .73 8 .41 .90 .93 6 .02 .8 D m 32 0 .73 7 .I2 .51 .73 5 .81 .9 D m 41 7 .04 1 .22 .31 .23 4 .04 .0 D m 51 8 .0 3 9 .42 .61 .63 6 .71 .4 D 嘶1 9 ,53 7 .03 .71 .93 1 .85 .9 D P H y 7 2 3 .44 1 .13 .7I .72 6 .33 .6 D P r m 81 7 .44 3 .9 2 .5 2 .73 3 .2 0 .0 D 肿91 5 .84 4 .02 .00 .83 1 .65 .5 注C T L 为冲塘岭.D P T 为大坡头,J L 为架岭。 a 一亮白相为铁颗粒,面扫含F e 9 8 .2 9 %,含M n l .4 1 % b 一灰相面扫含A l l 5 .3 0 %,S i 3 4 .8 5 %,M n 3 9 .9 0 % 图8C T L 0 4 背散射图片 F i g .8 B a c k s c a t t e r i n gi m a g eo fC T L 0 4 a 一亮白相为铁颗粒,面扫含F e 9 8 .1 0 %,M n 0 .8 9 %,P 0 .5 0 %; b 一深灰相含A 1 2 4 .2 1 %,S i 2 6 .3 1 %,M n 4 4 .6 2 %; c 一灰相含A l l 5 .0 5 %.S i 3 4 .9 0 %,M M 3 .6 9 % 图9C T L 0 5 背散射图片 F i g .9B a c k s c a t t e r i n gi m a g eo fC T L 0 5 万方数据 计邑eM * 6 2 图1 2D P T 0 2 亚共晶白口铁l 金相图片 F l ‘l2M 。t i I I ’F 叫’h ⋯I 叫t ⋯f 川D I Ⅲ4 3 讨论 3 1 炉渣种类的判定 2 9 个炉衍仟- 铺驰体坫水成仆I m 扣未发现C u , P b .z n ,沁几韶肢儿金属颗粒存在{ f l 州I “内外清盒 芬一‘;研究J _ 盖 代订色金属炉衙1 j 蟓谈渍的分类抓 准.r ,r 排除烁铜溃婊铅 锌 渣和炼银避冲塘.争、 凡跛头架岭二处遗址炉渣样品瘦现冉铁颗粒存在。 所“认定缓2 9 十炉渣样品均为烁铁溃.址遗存 打炉渣、鼓风* 姨、炼炉等册金遗物的遗址为炼铁 遗址。 n 一&n “* * .Ⅱf 1 r n 40 4 * ”6 8 * h m ⅢⅢj 』々 i 1 6 5 * ,,2 7J o * ⋯ 2 q 围1 4 , 1 1 .0 9 背散射圈片 F 。R 1 4B a c ks c a t t e r l n E ⋯E t “J l D 9 古代氧化诗坫体的缸礅结曲啸咀堆柑玻璃态硅 酸盐为上,常有艮O 、存在 而所位测时2 日个炉j 齑 样品的基怍均“玻璃忐硅酸盐为£.假有戏吲的铁 颗牝为㈨滴状.以啦铁宝} 【纰为事.川此将限2 9 个炉 浦洋乩划定由还帐施。经S E ME I S 搪奉成分嘲“ 梳测确认.溃体中j 孟6 l 、镉含城鞍高.判断为硅锚碰 万方数据 第3 期于永平等广西兴业三处冶铁遗址考察1 6 7 学上的葸义。 3 .2 .1 硅酸盐玻璃相。检测结果分析发现,三处遗 址炉渣硅酸盐玻璃相的成分构成基本相似。为粗略 推测遗址的冶炼温度,将生铁炉渣中各元素配氧可 得表2 由表中可知处遗址的M n O ,S i O ,A 1 O ,的百 分含量之和占总百分含量的9 0 %左右,因此可只考 虑着三种化合物。可参照M n O S i 0 2 - A 1 0 ,三元渣 系进行讨论。为了反映总体趋势,可作出这个遗址 的炉渣分散点图。参照表1 ,可作出三处遗址的炉 渣成分散点图 图1 6 ,结合M n O S i O - A I O ,三元 图1 5J L 0 9 金相图片 相图 图1 6 ,可大概推测冲塘岭、大陂头、架岭冶炼 F i g .1 5M e t a l l o g r a p h i c 。t n l c t u r eo fJ L 0 9 遗址的炉渣软化温度为1 1 0 0 ~1 2 0 0 。 ,考虑还含有 少量的K O 和C a O 等,其实际软化温度很可能在 生铁冶炼渣。 1 2 0 0 。C 附近。由于过热度的存在,实际温度可能会 3 2 炉渣显微组织结构和冶炼温度 高于上述推测的温度。 冲塘岭、大陂头、架岭三处遗址炉渣中均存在硅 3 .2 .2 铁颗粒。炉渣中没有浮士体残存说明,该类 酸盐玻璃相、铁颗粒、石英,显微组织结构相似,冶炼 型炉渣的冶炼温度达到1 3 9 4 。C 以上,还原气氛较 温度可能接近。 好,浮士体已还原生成金属铁。据铁碳平衡图,当碳 为揭示其冶炼温度及冶炼工艺,现将炉渣中各 含量达到4 .3 0 %时,生铁的生成温度最低只有 相的元素含量进行归类平均后计算折合成其氧化 1 1 4 8 ℃。检测的生铁炉渣中残留有白口铁组织金属 物,氧化物含量仅作为定性半定量数据参考。主要 颗粒说明,该类型炉渣的冶炼温度应在1 1 4 8 。C 以上 目的是为了方便分析和讨论,同时也为了达到统计 且还原气氛较好,足以发生反应生成生铁。 表2 三处遗址炉渣中金属颗粒锰磷含量统计 T a b l e2 P h o s p h o r u sa n dm a n g a n e s ec o n t e n to fm e t a lp a r t i c l e si ns l a gf r o mt h r e es i t e s 由表2 统计,三处遗址2 9 个样品中有9 个样品 的金属颗粒中含锰,其中C T L 0 4 ,D P T 0 5 ,J L 0 9 三个 样品中金属颗粒的直径比较大,相对于小颗粒的金 属,它们更接近于冶炼产品,比较有代表性,三个样 品中锰的含量范围在l %一3 %,锰的含量在1 %~ 3 %对铸铁的影响有锰对铸铁的金相组织的影响, 增加锰量有促使共晶团细化的作用,锰有稳定并细 化珠光体的作用,随着铸铁凝固过程的进展,促进析 出硬化相;锰对铸铁的性能的影响,含锰量增加,大 幅度提高了铸铁的强度、硬度、耐磨性,使铸铁获得 良好的综合性能。。 由表2 统计,2 9 个样品的金属颗粒中有2 7 个 含磷,三处遗址金属颗粒的平均含磷量分别为 2 .6 1 %,4 .3 1 %,3 .2 2 %,现代普通铸铁含磷量一般 在0 .11 %~0 .3 0 %之间,高磷铸造铁磷含量在 0 .3 1 %~1 .2 %卜1 ,相比较之下三处遗址金属颗粒磷 含量要高得多。生铁中磷的来源为矿石或其他原 料,因为在高炉冶炼过程中磷几乎全部进入生铁,在 现代通过限制矿石的磷含量来控制生铁中的磷含 量,一般铁矿石的含磷量在0 .0 3 %一1 .2 %之间,高 于1 .2 %则是需要处理的矿石”1 。由此可推测三处 遗址金属颗粒中高磷含量可能来源于矿石或其他原 料,在玉林陈村的矿区就是高锰矿与磷矿的伴生矿, 其中磷矿石的品位超过2 0 %,锰矿石的品位为3 0 % ~5 5 %[ 6 。。 3 .2 .3 石英。从检测的炉渣样品中发现,个别炉渣 基体边缘残留有石英颗粒。石英的主要成分是 S i O 。据M n O S i O 一A 1 2 0 3 三元相图 图1 6 ,S i 0 2 的软化温度大约在1 7 2 3 。C ,如果不与其他氧化物反 应生成新的化合物,古代炼炉很难达到那么高的温 万方数据 有色金属第6 2 卷 度,石英残留有可能来自脉石或冶炼过程等,可能是 在个别片状渣的基体边缘发现石英。 排渣时炉渣把地表面的细小石沙裹人渣中,因为仅 1 M n O 图1 6三处遗址炉渣成分散点图与M n O - S i O z A l 0 ,体系的 液相线计算相图㈩比较 F i g .16S c a t t e r e ds p o i n t sg r a p ho fs l a gc o m p o n e n ti n3s i t e sa n dC a l c u l a t e d l i q u i d ss u r f a c eo fM n O .S i 0 2 .A 1 20 3s y s t e m ⋯ 3 .3 炉渣的铁硅含量和冶炼技术 通过计算可得冲塘岭、大陂头、架岭、遗址炉渣 中的F e /S i 百分含量比值分别为0 .1 0 ,0 .1 6 ,0 .1 8 。 三处遗址无论从铁硅比还是其他炉渣组成都较为一 致,因此可知这三处的冶炼水平及矿石采集等可能 具有同一性。 3 .4 生铁炼炉 还原冶炼过程中,生铁的生成温度一般在11 5 0 1 3 0 0 ℃。由国内外有关古代生铁冶炼资料推测, 只有竖 高 炉才可能达到此温度,才有可能合适的 还原气氛生成生铁。另外田野调查工作发现,冲塘 岭遗址有残存的竖 高 炉,其他2 处遗址由于年代 久远,很多炼炉已经被毁。由于3 处的生铁渣类型 相似,推测这2 处冶炼遗址出现的生铁渣也应为竖 高 炉的冶炼产品。 3 .5 助熔剂 由表I 可知,三处遗址的炉渣样品的M n O 的百 分含量很高,可能是加入了锰矿做助熔剂。田野调 查期间,在冲塘岭、大陂头、架岭三处遗址没有发现 锰矿遗存及古采矿遗址,遗址附近的现代锰矿主要 分布在兴业城隍“ 1 、玉林陈村哺1 、玉林新庄归1 ,其中 陈村、新庄的锰矿为高品位富集锰矿。 3 .6 矿石 古代使用的铁矿石一般是品位较高的磁铁矿和 赤铁矿。田野调查期间,在冲塘岭、大陂头、架岭、牟 村圈岭、牛栏冲五处遗址没有发现矿石遗存及古采 矿遗址。据明统一志记载,“郁林州南流县绿鸦山 在州西北三十五里。州人于此淘取青黄泥炼成铁。 铸成锅。”[ 1 叫文献记载中的矿石原料可能为砂铁矿, 有可能取自于遗址附近的沙铲岭等地,据了解沙铲 岭至今仍有少量砂铁矿生产。附近的现代铁矿主要 分布在山心、城隍、葵阳等地,其中山心铁矿含铁量 较高。据走访群众得知,明清时期,旺山铁厂还在开 采山心铁矿,炼制铁锅、铁农具。 对于冲塘岭、大陂头、架岭三处遗址炉渣中锰的 含量很高,2 0 0 6 年的广西兴业县城隍矿区锰矿普查 报告,表明该地区矿石类型为高磷高铁贫锰矿石,矿 石的平均品位为M n2 5 .9 1 %,T F e1 0 .7 9 %,P 0 .1 6 7 %,S i 0 2 3 0 .6 8 %。M n /T F e2 .4 0 ,P /M n 0 .0 0 6 【8 j 。由此可推测锰除了作为助熔剂加人外,可 能来源于矿石。 3 .7 燃料 还原剂 在冲塘岭、大陂头、架岭三处遗址炉渣中均发现 了夹杂的木炭颗粒。因此可确定这五处遗址的冶炼 所用的燃料 还原剂 为木炭。 致谢在考察期间,得到兴业县博物馆馆长粱蝉女士的 指导和帮助,广西教育厅万锋锋先生、北京科技大学冶金与 材料史研究所硕士生李永春、兴业县龙安镇政府谢桂全等给 予大力支持,谨此一并致以衷心感谢 万方数据 第3 期于永平等广西兴业三处冶铁遗址考察 1 6 9 参考文献 [ 1 ] 宋 王象之.舆地纪胜 四 [ M ] .中华书局,1 9 9 2 3 5 0 0 3 .5 0 1 ,3 5 0 5 . 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I n v e s t i g a t i o nO nI r o nS m e l t i n gS i t e si nY u l i nG u a n g x i Y UY o n g - p i n 9 1 ,H U A N GQ “∞.s h e n 9 2 ,1 2Y a n .x i a n 9 1 1 .1 n s t i t , u 拓o f H i s t o r i c a lM e t a l l u r g ya n dM a t e r i a l s ,U n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i f i n g ,B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ,C h i n a ; 2 .G u a n g x iR a d i oa n d ⅣU n i v e r s i t y ,N a n n i n g5 3 0 0 2 2 ,C h /n a A b s t r a c t Al a r g e rg r o u po fi r o ns m e l t i n gs i t e si sf o u n di nL o n g ,a na r e ao fa b o u t2 0 k i n 2w i t h i nt h eT o w ni nX i n g y e C o u n t y ,G u a n g x iP r o v i n c e .I ti sr e c o r d e da st h eS o n gD y n a s t yL v y ai r o ns m e l t i n gf i e l di na n c i e n tl i t e r a t u r e .L o a d a r c h a e o l o g i s t sc o n s i d e r e di tb e g i a ni nt h eT a n gD y n a s t y ,f l o u r i s h e di nS o n gD y n a s t ya n dd e c l i n e di nM i n gD y n a s t y . T h eC h o n g t a n g l i n gs i t e ,D a p i t o us i t ea n dJ i a l i n gs i t eh a v ep r e l i m i n a r i l yi n s p e c t e di n2 0 0 8 .As h a f tf u r n a c er u i na n d al a r g ea m o u n to fs l a gh e a pa r ef o u n d .T h ea n a l y s e so ft h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dm e t a l l o g r a p h i cs t r u c t u r eo ft h e c o l l e c t e ds l a gs h o wt h a tc a s ti r o ni ss m e l tf r o mt h eo r e sc o n t a i n i n gM ne l e m e n t _ K e y w o r d s a r c h a e o m e t a l l u r g y ;i r o ns m e l t i n gt e c h n o l o g y ;L i n g n a nr e g i o n ;T a n ga n dS o n gD y n a s t i e s ;h i g h f e r r o m a n g a n e s es l a g 万方数据
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