中国矿冶

001 中国矿冶

从新石器晚期的采石时起，中华民族便开始了自己的矿冶历程。先民们由采石不断发现各种金属矿石，而烧陶所用的窑则为金属冶铸准备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。同世界上其他文明古国一样，中国矿冶也是从铜开始的。在由石器时代进入青铜时代之前，经历了漫长的技术与经验的积累过程。西安半坡仰韶文化遗址与临潼姜寨仰韶文化遗址均发现过质地不纯的黄铜片。山东胶县三里河龙山文化遗址发现了两件铜锥。无独有偶，甘肃东乡林家马家窑文化遗址还发现了距今5000年的青铜小刀。考古发现说明，大约在公元前2000年左右，中国已进入了初期的青铜时代，即用青铜、红铜和黄铜为铸件，热铸和冷锻同时存在。龙山文化时期不仅能冶铜制造工具，而且可铸造像鬶那样的容器。到齐家文化时，就已经出现了青铜手工业的雏形。中国的青铜时代从公元前2000年左右形成，大约经历了15个世纪。在商晚期与西周早期时，青铜冶铸业达到高峰。大约到战国晚期，才让位给新兴的冶铁业。商中期以后，青铜冶铸技术处在形成期中，已能使用多块范、芯装配成的复合范，铸成重近百公斤的大鼎和早期的器物组合，具有中国特色的陶范熔铸技术基本形成。此后，进入鼎盛期，能娴熟地使用分铸法等先进技术，制成大量精美的青铜器。大型熔炉内径达80厘米，炉温高达1200℃左右。西周中期以后，冶铸技术进一步提高，到战国以前，已能综合使用浑铸、分铸、失蜡法等多种金属工艺，所制器物达到新的技术水平。这期间，已能人工控制铜、锡、铅的配比，总结出“六齐”，得到适用于不同用途的合金。商周时期，已出现规模宏大的青铜冶铸作坊。仅已发现的冶铸遗址看，河南偃师二里头铸铜遗址年代最早，湖北大冶铜绿山矿冶遗址规模最大。至迟到春秋时期，我国已能人工得到生铁和钢，并发明了铸铁柔化术。这一技术加快了铁器取代铜器等生产工具的历史进程。秦汉时期，冶铁业发展成最重要的手工业之一。西汉初，铜、骨、石、木所制的农具已普遍被铁农具所取代。中期以后，随着炒钢技术的发明和锻铁工具增多，铁兵器逐步占了主要地位。东汉时，主要兵器已全部为钢铁所制。汉武帝元狩四年(前119)实行盐铁官营，全国在今陕、豫、晋、鲁、苏、湘、川、冀、辽、甘诸省设有49处铁官，每一铁官下属若干作坊，或以冶铁为主，或以铸铁为主，或冶铸兼作。南阳瓦房庄铸铁遗址拥有炼炉17座，面积达12万平方米，规模空前。随着冶铁技术的发展，鼓风技术也日趋进步。钢铁技术重大发展的标志是炒钢的发明和百炼钢工艺日臻成熟。尤其值得称道的是，铸铁经脱碳热处理后，可获得白心韧性铸铁或铸铁脱碳钢件，质地纯净，性能良好，可供冶铸工匠选用作不同器具的材料。本期还出现了球状或球团状石墨的铸铁工具，是我国古代铸铁技术的杰出成就。在铸造技术方面，铁范的使用大为普及。秦汉时已掌握了除锌之外的金、银、铜、铁、锡、铅、汞等7种金属的冶炼工艺。南北朝时期我国出现了灌钢生产新技术，钢铁产品走上规范化、系列化。隋唐时矿冶技术亦应用于土木工程之中。赵州桥的拱石之间穿以铁腰以加固，乾陵墓道的石条之间也用铁栓板固定并用铅灌铸以固隙。大型铸件的出现，更反映出当时冶铸的新水平。隋代澄空在晋阳(今山西汾西县)铸成高70尺的铸铁佛像；唐武则天在洛阳铸铜天枢，高105尺，下有铁山围170尺，高2丈；又铸九鼎高14—18尺，用铜56万余斤，前所未闻。现存最早的特大铸件为五代时所铸的沧州铁狮子，高5.3米，长6.8米，宽约3米，重10万斤以上。据《新唐书·食货志》载，唐前期有坑冶168处，计银冶58处，铜冶96处，铁山5处，锡山2处，铅山4处。9世纪初全国“岁采银万二千两，铜二十六万六千斤，铁二百七十万斤，锡五万斤，铅无常数”。由此不难看出，这个时期金属冶炼产量超过前代，足见矿冶业的繁荣。从技术上看，特大铸件系使用多块泥范组合铸成，反映了当时造范与合铸技术已达到相当高的水平。宋元时期，矿冶业较隋唐有了进一步发展，在钢铁技术方面，灌钢法得到进一步改进，“用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入”。还强化炼铁炉的生产，以提高产量。元代有一种大型化铁炉，每化铁1斤用炭1斤，耗用燃料可谓节约。有色金属的开采与冶炼方面，有吹灰法用于炼银，胆铜法使产铜量大大提高。宋代还创造了“行炉”，系将方形化铁炉与梯形木风箱相连，下有支架可以抬动，不仅运用方便，且可用为守城之器。中国是最早用煤炼铁的国家，汉代时已经试用，宋元时已普及。诗人苏轼曾作《石炭行》以纪其事，马可波罗游记中对此叹为观止。北宋中期各路主管矿冶的监、冶、场、务等机构达271处；宋有金场14处，银场56处；皇佑年间官府每年得铁724万斤。元代较大冶铁中心有44处，其中幽燕地区即有铁冶17处，用工3万余人，年产铁达1600多万斤。这些数字虽系片断，但不难从中窥见宋元矿冶业的发展状况。中国矿冶在明清时期走过了一个马鞍形。明末以前，我国在采矿、冶铁、制钢、炼锌以及铸造、锻造诸方面均处于世界领先地位。明洪武年间有冶铁所13处，永乐时又增设4处，其中以遵化铁场最为著名。其大鉴炉高12尺，一炉可熔炼矿砂2千余斤。正德四年(1509)年产生铁49万斤，熟铁21万斤，钢铁6万斤；正德六年产钢27万斤，十分可观。明初规定，各省铁产额为1847万斤，高于历史上的已有水平。明代已发明了炼焦法，鼓风设备改进为活塞式木风箱，规模较大的铁场有机车运送炉料，大大提高了劳动工效。在冶炼技术上，能将炼铁炉和炒钢炉串连使用，使生、熟铁连续生产，降低了耗费，生产率明显提高。灌钢法在明代又得到新发展，生产工艺更加科学合理。中国古代以生铁为基础的钢铁技术到明代已相当成熟。锌在明代称为倭铅，其冶炼比较困难，但明代已用泥罐封装升火冶炼，技术臻于完善。入清以后，矿冶业仍有某些发展。如云南铜矿有30余处，乾隆时年产逾1000万斤。广东佛山镇为冶铁名镇，产品远销海内外。但从总体看，还是驻足徘徊，渐次落后于崛起的欧洲近代矿冶业。中国近代矿冶似与洋务运动相连结。1874年，清政府准于在台湾和直隶磁州(今河北磁县)试办新式煤窑。台湾基隆煤矿1875年开始筹建，磁州则终于未得开发。至中日甲午战争前，共开办新式煤矿16座，又有金、银、铜、铁、铅等金属矿多处。这些企业以官督商办居多。但其中有的资本不足，有的技术力量薄弱，经营管理上也存在问题，故多数不甚了了，只有直隶开平煤矿办得较有起色。进入20世纪后，随着八国联军对中国的侵略，外国资本大肆侵入中国，对我国矿冶企业横加控制与掠夺。1900年英国霸占了开平煤矿； 日本八幡制铁所自1900年至1937年间从外国输入的3000余万吨矿石中，竟有42.9%是从中国输入的。1931年日本侵占中国东北后，更是疯狂地掠夺煤铁等矿产资源。抗日战争爆发后，华北及长江沿岸矿点相继为日本侵略者占领，中国在四川、贵州等大后方所建的矿冶企业虽有所开发，但在整个抗战期间产量低微，远远满足不了国计民生与抗战的需要。中国有色金属矿藏储量虽丰，但到40年代末，生产却日趋衰落。从进入20世纪起，中国民族资本矿冶业始终在艰难中惨淡经营。中华人民共和国成立后，国家极其重视矿冶业。在经过短期恢复之后，矿冶业进入全面发展的时期。我国已知铁矿石储量达400多亿吨，煤炭储量6000多亿吨，其他矿藏储量也极为丰富。只有在现代，这些资源上的优势才逐步得以充分的发挥。在煤炭工业方面，国家扩建了山西大同矿务局，其矿区煤炭保有储量375亿吨，年产煤能力为2350万吨，50年代，最先建成阜新矿区海州露天矿，年产煤能力420万吨，进入改革开放年代后，1987年9月建成中美合作经营的平朔矿区安太堡露天矿，年产煤能力1500万吨。80年代，又先后建成兖州矿区兴隆庄矿井、鲍店矿井，淮南矿区潘集一号矿井，古交矿区西曲矿井等一批年产煤能力300万吨的大煤井。钢铁工业方面，自1953年起，逐步改建、扩建鞍山钢铁公司，使之成为全国生产能力最大的钢铁联合企业。宝山钢铁总厂一期工程已于1986年7月投产，它是采用先进工艺计算机管理，无人操作高度自动化的大型现代化钢铁联合企业。石油工业更是由小到大，自60年代起先后建成大庆油田、大港油田、胜利油田、新疆油田等一批大油田，自1965年起，石油产品实现全部自给。有色金属方面，无论是铜、铅、锌、铝，还是稀有金属生产，均发展很快。黄金生产自80年代以来，每年以10%的速度递增，中国最大的三山岛金矿已于1989年11月建成投产。中国的黄金产量和储量均已进入世界主要金矿资源国和产金国之列。同一时期，钢铁工业为台湾主要重工业之一，高雄大钢厂的建设增加了台湾的钢铁生产能力；石化工业为该省新兴重工业，60年代末期建成的第一套轻油裂解工厂，现已初步形成生产体系。高雄地区第二套轻油裂解工厂和林园第三套轻油裂解工厂均于70年代建成投产。