當前位置: 華文世界 > 科學

坩堝是什麽材料做的?為什麽上千度的高溫鐵水,都不能熔化它?

2024-10-16科學

廚房馬鈴薯能當冶煉金屬的臨時坩堝?

在大家看來,這是不可能發生的事情,畢竟馬鈴薯和坩堝完全沒有聯系,而且坩堝就是用來將金屬放進去熔化的,就算是用上千度的火焰,都不可能熔化坩堝。

近日,有網友將自己用馬鈴薯來冶煉金屬的成果發到網上,引起許多網友的圍觀。

這位網友的做法是先在馬鈴薯上挖一個圓洞,然後在高溫下加熱,金屬就會熔化並融入挖空的洞中,這樣就成了坩堝。

既然馬鈴薯都能當坩堝,那麽制作坩堝的材料是什麽呢?

熔化金屬的坩堝材料。

坩堝是冶煉金屬的器具,歷史上最早的坩堝出現在夏朝晚期,主要用來鑄造青銅器。

青銅器的出現使社會生產力得到了極大的提高,促進了中國青銅業的發展。

青銅器作為當時人們用於祭祀、溝通神靈的工具,開始廣泛受到有錢人家的追捧。

這時候有專業的鑄造工匠制作青銅器,並向這些貴族收取一定費用。

於是,這些鑄造鑄造青銅器的坩堝就成為了鑄造工坊裏重要的生產工具,其制作材料和工藝很大程度上就決定了青銅器的品質。

而且,在不同的歷史時期,不同地方制作出來的坩堝,其特點都有所不同。

例如在錢江地區,早期制作出來的坩堝大多由黏土修製而成,由於黏土具有耐高溫的特性,所以早期由黏土制成的坩堝就在時間上慢慢地被其他材料代替。

後來,隨著經濟發展水平不斷提升,在青銅器制作過程中所用到的坩堝面臨兩大難題,一個就是越來越多的人開始使用銅礦石而不是運用自己國家內部的銅礦來提純銅進行鑄造。

第二個就是隨著青銅器在中國內部越來越普及,而中國還一直在大量地從西亞國家進口錫礦,這樣就導致中國內部錫礦還有很多需要使用。

為了要滿足青銅器制作過多對銅、錫等礦石材料需求量太大的現狀,就出現了一種新的坩堝——稻草石料。

稻草石料就是將稻草與石料混合在一起燒制而成的一種建材,其產地主要出現在閩南,也讓福建地區出現了不少以這類坩堝聞名的商家。

廚房馬鈴薯也能提煉金屬?

坩堝制作原料上的演變使青銅器的制作工藝更上一層樓,但是坩堝主要還是由土和石粒混合制作而成。

這其中的石粒也有幾種不同材質,包括煤礦、石英等,因為這幾種石粒都能讓坩堝在高溫下不被燒融化。

隨著火焰溫度越來越高,為了保證鑄造工藝精湛,工匠們想了很多辦法來提高鑄造精度,其中就有一種使用凹槽結構在很大程度上幫助熔化金屬。

這種凹槽一方面可以防止金屬熔化後傾倒流出,同時還可以讓鑄造出的器物表面光滑,更好看。

凹槽根據制造物品大小和材料選擇不同深度和寬度,凹槽越深寬度越大,需要使用的金屬也就越多,工匠們發現在凹槽裏面放入一些不容易燃燒掉的東西,如豆子等,就能讓凹槽內保持隱秘性。

豆子燃燒的時候會形成一層碳層,這層碳層有著很好的絕熱性,可以隔絕高溫和時間,讓凹槽內所放置的材料保持良好的工作狀態。

現如今還有一些DIY愛好者發現,在家裏也能進行小規模的金屬冶煉,如果想要讓熔化金屬更方便,只需要花點心思,就能在家裏實作用普通廚房馬鈴薯來替代專門制作的金屬熔化坩堝。

只需要在馬鈴薯表面挖一個比較深的洞,放入金屬後先用馬鈴薯皮蓋上,再將馬鈴薯放到火焰邊上進行烘烤就能實作。

並且熔化效果不亞於專門制作出來的金屬冶煉,也省去了因為自己冶煉留下殘渣要清理帶來的麻煩。

這樣的馬鈴薯坩堝都能這麽簡單,那麽坩堝又是用什麽材料做出來,又是怎麽制作出來的呢?

現代坩堝材料是什呢?

因各類冶煉工藝不同,所需用到的坩堝也並不是統一型號,有的是使用從耐火土裏面獲得,還可以透過與石英砂和水玻璃混合來制作玻璃耐火體,也可以直接用石英砂研磨得到。

在制作過程中,會先將耐火土捏好一個圓形塊,然後再將制作好的耐火土塊進行風幹,在氣溫達到25℃以上的時候再將其放入鍋爐中加熱進行處理。

這樣的處理是因為在高溫下加熱會使材料中的一部份有害瓦斯揮發掉,其余成分凝聚在一起更堅固耐高溫。

這種高溫處理時間大約會持續12小時左右,再次將其進行冷卻後,就能夠得到除了常見裂紋或者褐色斑點外比較完整的坩堝基礎形狀,這時候將其表面的雜質清理掉,然後就可以使用。

隨著現代科技水平不斷進步,很多制造工藝相對簡單的方法已經被棄用,改為套用更先進更效率高的方法。

例如現代工業上常使用石墨等材料了來代替傳統工藝中用到的耐火粘土等材料加工制成各種規格型號熔點很高電熱元件所需用到的電阻式石墨品。

單從這些不同材質制作出來的坩堝來看,它們擁有共同特點就是在超過它們自身熔點時仍舊堅硬。

但是這種共同點並不局限於此,例如陶瓷等其他材料所制成的坩堝,在經歷上千度高溫時也不會燒融化,只是它們相較於其他材質更加脆弱,對力量和硬度等要求更高。

陶瓷坩堝也是現代科學家在工業生產過程中提取液態物質,比如結晶等時會需要用到的一種裝置,雖然它們並不能像其他材質一樣耐受高溫,但卻有著更適宜保留物質成分真實性。

當今社會,隨著人們對知識不斷更新,有許多相關論文提出應該研究出適合大眾生活中常見材料制作而成的小型環保燃燒器,這一想法若是實施,也許未來每家每戶都能完成金屬回收!