阳光板用途:火石红的生产与转化原理（图）

引 言

      考古证明世界各地区陶器种类出现的顺序都是先红陶，其次是黑陶，再后来就是彩陶了。

      陶瓷上的红色矿物，文物界称火石红，实际就是地质矿床中的赤铁矿，它在自然界多呈片状、豆状、肾状等产出，其中结晶状色灰黑到铁黑颜色，只有粉末状才呈赭红颜色。在铁氧化矿物中氧量多于黑矿，也就是磁铁矿，更多于氧化亚铁矿；纯赤铁矿氧含量可达30％，生产火石红其实就是增加其他铁氧化矿物的氧原子数的过程。

      火石红、赤铁矿在矿物学和化学上还叫三氧化二铁Fe2O3，在古老艺术品上叫铁红，在矿业和商业上叫红矿，其实都是同一种东西。

      史前燧人氏已不可考，然而在中国、两河流域、埃及、印巴等出现较早的古老文明地区都有万年左右的红陶器、红陶片出土。比如江西万年仙人洞，广西桂林庙岩的陶制品有12000年的历史，就是说万年前先民就烧出火石红了。当然旧石器时代的红烧土、自然界红矿石就更为久远了。

      瓷器比陶器出现要晚得多，瓷器上的火石红出现就更晚了。瓷之火石红不同于陶之火石红，陶总有火石红而瓷上的火石红存在仅仅是在瓷器历史中的中间一段有限的时间之内，比如汉晋隋唐初未见有火石红瓷，唐末在越窑邛崃窑瓷器中才偶有发现，五代以后渐多，宋时多了不少，比如汝、官、哥、龙泉、耀洲等“棕眼”、露胎处常见，元又多了而明不仅多且达鼎盛，后世鉴赏家以有无火石红鉴别真伪者，虽不太科学但也是实际情况。明末清初又少了，仅余所谓一线火石红了，清中到今又没了。瓷之火石红从无到有，由盛而衰，到后来又没了。原由长期困惑着学术界和文物界的鉴赏家们，明朝嘉靖时人在《七修类稿续编》中有“其足皆铁色，亦浓淡不一，旧闻紫足，今少见焉”之描述，所谓铁色就是磁铁矿之色足，紫足就是火石红之色足。

      明朝人不可能知道黑矿、红矿在窑中生成与转化的道理，就是当代人能知道地质，熔烧选矿中氧化铁矿的道理，但也还是不知道在特殊的地方窑中的道理。但为此而奋斗者却大有人在，包括陶瓷界中外的大师们。比如孙瀛洲在《元明清瓷器鉴定》一书中说明清瓷“火石红色也减少甚至不见”许多陶瓷学家也总结出越古越红红历史态势。这些经验性的总结虽合实际却不能给出合理解释。

      再比如美国波普博士，因研究元青花名扬天下，在谈及元、明瓷火石红时指出瓷露胎处铁质被氧化成火石红，有的没被氧化成火石红但有黑铁点。他倒给出了“理论解释”了，不过是不对的，说是铁少了或被人磨掉了。不过他认为未被氧化成火石红是对的，比所谓铁质是“溢出、富集”向胎釉结合部运动客观多了，即他认为铁质烧制过程中没移动地方是正确的。
从明代人描述铁足、紫足算起，探讨火石红几百年了，算是个古董难题，众多的陶瓷学者包括大师没弄明白的事就一定没办法了？当然不是，方法对头普通人也可以认识火石红。

      破解火石红的门道在哪里呢？显然靠传统眼学经验是不够的。其关键火石红主要不是陶瓷学问题而是矿物学问题，所以功夫在诗外。

      要知道火石红不过是地质矿床，焙烧选矿中赤铁矿的另一个名字而已，所以化学性质反应规律是同一回事，完全可以借鉴它们红矿与黑矿产生与转化的知识，仅仅是在陶瓷窑中找出其自身影响化学反应的条件就可以知道结果。比如温度、还原剂、氧化剂、数量、供给及供给方式的组合异同等等。是氧化并充分氧化就产生火石红，是还原并充分还原火石红就没了，原理一样的，情况复杂点。为了理清头绪，可把陶瓷当地质矿床看待，当然，里面的矿石相对是少了点，但是那又有什么关系呢？到陶瓷中寻找铁矿石吧，也叫火石红。

原 理

      诚如美国学者F·哈伯斯所言很多矿床在最初形成之后，都曾经经受过很大的变化，在一些所谓的红矿或黑矿的矿床中都多少有另一种矿物，如黑矿边缘或裂隙中就有红矿或褐铁矿。中国的矿山当然也不例外，比如浙江漓渚铁矿黑矿边缘就有氧化成了的红矿，而此类黑矿与红矿共存不是个别的，几乎是所有的矿山，不过不同矿物的比例不同罢了。这是由于在氧化或还原环境中局部还存在着还原或氧化环境或氧化不足或还原不足环境的结果。瓷器同理，所以露胎如某部分有火石红，铁质没走都是两种矿物即红矿与黑矿共存于一体。

      由此可知瓷器在窑中铁质氧化或还原并不是单纯的一个系统，大系统套小系统，是一个复合的系统，所以结果是不一样的，某部分是红矿，某部分是黑矿。应统一又分别研究。这里应注意两点，其一是陶瓷胎中铁质无移动性，波普博士正确地认识到了这一点，可惜他没给出证明，而中国学术界中有认为在烧瓷过程中铁质会移动并称之为“溢出”，“富集”，更有认为会向胎釉结合部运动，看来还会选择方向呢，并说走了铁质处没火石红，而来了铁质处就有火石红了。把猜测当科学，给不出证明。证明陶瓷中铁质无移动性很容易：陶瓷中铁质即元动力来源也无选择方向的功能，找半块红或黑砖，观察其断面，红或黑颜色之深浅各处完全相同，就是说铁质及后来的红黑氧化矿根本没动，都在原地呆着呢。瓷胎更细密、阻力更大且无孔隙。而明未清初所谓一线火石红，红是少了而不是铁质少的结果，因为火石红的宽窄不是铁质多少的量度，同等氧化条件下浓淡才是铁质多少的量度。铁质无移动性由此可知瓷露胎如除一线火石红外余皆磁铁矿。注意并不是没有铁氧化矿。而是有黑矿。

      其二：瓷露胎如火石红部分可见，磁铁矿部分“看不见”黑色，为什么？这涉及到色彩学和视觉科学。陶铁质约4—6％而瓷能生成可见火石红铁质为0．1％，有数十倍差量。红色人眼比较敏感，又铁质量同因火石红含氧量为30％，多于黑矿，所以总的说火石红显眼。

      而磁铁矿为灰黑至铁黑色，人类对黑色不敏感，在白胎中仅让白胎变成了较白的胎，如该刷的层墙和没加增白剂的面粉，由于惯性思维和先入为主的作用谁也不会联想到黑墙，黑面粉。加之同量铁质氧化矿量略少，氧为27．6％，把较白的胎等同于白胎了。

      从纯正的铁氧化矿物和它们的分子式可以知道，矿物不同，颜色不同，含氧量也不同，所以要改变陶瓷颜色，主要是黑色变红色，红色变黑色就是改变矿物，也就是改变矿物的氧原子数，其方法是：增加氧原子数用氧化法，最后生成火石红：减少氧原子数用还原法，火石红颜色消失，生成黑色磁铁矿，过度还原生成氧化亚铁，继续还原生成无氧的铁，铁是还原出来的，不是加点温度“炼”出来的。矿物化合价不易说清用氧量及差量，这里改用每个铁原子所需氧原子数表达。矿物颜色氧原子数对应表及氧化还原反应式如表所示。

氧化与还原反应式：用氧化法生成火石红（增加氧原子数）
Fe     +  O2  →   FeO
6FeO   +  O2  →  2Fe3O4
4Fe3O4  +  O2  →  6Fe2O3
黑矿      氧化剂      火石红
用还原法让火石红改变颜色（减少氧原子数）
3Fe2O3  +  CO  →  2Fe3O4    +     CO2↑
火石红     还原剂        黑矿         二氧化碳气体

      另外别忘了陶瓷史中两个规律，其中火石红在瓷器上从无到有，由盛而衰，最后回到初始状态没了。其二前人技艺由低到高，为了瓷化更好，烧制时间更短，窑温皆是从低到高的历史发展过程。知道些地质、矿物等必要常识和陶瓷史的两个规律后，就可以把重点从地质矿床转到陶瓷窑探讨火石红是如何生成和转化的了，当然还要随时补充进新知识。（一）

（2011年7月27日3版）

引 言

      考古证明世界各地区陶器种类出现的顺序都是先红陶，其次是黑陶，再后来就是彩陶了。

      陶瓷上的红色矿物，文物界称火石红，实际就是地质矿床中的赤铁矿，它在自然界多呈片状、豆状、肾状等产出，其中结晶状色灰黑到铁黑颜色，只有粉末状才呈赭红颜色。在铁氧化矿物中氧量多于黑矿，也就是磁铁矿，更多于氧化亚铁矿；纯赤铁矿氧含量可达30％，生产火石红其实就是增加其他铁氧化矿物的氧原子数的过程。

      火石红、赤铁矿在矿物学和化学上还叫三氧化二铁Fe2O3，在古老艺术品上叫铁红，在矿业和商业上叫红矿，其实都是同一种东西。

      史前燧人氏已不可考，然而在中国、两河流域、埃及、印巴等出现较早的古老文明地区都有万年左右的红陶器、红陶片出土。比如江西万年仙人洞，广西桂林庙岩的陶制品有12000年的历史，就是说万年前先民就烧出火石红了。当然旧石器时代的红烧土、自然界红矿石就更为久远了。

      瓷器比陶器出现要晚得多，瓷器上的火石红出现就更晚了。瓷之火石红不同于陶之火石红，陶总有火石红而瓷上的火石红存在仅仅是在瓷器历史中的中间一段有限的时间之内，比如汉晋隋唐初未见有火石红瓷，唐末在越窑邛崃窑瓷器中才偶有发现，五代以后渐多，宋时多了不少，比如汝、官、哥、龙泉、耀洲等“棕眼”、露胎处常见，元又多了而明不仅多且达鼎盛，后世鉴赏家以有无火石红鉴别真伪者，虽不太科学但也是实际情况。明末清初又少了，仅余所谓一线火石红了，清中到今又没了。瓷之火石红从无到有，由盛而衰，到后来又没了。原由长期困惑着学术界和文物界的鉴赏家们，明朝嘉靖时人在《七修类稿续编》中有“其足皆铁色，亦浓淡不一，旧闻紫足，今少见焉”之描述，所谓铁色就是磁铁矿之色足，紫足就是火石红之色足。

      明朝人不可能知道黑矿、红矿在窑中生成与转化的道理，就是当代人能知道地质，熔烧选矿中氧化铁矿的道理，但也还是不知道在特殊的地方窑中的道理。但为此而奋斗者却大有人在，包括陶瓷界中外的大师们。比如孙瀛洲在《元明清瓷器鉴定》一书中说明清瓷“火石红色也减少甚至不见”许多陶瓷学家也总结出越古越红红历史态势。这些经验性的总结虽合实际却不能给出合理解释。

      再比如美国波普博士，因研究元青花名扬天下，在谈及元、明瓷火石红时指出瓷露胎处铁质被氧化成火石红，有的没被氧化成火石红但有黑铁点。他倒给出了“理论解释”了，不过是不对的，说是铁少了或被人磨掉了。不过他认为未被氧化成火石红是对的，比所谓铁质是“溢出、富集”向胎釉结合部运动客观多了，即他认为铁质烧制过程中没移动地方是正确的。
从明代人描述铁足、紫足算起，探讨火石红几百年了，算是个古董难题，众多的陶瓷学者包括大师没弄明白的事就一定没办法了？当然不是，方法对头普通人也可以认识火石红。

      破解火石红的门道在哪里呢？显然靠传统眼学经验是不够的。其关键火石红主要不是陶瓷学问题而是矿物学问题，所以功夫在诗外。

      要知道火石红不过是地质矿床，焙烧选矿中赤铁矿的另一个名字而已，所以化学性质反应规律是同一回事，完全可以借鉴它们红矿与黑矿产生与转化的知识，仅仅是在陶瓷窑中找出其自身影响化学反应的条件就可以知道结果。比如温度、还原剂、氧化剂、数量、供给及供给方式的组合异同等等。是氧化并充分氧化就产生火石红，是还原并充分还原火石红就没了，原理一样的，情况复杂点。为了理清头绪，可把陶瓷当地质矿床看待，当然，里面的矿石相对是少了点，但是那又有什么关系呢？到陶瓷中寻找铁矿石吧，也叫火石红。

原 理

      诚如美国学者F·哈伯斯所言很多矿床在最初形成之后，都曾经经受过很大的变化，在一些所谓的红矿或黑矿的矿床中都多少有另一种矿物，如黑矿边缘或裂隙中就有红矿或褐铁矿。中国的矿山当然也不例外，比如浙江漓渚铁矿黑矿边缘就有氧化成了的红矿，而此类黑矿与红矿共存不是个别的，几乎是所有的矿山，不过不同矿物的比例不同罢了。这是由于在氧化或还原环境中局部还存在着还原或氧化环境或氧化不足或还原不足环境的结果。瓷器同理，所以露胎如某部分有火石红，铁质没走都是两种矿物即红矿与黑矿共存于一体。

      由此可知瓷器在窑中铁质氧化或还原并不是单纯的一个系统，大系统套小系统，是一个复合的系统，所以结果是不一样的，某部分是红矿，某部分是黑矿。应统一又分别研究。这里应注意两点，其一是陶瓷胎中铁质无移动性，波普博士正确地认识到了这一点，可惜他没给出证明，而中国学术界中有认为在烧瓷过程中铁质会移动并称之为“溢出”，“富集”，更有认为会向胎釉结合部运动，看来还会选择方向呢，并说走了铁质处没火石红，而来了铁质处就有火石红了。把猜测当科学，给不出证明。证明陶瓷中铁质无移动性很容易：陶瓷中铁质即元动力来源也无选择方向的功能，找半块红或黑砖，观察其断面，红或黑颜色之深浅各处完全相同，就是说铁质及后来的红黑氧化矿根本没动，都在原地呆着呢。瓷胎更细密、阻力更大且无孔隙。而明未清初所谓一线火石红，红是少了而不是铁质少的结果，因为火石红的宽窄不是铁质多少的量度，同等氧化条件下浓淡才是铁质多少的量度。铁质无移动性由此可知瓷露胎如除一线火石红外余皆磁铁矿。注意并不是没有铁氧化矿。而是有黑矿。

      其二：瓷露胎如火石红部分可见，磁铁矿部分“看不见”黑色，为什么？这涉及到色彩学和视觉科学。陶铁质约4—6％而瓷能生成可见火石红铁质为0．1％，有数十倍差量。红色人眼比较敏感，又铁质量同因火石红含氧量为30％，多于黑矿，所以总的说火石红显眼。

      而磁铁矿为灰黑至铁黑色，人类对黑色不敏感，在白胎中仅让白胎变成了较白的胎，如该刷的层墙和没加增白剂的面粉，由于惯性思维和先入为主的作用谁也不会联想到黑墙，黑面粉。加之同量铁质氧化矿量略少，氧为27．6％，把较白的胎等同于白胎了。

      从纯正的铁氧化矿物和它们的分子式可以知道，矿物不同，颜色不同，含氧量也不同，所以要改变陶瓷颜色，主要是黑色变红色，红色变黑色就是改变矿物，也就是改变矿物的氧原子数，其方法是：增加氧原子数用氧化法，最后生成火石红：减少氧原子数用还原法，火石红颜色消失，生成黑色磁铁矿，过度还原生成氧化亚铁，继续还原生成无氧的铁，铁是还原出来的，不是加点温度“炼”出来的。矿物化合价不易说清用氧量及差量，这里改用每个铁原子所需氧原子数表达。矿物颜色氧原子数对应表及氧化还原反应式如表所示。

氧化与还原反应式：用氧化法生成火石红（增加氧原子数）
Fe     +  O2  →   FeO
6FeO   +  O2  →  2Fe3O4
4Fe3O4  +  O2  →  6Fe2O3
黑矿      氧化剂      火石红
用还原法让火石红改变颜色（减少氧原子数）
3Fe2O3  +  CO  →  2Fe3O4    +     CO2↑
火石红     还原剂        黑矿         二氧化碳气体

      另外别忘了陶瓷史中两个规律，其中火石红在瓷器上从无到有，由盛而衰，最后回到初始状态没了。其二前人技艺由低到高，为了瓷化更好，烧制时间更短，窑温皆是从低到高的历史发展过程。知道些地质、矿物等必要常识和陶瓷史的两个规律后，就可以把重点从地质矿床转到陶瓷窑探讨火石红是如何生成和转化的了，当然还要随时补充进新知识。（一）

（2011年7月27日3版）