中國古代煉鋅工藝

在古代，鋅又被稱作白鉛、水錫、白水鉛、倭鉛等，由於在高溫下易揮發、難捕獲，故其冶煉技術的出現和成熟比銅、鐵、錫、鉛等金屬晚得多。

基本介紹

• 中文名：中國古代煉鋅工藝
• 鋅的別稱：白鉛等
• 鋅的特點：高溫下易揮發、難捕獲
• 國家：中國

簡介

在古代，鋅又被稱作白鉛、水錫、白水鉛、倭鉛等，由於在高溫下易揮發、難捕獲，故其冶煉技術的出現和成熟的時間較晚。2013年6月至8月，重慶市文化遺產研究院在對忠縣洋渡臨江二隊冶煉遺址的考古發掘中，發現了兩座保存較完好的冶鋅爐，終於揭開明代煉鋅工藝的神秘面紗。

我國是世界上較早發現和煉製鋅的國家。在古代，鋅又被稱作白鉛、水錫、白水鉛、倭鉛等，由於在高溫下易揮發、難捕獲，故其冶煉技術的出現和成熟比銅、鐵、錫、鉛等金屬晚得多。煉鋅史的文獻研究、民族學調查過去雖有一些開展，但從考古角度研究煉鋅問題卻是最近10多年才有的。而今，隨著煉鋅遺址的發掘和田野考古工作的深入，古人煉鋅過程及細節也被逐漸還原。

據悉，我國已確認的古代煉鋅遺址有36處，重慶市是分布數量最多的地區，共有20餘處，主要分布在豐都、石柱、酉陽、忠縣等地。其中，位於忠縣洋渡鎮的臨江二隊冶煉遺址，是迄今為止三峽地區發掘的規模最大、保存最完好的明代冶鋅遺址。

重慶臨江二隊明代煉鋅遺址1號冶煉爐

最完整的冶煉窯爐出土

忠縣洋渡臨江二隊冶煉遺址是三峽消落區的規劃保護項目之一，距今已有500多年歷史。該遺址東西長約300米，南北寬40至60米，埋藏面積約1.5萬平方米。2013年6月至8月，重慶市文化遺產研究院對該遺址實施了2100多平方米的考古發掘，共清理出與冶煉相關的各類遺蹟125個，出土陶、瓷、鐵器、銅器等遺物700餘件，其中發現了兩座保存較完好的冶煉爐，是三峽地區乃至全國目前所發現保存最完好、結構最清晰的明代冶鋅爐。

學界普遍認為，中國關於煉鋅技術的最早記載出現在明末宋應星所著的《天工開物》一書中。以往，明代煉鋅爐究竟長什麼樣，考古學家們只能根據發掘出土的殘存爐窯和史料推斷。而現在，通過對出土冶煉爐進行科學分析，結合《天工開物》中所記載的冶煉程式，明代煉鋅工藝的場景得以被再現還原。重慶市文化遺產研究院副院長白九江介紹，這一發現對於復原明代煉鋅爐的形制、了解煉鋅工藝流程、研究煉爐形制發展變化等提供了寶貴的實物資料。

據介紹，煉爐平面為長條形，由爐床、窯室兩部分組成。爐床多建於生土上，床面上用條形磚砌置墩磚，個別可見墩磚上橫向的過橋磚，墩磚與過橋磚共同構成爐柵；窯室呈馬槽形，兩端牆體用土坯或磚直接在爐床上壘砌，兩側牆體建在爐柵上，用條形磚錯縫平砌，結構頗為精巧。

此外，白九江還介紹，冶煉遺址往往成群分布，每個遺址由若干個冶煉場構成。單個冶煉場主要由工作區、生活區和廢棄堆積區三部分構成。工作區內由煉爐、堆煤坑、堆礦坑、蓄水池等系列設施構成；生活區是作坊工人起居生活的場所，同時也是產品的存放地；廢棄堆積區是傾倒煤渣、殘破反應罐等冶煉廢棄物和生活垃圾的場所。遺址往往位於臨江低地或沖溝，便於運輸、用水、傾倒廢棄物等。

揭開煉鋅工藝的面紗

自然界的鋅一般為氧化鋅，還原溫度是904℃，而單質鋅的沸點為906℃，由於還原溫度與沸點非常接近，所以通常還原後獲得的是氣態鋅，如果沒有快速冷凝的回收裝置，氣態鋅會逃逸或迅速氧化為氧化鋅。那古人究竟是如何克服這一難題的呢？

《天工開物·五金》提供了明代煉鋅的“密封蒸餾法”，然而研究者過去只能憑想像復原當年的冶煉技術。隨著田野考古工作的展開，大量與煉鋅工藝流程有關的遺物，如反應罐、煤渣、煤餅、鋅礦、鋅錠、冷凝蓋等出土，加上對幾座保存完好的冶煉爐的考察，冶金考古專家們基本揭示了捕捉氣態鋅的奧秘——藉助特製的反應罐。冶煉鋅首先將鋅礦石和煤敲碎並混勻，填裝於專門製成的反應罐內，並盛入適量水，然後，在罐口處用黃泥做出冷凝窩封閉反應罐，並從反應罐的肩部用泥條往上盤築形成10厘米左右的空腔，加冷凝蓋形成冷凝區。為防止高溫冶煉過程中罐體發聲爆裂，反應罐在入爐前需在外壁包裹一層黃泥，後將其放置於煉爐的爐柵之間，四周堆放煤餅、爐渣，爐柵下投放柴薪、木炭等燃料。用火點燃薪炭引燃煤餅後，反應罐內發生系列反應，還原出的鋅蒸汽通過冷凝窩的通氣孔上升至冷凝區冷卻，便可得到金屬鋅結晶。待冷卻完畢，打破反應罐即可取出鋅塊。

不過，專家們也表示，通過上述方式得到的鋅是粗鋅。一般還要通過炒鋅進行精煉，才能得到比較純淨的鋅。

冶鋅歷史被提前

近年來，通過一系列煉鋅考古調查發掘，冶金考古學家們對煉鋅的起源時間也有了新的認識。

白九江認為，近期煉鋅考古成果將我國單質鋅冶煉的歷史提前。關於單質鋅的始煉時間，著名錢幣專家周衛榮提出了明晚期說，認為中國單質鋅的冶煉萌生於明嘉靖年，形成於明萬曆年，這一說法得到了學界的公認。而通過對近年來考古發現的年代檢測表明，單質鋅的冶煉歷史很可能要早於明嘉靖時期。

去年，重慶冶金遺址群被列為第七批全國重點文物保護單位。白九江表示，這是對重慶地區近年來煉鋅考古收穫的肯定，也是煉鋅考古重要突破的必然結果，對我國古代煉鋅史、冶金史研究有重大意義。這一系列冶鋅遺址不僅填補了我國古代冶金史的空白，提供了全新的實物資料，而且在世界冶鋅技術的起源和發展研究中也具有十分重要的意義。

相關連結

我國開始冶鋅的年代在學界仍有爭議，然而煉鋅技術的高超程度毋庸置疑。一艘從瑞典哥德堡港附近打撈上來的1745年(清代乾隆年間)由中國駛達歐洲的沉船中，發現純度高達98.99%的鋅錠，可見當時技藝的高超。然而中國是否為最早冶鋅的國家仍有爭議。近年來，部分學者認為印度是最早發明煉鋅術的國家。兩國煉鋅均採用了泥罐蒸餾法，冶煉的溫度也大致相同，但在冷凝方式上截然不同。兩國的煉鋅技術是各自獨立發展起來的還是有傳承關係，因匱於充足的佐證材料而尚難定論。而歐洲卻遲至18世紀才開始注意到鋅的存在，比中國晚400年左右。

在古代，鋅的主要用途是與銅合煉為黃銅。我們常在某些古裝劇上看到，一些商人通過牙咬來辨別黃金真偽，在歷史上確有其事。在古代，就有利用黃銅與黃金顏色相近，而冒充黃金進行交易的行為。黃金質軟，用指甲能劃出淺痕，牙咬能留下牙印，而黃銅是合金，硬度大。

明代嘉靖年間，錢局已經大量使用鋅鑄造黃銅錢。據史料記載，明世宗嘉靖6年開鑄“嘉靖通寶”，由此開始採用黃銅鑄錢。雲南會澤發現過一枚巨型“嘉靖通寶”，重41.47公斤，直徑58厘米，為世界罕見。經專家鑑定屬紀念性質，當為明代嘉靖時期東川府開始鑄錢時，為紀念開爐而鑄，具有較高的保存和研究價值。