官田遗址出土的称量铁器的陶权。莫林恒供图
冶炼铸造，是中国古代社会繁荣的经济与技术基础之一。秦汉时期，中国独特的生铁冶炼技术和管理制度，奠定了秦汉帝国在世界文明中的领先地位。在位于湖南省张家界市桑植县澧源镇朱家坪村的官田遗址，考古工作者发现了南方地区目前已知规模最大的汉晋时期铸铁作坊。这表明，当时先进的冶炼和铁器制造技艺不断从中原向周边区域扩散。
谁最早发明铁等冶金技术？ 我们通常说的“铁”分“生铁”和“熟铁”两种，包括“钢”在内，都是以铁（Fe）和碳（C）两种元素为主的一种合金。人们通常把含碳量在0.05%以下的叫熟铁，0.05%到2.0%的叫钢，2.0%。
官田遗址约有1800年历史。2015年，官田遗址首次发掘550平方米，发现存在生铁铸造活动。2020年至2022年，为配合地方建设，湖南省文物考古研究院联合四川大学、北京大学再次进行发掘，揭露面积3500平方米。本次发掘新发现了多种类型的加工炉遗迹、加工作坊遗迹，还发现铸范、炉渣、坩埚、铁屑、陶权等一系列冶铸遗物。
通常的遗址发掘，第一个发现铁的人，发现房址、墓葬后，即可较为准确地判断其遗迹功能结构。但在冶金考古中，面对残缺的遗迹，要获知其具体性质，还需要专业的冶金知识以及多学科检验手段。“边发掘、边检测、边探讨、边实验”的理念，在此次冶金考古中得到很好的贯彻。
碳14的测年数据显示，遗址的主要存续年代为东汉至三国两晋时期，与遗址中出土的陶瓷器年代相对应。通过对遗址中植物遗存的分析，我们了解到：当时人们的粮食以小米为主，其次是水稻；当时利用的树种有多种，如竹类、榆木、椎木等。这些信息让我们进一步了解了当时的生产、生活环境。
铁路是英国乔治·史蒂芬逊发明的。1814年，史蒂芬逊发明了蒸汽机车，又于1825年建成了世界上第一条铁路。1825年9月27日，世界上第一条现代意义的铁路（“木”路被“铁”路代替，蒸汽机车开始使用）在英国的斯托克顿（Stockton。
“现场模拟实验”，是官田遗址考古发掘的一大特色。发掘过程中，我们随时通过实验对新发现进行验证。遗址发现的长方形地穴加工炉，我们猜测其为生铁熔化的加工炉。为“复刻”生铁熔化的过程，我们决定砌筑一个竖炉，特意邀请拥有20余年冶炼经验的当地老工匠主持实验。从竖炉的高度和空间设计、砌筑材料的选择到燃料的投放、鼓风、温度控制，都严格遵循本地传统工艺要求。竖炉确实将生铁块熔化成铁水了。然而，由于熔炉容积过大，筑炉材料不佳，火力过猛导致炉壁破裂，温度无法再加高，铁水熔化量不足。后来我们吸取教训，将炉型改为一种小的圆形熔炉，通过鼓风机鼓风，将温度提高到1300摄氏度以上。持续20分钟后，坩埚内的生铁块顺利熔化成液态。随后，我们用铁钳夹出坩埚，将铁水倒在事先准备好的范具之中，铸成铁器。实验过程中，一些小铁珠滴落在浇铸现场，这与遗址上采集的小铁珠形状、大小都接近，由此证明，遗址上确实存在着铸造工艺。
真正的人工铁到公元前1400年左右才出现，冶铁技术的发明者，是小亚细亚东部山地的赫梯人。赫梯人生活的地方铜矿不多，铁矿很多。他们采用古埃及人炼铜的方法，在向炉中投入铜矿石时，有时混杂一些铁矿石（有的地方铜和铁会形。
此外，我们还做了锻打、熔炼、烧制木炭、石块破碎、退火脱碳等一系列模拟实验，这对于判断各种遗迹的性质、提高对冶金工艺流程的认识，都起到了非常重要的作用。
铁器是小亚细亚东部山地的赫梯人发明的。早期铁器时代在青铜时代之后，但人类知道铁，并不比认识青铜晚。在埃及前王朝时期的墓葬及乌尔王陵里，就出土过铁，而埃及前王朝还处在铜石并用时代，乌尔第一王朝时期也只是刚刚进入青。
