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综述
自古以来,人类与火焰打交道的漫长历史,有一个器皿一直默默地扮演着很重要的角色。没有这种器皿的辅助,金属熔炼,材料提纯,化学反应的进行,甚至古代的炼丹术,都离不开它。
无论在古代还是现代,坩埚都是冶炼行业的重要组成部分。许多人可能会好奇,“坩埚”到底是什么材料做的,为何能容纳数千度的钢水而不融化?
石墨坩埚
在熔融金属、作为材料净化和烧纸的容器中,有很多种用途。通常由耐火、耐腐蚀、耐磨损的材料制成,根据用途和温度要求,材料也会有所不同。
在金属冶炼中,主要使用的是石墨罐,通常是石墨罐。,由耐火粘土和烧结粘土制成。石墨是一种具有金属光泽的灰黑色晶体碳。莫氏硬度为1,熔点约3500℃,具有良好的耐高温性和耐腐蚀性。
石墨是用来制作熔罐原料的,它的化学成分主要有75-90%的碳,7-20%的灰分,3-5%的挥发性成分。其中,固定碳成分必须至少占75%,这样才能有更好的耐火性。灰分必须在25%以下,否则生产出来的坩埚质量会很差,很难使用。
耐火性粘土主要是由氧化硅、氧化铝和矿合水组成的化合物,由于其产地不同,具体成分往往有很大差异。
一般来说,用于制作熔罐的耐火粘土有两个要求:
- 耐火性要强,由于大多数常用金属的熔点不会超过这个温度,所以它必须能够承受超过1700℃的高温。
- 要有很强的可塑性,由于石墨结构松散,可塑性差,必须依靠粘土进行组合成型。
烧结粘土是在高温下烧制而成的耐火粘土和高岭土。结合耐火粘土,可增加坩埚的结构强度,降低其收缩性,使其不易开裂,增强其耐腐蚀性。
其他坩埚
根据其材料和用途,除石墨坩埚外,还有石英、陶瓷、金属等多种类型。
高纯度石英砂由高纯度石英砂通过模具,辅以电弧法高温制成,外观半透明,在单晶硅生产过程中可盛放溶化硅液,单晶硅一般用于1450℃以下,是集成电路生产中不可缺少的重要工具。
在粘土窑中加入氧化铝、硼酸铝、硅砂等原料制成,具有一定的耐热性和化学稳定性,耐热温度一般在1200℃左右,主要用于中等温度的化学试验。
可以用来进行化学反应的陶瓷罐,例如燃烧,加热溶液,固相反应等。陶瓷器具有化学稳定性,能保证样品原料在反应过程中不会溶解和反应。
在一些需要在高温下燃烧样品、分析成分和含量的实验中,陶瓷坩埚还可以在高温下稳定地容纳反应样品,从而保证反应过程的顺利进行。
具有耐热性和化学稳定性的金属材料,如钨、镍、铂等,通常用于各种化学反应试验。
比如,金属铂具有良好的化学惰性和耐热性,不活泼。,与大多数物质没有反应,可用于盛放腐蚀性液体进行反应试验,在成分定性和定量试验中比陶瓷坩埚具有更好的恒重性。
古籍中的坩埚
训练中使用的历史十分悠久,2000年前的古巴比伦人,我们已经学会了用石墨和应时来冶炼熔炼金属。在我们国家的殷墟、二里岗等先秦遗址中,也出土了少量的熔罐及其碎片。
古籍中最早与坩埚相关的记载见于各种炼丹术的文献。道家外丹词中有多个名字,有时是“锅”,有时是“锅”、“锅”或“窝”。“锅”和“罐”是同音假借,有时是“窝”假借。
《山金矿图录》记载:“用甘土做锅,用火熏干”,表明炼金所用的“锅”是由“甘土”制成的,又称“坩土”、“甘子土”,它是一种高铝耐火粘土,是北方常用的制瓷原料。,而且一次“训练”中的“训练”这个词就来了。
很长一段时间,坩埚一直被用作冶炼金银的器皿。宋韵书《集韵》和《类篇》记载了“甘洙,液金器”。明宋应星的《天工开物》记载了如何将金银分离为硝盐、硫和硼砂。在《本草纲目》中,李时珍还记载:“甘锅,卖金银锅”。
明清时期,坩埚又称“罐”、“土罐”、“砂罐”,用于冶炼铜、锌和铅。在《天工开物》中,还记载了两种制备黄铜的方法,一种是炉甘石(ZnCO3)和红铜反应炼制,另一种是直接用锌和红铜反应生成合金。有些坩埚是桶状的,也叫“桶”,主要用来炼铁。
就各种古籍而言,在宋代以后,东汉炼丹家最早使用的是炼金银,明清时期,铜、锌、铅、金属也是用来炼制的。记载中的大多数坩埚都是外加热的,也就是说,在炉子里放一个坩埚,用木炭或煤加热,大多由耐火粘土制成。
结尾
训练器,一种古老而神秘的器皿,承载着人类对金属和火焰的无尽探索。训练器自古以来就在冶炼、化学实验和炼丹等领域发挥着重要作用。
不管是石墨、陶瓷还是金属制成的坩埚,都具有耐热、耐腐蚀的特点,它为人类的创造和发展贡献了不可替代的力量。
在漫长的岁月里,坩埚见证了人们的汗水和智慧,见证了人类对材料和火的驯化过程,见证了文明的发展和科技的进步。
在未来,随着科学技术的不断进步,坩埚的材料技术将不断创新,为更多领域的发展提供支持和保障。
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