崇德遺址出土鐵渣與製鐵遺留之研究
專題名稱 | 崇德遺址出土鐵渣與製鐵遺留之研究 |
專題描述 | 根據我們先前《鐵砂的秘密-台灣東部海岸鐵砂與磁鐵砂含量分析》的結果,我們發現東部地區的含鐵量極高,因此對於「煉鐵」有極大的興趣,經過我們查詢相關資料後,我們發現在立霧溪一帶的「崇德遺址」有煉鐵相關歷史,實際考察後,更使我們想要進一步了解「煉鐵」相關文化與其方式。因此我們期盼透過這次研究,了解崇德遺址背景與相關資訊,並探討先民猴猴人之煉鐵文化與技術,最後,再利用實驗室之器材,實際模擬煉鐵技術,解開我們心中的疑惑。 |
隊伍名稱 | 猴猴隊 |
指導老師 | 徐彥哲 郭千睿 |
參賽學生 | 紀宥安 黃詠安 蘇子淵 |
延續作品 | 已上傳延續性作品說明書:20220906164036630.pdf |
序號 | 內容 | 上傳者 | 最後修改 |
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10 | 作者 紀宥安、黃詠安、蘇子淵 標題 研究總心得 內容 【紀宥安】 我們在決定研究題目的時候,單純就只是因為之前作品評審建議延續那一件作品,結合我們本土的史前遺址做為發揮,因此我們想要藉此研究了解崇德遺址猴猴人煉鐵的奧妙。 開始研究後,我們開始接觸相關資料,才發現原來煉鐵並不是我們想像中那麼簡單,我們要學習氧化鐵的氧化還原反應式,然後計算出碳粉和氧化鐵的比例,我們也就因此決定要直接試驗看看,希望可以從中吸取經驗並了解問題的所在,沒意外的,在第一次的實驗中,我們發現的許多的問題以及碳粉與氧化鐵的比例大錯特錯,在實驗裝置上也是有許多問題。在實驗結束後,我們實際去了崇德遺址當地採集了鐵渣和陶片,希望可以了解史前人類猴猴人驗鐵的證據。 在研究的最後,我認為東部許多地方的含鐵量極高,「崇德遺址」附近地區也是如此,並且有煉鐵文化的存在,我們期盼透過這次研究,了解相關煉鐵遺址與技術 【黃詠安】 在經過我們的多次討論後,我們決定以崇德遺址為題目,一開始我們就像往常一樣先打動機、目的和文獻,在打的時候都還好,因為之前也是只有打到這裡就停了,我們有遇到一個困難就是在打文獻時,因為我們都是把資料混在一起,所以在檢查文獻資料時,只能一個一個慢慢看;後來我們就去做實驗,我們第一次的實驗是以失敗告終,也發現了重重問題與挑戰,但是經過幾次的實驗之後就接連排除各項問體,接著我們又去當地採集鐵渣,之後,我們就要踏進我們一直之前沒有打到的煉鐵結論與討論,要先一次將所拍的照片分類,之後還要一次次的描述,經過多次的實驗,我們已經記不清當時的所有控式變因以及操縱變因,因此要仰賴當時的手寫札記與紀錄,因為是紙本記錄的關係,在整理時花了不少的時間與功夫,打完之後還有研究結論,經過無數次的修改後,我們終於是把研究結論打好了,在這個過程中我發現紀錄的重要以及煉鐵的不易,最後希望我們這件作品可以獲得評審的青睞。 【蘇子淵】 我們在決定主題的時候聽評審老師的建議,與東部的史前文化連結,所以我們開始了這一次的研究。在研究前,我也抱著一個疑惑崇德遺址的猴猴人要怎麼煉鐵?我們也不太清楚,所以我們想要來做一個模擬實驗,來了解煉鐵的方法,在實驗開始的時候,我們決定出我們的研究目的,一、了解崇德遺址背景與相關資訊二、探討先民猴猴人之煉鐵文化與技術三、實際模擬煉鐵技術我們希望從這三個研究目的,來了解史前人類的煉鐵方法,而我們一開始先嘗試用之前實驗所剩餘的氧化鐵砂與碳粉相加並加熱,嘗試煉鐵 但煉鐵過程中發現有很大的困難,因為沒有經驗的關係,所以我們不但把試管燒破了,還出現了很多困難,因此我們在煉鐵的實驗花費了不少時間和心力。 我覺得我在這一次的研究中收穫許多,同時也對煉鐵有更深入的了解,最後當然也希望我們這個努力已久的作品可以獲得評審的青睞。 | 黃詠安 | 2022/9/29 下午 04:35:53 |
9 | 作者 蘇子淵 標題 第五次-最後實驗心得 內容 第四次煉鐵實驗以後,我們又做了好幾次實驗。 第五次實驗 因為我們在第四次實驗時,沒有煉鐵成功,我們懷疑前面實驗燒的溫度不夠,所以我們把測量上限為400的紅外線溫度計改為測量上限為700探針溫度計,希望藉由測量溫度來找出實驗失敗的原因。 第六、七次實驗 這兩次實驗我們更換了鐵砂與碳粉的比例,我們覺得可能是我們加的鐵砂不夠多,所以我們將原本的20:3調整成9:1,結果我們兩次都成功的煉出了微小的鐵渣,但是不明顯,我們決定在下次實驗碳粉的比例要提高。 第八、九次實驗 這兩次實驗我們將碳粉的比例提高成了5:7,我們發現雖然鐵渣大小雖然比上次大,但依然沒有到我們在崇德遺址看到的好,另外,我們覺得移動比例這個方法不是很好,所以下一次實驗我們要換個方法。 第十次實驗 這次實驗我們更換了我們的容器,由無蓋的坩鍋改為有蓋的茶壺,這樣做主要是防止空氣中的氧與容器中的鐵發生反應,並且我們懷疑探針溫度計會掉東西下來,但是這次實驗我們不僅沒有成功煉鐵,還把我們唯一的茶壺燒裂了,看來我們要將容器再更換。 第十一次實驗 這次我們換回了以前的坩鍋,不過有加蓋。終於,我們在這次的實驗成功地煉出了較大的鐵砂,雖然有點紅紅的,可是這是我們最好的結果了,希望在未來,還能有機會將實驗延伸下去。 現在想想第一次實驗的時候,因為經驗不足,所以把試管燒破了,再想想我們為了成功煉出鐵渣,一直更改操縱變因,到最後都有點忘記,這都是為了完成實驗。 | 蘇子淵 | 2022/9/29 下午 02:57:24 |
8 | 作者 黃詠安 標題 2022.09.24 前往崇德遺址及崇德海灘考察 內容 1.撰寫人:黃詠安 2.內容:我們到崇德遺址所在地實地採集崇德遺址所留下的陶片以及以及當時所遺留下來的鐵渣,我們發現我們所採集的陶片以及鐵渣皆為紅褐色,陶片大多為破碎的,而鐵渣的樣子與狗大便有一點相似。 在採集完陶片以及鐵渣後,我們到崇德海灘以及立霧溪採砂,透過分析立霧溪和崇德海灘的鐵砂含量,從中了解猴猴人煉鐵時的氧化鐵來源。 | 黃詠安 | 2022/9/28 下午 08:17:09 |
7 | 作者 蘇子淵 標題 2022/9/17參訪十三行博物館心得(解說員:王朝陽先生) 內容 十三行位於新北市八里區淡水河海口交界處的南岸,1957年地質學者林朝棨在這裡確認發現史前的煉鐵遺跡後,將它定名為十三行遺址。 十三行遺址距今1,800~500年前,屬於臺灣史前的鐵器時代,是目前確定擁有煉鐵技術的史前居民之一。 館中展示一座較完整的煉鐵爐,在煉鐵爐的上層即有大量的鐵渣出土,尤其是此坑南半部皆為紅土區,土質明顯有燒紅的現象。此爐長約2公尺,寬約1.7公尺,上部中間約為圓形的煉爐鍋體,惟上部口緣已經坍塌破壞。這是台灣所發現的第一個史前時代的煉鐵爐,證明了十三行的史前居民不僅會使用鐵器,更已經會製造鐵器,擁有煉鐵的技術。 2006年館區嘗試十三行文化的煉鐵爐重現的試驗,採取淡水河出海口附近海砂做原料,以木炭作為還原劑,成功煉出鐵礦,看到鐵渣。2018也曾嘗試煉鐵,並和日本學者合作交流,此次煉鐵的3D模型也在館中展示。 館中以模型展示還原先民煉鐵的過程,到海邊取砂、掏沙、以木炭煉鐵,人物擬真,工作過程清楚,使民眾可充份了解十三行人煉鐵的過程。 在花蓮的漢本、崇德遺址也都出現鐵渣及陶片,這些都是煉鐵遺跡,我們推測先民猴猴人士承襲十三行煉鐵技術,到花蓮立霧溪口,採砂煉鐵。 | 蘇子淵 | 2022/9/21 上午 10:59:27 |
6 | 作者 蘇子淵 標題 閱讀煉鐵相關文獻 內容 1.撰寫人:蘇子淵 2.札記省思:由於前三次實驗皆以失敗告終,所以我決定去查閱煉鐵相關文獻及書籍,在書籍中我了解到,原來煉鐵就是除去鐵礦石-氧化鐵中的氧原子,使氧化鐵還原成金屬態的鐵。簡單的說,從含鐵的化合物里把純鐵還原出來。 煉鐵的主要原料是焦炭、赤鐵礦和磁鐵礦等,鐵礦的含鐵量叫做品位,在冶煉前要經過選礦,除去雜質,提高鐵礦的品位,然後送入高爐冶煉。而焦炭的作用是提供熱量並產生還原劑一氧化碳。以下為煉鐵的反應式 3 C + 2 Fe2O3 → 3 CO2 + 4 Fe 查閱煉鐵相關文獻及書籍後,我們對煉鐵的過程有更深入的了解,希望在下一次實驗時能夠成功的煉鐵。 | 蘇子淵 | 2022/9/19 下午 04:49:07 |
5 | 作者 紀宥安 標題 第四次實驗室煉鐵 內容 1.撰寫人:紀宥安 2.札記省思:這是我們的第四次在實驗室嘗試煉鐵,同樣的,溫度已經高到超過紅外線溫度計的測量範圍,但根據我們的觀察,我們發現,燒過的鐵已有一些呈現「紅色」,可說是實驗的一大進展。而本生燈無法繼續燃燒的問題,我們在這次的實驗當中做了改善,我們準備的二至三個本生燈,在本生燈無法持續燃燒時,便使用另外一個,因此這也是我們推測此次鐵粉可以呈現「紅色」的一大原因。 經過漫長的實驗等待,我們在實驗結束後利用水將碳粉洗乾淨,希望可以看見煉出來的鐵渣,可惜我們並沒有發現,因此我們推測,或許是煉鐵比例出現問題,所以我們將會去搜尋相關資料及煉鐵化學式,找到兩者比例後,繼續嘗試。 | 紀宥安 | 2022/9/19 下午 04:48:00 |
4 | 作者 黃詠安 標題 第三次實驗室煉鐵 內容 1.撰寫人:黃詠安 2.札記省思:這是我們的第三次在實驗室嘗試煉鐵,由於在之前的實驗中,試管皆不幸破裂,,我們選擇了以陶瓷製的坩堝替代玻璃製的試管,嘗試在煉鐵時抵擋高溫的侵襲,避免破裂的情形發生。 在煉鐵的過程中,我們依據紅外線溫度計所顯示,溫度最少有到達攝氏384.2度,因外測量儀器的關係,只能測出攝氏400度以內的溫度,因此我們煉鐵的過程中,紅外線溫度計所顯示的溫度多次高於測量的範圍,以肉眼觀察,我們發現坩堝的底部長時間成紅色,表示溫度已經有達到一定的高度。根據文獻所顯示,陶瓷坩堝使用時的溫度可以達到攝氏1300度,相較於玻璃試管的使用溫度高,因此得以作為煉鐵時使用。 然而,實驗雖然有所進展,不過在實驗中,因為本生燈無法繼續燃燒的問題,因此將這一次的實驗被迫告一段落。我們認為這一次的實驗以這種方式落幕不是十分理想,不過經過這一次的實驗,我們可以了解到煉鐵時所需的溫度一定超過攝氏400度,燃燒的時間一定也不短,因此在實驗之前,我們要充分做好準備,要將本生燈的瓦斯灌好,才不會又再次因此而停止實驗。 | 黃詠安 | 2022/9/14 下午 09:29:25 |
3 | 作者 黃詠安 標題 第二次實驗室煉鐵 內容 1.撰寫人:黃詠安 2.札記省思:這是我們的第二次在實驗室嘗試煉鐵,經過上一次的經驗,我們選擇了較硬的試管,同時我們也將本生燈的火力調小、將試管較高一點,企圖避免試管破裂影響實驗。 在燒的過程中,我們用紅外線溫度計測量煉鐵時試管表面的溫度,在煉鐵的過程中,測出來的溫度多次達到三百之多,甚至在測量的時候顯示溫度過高無法測量。透過觀察,我們發現試管的底部呈現紅色,我們推測那是我們煉鐵時,溫度較高導致的。在查詢文獻之後,我們發現:玻璃在溫度大約攝氏600度時,玻璃會呈現紅色,當溫度達到大約攝氏700度時,玻璃會有位置稍微改變的情形發生,在大約800度時,玻璃就會變成液體。從文獻中我們得知,我們這一次的煉鐵溫度大約達到攝氏700度左右。我們等到試管冷卻後,用水將碳粉分離,來了解我們這一次的實驗是否有成功煉出鐵。 在漫長的等待後,我們將碳粉分離,經過觀察,我們認為這一次的實驗仍然沒有成功,不過經過這一次的實驗,我們了解了玻璃會有溫度無法煉鐵的問題,因此,我們下一次的實驗需要改進,將試管替換成其他器皿,否則就要解決玻璃耐熱度的問題。另外,我們認為碳粉的比例似乎不正確,需要增加碳粉的量,所以,在下一次的實驗中需要改進。 | 黃詠安 | 2022/9/14 下午 09:01:47 |
2 | 作者 黃詠安 標題 第一次煉鐵實驗心得 內容 1.撰寫人:黃詠安 2.札記省思:這是我們第一次嘗試煉鐵,我們將實驗室中既有的石墨磨碎,之後再將磨碎的石墨與我們分離出的鐵砂以比例混合,放入試管中,再以本生燈燒,進行氧化還原反應,希望可以模擬史前人類煉鐵,第一次煉鐵,我們在開始燒之後的五分鐘內,試管就裂了,我們就趕緊熄火。我們認為,試管的破裂可能是因為試管太薄,而且本生燈的火力太過於集中,因此,我們找了實驗室中較厚的試管,而且將試管稍微遠離本生燈,希望可以在試管破裂前煉出鐵。 再次開火進行氧化還原反應,經歷一段時間的等待,我們發現,雖然試管沒有破裂,但是試管有點融化,變得焦黑,因此我們在次關火。我們認為,如果可以找到較厚的試管,以及可以讓試管均勻受熱的方法,我們才可以煉出鐵。 雖然這一次的實驗並不是十分的成功,但是,經過這一次的實驗,我們了解到了許多事情,包括煉鐵時的器具的熔點不得低於煉鐵時氧化還原所需的溫度、不得將火力太過於集中、要注意火源與試管間的距離……等,因此,透過這一次的實驗,我們學到了很多經驗,希望可以吸取這一次的經驗,使下一次的實驗成功、順利! | 黃詠安 | 2022/9/10 下午 07:46:25 |
1 | 作者 黃詠安 標題 研究動機 內容 根據我們先前的研究,我們發現東部許多地方的含鐵量極高,實際到「漢本遺址」後,更讓我們對「煉鐵」有了相當濃厚的興趣,經過我們查詢相關資料後,我們發現在立霧溪一帶也有「崇德遺址」,並且有煉鐵的文化,因此我們期盼透過這次研究,了解相關煉鐵遺址與技術。 | 黃詠安 | 2022/9/6 下午 04:38:19 |
序號 | 截圖 | 網站簡介 | 上傳者 | 最後修改 |
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10 | 網站名稱 與部落共生共存的遺址-崇德遺址、富世遺址 網址 https://www.youtube.com/watch?v=qcfJNXOGzk0 網站簡介 走入部落,彎下腰,就能觸摸千年前的人類文明的陶片或冶鐵渣。族人是如何推動崇德遺址的教育活動,又能讓生活不受限制共存著?這裡曾是荷蘭及噶瑪蘭族為了淘沙金或狩獵的必經之地,更是族人以前賴以為生的耕作地-崇德遺址 | 蘇子淵 | 2022/9/26 下午 04:32:52 | |
9 | 網站名稱 【觀念】煉鐵的原理與產物 網址 https://www.junyiacademy.org/junyi-science/middle-school-physics-chemistry/s4zyh-/v/V0inoStejh0?fbclid=IwAR1Fe5X21Me5CkcfOGLEl2tsW0Ddi_XLUWuzZgDj2DILulRBddrCVJ1R1c8 網站簡介 此影片為均一教育平台之教學影片,藉由這個影片,我們了解煉鐵相關資料、化學式等。 | 紀宥安 | 2022/9/19 下午 04:58:07 | |
8 | 網站名稱 花蓮縣文化局記憶庫 網址 https://culture.hccc.gov.tw/zh-tw/archives/detail/space-1846 網站簡介 崇德考古遺址範圍大致涵蓋崇德村上崇德聚落及其東北側田園,西抵霧山的山腳,東南臨台地邊緣並向下延伸至下台地,交接的斜面北迴鐵路間。1930年代因開採砂金礦砂,經常出土人骨、陶器、黃金裝飾品等遺物,此遺址為全臺第一個出土金器的考古遺址,也有墓葬、煉鐵設施等遺跡現象。 | 黃詠安 | 2022/9/10 下午 07:14:22 | |
7 | 網站名稱 十三行文化 網址 http://ci6.lib.ntu.edu.tw/tamsui/subject/subject-2/pre_13hang_3.html?fbclid=IwAR3-1S1wTsCOASYuMMwUjkJTVw6l9NXm-2cYY7VjIys6b_LCajB05-xBfn4 網站簡介 十三行文化人的遺留極為豐富多樣。日常生活使用的容器主要是紅褐夾砂陶器;此外,因有煉鐵殘渣的發現,顯示當時已有煉鐵技術。石器的出土,相對而言較少,應該是因應鐵器工具使用之後的變化。另外,十三行文化還發現許多金、銀和銅製的金屬裝飾品,玻璃手鐲、耳玦、玻璃珠,以及瑪瑙珠首飾等。遺址的貝塚內,曾出現獸骨、魚骨和碳化稻米、種子,反映出當時的生態與生業。 | 黃詠安 | 2022/9/6 下午 04:45:26 | |
6 | 網站名稱 「煉人物語」十三行煉鐵爐重現 網址 https://blog.xuite.net/evanhoe/balihun/8872133-%E3%80%8C%E7%85%89%E4%BA%BA%E7%89%A9%E8%AA%9E%E3%80%8D%E5%8D%81%E4%B8%89%E8%A1%8C%E7%85%89%E9%90%B5%E7%88%90%E9%87%8D%E7%8F%BE%E2%80%A72006%2F10%2F21?fbclid=IwAR1bbUtCuZYhzTf5aB1jD21hXezxKmQITfn4VjNUqheo 網站簡介 八里國中及淡水正德國中的同學,由宋昱潔老師(台大人類學系碩士班)及陳傅俊老師、八里國中謝主任率領,進行一項重現十三行文化的煉鐵爐重現的試驗。 | 紀宥安 | 2022/9/6 下午 04:43:42 | |
5 | 網站名稱 2020花蓮藝文漫遊「『看見』連結時空的壹圓硬幣—崇德考古遺址特展」 網址 https://youtu.be/9okXP1gu9ts 網站簡介 花蓮縣文化局偕同秀林鄉公所於太魯閣文創園區 ,推出「『看見』連結時空的壹圓硬幣—崇德考古遺址特展」,透過考古發掘出的壹圓硬幣,連結族人傳統信仰,展出近年考古發掘文物。崇德考古遺址始自距今約1,300年,一直持續到原住民時代,深具研究價值,花蓮縣文化局為便民服務,於2019年依據「花蓮縣政府考古遺址試掘委託辦理要點」在崇德考古遺址進行試掘與搶救發掘,出土砌石結構與墓葬,其中墓葬伴隨精美的陪葬陶罐,發掘成果實為豐碩。 | 黃詠安 | 2022/9/6 下午 04:36:26 | |
4 | 網站名稱 鹼金族加水 網址 https://www.youtube.com/watch?v=7Le5XBF9zI8 網站簡介 透過不同金屬,實驗加水後的反應,以驗證金屬活性表。 | 紀宥安 | 2022/9/6 下午 04:22:45 | |
3 | 網站名稱 【葡萄牙、西班牙、荷蘭人眼中的黃金之河立霧溪】十三行文化人東遷花蓮 崇德遺址發現煉鐵、煉金的猴猴人遺跡 老祖先千年尋金之旅 網址 https://siow3033.wixsite.com/austronesiaformosa/post/%E3%80%90%E8%91%A1%E8%90%84%E7%89%99%E3%80%81%E8%A5%BF%E7%8F%AD%E7%89%99%E3%80%81%E8%8D%B7%E8%98%AD%E4%BA%BA%E7%9C%BC%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%BB%83%E9%87%91%E4%B9%8B%E6%B2%B3%E7%AB%8B%E9%9C%A7%E6%BA%A 網站簡介 立霧溪擁有砂金,可說是一條黃金之河,太管處指出,從文獻發現葡萄牙、西班牙、荷蘭等海權國家曾於16、17世紀陸續到立霧溪尋寶找砂金,崇德遺址發現石器時代之石錘、扁平石器、玉管、陶紡輪、陶偶、素麵陶及印文陶等。 崇德遺址的重要性在哪裡?據中研院劉益昌等人1988年起的考古研究顯示,由於立霧溪出產沙金,在距今約1300年的金屬器時代中晚期,就有「十三行文化普洛灣類型」人群,在此從事冶鐵、淘金及冶金活動,是全台第一個發現有金器的考古遺址。 | 蘇子淵 | 2022/9/6 下午 12:48:38 | |
2 | 網站名稱 台灣史前文化博物館 網址 https://beta.nmp.gov.tw/enews/no431/page_02.html 網站簡介 近年來崇德遺址的研究成果顯示,大約在距今1500-900年前左右的鐵器時代,生活在此地的居民具有冶鐵技術,而且從他們使用的陶器種類來看,很可能與北部十三行文化、東部靜浦文化有一定的互動關係。目前出土金製品的遺址包含位於新北市的十三行遺址、宜蘭縣的漢本遺址與利澤簡遺址、臺東縣的八桑安遺址與舊香蘭遺址,在物質遺留上也有部分相似性。 | 黃詠安 | 2022/9/5 下午 04:45:37 | |
1 | 網站名稱 從人猿時代進化到鐵器時代 網址 https://www.facebook.com/watch/?v=3290733374495069 網站簡介 透過影片,發現人類經過一次次的實驗與修正,一步一步地從人猿時代進化到鐵器時代,造就了現今如此便利的生活,我們希望可以用類似的方式,完成煉鐵。 | 紀宥安 | 2022/9/5 下午 04:37:03 |