安徽铜陵、 南陵地区铜矿资源丰富, 古代矿冶遗址数量众多, 最早可追溯至二里头文化时期。 各遗址遍地分布的炉渣、 炉壁等矿冶遗物, 为研究中国早期的铜矿冶炼技术提供了大量的实物资料。 本工作采用X射线衍射分析(XRD)、 X射线荧光分析(XRF)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等多种技术手段, 对安徽铜陵、 南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析, 以了解该地区早期的铜矿冶炼技术。 XRD分析结果显示, 所检测炉渣样品的物相以铁橄榄石、 辉石、 钙铁辉石为主, 伴有石英、 方石英、 磁铁矿等矿物, 符合炼铜渣的物相特征。 根据炉渣的SiO2, CaO和Fe2O3的含量, 可将51个炉渣样品分为三大类: Ⅰ类炉渣、 Ⅱ类炉渣和Ⅲ类炉渣。 其中, Ⅰ类炉渣钙、 硅、 铁含量较高, 其CaO含量远高于Ⅱ类和Ⅲ类炉渣, 为铁硅钙系。 相较而言, Ⅱ类炉渣为高铁系, 其Fe2O3含量明显高于Ⅰ类和Ⅲ类炉渣; Ⅲ类炉渣为高硅系, 其SiO2含量较高, 钙、 铁含量较低。 所有炉渣样品的铁含量均高于普通熔炼渣, 结合其物相分析结果, 可推测全部炉渣为冶炼渣。 Ⅰ类、 Ⅱ类炉渣的Ca和Fe含量呈现很强的负相关性, 且波动范围很大, 显示二者的含量并非人工调控, 更可能是来自矿石中的天然成分。 据此可以推测, 本地区的早期工匠可能尚未认识到含钙和含铁助熔剂的作用, 没有掌握不同类型铜矿石的配矿技术。 SEM-EDS的分析结果表明, 炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、 红铜和砷铜为主, 表明该地区同时存在红铜和砷铜的冶炼活动。 不同品位的冰铜颗粒大多来自不同遗址, 尚没有在同一遗址发现较多品位依次升高的冰铜颗粒, 因而难以确认冰铜熔炼环节的存在, 不能证明上述遗址是否已采用了“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼技术。 所发现的冰铜颗粒, 可能是采用硫化铜矿死焙烧工艺或混合矿原料冶炼的结果。 铜陵夏家墩遗址炉渣中砷铜颗粒的存在, 表明该地区早至西周时期, 很可能已掌握了采用共熔还原法冶炼砷铜的技术。 相关研究结果, 对探讨砷铜技术的起源和传播, 以及中国早期冶金技术的发展和生产组织状况均具有重要意义。

采用X射线荧光仪、 X射线衍射分析仪、 扫描电子显微镜及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱等现代检测手段对汤家墩遗址的炉壁、 炉渣及炉渣中的金属颗粒进行分析, 进而探讨汤家墩古铜冶炼技术。 结果表明: 汤家墩遗址的炉壁为冶炼炉炉壁, 炉渣为还原渣; 根据铜颗粒中As, Ag, Sb, Bi等微量元素的含量, 可以计算出汤家墩遗址炼渣中的铜颗粒来自于硫化铜矿的概率高达87.87%以上, 从而表明汤家墩是采用“硫化铜—铜”的冶铜工艺进行冶炼的早期青铜文化遗址。 这一研究结果不仅有利于枞阳地区青铜文化遗产的深入研究, 而且对于探究枞庐地区青铜冶铸技术的发展与演变具有非常重要的意义。