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湿法冶金世界第一人 北宋德兴人张潜

编辑:DH    发布时间:2015/12/4 17:00:17

北宋元祐元年(公元1086年)的一个夜晚,61岁的德兴人张潜和往常一样翻阅古书,突然于《神农本草经》中瞥见“胆水能浸铁为铜”字样,激动不已一夜未眠。这样一句蜷缩在千年黄卷之中,无数文人学士都不曾留意的文字,由此引发了一场铜冶史上的技术革命。十几年后,张潜的《浸铜要略》一书问世,后世的评价是,奠定了中华民族在世界冶金科技史上不可撼动的地位,标志着中国是世界上最早使用化学方法炼铜的国家。

德兴人推动胆铜法生产铜

在自然界中,铜主要以硫化铜的形式存在,硫化铜经氧化会变成硫酸铜。硫酸铜溶液呈蓝色,像胆汁,中国古代称之为“胆水”。

铁元素比铜元素活跃,将铁片或铁棒置于硫酸铜溶液,即胆水中,铜离子就会被铁离子置换出来,产生单质铜,这就是湿法炼铜的原理。在今天,这已经是最基础的化学常识。然而,在两千多年前的西汉时期,中国人已经认识了这一原理;在一千多年前,中国人又将这一原理用于工业生产,《宋会要辑稿·食货》记载,当时用胆铜法生产铜的地区,主要有11处,规模较大、生产持久的是信州铅山和饶州德兴、韶州岑水。

这其中,不得不提的关键人物就是德兴人张潜。他的出现,为这场变革发挥了至关重要的作用。

《宋史》说张潜是“布衣,博通方技,谙胆水浸铁生铜”。德兴《张氏宗谱》又记载,张潜的远祖是秦末汉初杰出军事谋略家张良(刘邦的谋士,被封为留侯)。德兴张氏是张良十世孙张协(西晋文学家)系的一支,于唐末黄巢起义时从江淮迁居安徽歙县。北宋初,张潜的高祖父又从歙县迁到饶州德兴。

张潜的高祖父经过努力置下几亩田地,临终前嘱咐子孙要“勤稼穑,以耕读为计”。到了张潜的父亲辈时,张家人丁兴旺起来,但仍过着种田读书的恬静生活。张潜兄弟姐妹10人,他排行第六。他父亲常对他的兄弟们说:“仕官不至将相,孰若躬为子职之为愉耶。”这意思是说,读书做官做不到将相,还不如在家种田尽孝道。

古文中的话给他巨大启示

张潜没有迈入博取功名的行列,张家却阴差阳错地出了一位科学巨匠,这是张潜及其家人始料未及的。

北宋德兴炼铜业已经很兴旺,有官办的大铜场,也有私营的小型铜场。德兴很多种田人都到铜矿山去采铜矿卖给铜场。张潜在农闲时也上山采矿,甚至在镰刀挂上壁的冬天到铜场做临时冶炼工。

宋哲宗元祐元年,张潜已经61岁。一天夜晚,张潜又和往常一样在书房的故纸堆里翻捡着,突然《神农本草经》中“胆水能浸铁为铜”几个大字,跃入他的眼帘。张潜马上联想到附近山上略有异味、以手沾而搓之似有黏稠的沟泉之水,便意识到这很可能就是古人所说的“胆水”,有“胆水”必有铜矿!这样一句蜷缩在千年黄卷之中,无数文人学士都不曾留意的文字,终于觅得了知音。

20066月,德兴市博物馆从民间征集到清乾隆乙酉版四十二卷本《甲道张氏宗谱》中的八卷(八本)。这八本宗谱,经多年、多次修补,封面早已不是原版,谱本也有多处破烂。尽管这样,它仍不失为谱中珍品,在谱中发现了张潜著作《浸铜要略》一书的两篇序文。

德兴市博物馆馆长叶淦林说:“大家从两篇序中发现了一些新的信息,以张潜为首领的张氏家族成员学习参考和总结前人的经验,尤其是从汉代《神农本草经》等书籍得到有用的信息和资料。张氏两代人在德兴和铅山一带多次、反复试验,取得第一手的资料和成果。”

“胆矾水浸铁为铜”成为现实

今天,张潜著作《浸铜要略》已经遗失,不过,元至正十二年(公元1352年)文学家危素为此书而作的《序》保存了下来。危素记载,“其泉三十有二:五日一洗举者一……七日一洗举者十有四……凡有沟百三十有八……”危素之所以不厌其烦地将每一泉、每一沟的地名和胆水浸铜的时间都一一列于其上,其目的就是要彰显张潜探究之精细、技术之详熟。

张潜先从已开采的铜矿山找起,把德兴的山头沟壑走了个遍,一共找到138条有“铜水”的水沟和32个“胆泉”。于是,他在吴园附近选了一个山坳建起熔炼炉,在有“铜水”的山沟和“胆泉”挖池开槽引水,铺上铁块,“湿”出铜粉,把铜粉挑到熔炼炉熔炼,产出了铜。每出一炉铜,他都详细做记录。短短几年,他就总结出了浸铁成铜的方法:把生铁锻成薄片,平铺在“铜水”池中浸渍数天至十数天,并用竹耙扒动,待池中水澄清后,放出清水,收集沉积的铜粉,放入熔炉冶炼,就得到生铜。张潜家很快富了起来。地方上很多人都向他请教,他毫无保留地把操作流程传授给乡亲。

《浸铜要略》献给朝廷利国利民

北宋哲宗绍圣元年(1094年),69岁的张潜让二儿子张甲管理家政,自己开始整理多年的探索与实践经验,着手写《浸铜要略》。宋哲宗绍圣五年,这部开世界湿法冶金先河的著作诞生了。

在《浸铜要略》里,张潜总结出了从浸铜方式、取铜方法到浸铜时间的控制等一套完整的湿法炼铜生产工艺流程。后人评价这种方法与火法炼铜相比较,有几大优越性:其一,投资少见效快,只要在有胆水的地方设置铜场,便可以就地取材,设备简单,技术操作容易,把一些薄铁片或碎铁块投入胆水槽里浸渍,就可以取铜,而且铜的质量精纯。其二,湿法炼铜是在常温下进行的,既可以免除鼓风、熔炉等设备,又可以节省大量燃料。其三,湿法炼铜减轻了工作的劳动强度,减少了环境污染。其四,胆水炼铜不管是贫矿还是富矿,一概能用。

公元1098年,张潜的《浸铜要略》获朝廷批准。当皇上得知该书竟是一位73岁老人所著时,感动不已,立时授予张潜少保府君之衔,同时分别授予其子张磬、张甲少师府君和成忠府君之衔。接着,朝廷连颁两道诏谕:一是批准设立德兴“兴利场”,命张潜为场官,张磬、张甲协助总管铜场事务;二是在全国推广湿法炼铜。从此,这项冶金新技术很快在全国推广,“诸路岁收铜数百万”。宋高宗绍兴年间(11311162年),湿法炼铜产量已占全国铜产量的85%以上。当时,中国成世界上产铜最多的国家。

元至正十二年(1352年),张潜的世孙张理把家藏的《浸铜要略》献给朝廷。朝廷下令刊印此书,命大学者危素为《浸铜要略》作序。

1971年,张潜世居的德兴市新营村吴园出土了《张潜行状碑》,详尽记述了张潜的生平事迹和他对炼铜事业的杰出贡献,为后人真实呈现了那段历史。

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