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綜述

從古至今，人類和火焰打交道的漫長曆史中，有個器皿一直默默扮演着非常關鍵的角色。金屬熔煉，材料提純，化學反應的進行，甚至是古老的煉丹術，均離不開這個器皿的輔助，那就是坩埚。

無論是古代還是現代，坩埚都是冶煉工業中舉足輕重的物件。可能會有很多人好奇，“坩埚”究竟是什麼材料做的，為什麼可以容納上千度的鋼水而不被融化呢？

石墨坩埚

坩埚的用途非常廣泛，它可以用來熔煉金屬，也可以當作材料提純和燒紙的器皿。坩埚通常由耐火，耐腐蝕和磨損材料制成，根據用途和溫度要求，材質也有所不同。

金屬冶煉中，主要使用的是石墨坩埚，它通常由石墨，耐火黏土和燒結黏土等材質制成。石墨是一種灰黑色，具有金屬光澤的結晶碳素，莫氏硬度為1，熔點在3500℃左右，具有很好的耐高溫性和耐腐蝕性。

用來作坩埚原料的石墨，其化學成分主要有75—90%的碳，7—20%的灰分以及3—5%的揮發成分。其中固定碳成分至少要占到75%，這樣才有更好的耐火性。灰分必須在25%以下，否則制作的坩埚品質會很差，難以使用。

耐火黏土主要是氧化矽，氧化鋁和礦合水組成的化合物，因其産地不同，具體成分構成往往差别很大。

用于制作坩埚的耐火黏土一般有兩個要求：

燒結黏土是在高溫下燒制形成的耐火黏土和高嶺土，配合耐火黏土可以增加坩埚的結構強度，降低坩埚的收縮性，使其不易開裂，增強其耐腐蝕性。

除了石墨坩埚外，按照其材質和用途，還有石英坩埚，陶瓷坩埚，金屬坩埚等多種類型。

石英坩埚由高純度石英砂通過模具，輔以電弧法高溫制成，外表半透明，生産單晶矽流程中可以盛放溶化的矽液，一般在1450℃以下使用，是制作單晶矽，內建電路生産不可或缺的重要工具。

陶瓷坩埚由黏土加入氧化鋁，硼酸鋁和矽砂等原料，配以黏土窯燒制成，具有一定的耐熱性和化學穩定性，耐熱溫度一般在1200℃左右，主要用于中等溫度的化學實驗。

陶瓷坩埚可用于進行化學反應，如燃燒，加熱溶液，固相反應等。陶瓷具備的化學穩定性可以確定在反應過程中，樣品原料不會和坩埚本身發生溶解和反應。

某些需要對樣品進行高溫燃燒，分析成分和含量的實驗中，陶瓷坩埚也可以在高溫下穩定容納反應樣品，確定反應過程順利進行。

金屬坩埚由鎢，鎳和鉑等具有耐熱性和化學穩定性的金屬材質制成，通常也用來進行各種化學反應實驗。

比如，金屬鉑具有很好化學惰性和耐熱性，性質不活潑，和大多數物質不反應，可以用來盛放腐蝕性液體進行反應實驗，在成分定性和定量實驗中比陶瓷坩埚具有更好的恒重性。

坩埚使用的曆史非常悠久，公元2000年前的古巴比倫人，就已經學會了利用石墨和石英制作坩埚冶煉金屬。大陸的殷墟，二裡崗等先秦遺址中也曾出土過少量坩埚以及其殘片。

古籍中最早和坩埚有關的記載見于各種煉丹術的文獻。道家外丹詞語中坩埚有多個名稱，有時作“甘鍋”，有時是“甘鍋子”，“甘埚子”或“窩子”。“鍋”和“埚”同音假借，時而又和“窩”假借。

東漢末年煉丹家狐罡子所著的《山金礦圖錄》記載：“用甘土作鍋，火熏使幹”，表明煉金所用的“鍋”是由“甘土”所制，其又名“坩土”，“甘子土”，這是一種高鋁制耐火黏土，是北方常用的制瓷原料，而“坩埚”一次中的“坩”字就由此而來。

長期以來，坩埚一直被用作冶煉金銀的器皿。宋韻書《集韻》和《類篇》中有記載，“甘埚，液金器”。明宋應星《天工開物》中記載了使用坩埚對礬硝鹽，硫和硼砂分離金銀的方法。李時珍《本草綱目》中也有記載：“甘鍋，銷金銀鍋”。

明清時期，坩埚又常稱作“罐”，“土罐”和“砂罐”，用于冶煉銅，鋅和鉛。《天工開物》中還記載了用坩埚制備黃銅的兩種辦法，一是爐甘石（ZnCO3）和紅銅反應煉制，二是用鋅直接和紅銅反應生成合金。有的坩埚呈筒狀，也被稱為“筒”，主要用來煉制生鐵。

綜合各種古籍來看，東漢煉丹家最早使用坩埚，宋代後坩埚主要用來煉制金銀，明清時又用于煉制銅鋅鉛金屬。記載中的坩埚大部分都是外加熱型，即将坩埚置于爐中，以木炭或煤進行加熱，坩埚材質多為耐火黏土制作。

坩埚，這一古老而神秘的器皿，承載着人類對于金屬與火焰的無盡探索。從古至今，坩埚在冶煉、化學實驗和煉丹術等領域發揮着舉足輕重的作用。

無論是石墨、陶瓷還是金屬制成的坩埚，都以其耐熱、耐腐蝕的特性，為人類的創造和發展貢獻着無可替代的力量。

悠久的歲月裡，坩埚見證了人們的汗水與智慧，見證了人類對于材料與火的馴化過程，也見證了文明的發展與科技的進步。

未來，随着科技的不斷進步，坩埚的材料工藝也将不斷創新，為更多領域的發展提供支援和保障。

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