中國古代煉鋅工藝，冶煉技術，鋅高溫下易揮發(fā)、難捕獲，其冶煉技術的出現(xiàn)和成熟的時間較晚。

簡介

在古代，鋅又被稱作白鉛、水錫、白水鉛、倭鉛等，由于在高溫下易揮發(fā)、難捕獲，故其冶煉技術的出現(xiàn)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(fā)掘中，發(fā)現(xiàn)了兩座保存較完好的冶鋅爐，終于揭開明代煉鋅工藝的神秘面紗。

我國是世界上較早發(fā)現(xiàn)和煉制鋅的國家。在古代，鋅又被稱作白鉛、水錫、白水鉛、倭鉛等，由于在高溫下易揮發(fā)、難捕獲，故其冶煉技術的出現(xiàn)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(fā)掘和田野考古工作的深入，古人煉鋅過程及細節(jié)也被逐漸還原。

據(jù)悉，我國已確認的古代煉鋅遺址有36處，重慶市是分布數(shù)量最多的地區(qū)，共有20余處，主要分布在豐都、石柱、酉陽、忠縣等地。其中，位于忠縣洋渡鎮(zhèn)的臨江二隊冶煉遺址，是迄今為止三峽地區(qū)發(fā)掘的規(guī)模最大、保存最完好的明代冶鋅遺址。

冶煉窯爐出土

忠縣洋渡臨江二隊冶煉遺址是三峽消落區(qū)的規(guī)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(fā)掘，共清理出與冶煉相關的各類遺跡125個，出土陶、瓷、鐵器、銅器等遺物700余件，其中發(fā)現(xiàn)了兩座保存較完好的冶煉爐，是三峽地區(qū)乃至全國目前所發(fā)現(xiàn)保存最完好、結構最清晰的明代冶鋅爐。

學界普遍認為，中國關于煉鋅技術的最早記載出現(xiàn)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么樣，考古學家們只能根據(jù)發(fā)掘出土的殘存爐窯和史料推斷。而現(xiàn)在，通過對出土冶煉爐進行科學分析，結合《天工開物》中所記載的冶煉程序，明代煉鋅工藝的場景得以被再現(xiàn)還原。重慶市文化遺產研究院副院長白九江介紹，這一發(fā)現(xiàn)對于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(fā)展變化等提供了寶貴的實物資料。

據(jù)介紹，煉爐平面為長條形，由爐床、窯室兩部分組成。爐床多建于生土上，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，兩端墻體用土坯或磚直接在爐床上壘砌，兩側墻體建在爐柵上，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(qū)、生活區(qū)和廢棄堆積區(qū)三部分構成。工作區(qū)內由煉爐、堆煤坑、堆礦坑、蓄水池等系列設施構成；生活區(qū)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(qū)是傾倒煤渣、殘破反應罐等冶煉廢棄物和生活垃圾的場所。遺址往往位于臨江低地或沖溝，便于運輸、用水、傾倒廢棄物等。

揭開面紗

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℃，由于還原溫度與沸點非常接近，所以通常還原后獲得的是氣態(tài)鋅，如果沒有快速冷凝的回收裝置，氣態(tài)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象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(tài)鋅的奧秘——借助特制的反應罐。冶煉鋅首先將鋅礦石和煤敲碎并混勻，填裝于專門制成的反應罐內，并盛入適量水，然后，在罐口處用黃泥做出冷凝窩封閉反應罐，并從反應罐的肩部用泥條往上盤筑形成10厘米左右的空腔，加冷凝蓋形成冷凝區(qū)。為防止高溫冶煉過程中罐體發(fā)聲爆裂，反應罐在入爐前需在外壁包裹一層黃泥，后將其放置于煉爐的爐柵之間，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后，反應罐內發(fā)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(qū)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，才能得到比較純凈的鋅。

冶鋅歷史被提前

近年來，通過一系列煉鋅考古調查發(fā)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。關于單質鋅的始煉時間，著名錢幣專家周衛(wèi)榮提出了明晚期說，認為中國單質鋅的冶煉萌生于明嘉靖年，形成于明萬歷年，這一說法得到了學界的公認。而通過對近年來考古發(fā)現(xiàn)的年代檢測表明，單質鋅的冶煉歷史很可能要早于明嘉靖時期。

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(qū)近年來煉鋅考古收獲的肯定，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(fā)展研究中也具有十分重要的意義。

相關鏈接

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(fā)現(xiàn)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(fā)明煉鋅術的國家。兩國煉鋅均采用了泥罐蒸餾法，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(fā)展起來的還是有傳承關系，因匱于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?zhèn)?，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(jù)史料記載，明世宗嘉靖6年開鑄“嘉靖通寶”，由此開始采用黃銅鑄錢。云南會澤發(fā)現(xiàn)過一枚巨型“嘉靖通寶”，重41.47公斤，直徑58厘米，為世界罕見。經專家鑒定屬紀念性質，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。