 鎖山門，縣西七十里（原文如此，應該是五里）。山溪險仄，昔時膽水出此。其水或涌自平地，或出自石罅。《神農本草》云：“膽水能化鐵為銅。” 宋時為浸銅之所，有溝漕七十七處，興于紹圣四年，更創于淳熙八年，至淳祐后漸廢。其地之水有三：膽水、礬水、黃礬水。各積水為池，每池隨地形高下深淺，用木板閘之，以茅席鋪底。取生鐵擊碎，入溝排砌，引水通流浸染，候其色變，鍛之則為銅，余水不可再用。縣之膽水多自山下注，勢若瀑布，隨天旱潦而有涸溢，大抵盛于春夏，微于秋冬。后水流繼續浸銅，頗費工力。凡古坑有水處曰膽水，無水處曰膽土。膽水浸銅，工省利多；膽土煎銅，工費利薄。水有盡，土無窮，官亦兼收其利。《通考》：“浸銅之說，自昔無之，因饒州布衣張甲獻言而始。” 紹圣元年，其利漸興；紹興二年，朝議以坑冶所得不償所費，悉罷。 【翻 譯】 鎖山門，位于鉛山縣西邊七十里處。山間溪流狹窄險峻，過去有膽水從這里流出。膽水有的從平地涌出，有的從石縫中滲出。《神農本草》記載：“膽水能夠把鐵轉化為銅。” 宋代時，這里是浸泡取銅的地方，設有七十七條溝渠漕道，（這一設施）興起于紹圣四年（1097 年），在淳熙八年（1181 年）又進行了擴建，到淳祐年間（1241-1252 年）之后逐漸荒廢。 這個地方的水有三種：膽水、礬水、黃礬水。（人們）分別蓄積這些水流形成水池，每個水池根據地形的高低、深淺，用木板攔截水流，用茅草席鋪在池底。把生鐵塊擊碎，放入溝渠中排列堆砌，引來水流貫通其中浸泡鐵料，等到鐵料顏色改變，將其鍛造后就成為銅，用過的廢水不能再繼續使用。 鉛山縣的膽水大多從山上向下流淌，態勢如同瀑布，會隨著天氣干旱或洪澇出現干涸或泛濫的情況，大致上在春夏兩季水量充沛，在秋冬兩季水量減少。后來依靠持續的水流浸泡取銅，很耗費人力物力。 凡是古代礦坑中，有水的地方（產的）叫膽水，沒水的地方（產的）叫膽土。用膽水浸泡取銅，耗費的工時少，獲得的利潤多；用膽土煎煉取銅，耗費的工時多，獲得的利潤少。膽水有窮盡的時候，膽土卻沒有窮盡，官府也同時收取膽水和膽土帶來的收益。 《讀史方輿紀要》是一部地理著作，在介紹鉛山幾處重要的山川地理的時候介紹了鎖山門這個地方，離開縣治永平鎮西七十里，這是不太可能的。查同治《鉛山縣志》載：“金泉廟在縣北五里，舊號鎖山門，湧膽泉，歲興浸銅之利。久廢（指廟廢）。”這就很真實了，金泉廟的地點大概就是現在永平銅礦的一礦區。 《鉛山縣志》所言之“膽泉”，在北宋沈括（1031—1095）所著的《夢溪筆談》中則為“苦泉”： 信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅。水能為銅，物之變化，固不可測。 【翻譯】 信州鉛山縣有一眼苦泉，流出來形成山澗。把泉水舀出來熬煮就能形成膽礬。再熬膽礬就能生成銅，熬膽礬的鐵鍋，時間長了也會變成銅。水能變化為銅，物質的變化，真是難以推測。 沈括以陰陽五行解釋這一現象，因時代所限，未能認識到其中所蘊含的重大科學突破。 鉛山銅礦的開采最早可追溯至唐代。傳說在唐開元年間（713-741年），當地人在雨水沖刷后的山坡上發現有“膽水”（即硫酸銅溶液）流出，人們發現將鐵片放入含硫酸銅的溪流（膽水）中，鐵會置換出銅（Fe + CuSO? → FeSO? + Cu）。這種方法成本極低，不需要開鑿深井和高溫冶煉，特別適合處理貧礦和尾礦。這是鉛山銅礦乃至世界冶金史上的一項重大發明——濕法冶金（Hydrometallurgy），其定義為：這是一種利用水溶液中的化學反應，從礦石、精礦、尾礦或其他含金屬物料中提取和分離金屬的冶金方法。與火法冶金（Pyrometallurgy，通過高溫熔煉處理）不同，濕法冶金主要在常溫或較低溫度下，借助酸、堿、鹽等溶劑，通過浸出、凈化、沉淀、萃取、電積等步驟，將目標金屬以離子形式轉入溶液，再進一步回收為高純度的金屬或其化合物。 究竟是何方神圣，居然能發明這樣先進的采銅方法？我非常幸運地查閱到了一部書：明朝方以智所撰《通雅》一書，其中簡略一句話，透露出了濕法冶金在中國的重大發現竟然是起因一把鑰匙：“古傳一人至水賓（濱）遺匙鑰，翼（翌）旦得之，已成銅矣。”一把鐵鑰匙不慎落入含硫酸銅的溪水中，發生置換反應，鐵化為銅——這或許正是濕法冶金在中國起源的軼事線索。我不懷疑這一戲劇性的巧合，故事的本身完全符合生活邏輯。世界上很多偉大的發現和發明，都源于某種不可思議的巧合。  方以智在文中詳細地介紹了一些自然界的化學現象： 膽礬、膽土、石綠，都是銅的精華（礦物）。周輝說：“信州鉛山的膽水從山下流淌而下，聲勢像瀑布，用來浸泡銅，冶煉鑄造都依賴它。（膽水的效用）在春夏旺盛，秋冬減弱。古代傳說有個人到水邊，遺失了鑰匙，第二天早上找到時，鑰匙已經變成銅的了。近年膽水時斷時續，用它浸銅耗費工時。凡是古代礦坑中有水的地方叫膽水，無水的地方叫膽土。用膽水浸銅，工序省、利潤多；在膽土熔煉銅，工序繁、利潤少。膽水有窮盡之時，膽土（的資源）則無窮無盡。······ 《本經》（《神農本草經》）說：“膽礬，另一個名字叫畢石。” 當之（人名）說：“（膽礬）叫君石。” 吳普說：“（膽礬）叫銅勤，又稱為立制石。產于蒲州的山洞中，顏色像鴨嘴（淺黃）的為上品，產于羌地的顏色稍黑，是中品，信州產的又次一等。” 頌（人名）說：“信州的（膽礬），是通過煎熬提煉而成的。所說的立制石，就是礬石。”······ 杜綰《云林石譜》說：“信州鉛山出產石綠，還有一種凝結成山狀的（礦石），其中石青只有云南產的最好。售賣的石青有天青、大青、西域回回青、佛頭青，而回青尤其珍貴。其中像碧玉的叫碧青，也稱為白青，又叫目青，畫家不用這種。” 計然說：“白青產于神農（地名）、豫章、新淦（干），青色的品質好。”《淮南畢萬術》說：“白青遇到鐵，就會化為銅。” 有人說：“石綠是銅的礦苗，大青是金的礦苗。如今的膽礬能制服汞，大青冶煉后能得到鉤金，或許也是這個道理。” 然而，那把“鑰匙”的故事并未廣泛流傳。我查了不少有關的古籍，鑰匙變銅的故事成為孤證。但是，中國在世界科學史上諸多貢獻長期缺乏話語體系，未能如“牛頓的蘋果”一般成為標志性敘事。古代官方是不屑于去考證濕法冶金的發明人的。有個例子很能說明草根階層即使在科學理論上已經著書立說，最終仍然名不見經傳。 元朝德興縣有位叫張理的人，是個小官，其先人張甲在北宋紹圣年間（1094-1097年）專門收集整理了民間濕法冶金的操作工藝，從理論上去論述了銅鐵置換反應這一化學現象，撰寫了一部書名為《浸銅要略》，顧名思義，這是一部介紹濕法冶金技術的科學專著。我查不到這部書，因為寫書的人完全是草根文人。但是，這部書的名稱卻在很多文人著作中提及，因為有不少的文集都引用了這部書的序言，寫序言的人恰恰是元末明初著名歷史學家、文學家危素（1303—1372，字太樸，號云林，江西金溪人）。他在元朝歷任經筵檢討、翰林編修、禮部尚書等職，曾主編宋、遼、金三史，并注釋《爾雅》。其詩文作品現存《云林集》等，文集包括序跋，1風格典雅，兼具史料價值與文學性。文人推崇危素的序言，自然不能回避被作序的書名。如同買櫝還珠，《浸銅要略》散佚了，危素的序文卻流傳至今。 序文說：德興人張理，在福建宣慰司任職，考核期滿后調任京城官員。恰逢國家正在更改錢幣制度，（他）向朝廷獻上先世所著的《浸銅要略》。宰相認為這本書對國家經費有益，于是重新設置了興利場。至正十二年三月某甲子日，（朝廷）上奏任命張理為場官，讓他主管這件事。張理拿著（這本書的）副本，囑托我為它作序。 序文說：錢幣的流通由來已久了，但鑄造錢幣沒有窮盡，而銅的產量卻有限。張理的方法能通過浸泡鐵來獲得銅，花費少而功效顯著，難怪朝廷樂于聽聞。在宋朝興盛的時候，有位三司度支判官許申，能用藥物把鐵轉化為銅。時間久了，工匠們厭煩這種勞作的辛苦，這件事就停止了。如今這本書作于紹圣年間，而其中的方法才完備起來。大概在（北宋）元祐年間（1086—1094年），有人說用膽泉浸泡鐵，開采礦石冶煉銅，這樣的膽泉有三十二處。 元朝馬端瑞所撰《文獻通考》列出了《浸銅要略》的書目，但無全文，書名下注：“陳氏曰：“張甲撰，稱德興草澤，紹圣元年序。蓋膽水浸鐵成銅之始。甲參政子公之祖。” 翻譯這段話：陳振孫（目錄學家陳振孫在《直齋書錄解題》中）說：此書由張甲撰寫，自稱為“德興草澤”，前有紹圣元年（1094年）的序言。該書記載了用膽水浸泡鐵片置換出銅的方法（即水法煉銅技術）的起源。張甲是參知政事張子公的先祖。 張甲的子孫還算爭氣，光宗耀祖，埋沒幾百年后，張甲的著作總算給后人留下一個書名。但是，真正最底層的采礦人，那些發明濕法冶金的草民——包括那位掉鑰匙的人——他們的名字誰會記載？ 上期回顧：鉛山古代銅業史考略（一） 【待續】  【永平銅礦采礦場 2016·9·2 】  |
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