宋代福建矿冶业及其冶铸技术.docx

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宋代福建矿冶业及其冶铸技术

宋代福建矿冶业及其冶铸技术

两宋时，福建矿冶业和冶铸技术有了迅速发展，呈现一派“矿石云涌，炉炭之焰，未之有熄”的繁荣景象，其技术与产量在全国都占有重要地位。

一、矿冶业的繁盛

矿冶业，福建古已有之。

福州古称“冶城”，即“以越王冶铸为名”。

中唐以后，福建矿冶业虽有一定发展，但在全国仍不著名。

宋代以后，福建矿冶业便迅速发展起来。

北宋初期，福建矿冶业颇具规模，有银场二十七，铁场二十，铜，铝场各二十八处，占全国首位。

宋初至熙宁、元丰年间（960～1078年）全国矿冶业已呈上升趋势，尤以福建发展最快。

原来没有金、锡矿场的福建，此时也设置了金场四处，锡场五处，银场则有二十七处，铜场四十四处，铅场三十一处，比宋初均有较大增加，且居全国首位。

其中唯有铁矿减少多处，降为十一处。

至于宋代福建路矿冶的产量，史料虽没有明确记载，但我们可以从岁课额中间接推算出来。

根据“熙丰法”、“二八抽分制”，即百分之二十的税率，以及《宋会要辑稿·食货三十三》中有关岁课量的记载，推知元丰元年（1078年）福建路下列金属的产量分别为：

金755两，银34.5万两，铜3.8万斤，铁16.3万斤，铝547.7万斤。

在距今近一千年的古代，这些产量应该说是相当可观的。

还应指出，因为当时政府无法完全禁止民间私自采炼，故实际产量当比这些统计数字更高一些。

以全国情况看，此时福建银的产量占全国总产量的32%，位居第一。

铅的产量亦颇可观，仅次于广南东路而位居第二。

此外，金、铜均名列全国第三。

铁在全国也算中等水平。

南宋的矿冶产量，从全国来看，绍兴年间（1131～1162年）矿场数虽多于北宋，但其产量却不如，乾道年间（1165～1173年）产量继续大幅度下跌。

就福建来说，总的趋势也是下降。

据统计，南宋初期福建铜、铁、铅产量分别为元丰元年的28.5%、122.5%和5.1%，下降幅度大于全国平均水平；而乾道二年（1166年）铜、铁、铅产量则分别为南宋初期的11.4%、100%和23.2%，下降幅度比全国平均水平小。

且三者中铁是例外，南宋初年的产量超过了元丰元年，此后亦无下降，而其时全国的情况则相反。

再以福建路和他路相比较：

元丰元年荆湖南路的铜产量近三倍于福建，至乾道二年则仅及福建的28%。

这说明，虽然此期间福建矿产量从绝对量来说是下降了，但相对于全国其他地方的情况，却是上升的。

蓬勃发展的福建矿冶业具有自己的特点。

首先，开发范围极其广泛。

宋代福建八州军中，只有辖区最小的兴化军无矿场设置。

而其矿场分布率高达87.5%，为全国之冠。

其次，数种金属同场并产的现象比较普遍。

宋代福建许多矿场都是数种金属并产，有银铜铅锡并产的，也有银铜铅，银铜锡，银铅锡、铜铁铅、金银铅并产的，还有银铜、银铅、铜铅、金铜、金银并产的，合计共48场，占福建矿场总数的51%，在全国亦名列前茅。

第三，矿场规模大多较小。

元丰元年建州八铜场平均每处产铜不到1万斤，福州二铜场是年共产铜9.5万多斤，平均每处亦不过4万多斤。

铅场规模亦不大，元丰初以前，闽、粤所设场数大致相同，然元丰元年闽铅课量仅及粤之34%。

综观福建各金属矿场数目与各金属矿岁课量在全国所占之比例，后者远低于前者。

第四，如前所述，宋代中后期福建矿场衰落幅度远低于全国。

北宋末叶，由于官府控制和剥削的加剧以及各地矿源久经大量开采，普遍发生产量递减成本递增的现象，全国矿冶业由盛转衰，福建矿冶生产也从熙、丰年间的高峰上跌落下来。

但是，其衰落程度弱于别地，新矿场仍时有兴建，如元祐中（1086～1093年）兴建的宁德宝瑞银场，至靖康（1126）时虽关闭了四分之三的矿坑，而岁犹收千余两，政和（1111年）以后福州各县兴建的铁坑为数亦不少。

到了南宋初期，全国矿冶业进一步衰落，绍兴三十二年（1131年）全国矿场停废率高达43%，而福建仅为19%，此后福建除有些旧矿场仍继续开采外，新矿场也不断兴建，如福州各县于绍兴、乾道、淳熙年间共兴建铁场十九处，且大多有实际课额。

宋代福建矿冶业的繁盛，除得益于统一后的北宋农业和手工业部门对金属需求的持续增长，商品经济日趋发达而导致货币需求量日益增长，以及科学技术的进步和政府的提倡等因素外，福建也有其自身的原因。

第一，有宋一代，福建沿海和山区不断得到开发，人们兴建梯田、围海造田、兴修水利等，都需要大量的铁具。

第二，入宋以后，福建对外贸易日益兴盛，银铜铁器“海舶飞运”，⑿深受南洋各国欢迎，推动了以家族、家庭冶铸手工业向专门化迈进，产品数量和质量不断提高，导致“铜铁之泄尤甚”，官府禁不胜禁。

此二因素对福建矿冶生产的刺激作用，无疑十分巨大。

第三，福建矿产资源十分丰富，“有银、铜……之产”。

闽北的多金属矿群，银、铅的含量尤富。

泉州则以“锭铁之蔽”而著称。

这是福建矿冶业发展的物质基础。

第四，唐末以后，闽地人口成倍增加，“地狭人稠”的情况迫使大批农民转而从事各种手工业劳动，而矿藏的丰富使得人们“尤取资于坑冶”，⒄政府也把募民开矿作为招抚流亡的一种手段，这都为矿冶业提供了大批劳动力。

综上所述，宋代福建矿冶业之繁盛，实为势所必然。

二、先进的冶炼技术

随着矿冶业的发展和繁盛，宋代福建采冶技术达到了相当高的水平。

在采掘方面，已采用了“烧爆法”；即利用热胀冷缩原理对矿石火烧、水泼而使其剥落，其效率倍于人工挖掘。

这一技术源于福建石桥建造热中的花岗岩采掘工艺。

在冶炼技术方面，成就尤为突出。

炼钢的“灌钢法”、冶银的“吹灰法”和炼铜的“胆铜法”等一系列先进的工艺技术得到广泛的应用。

1．冶铁三法与“灌钢法”

宋代泉州安溪县冶铁场规模最大，分布于今尚卿、大坑、湖头等乡镇，毗连成片长达数十公里。

铁渣堆积遗迹有数十处，面积从几亩至数十亩不等，堆积厚度往往高达数公尺。

冶铁为器，畅销国内外。

“冶户”的冶铁炉依其大小有高炉、平炉和小炉三种，能炼出三种铁，即生铁、鑐铁（熟铁）、刚铁（钢铁）。

淳熙《三山志》的作者曾对其炼法有简要的说明：

“初炼去矿，用以铸器物者，为生铁；再三销拍，又以作者，为鑐铁，亦谓之熟铁；以生柔相杂和，用以作刀剑锋刃者为钢铁”。

⒆生铁的熔点低，便于浇铸，连续加工成形和大量生产，从而为钢铁冶铸业迅速发展奠定了基础。

生铁从来是铸造锅釜之器物，宋代福建亦如此。

由于生铁含碳量高，虽硬但脆，不耐碰击，易毁坏，为改进生铁的性能，中国古代发展了一系列的生铁加工技术。

如在战国时期冲问世的铸铁柔化术，即在氧化气氛下对生铁进行脱炭热处理，使成白心韧性铸铁；或在中性或弱氧化气氛下，对生铁进行石墨化热处理，使成黑心韧性铸铁。

这些技术，在宋代的福建得到了广泛应用。

宋代福建冶铁业的高度发展主要体现在灌钢技术的创新运用。

所谓“灌钢法”；即一种“杂炼生铁”成钢的炼钢法，始创于魏晋南北朝时期而推广于宋代，是中国冶金史上一项独创性发明。

灌钢的工艺过程大致为：

将熔化的生铁与熟铁合炼，生铁中的碳份会向熟铁中扩散，并趋于均匀分布，且可除去部分杂质，而成优质钢材。

灌钢技术在宋以后不断被改进，减少了灌炼次数，以至一次炼成。

沈括《梦溪笔谈》卷三对这种方法有较为详实的记述：

“世间锻铁，所谓灌钢者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相人，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。

并说：

“二三炼则生铁白熟，乃是柔铁”，正反映了灌炼次数的减少。

其中把柔铁屈盘起来是为了增加生熟铁的接触面，提高灌钢的效率，并促使碳份分布更均匀，封泥则可以促使造渣，去除杂质，并起保护作用。

在坩埚炼钢法发明以前，灌钢法是一种最先进的炼钢技术。

在福建，这种钢铁主要用于武器制造。

北宋嘉祐八年（1063年），朝廷在福州设立地方军事作坊“作院”，后拓充为“都作院”，内设十一作，大量使用钢铁制造兵器，客观上起到了推动福建钢铁冶炼业向高层次迈进的作用。

此外，灌钢还开始于用制造农具，使钢刃农具逐步得到应用，从而对荒地的垦辟和田土的深耕细作起了重要作用。

2．冶银工艺与“吹灰法”

福建是宋代我国产银最重要的地区。

位于建州建安县的龙焙监，设立于太平兴国三年（978年），管有永兴、永乐、黄沙、褶纸、大挺、东平和松溪七场，为北宋四大银监之一。

熙宁五年（1072年）课额为一万二百七十七两。

除建州外，南剑州、福州玉林场也是银的重要产地。

熙宁年间（1068～1077年）福建上贡银值二十万两，是全国上贡银最多的一路。

冶银是一项沉重的劳动，南宋赵卫彦的《云麓漫钞》对松溪瑞应银场的开采历史，开采技术，矿场事故，冶炼情况以及坑户生活等，作了实录，是一份珍贵的福建矿冶史料。

据该书卷二记载，银的开采经过如下几个步骤：

A.采矿，“每石壁上有黑路，乃银脉，随脉凿穴而入，深数十丈，烛火自照”；B.碎矿，“所取银矿，皆碎屑，用臼捣碎，再上磨，以绢罗细”；C．洗矿亦即选矿，“然后用水洗，黄者即石，黑者乃银”。

建州龙焙监则可把矿石细分为十二种之多，炼矿，“用面糊团入铅，以火锻为大片，即入官库”，“碎银每五十三两为一包”，“它日又炼，每五十两为一锭，三两作火耗。

”

宋代福建有许多银铜并采矿场，如何从银铜混合的矿石中把两种金属分别冶出，是当时面临的难题。

福建坑户困地制宜地采用了“吹灰法”炼银。

据考证，吹灰法冶炼贵金属的原始形式的出现在东汉末年，方法的原理是：

金、银和铅很容易形成合金。

当金银粉与铅在熔炉中共炼时，金银熔人铅中，成为低熔点的铅坨，下沉到炉底，熔渣则上浮。

分出铅坨，放在风炉的灰坯中熔烧时，铅即氧化成“蜜坨僧”，部分在鼓风时被吹去，而大部分会熔化（熔点880℃）而渗入灰中，于是黄金、白银留在灰坯中，得以提纯。

不过，将这实验方法用于冶银生产，则盛兴于宋代。

北宋同安苏颂记述说，将银铜矿石加铅煎炼，银随铅出（变为银铅合金）然后开地作炉，炉内放木叶灰，叫做灰池。

投入银铅合金再炼，铅则渗入灰池下面，留在灰上的就是银。

这种方法实际上是对汉代从银矿中提炼白银之“吹灰法”的创新。

3．成熟的水法炼铜技术

利用胆水浸铁成铜，是宋代冶铜技术的一项革新。

胆铜法，分为胆土淋铜与胆水浸铜。

它是利用铁自铜化合物中取代铜而生产铜的方法，早在宋以前即由于长期冶铜的实践，以及方士们炼丹术的应用而逐渐为人们所知，其中的胆水浸铜法在北宋末年发展成规模生产的水法炼铜，其胆铜年产量一度颇为可观。

宋代福建铜产量在全国名列前茅，除大规模火法炼铜外，与胆水浸铜法在民间的广泛应用不无关系。

据《宋会要辑稿》载，建中靖国元年（1101年），福建有三处矿场采用这一先进技术，它们是建州的蔡池，邵武军的黄齐以及汀州的赤水。

胆水系含有硫酸铜（古文献上所说的石碌或胆矾）的一种矿泉，将铁人置于这种溶液后，发生化学反应，铁取代了铜，成为含铁的硫化物，而铜则游离出来，这就是胆水炼铜的冶铜法。

其具体做法是：

“堤泉为池，疏池为沟，布铁其中，期以浃旬，铁代为铜”，“浸铜，以生铁炼成薄片，置胆水槽中，浸渍数日，上生赤煤，取刮入炉，三炼成铜。

大率用铁二斤四两，得铜一斤”。

顾炎武《天下郡国利病书》卷九十五“福建五”条也有类似记载。

这样的铜产量，无论是古代还是现代，都十分可观，标志着宋代水法炼钢技术的日趋成熟。

在这里，胆水是一种价值较高的矿产，它是水法炼铜得以存在和发展的前提条件。

据汀州旧志载，金山（即紫金山）在上杭县平安里，有天然胆水，分为上中下三池”。

丰富的胆水资源，为福建胆水浸铜法的广泛应用提供了物质保证，冶铜成本也大为降低，从而促进了宋代福建铜冶事业的发展。

三、铸造技术的进步

中国冶金史上的一个最突出特点，是铸造技术占有重要的地位，以至于铸造既作为成形工艺而存在，又成为冶炼工序中的一个组成部分，达到了“冶”与“铸”密不可分的地步。

冶炼技术的进步，促进了宋代福建铸造业的发展。

北宋咸平二年（998年），政府在建州正式设丰国监，为宋初全国四大钱监之一，年铸铜钱量为二十万贯至三十四万贯不等。

南宋初，四大监中的江州广宁和池州永丰均被裁并，而丰国监铸钱量仍相当可观。

货币的铸造，由于前代积累了比较丰富的经验，因而宋代在铸造技术上已趋成熟。

整个铸钱过程中大约分为三道工序。

一日沙模作，即先制造铸钱的沙模，然后铸出凸模铜母范，用它可以造出无数的凹模泥模，因而制出的铜钱大小和式样完全一致。

二日模钱作，原来是用手工来锉平钱的突起边缘，到宋代，已经改为叠串在一起用车刀车平，在技术上有了一定进步。

三日排整作，可见，生产技术已很规范，成熟。

此外，由于冶铁业的发达，宋代福建亦大量铸造铁钱。

北宋初年，随着“泉州青阳铁冶大发”，在著名的冶铁场安溪青阳铁场增产后，转运使遂“置铁务于泉”，并大量铸造铁钱。

北宋太平兴国八年（983年），朝廷又“令于建州铸大铁钱”。

福建铸钱业之历久不衰，且品种多样，实得益于各种铸币原材料的源源供应。

嘉祐八年（1063年）设立于福州的军工作坊，内设十一作，即：

箭作、弓作、甲作、铜作、皮作、漆作、条作、木作、族作、铁作和磨锃作，可见分工之细，技术之精，如果没有一定的产量，是不可能做到这一点的。

在官办手工业的影响下，宋代福建铜铁铸造技术及产业化水平都有了长足进步。

在产业化方面，当时已有一些家庭专营此道而不事农作，出现了家族手工业，如兴化军仙游县铁器“苏山（村）蔡家世其业焉”。

技术的进步表现在出现了各种各样技术水平较高的铸品。

如福州开元寺铁佛（铸于1083年以前）及鼓山涌泉寺的铸钟都是这一时期的杰作，泉州的铜制乐器在全国亦享有盛名，（34）因而生意兴隆。

当时，在原材料来不及供应的情况下，不惜将铜钱熔化改铸为铜乐器。

（35）另外，宣和间（1119～1125年）安溪有用铁瓦盖屋的，可以想象当时铁制品的广泛使用。

新中国成立以后，南安曾出土一件“铁地券”，记载了淳熙十三年（1186年）蔡氏火葬买地之事，该铁券长39cm，宽32cm，上面铸了254个字，现字迹仍清晰可见，可见其铸造工艺是比较先进的。