文/大壮实验室

（本文所有内容皆有官方可靠信源，具体资料赘述文章结尾）

在金属熔炼的过程中，坩埚就是一种不可或缺的工具，一直以来也都起着重要的作用，但这种看着不怎么起眼的小物件儿，却有着令人惊奇的特点。

坩埚即使是钢水这样炽热的物质，也无法将它熔化，正常情况下是可耐受上千度的高温，那么坩埚是怎样发展来的，用的都是什么材料？能如此耐受高温，可以用来做什么？

坩埚的起源与历史

坩埚作为一种金属熔炼的工具，其历史也是可以追溯到古代。

大约在古巴比伦时期的公元前2000年左右，可能就已经出现了用坩埚，进行熔化精炼钢的情况。在那时期能够创造出巴比伦帝国，想必也是离不开坩埚的功劳。

据全国党媒信息公共平台2021年消息，在中国的扬州城遗址，就考古出土了在唐代地层中的7件特殊坩埚，并在坩埚的内部发现有铜渣的痕迹。

这种坩埚，就是使用陶土包裹瓷碗进行烧制而成，但也正是因为多次的加热烧制，在陶土的表面也出现了较为严重的裂缝，研究人员也是推测应是炼铜所致。

在辽宁的本溪，就也发现过明代时期的坩埚。

据辽沈晚报丹东时刻在2020年的消息，明代的现本溪地区，就已经开始了冶铁行业的发展，但由于早年冶铁工序问题，需要打破坩埚才能取出炼制物品，所以较为难以得到完整坩埚。

而最早的坩埚，就是用粘土或陶土制成的，经过烘烤烧制，使其具备一定的耐高温的稳定性能，从而方便人们能够通过坩埚，从而炼制钢材制的物品。

像是早年炼制出的盔甲、钱币、兵器等金属物品，都需要用到坩埚的工艺，进行辅助铸造，只不过因为工序工艺的不同，能够得到的坩埚残片较多。

又随着科技的发展，坩埚逐渐采用各种材料制成，以满足不同工艺和高温环境的需求，像是在英国工业革命时期，就有种名为克鲁西伯尔炉的一种炉子。

就是由一系列能够相互连接的坩埚组成，在控制好温度以及比例后，同时溶化多种金属，这也就可以在同一时间，生产出更多的钢铁制品，从而来满足不同用途与性能的钢制工具。

像是早期的坩埚钢、工具钢、弹簧钢等，在使用用途以及强度上，也变的较之早年更为优质，为以后的工业快速发展奠定了基础。

到了近现代时期，科技发展技术水平也在不断提升，对于坩埚材料的使用，就也变得多种多样，不同的材料，也会有着不同的特点与用途。

坩埚的材料构成与用途

目前坩埚会主要使用的材料，像是石英、石墨、镍、铂金坩埚等，可以用来对固体进行高温加热，在现代的化学实验室中，也较为常见。

其中石英坩埚，用的则是一种高纯度的石英砂材料，具有出色的耐高温、精度高、保温性能好、质量稳定和节约能源的优点，所以在应用上，石英坩埚还是比较广泛的。

像是在检测工作中，就会较多的应用到石英坩埚，只要温度在1450度以下，不与氢氟酸接触，那么就能较好的发挥，其在检测工作中的重要作用。

缺点可能就是因为材质较脆，容易被打破，所以用的时候可能需要多加小心，而石墨坩埚可能就是一种，较为常见与常用的坩埚材料了。

石墨坩埚又可以叫做熔铜或是熔铜包，主要是用石墨、硅石、腊石和粘土为主要原料烧制而成，具有出色的导热性和耐腐蚀性，使用寿命强还耐高温等的特点。

多用于对金属或是合金的熔炼作用，像是黄铜、紫铜、金、银与铅和锌等，在高温时还具有抗变性能强，不参与任何化学反应，以及很好的浇筑性与流动性等。

可能除了怕受潮，石墨坩埚的用途以及稳定性能，应该是炼制效果会非常好的，所以在保存石墨坩埚的时候，就需要在库房干燥通风的妥当放置。

镍坩埚则是一种金属坩埚器皿，因为具有较强的抗碱性和抗侵蚀能力，又有1455度的熔点耐热能力，所以镍坩埚也会多用于炼制耐火材料、矿渣与铁合金等。

但镍坩埚可能就是局限于，用它加热物品温度不能超过700度，因为过高的镍可能会被氧化，还有就是不能灼烧沉淀物、金属盐、硼砂等物质。

铂金坩埚则是一种贵金属坩埚，需要用到超过99%纯度的铂金，经过一些特殊工艺才能加工制成，却是具有良好的化学稳定性，具有1772℃耐高温性与耐腐蚀性。

还具有加工难度小与效率高的特点，这贵金属也确实对得起“贵”字的，而铂坩埚也通常会用于实验室在分析二氧化硅时，对硅酸盐岩石的化学实验。

特殊的熔炼材质使得铂坩埚的使用，不能在明火上作用，因为材质容易变形，所以在取用的时候还不能太用力，也是挺“娇贵”的一种坩埚材料。

坩埚的物理特性

坩埚之所以能够较好的抵御高温，不会出现熔化等问题的原因，也主要是由于其较为特殊的物理特性。

坩埚制成材料，多是具有高熔点和高熔化温度，能够承受高温环境而不熔化，具有非常优秀的耐高温性能。

像是高温上千度的钢水，石墨等坩埚里就可以，在高温作用下，石墨安国的膨胀系数较小，就算出现急冷急热的情况，就具有一定的抗变性的特点。

又因为石墨坩埚的内壁多平滑，所以也就不会出现，金属液体渗漏或粘附在内壁的情况，装个钢水什么的并不会有什么问题。

再有就坩埚材料的良好耐腐蚀性，化学性质稳定，基本不会与任何物质发生化学反应，能够在熔炼过程中，抵御金属或其他化合物的腐蚀作用。

这主要得益于材料的，化学稳定性和表面涂层的保护，像是铂金坩埚，熔点可以在1773.5℃，本身化学性质就很稳还不吸水。

只要不是王水、溴水或是盐酸等，具有腐蚀性或是氧化剂特点的材质，或是重金属单质与化合物等放入其中，那么用铂金坩埚的加热，就较为合适了。

而坩埚涂层，也会运用到大部分的石英坩埚之中，在普通的石英坩埚上涂上一层二氧化钡溶液，就可以得到一个致密的涂层，在加热中也就会更加的耐用。

坩埚材料也具有良好的导热性能，能够快速传递高温并保持坩埚内的温度稳定，这有助于避免局部温度过高，减少坩埚的变形和破损。

像是早年人们会运用的到的陶土等材质，就因为分子间具有一定的距离，分子的传递导热能力就会较快，用这样的坩埚炼制物品，虽然没那么精细，但速度较快。

坩埚还具有结构强度较大的一种特性，坩埚的设计和结构，使其能够承受高温和熔炼过程中的机械挤压力，不会发生剧烈的热膨胀或是冷收缩反应。

这样也就会让一些坩埚材料，通常具有较高的抗拉强度和耐压能力，以确保在高温环境下炼制，不会出现猛然破裂或是剧烈变形的问题。

坩埚因为其非常合适的物理特性，使得这种工艺一直被流传与保存下来，经过人们代代的传递与技术的升级，能应用在许多制品的加工生产过程之中。

关于坩埚的奇怪的使用

坩埚不仅可以用作钢制等金属或合金的炼制，还可以用来制作城墙，更是乡村固废利用的一种罕见使用方式，这是什么原因呢？

据中国建材报2023年4月内容，在乡村建设之中，除了青砖绿瓦、石头垒墙，还有一种较为罕见的坩埚砌墙。

在山西晋城阳城县，润城砥洎城的城墙上面，被密密麻麻的排列着许多孔洞，有点儿类似于蜂窝的形状，而整整齐齐被排列使用的，正是一些工业废料——坩埚。

坩埚本就是用于炼制熔铁的一种耐火容器，所以用来做耐火建筑材料也是非常好的，而其中主料坩土就是产自北方的，一种用于制作坩埚的特殊黏土。

在当地所用的这些坩埚，就是早年明清时期，润城这里的冶炼工业较为繁盛，一些保存较为完好的飞起坩埚，就被润城当地的人们充分利用了起来。

用于砌墙或是建筑房屋，让本可能被废弃的坩埚，有了新的价值，不仅不会浪费了这种优质的材料，还可以再也不用惧怕，风吹日晒或是雨雪风霜了。

也正是这种独具特色的古城墙建筑，也成为了当地的一大亮点，在展现传统中国文化魅力的同时，也推动了乡村的振兴发展。

一些想要参观或是旅游的人们，就可以在这里，感受到不一样的、独具地方特色的大美乡村风貌，坩埚城墙也将成为当地乡村旅游发展中，一张别样的名片。

参考链接

百度百科——《坩埚》、《石英坩埚》、《石墨坩埚》、《铂金坩埚》

陇南礼县发布——《坩埚是什么材料做的？为什么一千多度的钢铁水，都不能熔化它？2024-01-04

中国建材报——《坩埚城墙：乡村固废利用》2023-04-21

全国党媒信息公共平台——《扬州城遗址考古再出成果，发现一处宋代砖构建筑》2021-05-12