序言
众所周知,重庆是一座工业发达、工业底蕴深厚的大都市。按照各市统计局对2023年前3季度经济运行状况的公布,重庆以8830.19亿元的第二产业增加值稳居中西部第一,排名全国第二,仅次于深圳[1]。近现代历史上,重庆工业的腾飞主要有三次高潮,一是源于19世纪末开埠时期,轻工业得到了发展,二是抗战及解放战争前,抓住战时内迁时机钢铁、兵工等重工业得到进一步发展;三是“三线建设时期”重庆被确定为重点建设城市,实现了现代工业大发展。工业对一个国家的总体实力至关重要,是“立国之本,强国之基”。其实,重庆历史上工业发展的辉煌还可以追溯至更早的明清时期,那个时候的重庆长江、乌江上不但有往来的货船,更有炉火熊熊,烟气不断的大生产场景,就连丰都、石柱交界处的七曜山上都遍布冶炼遗址,茂密的山林也曾因当作燃料而被过度砍伐,成了光秃秃的山[2]。
原来,如此规模的冶炼活动自然不会是私人和少数商贾的个人行为,是明清封建王朝秩序下的国家资源生产链的重要一环,这种资源就是当时铸造货币的重要原料之一——锌。锌是一种有色金属,能与多种有色金属制成合金,其中最主要的是与铜、锡、铅等组成的黄铜。明清时期黄铜是铸造钱币的主要原材料,可以说明清时期商品经济的蓬勃发展离不开黄铜和锌。
一、长江边的“药罐子”与中国最早的单质锌冶炼
重庆地区古代炼锌的发现并非偶然。早在1958年,为配合长江三峡水库建设工程,由四川省博物馆、重庆市博物馆和四川大学历史系等单位组成了一支62人的文物调查队(图一),在丰都县兴义镇张家坪村(今杨柳寺村)的长江边上发现了大量的内壁附着有矿渣的陶罐以及燃烧过的煤炭、土块等遗物。这些陶罐曾被当地百姓误认为是中医煎药的陶罐。1984年冬季的一天,当地村民张学民在建房开挖房基时,在泥土中的一块石板上(疑似为特质的土龛)发现了十余块金属块,其中三块为长方形,形体较大,其余金属块较小,底面较平,上端为弧形(图二)。遗憾的是,这些金属块仅有一块由于上交至文化馆(现存三峡博物馆)而得以保存[3],其余均已下落不明。这块金属块,后来经过专家分析检测,是含锌量高达99%的锌锭[4]。
图一 1958年“四川省长江三峡水库文物调查队全体合影”
此后,考古工作者对这一地区的炼锌遗址进行了多次考古调查、发掘,最终确认在丰都县镇江镇至忠县洋渡镇约30公里区域内,长江两岸海拔在155~170米之间的台地上,分布有二十余处炼锌遗址,其面积由于江水的反复消长侵蚀,在1000~15000平方米不等(图三、四)。此外,在长江支流的乌江两岸和丰都和石柱交界的七曜山山区(石柱三星乡、龙潭乡、丰都武平镇)也发现有十余处炼锌遗址(图五、六)。经过考古工作者的进一步工作,确认这些遗址时代在明代中晚期至清代早中期之间,不但构成了中国最大规模的炼锌遗址群,更是提供了比明末宋应星《天工开物》中用泥罐“开炼倭铅”(图七)还要早一百多年的中国最早单质锌冶炼实物证据[5]。
图二 丰都庙背后遗址出土明代锌锭
图三 丰都九道拐遗址局部
图四 忠县临江二队遗址航拍
图五 酉阳鱼池岭遗址远景
图六 石柱老窑厂遗址远景
图七《天工开物•五金》中“升炼倭铅“图
二、锌是怎样炼成的?
我们知道,青铜冶炼是人类最早掌握的冶金技术,甘肃马家窑遗址出土了距今5000年左右的青铜刀,而夏商周璀璨的青铜文明更是闻名世界。冶铁技术方面,甘肃临潭磨沟齐家文化墓地出土了距今3400年左右的人工冶铁制品,秦汉时期,生铁冶炼和生铁制钢技术进一步成熟,为秦汉帝国的诞生孕育了土壤。相比之下,锌作为常见有色金属之一,是古代铜、锡、铅、金、银、汞、锌等 7 种有色金属中被人工提炼最晚的一种,在中国,直到明代才被古人成功驯服。这是由于氧化锌的还原温度(904℃)与其沸点(906℃)十分接近,当煤炭和锌矿一起加热时,温度很快高达1000℃以上,这时锌很快成为蒸气状态,随烟散失。只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,锌锭才有可能被获得,所以气态锌的捕获是炼锌工艺的难点。
然而,上述难题被重庆古代工匠创造性地解决了。他们首先将氧化锌矿料、煤炭按一定比例盛入陶质冶炼罐内,罐口放置陶质冷凝窝,从罐肩部上接冷凝室,再加盖密封。之后,冶炼罐外侧用泥加固,再将罐子放于冶炼炉中,在四周放置煤饼,最后在炉内放入柴火、煤炭进行烧炼。当炉内温度到达的时候,罐内的锌矿与煤发生氧化还原反应,还原出气态锌,锌蒸气通过冷凝窝的小孔上升至冷凝区冷却,形成液态锌再滴入冷凝窝中,最终得到了冶炼好的锌(图八、九)。
图八 忠县临江二队遗址出土的冶炼罐
图九 冶炼罐炼锌工艺复原示意图
三、好锌源自中国造
随着明清经济的发展和货币需求的不断增大,锌产量也在逐步增加。据文献记载,清代前期,全国锌年产量可达839万斤,重庆最高峰曾达150万斤[6]。清代,中国出产的锌锭还出口至日本、欧洲等地。20世纪初,1872年,对一艘由广州驶往欧洲的沉船的打捞后,发现了“万历十三年”字样的金属块,经检测其为含锌98.99%的锌锭,据称这批锌锭为1745年由中国广州出口交付瑞典,后沉没于瑞典西南海港附近。有文献指出,炼锌技术约在1737年首先从中国传到英国,并于1743年在布里斯托尔(BriStol)建立了一个炼锌工厂[7]。有学者认为,单质锌及其生产技术为后来的派克斯炼银方法[8]乃至第一次工业革命都具有一定影响。
尾声
随着长江三峡工程的顺利完工,曾经炉火辉煌的炼锌遗址也安静地沉睡于江水之下。只是,一朵朵浪花不经意间拍打着江岸,仿佛诉说着这里曾经的繁忙与喧嚣。历史上,重庆地区的能工巧匠在技术上不断创新,逐渐形成了具有特色、领先全国的炼锌工艺。如今,虽然传统的炼锌业已被现代化生产代替,但其历史价值和背后蕴含的工匠精神仍值得被人们珍视。重庆地区的古代炼锌作为中国金属冶炼史上的重要篇章,充分展现了中华民族的高超智慧和无比创造力。在当今时代,我们应当珍惜这些宝贵的文化遗产,传承和发扬中国古代冶金技术的优秀传统,为现代工业的发展注入新的活力。
注释:
[1] 数据来源于网络:https://m.163.com/dy/article/IK3K0MK905563WUS.html.
[2]《补辑石柱厅新志》等文献记载,清代中后期,七曜山片区因为常年进行开矿和冶炼活动,煤炭、锌矿以及森林木材资源接近匮乏,冶炼生产入不敷出,再加上高山洪水偶发破坏炼炉等因素,最终导致七曜山片区的炼锌生产走向衰亡。
[3] 李大地、白九江、袁东山:《炼锌考古探析》,《江汉考古》2013年第3期。
[4] Liu Haiwang, Chen Jianli, Li Yanxiang,et al. Preliminary multidisciplinary study of the Miaobeihou zinc-smelting ruins at Yangliusi village, Fengdu county, Chongqing. Metals and Mines-Studies in Archaeometallurgy.London:Archetype Publications,2007.
[5] 重庆市文物局、重庆市移民局编:《重庆炼锌遗址群》,北京:科学出版社,2018年。
[6] 周寅寅、肖碧瑞:《重庆地区清代冶锌生产与管理_兼论黔铅在重庆的转运》,四川大学博物馆等编:《南方民族考古》第十四辑,北京:科学出版社,2017年。
[7] John Percy:Metallurgy, London:John Murray,Albemarle street, 1861:520
[8] 李延祥、黄全胜:《倭铅勾金考》,《广西民族大学学报》(自然科学版),第19卷第3期,2013年8月。
图文:肖碧瑞