据介绍,在明末宋应星的《天工开物》里关于用泥罐“开炼倭铅”的阐述,是目前世界上有关炼锌技术的最早记载,不过,关键步骤并未说明。
那么,明代古人究竟是怎样冶锌的?这座完整的冶锌遗址,为我们还原了当时的场景——
工人们先将氧化锌矿砂、煤粉按一定比例盛入反应罐后,再在罐口用粘土做出内凹带孔的冷凝窝封盖反应罐,然后在反应罐的肩部用耐火的粘土上接一节筒形口,盖上盖板,形成冷凝区。将反应罐置于冶炼炉的炉栅上,四周堆放煤饼,炉栅内投放柴薪、木炭等燃料,点火引燃煤饼。当窑室温度达到一定程度的时候,反应罐内产生气态锌,锌蒸气通过冷凝窝的透气孔上升至冷凝区,冷却凝结成液态锌,滴入冷凝窝凹槽内。待冷却后,人们打破反应罐,取出锌块。
“当时的冶锌工艺基本可以概括为装料、入炉、冶炼、破罐取锌几个步骤,之后工人们还要将其放在灶上进行提纯。”杨爱民说,在当时,古人的这些土方法已经十分先进,锌块纯度可达99%。
为何冶锌作坊找不到一块成品锌?
官府日夜监工,造锭控制严格
据杨爱民介绍,遗址东西长约150米,埋藏面积1万多平方米,可谓规模巨大。然而,考古人员至今连一块成品锌锭的影子都没有看见。
“当时,锌与盐一样,属于严控品。同时,这些锌锭大量用于生产钱币,为防止私自制币,官府派人日夜看守,这些锌锭只要一出产,就会送至官府指定的地点存放。”杨爱民说,锌能与多种有色金属制成合金,其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的黄铜。而在明代,黄铜是制钱的主要原材料。
为什么河滩上,灰坑、窑炉与废弃物都一一“露脸”,就是没有成品呢?杨爱民推测,可能是作坊在废弃之时,人们将所有的成品全部运走,而即便残留下部分锌锭,也在漫长的岁月里,流失在泥沙之下。
作坊为何建在河边,周围还没有矿山?
