重慶臨江二隊明代煉鋅遺址1號冶煉爐
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(shù)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(chǎn)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(shù)的出現(xiàn)和成熟比銅、鐵、錫、鉛等金屬晚得多。煉鋅史的文獻(xiàn)研究、民族學(xué)調(diào)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(xì)節(jié)也被逐漸還原。
據(jù)悉，我國已確認(rèn)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。
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(qū)的規(guī)劃保護(hù)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(chǎn)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(guān)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(jié)構(gòu)最清晰的明代冶鋅爐。
學(xué)界普遍認(rèn)為，中國關(guān)于煉鋅技術(shù)的最早記載出現(xiàn)在明末宋應(yīng)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(xué)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(jìn)行科學(xué)分析，結(jié)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(chǎn)研究院副院長白九江介紹，這一發(fā)現(xiàn)對于復(fù)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(gòu)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(cè)墻體建在爐柵上，用條形磚錯縫平砌，結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)成。工作區(qū)內(nèi)由煉爐、堆煤坑、堆礦坑、蓄水池等系列設(shè)施構(gòu)成；生活區(qū)是作坊工人起居生活的場所，同時也是產(chǎn)品的存放地；廢棄堆積區(qū)是傾倒煤渣、殘破反應(yīng)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(zhì)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(fù)原當(dāng)年的冶煉技術(shù)。隨著田野考古工作的展開，大量與煉鋅工藝流程有關(guān)的遺物，如反應(yīng)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(yīng)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(yīng)罐內(nèi)，并盛入適量水，然后，在罐口處用黃泥做出冷凝窩封閉反應(yīng)罐，并從反應(yīng)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(yīng)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(yīng)罐內(nèi)發(fā)生系列反應(yīng)，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(jié)晶。待冷卻完畢，打破反應(yīng)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(jìn)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(diào)查發(fā)掘，冶金考古學(xué)家們對煉鋅的起源時間也有了新的認(rèn)識。
白九江認(rèn)為，近期煉鋅考古成果將我國單質(zhì)鋅冶煉的歷史提前。關(guān)于單質(zhì)鋅的始煉時間，著名錢幣專家周衛(wèi)榮提出了明晚期說，認(rèn)為中國單質(zhì)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(xué)界的公認(rèn)。而通過對近年來考古發(fā)現(xiàn)的年代檢測表明，單質(zhì)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(hù)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(jié)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(shù)的起源和發(fā)展研究中也具有十分重要的意義。
相關(guān)鏈接
我國開始冶鋅的年代在學(xué)界仍有爭議，然而煉鋅技術(shù)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(dá)歐洲的沉船中，發(fā)現(xiàn)純度高達(dá)98.99%的鋅錠，可見當(dāng)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(xué)者認(rèn)為印度是最早發(fā)明煉鋅術(shù)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(shù)是各自獨立發(fā)展起來的還是有傳承關(guān)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(jì)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(jìn)行交易的行為。黃金質(zhì)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(jīng)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(jīng)專家鑒定屬紀(jì)念性質(zhì)，當(dāng)為明代嘉靖時期東川府開始鑄錢時，為紀(jì)念開爐而鑄，具有較高的保存和研究價值。
