文/大壯實驗室
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在金屬熔煉的過程中，坩堝就是一種不可或缺的工具，一直以來也都起著重要的作用，但這種看著不怎麽起眼的小物件兒，卻有著令人驚奇的特點。
坩堝即使是鋼水這樣熾熱的物質，也無法將它熔化，正常情況下是可耐受上千度的高溫，那麽坩堝是怎樣發展來的，用的都是什麽材料？能如此耐受高溫，可以用來做什麽？
坩堝的起源與歷史
坩堝作為一種金屬熔煉的工具，其歷史也是可以追溯到古代。
大約在 古巴比倫 時期的公元前2000年左右，可能就已經出現了用坩堝，進行熔化精煉鋼的情況。在那時期能夠創造出巴比倫帝國，想必也是離不開坩堝的功勞。
據全國黨媒資訊公共平台2021年訊息，在中國的揚州城遺址，就考古出土了在唐代地層中的7件特殊坩堝，並在坩堝的內部發現有銅渣的痕跡。
這種坩堝，就是使用 陶土包裹瓷碗進行燒制 而成，但也正是因為多次的加熱燒制，在陶土的表面也出現了較為嚴重的裂縫，研究人員也是推測應是煉銅所致。
在遼寧的本溪，就也發現過明代時期的坩堝。
據遼沈晚報丹東時刻在2020年的訊息，明代的現本溪地區，就已經開始了冶鐵行業的發展，但由於早年 冶鐵工序 問題，需要打破坩堝才能取出煉制物品，所以較為難以得到完整坩堝。
而最早的坩堝，就是用粘土或陶土制成的，經過烘烤燒制，使其具備一定的耐高溫的穩定效能，從而方便人們能夠透過坩堝，從而煉制鋼材制的物品。
像是早年煉制出的 盔甲、錢幣、兵器 等金屬物品，都需要用到坩堝的工藝，進行輔助鑄造，只不過因為工序工藝的不同，能夠得到的坩堝殘片較多。
又隨著科技的發展，坩堝逐漸采用各種材料制成，以滿足不同工藝和高溫環境的需求，像是在英國工業革命時期，就有種名為 克魯西伯爾爐 的一種爐子。
就是由一系列能夠相互連線的坩堝組成，在控制好溫度以及比例後，同時溶化多種金屬，這也就可以在同一時間，生產出更多的鋼鐵制品，從而來滿足不同用途與效能的鋼制工具。
像是早期的坩堝鋼、工具鋼、彈簧鋼等，在使用用途以及強度上，也變的較之早年更為優質，為以後的工業快速發展奠定了基礎。
到了近現代時期，科技發展技術水平也在不斷提升，對於坩堝材料的使用，就也變得多種多樣，不同的材料，也會有著不同的特點與用途。
坩堝的材料構成與用途
目前坩堝會主要使用的材料，像是 石英、石墨、鎳、鉑金坩堝 等，可以用來對固體進行高溫加熱，在現代的化學實驗室中，也較為常見。
其中石英坩堝，用的則是一種高純度的石英砂材料，具有出色的 耐高溫、精度高、保溫效能好、質素穩定和節約能源的優點 ，所以在套用上，石英坩堝還是比較廣泛的。
像是在檢測工作中，就會較多的套用到 石英坩堝 ，只要溫度在1450度以下，不與氫氟酸接觸，那麽就能較好的發揮，其在檢測工作中的重要作用。
缺點可能就是因為材質 較脆 ，容易被打破，所以用的時候可能需要多加小心，而石墨坩堝可能就是一種，較為常見與常用的坩堝材料了。
石墨坩堝 又可以叫做熔銅或是熔銅包，主要是用石墨、矽石、臘石和粘土為主要原料燒制而成，具有出色的導熱性和耐腐蝕性，使用壽命強還耐高溫等的特點。
多用於對金屬或是合金的熔煉作用，像是 黃銅、紫銅、金、銀與鉛和鋅 等，在高溫時還具有抗變效能強，不參與任何化學反應，以及很好的澆築性與流動性等。
可能除了 怕受潮 ，石墨坩堝的用途以及穩定效能，應該是煉制效果會非常好的，所以在保存石墨坩堝的時候，就需要在庫房幹燥通風的妥當放置。
鎳坩堝 則是一種金屬坩堝器皿，因為具有較強的抗堿性和抗侵蝕能力，又有1455度的熔點耐熱能力，所以鎳坩堝也會多用於煉制耐火材料、礦渣與鐵合金等。
但鎳坩堝可能就是局限於，用它加熱物品溫度不能超過700度，因為過高的鎳可能會被 氧化 ，還有就是不能灼燒沈澱物、金屬鹽、硼砂等物質。
鉑金坩堝 則是一種貴金屬坩堝，需要用到超過99%純度的鉑金，經過一些特殊工藝才能加工制成，卻是具有良好的化學穩定性，具有1772℃耐高溫性與耐腐蝕性。
還具有加工難度小與效率高的特點，這貴金屬也確實對得起「貴」字的，而鉑坩堝也通常會用於實驗室在分析二氧化矽時，對矽酸鹽巖石的化學實驗。
特殊的熔煉材質使得鉑坩堝的使用，不能在明火上作用，因為材質 容易變形 ，所以在取用的時候還不能太用力，也是挺「嬌貴」的一種坩堝材料。
坩堝的物理特性
坩堝之所以能夠較好的抵禦高溫，不會出現熔化等問題的原因，也主要是由於其較為特殊的物理特性。
坩堝制成材料，多是具有高熔點和高熔化溫度，能夠承受高溫環境而不熔化，具有非常優秀的 耐高溫效能 。
像是高溫上千度的鋼水，石墨等坩堝裏就可以，在高溫作用下，石墨安國的膨脹系數較小，就算出現急冷急熱的情況，就具有一定的抗變性的特點。
又因為石墨坩堝的內壁多平滑，所以也就不會出現，金屬液體滲漏或粘附在內壁的情況，裝個鋼水什麽的並不會有什麽問題。
再有就坩堝材料的良好 耐腐蝕性 ，化學性質穩定，基本不會與任何物質發生化學反應，能夠在熔煉過程中，抵禦金屬或其他化合物的腐蝕作用。
這主要得益於材料的，化學穩定性和表面塗層的保護，像是鉑金坩堝，熔點可以在1773.5℃，本身化學性質就很穩還不吸水。
只要不是王水、溴水或是鹽酸等，具有腐蝕性或是氧化劑特點的材質，或是重金屬單質與化合物等放入其中，那麽用鉑金坩堝的加熱，就較為合適了。
而坩堝塗層，也會運用到大部份的石英坩堝之中，在普通的石英坩堝上塗上一層二氧化鋇溶液，就可以得到一個致密的塗層，在加熱中也就會更加的耐用。
坩堝材料也具有良好的 導熱效能 ，能夠快速傳遞高溫並保持坩堝內的溫度穩定，這有助於避免局部溫度過高，減少坩堝的變形和破損。
像是早年人們會運用的到的陶土等材質，就因為分子間具有一定的距離，分子的傳遞導熱能力就會較快，用這樣的坩堝煉制物品，雖然沒那麽精細，但速度較快。
坩堝還具有 結構強度 較大的一種特性，坩堝的設計和結構，使其能夠承受高溫和熔煉過程中的機械擠壓力，不會發生劇烈的熱膨脹或是冷收縮反應。
這樣也就會讓一些坩堝材料，通常具有較高的抗拉強度和耐壓能力，以確保在高溫環境下煉制，不會出現猛然破裂或是劇烈變形的問題。
坩堝因為其非常合適的物理特性，使得這種工藝一直被流傳與保存下來，經過人們代代的傳遞與技術的升級，能套用在許多制品的加工生產過程之中。
關於坩堝的奇怪的使用
坩堝不僅可以用作鋼制等金屬或合金的煉制，還可以用來 制作城墻 ，更是鄉村固廢利用的一種罕見使用方式，這是什麽原因呢？
據中國建材報2023年4月內容，在鄉村建設之中，除了青磚綠瓦、石頭壘墻，還有一種較為罕見的 坩堝砌墻 。
在山西晉城陽城縣，潤城砥洎城的城墻上面，被密密麻麻的排列著許多孔洞，有點兒類似於蜂窩的形狀，而整整齊齊被排列使用的，正是一些工業廢料——坩堝。
坩堝本就是用於煉制熔鐵的一種耐火容器，所以用來做 耐火建築材料 也是非常好的，而其中主料坩土就是產自北方的，一種用於制作坩堝的特殊黏土。
在當地所用的這些坩堝，就是早年明清時期，潤城這裏的冶煉工業較為繁盛，一些保存較為完好的飛起坩堝，就被潤城當地的人們充分利用了起來。
用於砌墻或是建築房屋，讓本可能被廢棄的坩堝，有了新的價值，不僅不會浪費了這種優質的材料，還可以再也不用懼怕，風吹日曬或是雨雪風霜了。
也正是這種獨具特色的古城墻建築，也成為了當地的一大亮點，在展現傳統中國文化魅力的同時，也推動了鄉村的振興發展。
一些想要參觀或是旅遊的人們，就可以在這裏，感受到不一樣的、獨具地方特色的大美鄉村風貌，坩堝城墻也將成為當地鄉村旅遊發展中，一張別樣的名片。
參考連結
百度百科——【坩堝】、【石英坩堝】、【石墨坩堝】、【鉑金坩堝】
隴南禮縣釋出——【坩堝是什麽材料做的？為什麽一千多度的鋼鐵水，都不能熔化它？2024-01-04
中國建材報——【坩堝城墻：鄉村固廢利用】2023-04-21
全國黨媒資訊公共平台——【揚州城遺址考古再出成果，發現一處宋代磚構建築】2021-05-12
