有關(guān)硫酸銅溶液的問題
2007年06月22日 0:0 7890次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 銅資訊
“膽銅法”又稱“膽水浸銅法”,是指把鐵放在膽礬(硫酸銅的古稱,又稱石膽)水中浸泡,膽礬水與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng),水中的銅離子被鐵置換而成為單質(zhì)銅沉積下來的一種產(chǎn)銅方法。〔1 〕生產(chǎn)膽銅的原料主要是鐵和膽礬水。據(jù)夏湘蓉等人撰寫的《中國古代礦業(yè)開發(fā)史》所言:膽礬“系由黃銅礦、輝銅礦等硫化銅礦物,受氧化作用分解而成,或從天然膽水中沉淀(結(jié)晶)出來……易溶于水”〔2〕(第248頁)。這種膽礬水在古代被稱為“膽水”。宋人記載膽水浸銅法的過程如下:“浸銅之法,先取生鐵打成薄片,目為鍋鐵,入膽水槽排次如魚鱗,浸漬數(shù)日,鐵片為膽水所薄,上生赤煤,取出刮洗錢(鐵?)煤,入爐烹煉。凡三煉方成銅,其未化鐵,卻添新鐵片再下槽排浸。”〔3 〕(食貨——之三)由于這種產(chǎn)銅方法不需采鑿銅礦石,生產(chǎn)工藝與熔煉礦銅也不同,故現(xiàn)代又稱其為濕法冶金〔4〕(第559頁《濕法冶金》)或水法冶金〔5〕(第105頁)。
我國早在漢代時期就已經(jīng)認(rèn)識到膽礬水與鐵之間的化學(xué)反應(yīng),淮南王劉安撰寫的《淮南萬畢術(shù)》中就有“白青得鐵,即化為銅”的記載。魏晉時期,《神農(nóng)本草經(jīng)》記載“石膽……能化鐵為銅,合成金銀,練餌食之不老”〔6〕(卷一《石膽》); 葛洪所著《抱樸子》中也有記載,他提到:“詐者謂以曾青涂鐵,鐵赤色如銅。”〔7 〕(卷一六《黃白》)對于上述史料中名目繁多的稱呼,張子高在《中國化學(xué)史稿》中指出:“曾青又有空青、白青、石膽、膽礬等名稱,其實(shí)都是天然的硫酸銅,它是從輝銅礦(cu[,2]s)或黃銅礦(cufes[,2])與潮濕空氣接觸所形成的。”〔5〕(第74頁)漢魏以來的記載確鑿無疑地說明,當(dāng)時人們已發(fā)現(xiàn)了鐵與膽礬結(jié)合后能置換出銅這一現(xiàn)象,并為后人探索膽銅法生產(chǎn)提供了依據(jù)。但是,當(dāng)時人們對膽銅的實(shí)踐還局限在道家煉丹術(shù)和醫(yī)家藥方的范圍內(nèi)。
燕羽在1957年撰寫了《宋代膽銅的生產(chǎn)》一文,對宋代膽銅法生產(chǎn)及其起源進(jìn)行了探討。他指出:“石膽即膽礬的能夠化鐵為銅的金屬置換作用現(xiàn)象,遠(yuǎn)在秦漢間就已知道。”“膽水‘浸銅法’的發(fā)明,至少當(dāng)開始在唐末和五代初。五代初年軒轅述著作的《寶藏論》(注:《寶藏論》的作者,除記有軒轅述外,《宋史》卷二○五《藝文志》載有:“青霞子《寶藏論》一卷。”此書已不存于世。另外,《叢書集成初編》還收有唐朝僧人釋僧肇寫的《寶藏論》,是一部不同內(nèi)容的書。)稱‘以苦膽水’浸熬而成的銅為‘鐵銅’,并列為當(dāng)時流行的十種銅的一種”〔8〕。
燕羽引述的《寶藏論》一書,現(xiàn)在已不存于世,其中關(guān)于十種銅的記載,存留于李時珍的《本草綱目》卷八《赤銅》條中?!? 〕全文如下:
寶藏論云:赤金一十種。丹陽銅。武昌白慢銅。一生銅,生銀銅,皆不由陶冶而生者。無毒,宜作鼎器。波斯青銅,可為鏡。新羅銅,可作鍾。石綠、石青、白青等銅并是藥制成。鐵銅,以苦膽水浸至生赤煤,熬煉而成黑堅。錫坑銅,大軟,可點(diǎn)化。自然銅,見本條。文中“見本條”是李時珍所言,是指在《本草綱目》卷八《自然銅》條中引述了《寶藏論》的內(nèi)容。故此,《赤銅》條中就沒有必要再重復(fù)了。綜觀全文,并無“流行的十種銅”之句,可見此句是出自燕羽的判斷。我認(rèn)為,這一判斷并不準(zhǔn)確?!秾毑卣摗冯m然記載了十種銅,但至多只能表明這是當(dāng)時作者所能見到的銅的種類,而并不能說明這十種銅均流行于世。其中,以出產(chǎn)之地(包括出產(chǎn)國家)命名的銅,如丹陽銅、波斯青銅、新羅銅或可因其蜚名遠(yuǎn)揚(yáng)而被視為“流行”的銅,至于鐵銅、自然銅、石綠、石青、白青等銅則絕不可能成為“流行的十種銅的一種”。事實(shí)上,直到北宋前期,對膽水浸鐵成銅這一現(xiàn)象的認(rèn)識仍僅僅限于極少數(shù)人,他們只能在民間極小范圍內(nèi)采取私下生產(chǎn)的方式付諸實(shí)踐。從遺留下的史籍記載看,這種實(shí)踐活動多出自信州鉛山縣一地。宋太宗時期成書的《太平寰宇記》中曾記載:“(信州鉛山縣)有膽泉,出觀音石,可浸鐵為銅。”〔10〕(卷一○七)這之后的宋仁宗景yòu@①四年(1037年)九月,東頭供奉官錢遜上奏時也提到“信州鉛山產(chǎn)石碌,可烹煉為銅”。由于當(dāng)時池、饒、江三州的銅錢監(jiān)正缺少鑄錢的銅原料,在三司的請求下,朝廷派遣錢遜與江南東路轉(zhuǎn)運(yùn)使進(jìn)行試驗(yàn),以期解決銅料供應(yīng)問題〔11〕(卷一二○景yòu@①四年九月丙寅),但這次試驗(yàn)結(jié)果如何,卻無明文記載。再往后就是宋哲宗元yòu@①時期沈括寫就的《夢溪筆談》中提到的:“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。”〔12〕(卷二五《雜志二》)關(guān)于這段文字記載是否為沈括親身考察的記錄,郭正誼在《水法煉銅史料溯源》一文中進(jìn)行了考證。他認(rèn)為不是沈括親眼所見,而應(yīng)該是沈括的讀書筆記,錄自中唐時期成書的《丹房鏡源》〔13〕(第67頁)。這條記載雖然說明中唐時期在生產(chǎn)膽礬的過程中已獲知了鐵經(jīng)過與膽礬接觸后可以置換出銅,但是沈括引錄這段話時并沒有加入任何新的內(nèi)容,這種情況恰恰說明,直到宋哲宗初期,官府尚未推行膽銅法生產(chǎn),信州一地公開從事的只是膽礬的生產(chǎn)而已。
二、宋仁宗時期許申是否試行了膽銅法
對宋政府開始推行膽銅法生產(chǎn)的時期,現(xiàn)在基本上有兩種看法,一種認(rèn)為始于宋哲宗時期,另一種認(rèn)為始于北宋前期或宋仁宗時期。
前面曾提到,宋仁宗景yòu@①四年(1037年),政府命錢遜試驗(yàn)用石碌“烹煉為銅”,但試驗(yàn)的結(jié)果如何,是不是加以推廣,史料中都沒有提到。因此這條材料充其量只能說明官府曾對膽銅法生產(chǎn)進(jìn)行了一次試驗(yàn)。
容易引起歧異的,是另外一些記載了許申的建議的材料,其中,《宋史·孫祖德傳》中有如下一段話:“時三司判官許申因宦官閻文應(yīng)獻(xiàn)計,以藥化鐵成銅,可鑄錢,裨國用。祖德言:‘偽銅,法所禁而官自為,是教民欺也。’固爭之,出知兗(州)……”〔14〕(卷二九九《孫祖德傳》)這段話中,最關(guān)鍵的是“以藥化鐵成銅”一句,元末明初人危素的《浸銅要略序》中也有同樣的詞句:“當(dāng)宋之盛時,有三司度支判官許申,能以藥化鐵成銅,久之,工人厭苦之,事遂寢。”〔15〕(卷三《浸銅要略序》)如果將“藥”理解為是膽礬水,許申的建議無疑是指以膽銅作為制造銅錢的原料。
但是,關(guān)于許申的建議與活動,《續(xù)資治通鑒長編》中則有更為詳細(xì)的含義不同的記載。宋仁宗景yòu@①二年(1035年)正月壬寅,度支判官、工部郎中許申被任命為江南東路轉(zhuǎn)運(yùn)使。〔11〕(卷一一六景yòu@①二年正月壬寅)在此之前,他曾建議采用新的方法鑄造銅錢,由于汴京沒有取得成效,故被派任江南東路轉(zhuǎn)運(yùn)使,以期在江州繼續(xù)試驗(yàn)。下面是《續(xù)資治通鑒長編》中的有關(guān)記載:
凡鑄銅錢,用劑八十八兩,得錢千,重八十兩。(注:中華書局點(diǎn)校本將此句斷為“重八十兩十分。其劑,……”斷句有誤。據(jù)《雞肋編》卷中《蔣仲本論鑄錢事》云:鑄錢“用銅、鉛、錫五斤八兩,除火耗,收凈五斤”。宋制,一斤為十六兩,用料八十八兩,除去火耗,鑄成銅錢正好是八十兩。故改正標(biāo)點(diǎn)如上。)十分其劑,銅居六分,鉛、錫居三分,皆有奇贏。……申在三司,乃建議以藥化鐵與銅雜鑄,輕重如銅錢法,而銅居三分,鐵居六分,皆有奇贏,亦得錢千,費(fèi)省而利厚。因入內(nèi)都知閻文應(yīng)以納說,朝廷從之,即詔申用其法鑄于京師。然大率鑄錢雜鉛錫則其液流速而易成,雜以鐵則流澀而多不就,工人苦之。初命申鑄萬緡,逾月才得萬錢。申性詭譎,自度言無效,乃求為江東轉(zhuǎn)運(yùn)使,欲用其法鑄于江州。朝廷又從之,詔申就江州鑄百萬緡,無漏其法。中外知其非是,而執(zhí)政主之,以為可行,然卒無成功。
先是鹽鐵副使任布請鑄大錢一當(dāng)十,而申欲以銅鐵雜鑄,朝廷下其議于三司。程琳奏曰:“布請用大錢,是誘民盜鑄而陷之罪。唐第五琦嘗用此法,訖不可行。申欲以銅鐵雜鑄,理恐難成,當(dāng)令申試之。”申詐得售,蓋琳亦主其議故也。
天章閣待制孫祖德言:“偽銅,法所禁,而官自為之,是教民欺也。”固爭之,不從,遂出知兗州。
對于這條材料中的“以藥化鐵與銅雜鑄”、“銅居三分,鐵居六分”、“雜以鐵則流澀而多不就”、“申欲以銅鐵雜鑄”等句該如何理解呢?學(xué)者們有兩種不同的看法。張子高先生認(rèn)為:“很可能他(指許申)是以藥化鐵,使鐵摻在銅內(nèi)成合金來鑄錢幣。鐵摻在銅內(nèi),可以大大節(jié)省銅,因此許申的實(shí)驗(yàn)曾經(jīng)為統(tǒng)治者所重視。”〔5〕(第107頁)汪圣鐸先生則認(rèn)為許申的建議是指膽銅法生產(chǎn)。他還援引了《宋史全文》卷三二端平元年(1234年)五月壬戌條中“紹圣間以鉛山膽泉浸鐵為之,令泉司鼓鑄,和以三分真銅,所以錢不耐久”之句,認(rèn)為:“《長編》所謂‘銅居三分,鐵居六分,皆有奇’,實(shí)際乃是膽水(“藥”)浸鐵產(chǎn)出的銅六分有余,加上“真銅三分”有余,熔在一起來鑄錢。……只是由于史官對膽銅不了解,不承認(rèn)膽銅是銅,仍然認(rèn)為膽銅是鐵,是‘偽銅’,故而在記述上有些失誤”〔16〕。
我認(rèn)為汪先生的推論還是有值得推敲的地方。其一,所有上述材料中,李燾的《續(xù)資治通鑒長編》是最為原始的材料,可信度最高。是書始撰于宋高宗時期,完成于宋孝宗時期,而那個時期膽銅法生產(chǎn)早已在銅業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了重要的位置。如果說宋仁宗時期的官員因不了解膽銅而記述有誤,這還是可以理解的;但是如果南宋人李燾也不知膽銅為何物而在編書時對屢次出現(xiàn)的“銅鐵雜鑄”之意不加考辨,顯然就不合情理了。雖然現(xiàn)存《續(xù)資治通鑒長編》內(nèi)容中并無膽銅記載,但是這一情況并不能證明李燾對膽銅不了解。政府開始大力推行膽銅法生產(chǎn)是在宋哲宗紹圣年間以及宋徽宗統(tǒng)治時期,而現(xiàn)存的《續(xù)資治通鑒長編》恰恰缺失哲宗元yòu@①八年(1093年)七月至紹圣四年(1097年)三月的內(nèi)容以及徽宗、欽宗兩朝的全部內(nèi)容,致使我們無法從現(xiàn)存的《續(xù)資治通鑒長編》中看到有關(guān)膽銅生產(chǎn)的記載。然而,章如愚的《群書考索》中引用了一條現(xiàn)已佚失的《續(xù)資治通鑒長編》內(nèi)容,其中就明確提到了膽銅。引文如下:“(崇寧五年中書省勘會諸路歲收銅數(shù))每年約收諸色銅六百六十余萬斤,舊銅錫約收四百六十余萬斤,膽銅約收一百萬斤……”緊接其后的一條材料也是引自現(xiàn)已佚失的《續(xù)資治通鑒長編》內(nèi)容,材料記錄了開封尹兼提舉京畿錢監(jiān)宋喬年在大觀二年的上言,其中更是多次提到“漉銅錢(用膽銅鑄造的錢)”,由于膽銅鑄錢成本低,宋喬年還建議:“戶部上供之?dāng)?shù),可以漉銅錢下諸路令依樣鑄。”〔17〕(后集卷六○《財用門·銅錢類》)從這些記載中可以得知,李燾的原書是記述過膽銅的,他對膽銅與礦銅的區(qū)別應(yīng)該有所了解?;诖耍撇粦?yīng)將“銅鐵雜鑄”等內(nèi)容視為“失誤”的記述。其二,宋代鑄造銅錢的主要原料是銅,輔料是鉛和錫,北宋的銅錢基本上保持了“十分其劑,銅居六分,鉛、錫居三分,皆有奇贏”的用料比例。宋徽宗以后至南宋期間因缺少礦銅銅料,又已批量生產(chǎn)出膽銅,所以鑄錢的銅原料中同時也使用了膽銅?!端问啡摹匪f的“和以三分真銅”之意,既反映了當(dāng)時人們?nèi)员в袀鹘y(tǒng)的觀念,只承認(rèn)經(jīng)過采礦冶煉得到的銅才是“真銅”,同時也反映了礦銅數(shù)量只占鑄錢所用全部銅原料的十分之三。這一數(shù)字與《續(xù)資治通鑒長編》中許申的鑄錢配方只是在料例的比例上巧合而已,內(nèi)涵則是不同的。許申所說的“銅居三分,鐵居六分”,并不是指礦銅和膽銅的比例,而是指要變更鑄造銅錢的原料和比例,將鉛和錫去掉,加入鐵作為主要原料,占全部料例的十分之六強(qiáng);此時銅成為輔料,僅占全部料例的十分之三強(qiáng)。其三,《續(xù)資治通鑒長編》中提到的“以藥化鐵與銅雜鑄”之意,亦可以從另一個角度來理解。由于鐵的熔點(diǎn)高、銅的熔點(diǎn)底,把兩種原料放到一起來熔化,必然產(chǎn)生銅先熔化而鐵未化的不同步現(xiàn)象,許申的建議中所說的“藥”很可能就是指為了解決這一問題而加入的某些助熔劑,以降低鐵的熔點(diǎn)。然而,這種別出心裁的鐵、銅配方是根本行不通的,試驗(yàn)過程中自然出現(xiàn)了“雜以鐵則流澀而多不就”的問題。另外,受當(dāng)時生產(chǎn)條件的限制,生產(chǎn)膽銅應(yīng)該是在膽水(或膽土)充沛的礦區(qū)中進(jìn)行,而《續(xù)資治通鑒長編》只是提到許申初在京師、后在江州直接進(jìn)行鑄錢試驗(yàn)。這兩個地方僅是鑄錢場所,并不生產(chǎn)膽銅,如果許申使用了膽銅作為鑄錢材料,官府必定要先在某些礦場生產(chǎn)出膽銅,再運(yùn)至京師或江州鑄錢,但是對于這樣重要的生產(chǎn)活動,北宋仁宗時期的各類記載中卻只字未提。鑒于以上幾點(diǎn)分析,我認(rèn)為宋仁宗時期許申在京師和江州進(jìn)行的鑄錢試驗(yàn)應(yīng)該是用鐵和銅作原料而進(jìn)行的,與膽銅生產(chǎn)并無關(guān)系。
三、宋哲宗時期膽銅法開始推廣
據(jù)蘇轍《龍川略志》載,宋哲宗元yòu@①時期,有一位商人毛遂自薦,向政府獻(xiàn)出秘法——膽銅法。當(dāng)時,蘇轍任戶部侍郎,“有商人自言于戶部,有秘法能以膽礬點(diǎn)鐵為銅者。予(指蘇轍)召而詰之曰:‘法所禁而汝能之,誠秘法也。今若試之于官,則所為必廣,汝一人而不能自了,必使他人助汝,則人人知之,非復(fù)秘也,昔之所禁,今將遍行天下。且吾掌朝廷大計,而首以行濫亂法,吾不為也。’其人@②fǔ@③而出,即詣都省言之,諸公惑之,令試斬馬刀,厥后竟不成。”〔18〕(卷五《不聽bì@④法能以鐵為銅者》)蘇轍任戶部侍郎的時間是在元yòu@①二年(1087年)十一月至元yòu@①四年(1089年)六月〔11〕(卷四○七元yòu@①二年十一月甲戌;卷四二九元yòu@①四年六月丁未),可見這段時期宋政府的執(zhí)政者仍然不了解膽銅生產(chǎn)及其所能起到的作用,膽銅生產(chǎn)還被稱為“秘法”,仍舊是民間私下進(jìn)行的小范圍生產(chǎn)。
膽銅法不再作為政府所禁的秘法而得到推廣,是在饒州德興縣人張潛、張甲父子將撰寫的《浸銅要略》獻(xiàn)給朝廷之后的宋哲宗紹圣年間。關(guān)于《浸銅要略》的作者及成書年代,南宋人陳振孫和趙蕃的記載大致相同。陳振孫在《直齋書錄解題》中指出:“《浸銅要略》一卷,張甲撰,稱‘德興草澤’。紹圣元年(1094年)序,蓋膽水浸鐵成銅之始。甲,參政子公之祖。”〔19〕(卷一四《雜藝類》)趙蕃在《截留綱運(yùn)記》一文中追述信州鉛山縣在紹圣年間推行膽銅生產(chǎn)的情景時也提到:〔20〕(卷五《截留綱運(yùn)記》)
鉛(指鉛山縣)之阜,寶藏興焉;鉛之泉,寶貨化焉。興者有時,化者無窮。方泉之蒙,孰知其功,布衣張甲,體物索理,獻(xiàn)言以佐圜法。宋紹圣間,詔經(jīng)理之。dī@⑤泉為池,疏池為溝,布鐵其中,期以浹旬,鐵化為銅……這兩條材料都僅僅指出張甲是膽銅的試驗(yàn)者和向朝廷獻(xiàn)書者,從而遺漏了張甲之父張潛的功績。實(shí)際上,在膽銅法生產(chǎn)的試驗(yàn)過程中,張潛的功勞是最大的。王象之在《輿地紀(jì)勝》中引用了褚孝錫的《長沙志》(注:褚孝錫作《長沙志》十一卷,見《宋史》卷二○四《藝文三》。)記載,曰:“長沙志云:‘始,饒州張潛得變鐵為銅之妙,使其子甲詣闕獻(xiàn)之。朝廷始行其法于鉛山,及饒之興利、韶之涔(岑)水皆潛法也。’”〔21〕(卷二三《江南東路·饒州·景物下》)前幾年,江西德興發(fā)現(xiàn)了張潛的墓行狀碑,碑刻于北宋大觀元年(1107年)三月,碑文記載:張潛“嘗讀《神農(nóng)書》,見膽礬水可浸鐵為銅,試之信然。曰:‘此利國術(shù)也’。命其子甲獻(xiàn)之。”(注:據(jù)報道,碑文三千多字。此碑保存在德興縣博物館。)〔22〕這段碑文說明,張潛從流傳下來的《神農(nóng)本草經(jīng)》一書的記載中獲得對膽銅法的認(rèn)識,經(jīng)過自己的試驗(yàn)后寫成《浸銅要略》一書,囑其子張甲上交朝廷,這之后膽銅法才得以推廣開來。
除以上宋人記載外,元末明初人危素寫有《浸銅要略序》一文,介紹了宋代《浸銅要略》一書的撰寫者及德興縣浸銅情況,內(nèi)容最為詳盡。他寫道:
(元代)德興張理從事福建宣慰司,考滿調(diào)官京師,會國家方更錢幣之法,獻(xiàn)其先世《浸銅要略》于朝。……錢幣之行尚矣,然鼓鑄之無窮,產(chǎn)銅則有限。理之術(shù)乃能浸鐵以為銅,用費(fèi)少而收功博。……今書作于紹圣間,而其說始備,蓋元yòu@①元年?;蜓匀∧懭F,取礦烹銅,其泉三十有二:五日一舉洗者一,曰黃牛;七日一舉洗者十有四,曰永豐、青山、黃山、大巖、橫泉、石墻wù@⑥、齊官wù@⑥、小南山、章木原、東山南畔、上東山、下東山、上石姑、下石姑;十日一舉洗者十有七,曰西焦原、銅精、大尚山、橫槎山、橫槎wù@⑥、羊棧、陲mín@⑦、冷浸、橫槎下wù@⑥、陳君、爐前、上姚mín@⑦、下姚mín@⑦、上炭灶、下炭灶、上何木、中何木、下何木。凡為溝百三十有八。政和五年雨多泉溢,所浸為最多。是書,理之先贈少保府君諱潛所撰,以授其子贈少師府君諱盤、成忠府君諱甲。少師之孫參知政事忠定公諱燾shí@⑧序志之。(注:原文中有文字錯誤,已與《江西通志》卷一六二《雜記補(bǔ)》中引錄的危素《浸銅要略序》對校改正。)〔15〕(卷三《浸銅要略序》)
從危素的記述來看,他見到的《浸銅要略》這部書中載有張潛的曾孫張燾作的序,可見此書已不是張潛紹圣元年獻(xiàn)呈朝廷的版本。張燾的家世淵源及仕宦生涯在周必大的《文忠集》〔23〕(卷六四《資政殿大學(xué)士左中大夫參知政事贈太師張忠定公燾神道碑》)和《宋史》〔14〕(卷三八二《張燾傳》)中均有記載:“張氏世家德興,唐宰相文@⑨之后……。公(張燾)曾祖諱潛,通直郎致仕,贈太子少保……。祖磐,袁州萬載縣主簿,贈太子少師……。公諱燾,……政和八年(1118年)廷試……天子嘉之,親擢第三。”張燾任官于徽、欽、高、孝四朝,于隆興元年(1163年)遷參知政事,以老病不拜,臺諫交章留之,除資政殿大學(xué)士、提舉萬壽觀兼侍讀。后致仕。卒于乾道二年(1165年),年七十五,謚忠定。根據(jù)張燾的生平來判斷,張燾為《浸銅要略》作序,應(yīng)在他進(jìn)入仕途之后的北宋末期至南宋乾道初年之間。危素在《浸銅要略序》中提到的“其泉三十有二”的名稱及“政和五年雨多泉溢,所浸為最多”之句,有可能出自張燾為《浸銅要略》所作序中的內(nèi)容。若果如此,三十二泉一百三十八溝的膽泉浸鐵規(guī)模可能就不僅僅是北宋末期的情況(注:日本中島敏先生雖未考證,但是提到三十二泉一百三十八溝是德興縣興利場最盛時期(北宋末期)的事。見《支那た於什る濕式收銅の沿革》,東洋學(xué)報27卷第3號,1939年。),還延續(xù)到了南宋,但饒州的膽銅生產(chǎn)量則以宋微宗政和五年為最高。
膽礬化鐵成銅的記載古已有之,北宋仁宗時期還曾進(jìn)行過試驗(yàn),為什么偏偏到宋哲宗時期才得到推廣呢?這既是客觀局勢的需要,也與張潛父子的努力密切相關(guān)。北宋前期,一方面,銅礦的開采量呈逐步上升的勢態(tài),銅料供與需的矛盾尚不尖銳;另一方面,政府長期以來采取著“銅禁”措施,恐怕新的生產(chǎn)技術(shù)普及流傳開來,會對政府的貨幣政策造成難以掌控的局面;加之,膽銅的規(guī)?;a(chǎn)理論還處在摸索階段。這一時期,無論是客觀因素,還是主觀因素,都還沒有提供膽銅法生產(chǎn)的基礎(chǔ)。而宋哲宗嗣位時,卻面臨著銅礦生產(chǎn)結(jié)束了宋神宗時期輝煌發(fā)展的階段而進(jìn)入急劇衰落的時期,這種局面導(dǎo)致了大批鑄錢監(jiān)的罷廢和鑄錢額的劇減。宋政府面臨著巨大的壓力,急需采取各種辦法恢復(fù)銅礦生產(chǎn),提高產(chǎn)量。正是在這種局勢下,張潛父子經(jīng)過潛心試驗(yàn),系統(tǒng)地總結(jié)出膽銅生產(chǎn)的方法,并主動將《浸銅要略》獻(xiàn)給朝廷??陀^需求與主觀努力得到了完美的結(jié)合。于是,在宋政府的大力提倡下,膽銅法生產(chǎn)迅速地被推廣開來。
宋政府推廣的膽銅生產(chǎn),最早實(shí)行于哪個采礦場呢?宋人著述中,首推信州鉛山場。前引褚孝錫的《長沙志》就明確提到“朝廷始行其法于鉛山”〔21〕(卷二三《江南東路·饒州·景物下》)。洪咨夔的《大冶賦》中也專門提到:“其浸銅也,鉛山興利,首鳩@⑩功。推而放諸,象皆取蒙。”〔24〕(卷一《大冶賦》)《輿地紀(jì)勝》中《信州》條下則曰:“膽水在銅山,自昔無之。始因饒州布衣張甲獻(xiàn)言,可用膽水浸鐵為銅,紹圣元年(1094年),始令本州差廂軍興浸,其利漸興。”從上面幾條材料來看,朝廷最早是在信州鉛山縣推行膽銅法的,時間正是在張甲獻(xiàn)《浸銅要略》的紹圣元年(1094年),其后才擴(kuò)大到其他礦場。然而《建炎以來系年要錄》〔25〕(卷五九紹興二年十月辛卯)和《皇宋中興兩朝圣政》〔26〕(卷一二紹興二年十月辛卯)中均提到:“元yòu@①中始置饒州興利場,歲額五萬斤。紹圣二年(《皇宋中興兩朝圣政》為“三年”)又置信州鉛山場,歲額三十八萬斤。”明確指出元yòu@①年間饒州先設(shè)興利場,開始浸銅。那么如何分析上述材料的矛盾之處呢?我認(rèn)為:張潛早在元yòu@①年間就已在饒州從事膽銅生產(chǎn)的試驗(yàn),估計那時的試驗(yàn)可能獲得了礦場監(jiān)官提供場地、鐵等原料的幫助,因尚屬試驗(yàn)階段,所以地方官沒有提前申報中央政府。而信州鉛山場則是官府在獲得《浸銅要略》之后,經(jīng)過調(diào)查,首先推行的膽銅場地。
由于信州膽銅產(chǎn)量高,地位重要,現(xiàn)存史料中記述信州鉛山場浸銅生產(chǎn)的內(nèi)容也非常多,如前引南宋人趙蕃的記載等等。明代人胡我琨在《錢通》中也曾引錄《廣信府志勝》的記載,提到鉛山縣有兩處浸銅場所:其一,“銅寶山,在縣西南七里,一名七寶山。下有竹葉、猊(貌)平坑,石@(11)中膽泉涌出,浸鐵成銅。天久晴,有礬可拾。建隆三年置銅場,今廢。其銅以土垢淋水浸鐵為之。”其二,“鎖山門,浸銅之所,在縣鵝湖鄉(xiāng),去治七十里許。有溝漕七十七處,興于宋紹圣四年,更創(chuàng)于淳熙八年,縣尉馬子巖有銘,至淳yòu@①后漸廢。”〔27〕(卷三《資采》)(注:建隆三年在銅寶山銅場生產(chǎn)的應(yīng)是礦銅,不是膽銅。)相比之下,饒州興利場膽銅生產(chǎn)的記載不僅極少,膽銅產(chǎn)額也只占信州鉛山場的八分之一弱。
四、膽銅的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)成本
宋代膽銅的生產(chǎn)工藝有兩種,一為膽水浸銅,一為膽土淋銅。兩種工藝過程,在洪咨夔的《大冶賦》中均有詳細(xì)的記錄〔24〕(卷一《大冶賦》),現(xiàn)摘錄如下:
從所述情況來看,膽水浸銅與膽土淋銅兩種方法的原理是相同的,都是用膽礬水浸泡鐵片置換出膽銅,只是膽水浸銅是指直接將天然膽水引入人工建造的溝槽中,浸泡鐵片;而膽土淋銅則要先采挖含有膽礬的土壤(包括采礦時被廢棄的礦土),用水灌浸,使膽礬溶入水中,產(chǎn)生膽水,再用人工盛舀膽水淋浸鐵片置換出膽銅。這兩種方法,各有長處與不足,宋人總結(jié)為:“古坑有水處為膽水,無水處為膽土。膽水浸銅,工少利多,其水有限;膽土煎銅,工多利少,其土無窮。”膽水浸銅的優(yōu)點(diǎn)是用工少,成本低,但必須依靠春夏雨季膽水充沛時從事生產(chǎn),受季節(jié)、氣候的影響很大。一旦春夏雨水少,涌出的膽水也會減少,自然無法大量生產(chǎn)膽銅。膽土淋銅比膽水浸銅投入的人工多,成本高,但是膽土取之不竭,生產(chǎn)上又不受季節(jié)的影響,一年四季均可生產(chǎn)。由于兩種方法各有優(yōu)劣,在膽水浸銅法推行后,宋政府又先后在韶州岑水場、潭州永興場、信州鉛山場等處推行了膽土淋銅法,最大限度地提高產(chǎn)銅數(shù)量。
與礦銅生產(chǎn)相比,膽水浸銅和膽土淋銅兩種生產(chǎn)的成本都比較低。崇寧元年(1102年)時,負(fù)責(zé)膽銅生產(chǎn)的官員游經(jīng)提到,每生產(chǎn)一斤膽銅(此處應(yīng)指膽水浸銅法),用本錢四十四文省。他建議:“措置之初,宜增本減息,庶使后來可繼。膽水浸銅,斤以錢五十為本;膽土煎銅,斤以錢八十為本。比之礦銅,其利已厚。”〔3 〕(食貨三四之二五)當(dāng)時政府向礦銅生產(chǎn)者支付的成本大約是每斤一百文〔28〕(卷四《論時事》)至二百五十文〔3〕(食貨三四之二七)。 從節(jié)約政府資金的角度來考慮,膽銅法生產(chǎn)是值得大力提倡的。從北宋后期至南宋期間,生產(chǎn)一斤膽銅需要的耗鐵量不是固定不變的,耗鐵量最少的如《文獻(xiàn)通考》所載,“大率用鐵二斤四兩得銅一斤”〔29〕(卷一八《征榷考五·坑冶)),耗鐵量與出銅量比為2.25∶1; 據(jù)《宋會要輯稿》記載,南宋高宗末期,各地年供鐵料八十八萬斤以上,而全部膽銅產(chǎn)額只有二十一萬斤,耗鐵量與出銅量比為4∶1;南宋理宗時期,按照張端義《貴耳集》所言:“韶州涔(岑)水場以@(12)水浸銅之地,會百萬斤鐵浸煉二十萬(斤)銅……”〔30〕(卷下)耗鐵量與出銅量比則增至5∶1。綜合以上材料,可以看出,隨著耗鐵量的增加,膽銅原有的成本低廉的優(yōu)勢逐漸減弱以至消失,這應(yīng)該是南宋以后膽銅生產(chǎn)無法再恢復(fù)到北宋時期的原因之一。
五、宋徽宗至南宋期間膽銅生產(chǎn)地區(qū)與產(chǎn)量的變化
自宋哲宗紹圣年間在信州鉛山推行膽銅法后,很快就將這一新的生產(chǎn)方法推廣到有膽水的礦區(qū)。大概在宋哲宗紹圣末元符初,游經(jīng)曾主管推行膽銅生產(chǎn),后以丁憂去官。建中靖國元年(1101年),游經(jīng)守孝期滿,向朝廷上言:“昨在任日常講究有膽水可以浸鐵為銅者:韶州岑水、潭州瀏陽、信州鉛山、饒州德興、建州蔡池、婺州銅山、汀州赤水、邵武軍黃齊、潭州礬山、溫州南溪、池州銅山,凡一十處。唯岑水、鉛山、德興已嘗措置,其余未及經(jīng)理。將來錢額愈見虧失。”戶部以為請,于是命“宣德郎游經(jīng)提舉措置江淮荊浙福建廣南銅事”。“崇寧元年戶部言:‘游經(jīng)申,自興置信州鉛山場膽銅已(以)來,收及八十九萬斤八千八十九斤八兩。……自丁憂解職之后,皆權(quán)官時暫監(jiān)管,致今膽銅十失五六,今再除職事以來,自今年正月至九月二十日終,已收膽銅一十七萬二千一百二十三斤八兩……’”〔3〕(食貨三四之二五)依據(jù)上述記載推測,游經(jīng)在丁憂前推廣膽銅生產(chǎn)時,信州鉛山場、韶州岑水場、饒州德興場膽銅生產(chǎn)成效已十分顯著。游經(jīng)以丁憂去官后,膽銅生產(chǎn)曾一度懈怠,建中靖國元年
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