先秦时期，高超的冶铸技术

　　自1973年至今，考古工作者对湖北大冶铜绿山矿冶遗址进行了大规模的考古发掘，所获资料表明楚国在铜矿的开采和冶炼方面已达到较高的水平。
　　一、找矿方法
　　楚人在没有任何现代科技勘探手段的情况下，如何准确地找到铜矿呢？大冶铜绿山古矿冶遗址发掘资料表明，在春秋战国时期，楚国劳动人民已经掌握了以下寻找铜矿的方法：
　　1，寻找铜草花
　　铜草花，学名海州香蕾，颜色多为紫红色，形似牙刷。当土壤中的含铜量较高时，这种植物就生长茂盛。每至深秋，铜绿山漫山遍野盛开铜草花，吸引着一代又一代的古代矿工聚集铜绿山开采铜矿。
　　2，寻找孔雀石
　　在长期的生产实践中，人们发现铜矿石露出地面部分的颜色为绿色，用此方法可以准确地寻找铜矿。清代《大冶县志》记载，铜绿山山顶高平，巨石对峙，每骤雨过时，有铜绿如雪花小豆点缀土石之上，故名。铜绿山因为铜矿资源丰富，在大雨冲刷之后就会显露出呈铜绿色的雪花小豆，这是一种铜矿石即孔雀石，铜绿山也因此得名。
　　3，寻找铜矿共生矿
　　远古时代，我们的祖先即已总结出矿物共生的规律，他们发现山地表面有丹沙地下有金矿，表面有磁石的下有铜矿，表面有陵石的下有铅、锡、红铜，表面有赤土的下有铁矿，这就是山上出现矿苗的情况。铜绿山矿床的原生矿石矿物以磁铁矿、黄铜矿、斑铜矿为主。因此春秋战国时期的楚国人根据铜、铁矿物共生的关系作为寻找铜矿的另外一种依据。
　　4，勘探铜矿
　　找到铜矿产地之后，如何确定富矿的矿脉走向，除依据矿脉露头处进行确定外，春秋战国时期的楚国人还采取了另外两种追踪矿源的方法：
　　（1）挖掘较小的竖井探矿
　　大冶铜绿山发掘情况表明，有一些竖井离群孤立存在，有一些竖井横断面很小，只有450毫米x450毫米见方，这些应该是探矿用的，先打探井，再掘进群井采矿。
　　（2）采用重力选矿法
　　具体做法是采用一种用整木凿成的工具，因其外形酷似小船而名为船形木斗。用它装上矿石粉末，在水中淘洗，利用岩石与矿物比重的差异，鉴定矿石含量的高低，以便追踪矿源，从而指导矿井开挖的具体走向。考古发掘情况表明，在铜绿山古矿冶遗址中，古矿井几乎都是沿着矿源的矿脉走向逐步延伸的，这充分表明了先秦时期楚国选矿水平的高超。
　　二、采矿技术
　　铜矿的开采，最早是在露天开采，当地表浅层的矿石采完后，为了进一步开采地下的矿石，人们发明了挖掘井巷的方法来开采地下的矿石。
　　1，开采
　　古铜矿遗址是在铜绿山矿区露天开采中发现的。矿区已探明的12个矿体，古代曾进行过不同程度的开采。在春秋战国时期，也就是楚人占据铜绿山以后，铜矿的开采已经采用了竖井、平巷、盲井结合的方式进行深井开采，在地下形成了初步的开采系统。它们层层叠压、纵横交错却不失规律。
　　竖井，在地面有垂直出口的井称竖井。其开采深度一般在3040米，有的深达60余米，已低于当地潜水位23米。
　　平巷，当竖井向下挖掘到一定深度后，矿工通过船形木斗利用重力选矿的原理，测定矿石的含量高低，决定继续采掘的方向，平行掘进的巷道称为平巷。
　　斜井，利用重力选矿之后，依据矿脉的走向，有的井会出现一定的倾斜度，这就是斜井。
　　盲井，在平巷的底部，往往还有盲竖井，因为井口不直接通向地面，所以人们形象地称它为盲井。
　　2，安全支护
　　铜绿山的古矿井岩石比较破碎，适合当时矿工们所采用的较原始的工具进行开掘。但由于岩石破碎，岩层崩塌的危险性也较高，就需要采取矿井支护，保障井下作业的安全。现有的发掘情况表明，大冶铜绿山经历了两千多年的漫长岁月，其中相当一部分矿井仍然能保留到今天，甚至还没有倒塌，也没有发现矿井内倒塌伤人的迹象，这足以说明，当时所采用的各种支护方法的科学性、安全性。
　　为了防止矿井坍塌，古人用木料做成方框形的支架，保护矿工的生命安全。支架制作的方法有两种，早期矿井用榫卯连结方框，即在四根方木或圆木的两端砍凿出长榫或榫孔，然后将其相互穿接而成。并将有榫眼的两根木料的两端削出尖头，插入井壁以固定框架。竖井中的框架上下平行排列，间距约40厘米，其间用细木条、竹、绳等加以固定，防止崩塌。榫卯法构建的井口较小，直径约60厘米。
　　战国时期楚人占据铜绿山后，开始用搭接法连接方框，这种方法是将圆木的两端砍出台阶状，由四根搭接成一个方框，整个矿井用这种方框层层叠压而成立体式。搭接法相对于榫卯法更加坚固，能更好地承受巷道的顶压、侧压和底鼓，同时井口直径扩大，最大在1。11。3米左右。
　　3，开采工具
　　考古工作者在已经发掘的铜绿山古矿井内，发现了斧、凿、锤等铁制或铜制工具，还发现了木斗、木铲等木制工具以及生活用品。
　　大铜斧，大冶铜绿山古矿井中出土了许多有柄铜斧，小的重24公斤，大的重1517公斤。其中一件有柄大型铜斧，重17公斤，堪称铜斧之王，在大冶铜绿山古矿附近出土，出土时没有锈蚀，仍然泛着青铜的光泽，但斧的刃部磨损严重，表面布满了与刃成垂直的划痕，有的划痕还很深，足以说明这是一件当时采矿用的工具。
　　当挖掘横巷在水平方向遇到坚硬的地层或石层时，先用火烧烤石层，接着用浇泼冷水的方法使之骤然炸裂，最后采用大型的铜斧进行开掘。
　　铁斧，直柄铁斧是挖掘矿井的有力工具。在当时，开掘竖井是采用类似挖水井的方法进行的，向下掘进一段支护一段，直到挖至矿石层。在向下掘进的过程中，当遇到坚硬的地层或矿石层时，可用直柄铁斧直立于坚硬的岩层上，用铁锤从上端夯砸，这样的方法比较容易击碎岩层，获得矿石。
　　到春秋晚期，特别是战国时期，由于冶铁技术的进步和发展，铁制工具逐步代替铜制工具，这也反映了楚人采矿技术上的进步。
　　4，提升装运工具
　　将挖掘好的井下矿石、岩石运往井外地面的运输工具，主要种类有铲、锹、耙、锄、竹筐、辘轳、木钩、绳索等。
　　装运工具，在铜绿山古矿井中出土有盛矿石用的竹篓、竹筐或藤筐等。其中的扁方形竹筐，一次可以装下2030公斤的矿石，另外还出土了绑扎着绳索的木钩，绳索的残长还有8米之多，据推测，在井深2030米的情况下，由一到二人用手提拉就可以运往井外。
　　辘轴，发掘资料表明，至少在战国时代，铜绿山采矿已经使用起重装置辘，有效地提升矿石和运送器材。辘轴通长250厘米，两端砍成较小的轴头，轴身两端各有两排环绕一圈的长方孔，可插入木条。在复原研究中，有学者认为外围方孔插上木条后，可起到制动闸的作用；也有学者认为，这是使用齿轮牵引辘轴时，用于咬合齿轮的孔眼；第三种观点认为，外圈方孔眼是插入辐条，加粗辘直径，以提高提升效率用的。
　　5，矿井通风、排水、照明
　　当矿井达到一定深度后，井下通风、排水和照明问题就必须有效解决。
　　通风，从湖北大冶铜绿山古铜矿遗址的发掘情况看，当时矿井的通风主要是采用自然通风法，即是利用井口的高低不同形成气压差，利用自然风来调节巷道中的空气。同时采取填塞废弃巷道的方法来控制气流，使新鲜空气流向深处作业区。
　　排水，铜绿山古矿井大多是挖在潜水面以上，但井下排水问题依然存在。有些古矿井已经挖得比较深，因此还存在着地下水的问题。为了及时排出矿井中的积水，在一些平巷内的一侧铺有排水的木槽，多节木槽互相连接，在木槽连接处都涂有一层青灰泥以防渗漏。当木槽必须经过提升矿石的竖井或主巷时，就在这一段木槽的上面铺垫一层木板，使它成为一条暗槽。当积水被木槽引入到水井中，再用木桶、绳索和木钩、辘等工具将水提出井外。
　　对于地下涌水的治理，除了排水外，古人还采用了堵水的方法。一是使用了方框支柱填充法开采后，经充填的采场涌水量明显减少；二是用坑木和粘土封闭涌水的巷道。这在开采比较浅的情况下，都能取得较好的效果。
　　照明，大冶铜绿山古矿井内曾经发现有2030厘米厚的竹材燃烧后的灰烬、未燃烧完的竹签等，说明当时矿井内曾使用长竹签用作照明工具。我们知道，大冶山区盛产竹子，就地取材方便易行，而且竹条容易燃烧，燃烧后烟雾较小，故而用于井下照明相对安全。
　　三、冶炼技术
　　铜绿山开采矿石后，就地筑炉冶炼，炼渣也就地处理，无须搬走。在这里，遗留的古代炼渣分布面积约14万平方米，有的地方炉渣堆积厚达3米，总计达40万50万吨。推算当时炼出纯铜不少于8万10万吨。
　　炼炉，炼铜竖炉是用红色黏土、石英砂、铁矿粉、高岭土等耐火材料夯筑而成。
　　从炼炉的结构来看，它由炉基、炉缸、炉身三个部分组成。炉身部分坍塌，炉基在地表下，下设有风沟，风沟内壁有经高温烘烤的痕迹，有的沟底还有木炭和灰烬，可见风沟是对炉缸起防潮和保温作用的。
　　炉缸筑在炉基的上面，有椭圆形的，也有长方形的。在炉缸上沿设有鼓风口，需用鼓风器。有的风口可能是一对，用以解决鼓风不足、炉温降低的问题。炉缸一侧筑有金门，用以排放铜液和炼渣。由于渣和铜的比重不同，铜液沉于炉缸底部，炉渣浮于其上，只需在金门的上部和下部分别开口，即可将渣和铜分别排出炉外。
　　对炼炉复原和炼铜模拟实验证明，其炼铜的过程是将选好的铜矿石进行破碎，然后将燃料、木炭一起投入炼炉进行冶炼，其工艺是铜的氧化矿还原熔炼。使用这种竖炉，只要保证必要的风压、风量，使炉内木炭充分燃烧，即可进行冶炼生产。它可以连续加料，连续排渣，间断放铜，持续冶炼，显然这种坚炉有较高的冶炼能力。如果按一天投入炼炉的矿物料3000公斤、矿石的含铜量12来推算，每日可生产粗铜300公斤。
　　炉渣，炼炉所排放的炉渣大多成薄片状，表面光滑，表明冶炼炉渣的流动性良好，其平均含铜量只有0。7，由此可见楚人在冶铜时已掌握了较高的技术，相当于现代的冶炼水平。四、铸造技术
　　自春秋时期开始，周天子权威旁落，诸侯国自主性大大增强，随着社会经济的发展和审美观念等的改变，楚人一方面将商代和西周以来的青铜铸造技术发扬光大，另一方面博采众长，成就了青铜文化精湛的铸造技术和精美的装饰艺术。
　　1，失蜡法
　　失蜡法是先用蜡做模，然后用耐火的细泥浆浇淋在蜡模上，待干后再淋，如此反复多次，使之硬化形成外范。然后焙烧，蜡模遇热融化流出，外范剩下空腔，最后浇铸铜液形成铸体。
　　2，金银错
　　楚国青铜器表面以金银镶嵌出精美的花纹，这种工艺古代叫金错、银错。方法是：首先在青铜器的表面铸出花纹的浅槽，浅槽必须呈燕尾状即梯形，只有外小内大才能将金丝、银丝或金片、银片嵌入表面的花纹浅槽中，再经过打磨使表面光滑而不易脱落。有的刻槽细如毫发，为錾刻，为了使镶嵌物牢固，古人在浅槽中涂一层起粘合作用的漆，然后将金银丝嵌入。
　　其艺术特征是用隐嵌的技法形成金银线图案或文字，改变模铸纹饰的呆板和拘束，突破了传统的图形对称形式。金银错是我国青铜时代一项精细的装饰工艺，它是青铜工艺发展了一千多年以后，到春秋中晚期才兴盛起来的。
　　3，鎏金
　　鎏金又称金涂。其工艺是将金粉和汞的合金涂在铜器表面，经烘烤，汞蒸发，金便留在器物表面上。经过鎏金处理的铜器，不但器物表面色泽美丽显得富丽堂皇，而且鎏金本身对保护铜器、避免铜器氧化也起着重要作用。
　　4，镶嵌绿松石
　　镶嵌绿松石的方法是：器物先铸成阴纹的纹饰，然后按照纹饰的规格制作不同形状的绿松石片或块备用。镶嵌时需用粘接剂，其成分有可能是树胶或漆，因为树胶是有机物，长期埋在地下即腐朽失去粘接的作用，所以发掘出土的镶嵌绿松石的器物，纹饰中的绿松石大多已经脱落。绿松石镶嵌于青铜器外表之后，一般要经过多次磨错，使之平滑。
　　5，复合剑铸造技术
　　战国时期，楚国青铜剑的铸造工艺有了巨大进步。在出土的楚剑中，发现了两次浇铸而成的复合剑，其剑脊和剑刃含锡量不同。铸造时，先用含锡量较低（约10）的青铜铸成剑的脊部，使之韧性强不易折断；然后用含锡量较高（约20）的青铜铸制剑的刃部，使之锋利无比。这种工艺铸成的宝剑脊部呈暗红色，刃口呈灰白色。复合剑的发明，使青铜剑的铸造工艺达到了最高水平。