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坩埚是什么材料做的?为什么上千度的高温铁水,都不能熔化它?

2024-10-16科学

厨房土豆能当冶炼金属的临时坩埚?

在大家看来,这是不可能发生的事情,毕竟土豆和坩埚完全没有联系,而且坩埚就是用来将金属放进去熔化的,就算是用上千度的火焰,都不可能熔化坩埚。

近日,有网友将自己用土豆来冶炼金属的成果发到网上,引起许多网友的围观。

这位网友的做法是先在土豆上挖一个圆洞,然后在高温下加热,金属就会熔化并融入挖空的洞中,这样就成了坩埚。

既然土豆都能当坩埚,那么制作坩埚的材料是什么呢?

熔化金属的坩埚材料。

坩埚是冶炼金属的器具,历史上最早的坩埚出现在夏朝晚期,主要用来铸造青铜器。

青铜器的出现使社会生产力得到了极大的提高,促进了我国青铜业的发展。

青铜器作为当时人们用于祭祀、沟通神灵的工具,开始广泛受到有钱人家的追捧。

这时候有专业的铸造工匠制作青铜器,并向这些贵族收取一定费用。

于是,这些铸造铸造青铜器的坩埚就成为了铸造工坊里重要的生产工具,其制作材料和工艺很大程度上就决定了青铜器的质量。

而且,在不同的历史时期,不同地方制作出来的坩埚,其特点都有所不同。

例如在钱江地区,早期制作出来的坩埚大多由黏土修制而成,由于黏土具有耐高温的特性,所以早期由黏土制成的坩埚就在时间上慢慢地被其他材料代替。

后来,随着经济发展水平不断提升,在青铜器制作过程中所用到的坩埚面临两大难题,一个就是越来越多的人开始使用铜矿石而不是运用自己国家内部的铜矿来提纯铜进行铸造。

第二个就是随着青铜器在我国内部越来越普及,而我国还一直在大量地从西亚国家进口锡矿,这样就导致我国内部锡矿还有很多需要使用。

为了要满足青铜器制作过多对铜、锡等矿石材料需求量太大的现状,就出现了一种新的坩埚——稻草石料。

稻草石料就是将稻草与石料混合在一起烧制而成的一种建材,其产地主要出现在闽南,也让福建地区出现了不少以这类坩埚闻名的商家。

厨房土豆也能提炼金属?

坩埚制作原料上的演变使青铜器的制作工艺更上一层楼,但是坩埚主要还是由土和石粒混合制作而成。

这其中的石粒也有几种不同材质,包括煤矿、石英等,因为这几种石粒都能让坩埚在高温下不被烧融化。

随着火焰温度越来越高,为了保证铸造工艺精湛,工匠们想了很多办法来提高铸造精度,其中就有一种使用凹槽结构在很大程度上帮助熔化金属。

这种凹槽一方面可以防止金属熔化后倾倒流出,同时还可以让铸造出的器物表面光滑,更好看。

凹槽根据制造物品大小和材料选择不同深度和宽度,凹槽越深宽度越大,需要使用的金属也就越多,工匠们发现在凹槽里面放入一些不容易燃烧掉的东西,如豆子等,就能让凹槽内保持隐秘性。

豆子燃烧的时候会形成一层碳层,这层碳层有着很好的绝热性,可以隔绝高温和时间,让凹槽内所放置的材料保持良好的工作状态。

现如今还有一些DIY爱好者发现,在家里也能进行小规模的金属冶炼,如果想要让熔化金属更方便,只需要花点心思,就能在家里实现用普通厨房土豆来替代专门制作的金属熔化坩埚。

只需要在土豆表面挖一个比较深的洞,放入金属后先用土豆皮盖上,再将土豆放到火焰边上进行烘烤就能实现。

并且熔化效果不亚于专门制作出来的金属冶炼,也省去了因为自己冶炼留下残渣要清理带来的麻烦。

这样的土豆坩埚都能这么简单,那么坩埚又是用什么材料做出来,又是怎么制作出来的呢?

现代坩埚材料是什呢?

因各类冶炼工艺不同,所需用到的坩埚也并不是统一型号,有的是使用从耐火土里面获得,还可以通过与石英砂和水玻璃混合来制作玻璃耐火体,也可以直接用石英砂研磨得到。

在制作过程中,会先将耐火土捏好一个圆形块,然后再将制作好的耐火土块进行风干,在气温达到25℃以上的时候再将其放入锅炉中加热进行处理。

这样的处理是因为在高温下加热会使材料中的一部分有害气体挥发掉,其余成分凝聚在一起更坚固耐高温。

这种高温处理时间大约会持续12小时左右,再次将其进行冷却后,就能够得到除了常见裂纹或者褐色斑点外比较完整的坩埚基础形状,这时候将其表面的杂质清理掉,然后就可以使用。

随着现代科技水平不断进步,很多制造工艺相对简单的方法已经被弃用,改为应用更先进更效率高的方法。

例如现代工业上常使用石墨等材料了来代替传统工艺中用到的耐火粘土等材料加工制成各种规格型号熔点很高电热元件所需用到的电阻式石墨品。

单从这些不同材质制作出来的坩埚来看,它们拥有共同特点就是在超过它们自身熔点时仍旧坚硬。

但是这种共同点并不局限于此,例如陶瓷等其他材料所制成的坩埚,在经历上千度高温时也不会烧融化,只是它们相较于其他材质更加脆弱,对力量和硬度等要求更高。

陶瓷坩埚也是现代科学家在工业生产过程中提取液态物质,比如结晶等时会需要用到的一种设备,虽然它们并不能像其他材质一样耐受高温,但却有着更适宜保留物质成分真实性。

当今社会,随着人们对知识不断更新,有许多相关论文提出应该研究出适合大众生活中常见材料制作而成的小型环保燃烧器,这一想法若是实施,也许未来每家每户都能完成金属回收!