从全国十大考古发现谈中国古代炼锌技术研究

黄全胜 周文丽

[摘 要]锌是一种很特别的金属，在冶炼还原过程极易挥发，它的生产需要复杂的还原和冷凝装置。在古代8种主要金属中，金属锌出现最晚。公元18世纪工业化炼锌以前，只有古代印度和中国可以大规模生产单质金属锌。从20世纪20年代起，科技史界主要依据古代文献资料、黄铜文物的科学分析和传统工艺调查来研究中国古代炼锌技术及发展情况。21世纪初以来，中国科技史界的专家学者在重庆、广西和湖南等发现了大量明清时期炼锌遗址，对这些遗址的考古调查、发掘及对冶炼遗物的科技分析，为中国古代炼锌技术研究带来了新的契机。文章回顾近年来作者参与炼锌遗址的考古工作和研究情况，并对未来的研究进行展望。

[关键词]南方地区；明清时期；冶金史；古代炼锌；冶金考古

[中图分类号]K876.41；K878.5 [文献标识码]C [文章编号]1008-7656（2017）06-0005-06

[编者按]2017年8月8日，中国科学院院士、北京科技大学教授柯俊先生逝世，柯俊先生（1917-2017），1938年毕业于武汉大学化学系，1948年在英国伯明翰大学毕业获自然哲学博士，后担任该校理论金属学系高级讲师。1953年回国报效祖国，先后任北京钢铁学院教授、物理化学系主任和副院长、北京科技大学校长顾问等职务。1980年当选中国科学院技术科学部学部委员，并担任学部常委。1951年他在钢中首次发现了贝茵体切变机制，是贝茵体切变理论的创始人，国际上称之为“贝茵体先生”（Mr.Bain），回国后创立了中国第一个金属物理专业，参与创办了第一个冶金物理化学专业；1974年起，他亲自参与并领导中国冶金史的研究，阐明中国生铁技术的发明与发展对人类文明的作用，取得突破性进展，创办了中国第一个科学技术史（工学）博士点；20世纪90年代后，组建了被誉为“大材料”的教育改革试点班，为我国新世纪工程教育改革探索了宝贵经验，产生重要影响。根据柯俊先生生前遗愿，他的遗体捐献给武汉大学医学部用于教学和科学研究，为国家的教育科学事业做出最后的贡献。为了缅怀中国冶金材料史学科奠基人柯俊先生，介绍中国古代炼锌技术的考古工作和研究情况，本刊特邀请了广西广播电视大学理工学院院长黄全胜博士和中国科学院自然科学史研究所副研究员周文丽博士进行访谈，通过他们谈话的形式，以荣获2016年全国十大考古新发现的湖南郴州桂阳桐木岭冶炼遗址为切入点，话说中国古代炼锌技术研究的大致脉络和主要历程，结合作者近年来参与炼锌遗址考古的体会，展望炼锌考古未来，弘扬中华文化自信。

周文丽：黄师兄，2017年4月湖南桂阳桐木岭矿冶遗址荣获“2016年全国十大考古新发现”，之后又受《广西广播电视大学学报》主编王兴辉校长的委托，让我们来谈谈桐木岭遗址发现的重要意义及中国古代炼锌技术研究的情况。由于田野考察和实验室研究等各种原因，我们断断续续地聊着，迟迟不能谈完，今天终于交上作业了。2017年8月8日早晨，我们的师祖，中国科学院院士、北京科技大学教授柯俊先生仙逝了，这是世界科学界、教育界的巨大损失，国内外专家学者都非常悲痛。作为后学，我们就以这次炼锌考古谈话，来缅怀中国冶金材料史学科奠基人柯先生吧。

黄全胜：柯先生的丰功伟绩，对中国乃至世界冶金科学研究、中国高等教育发展的巨大贡献，在柯先生的生前和生后，中央领导人、国内外科学界等就已经有了非常高的评价和肯定了。没有柯先生的奠基，不会有中国冶金史和冶金考古研究今天的蓬勃发展。这次教育部公布的世界一流学科建设里面，北京科技大学入选了4个学科，其中科学技术史还排在第一位，这些成绩都离不开柯先生打造的良好传统和坚实基础。柯先生在北科大的团队在中国古代炼锌史研究上有重要的地位，如韩汝玢、孙淑云、梅建军教授研究过早期黄铜冶炼技术，调查过传统炼锌工艺等？譹。这张照片是2004年3月9日在北京科技大学拍的，当时柯先生与韩汝玢、孙淑云、李晓岑、李延祥和陈建立等教授在仔细观察和讨论来自重庆丰都的炼锌蒸馏罐（见图1）。

周文丽：黄师兄，很荣幸我们成为研究中国古代炼锌技术史的同行。锌是一种很特别的金属，在古代8种主要金属（铜、铁、金、银、汞、铅、锡、锌）中，金属锌出现最晚。这是因为金属锌非常容易挥发（沸点为907℃），而其冶炼温度高于1000℃，也就是说当金属锌从锌矿石中还原出来时立即就会挥发，形成的锌蒸汽接触空气后马上重新氧化。因此，生产金属锌不能使用普通的冶炼炉，而需要复杂的还原和冷凝装置，即“蒸馏罐”。

黄全胜：是的，我也觉得炼锌技术研究非常有意思。中国古代炼锌技术在世界冶金史上有非常重要的地位，要知道在欧洲18世纪工业化炼鋅以前，只有印度和中国可以大规模生产单质金属锌。印度炼锌主要在印度西北的扎瓦尔（Zawar）地区，采用的是“上火下凝”法；而中国炼锌基于“下火上凝”的原理，与印度法完全不同。明清时期金属锌主要用于制作黄铜钱币和其他黄铜制品，部分锌被欧洲商人出口到世界各地。直到20世纪后期，云贵地区还在使用传统法炼锌。

周文丽：由于缺乏考古证据，科技史界从20世纪20年代起主要依据古代文献资料、黄铜文物的科学分析和传统工艺调查，来研究中国古代炼锌技术及发展情况，尤其是炼锌技术的起源问题。其中最为系统的工作是中国钱币博物馆的周卫荣馆长对中国锌和黄铜冶铸技术史的研究，已出版两本论文集和一本专著？譺。我们对中国古代炼锌技术的认识的主要局限，在于缺少基于古代冶炼遗物研究的详细的技术重建。自21世纪初以来，在重庆、广西和湖南发现了大量明清时期炼锌遗址，对这些遗址的考古调查、发掘及对冶炼遗物的科技分析，为中国古代炼锌技术研究带来了新的契机。我们有幸参与了这些炼锌遗址的工作。

黄全胜：我也很早就关注了重庆炼锌遗址的工作。2000年以来，在重庆三峡库区发现了多处炼锌遗址，2003年河南省文物考古研究所的刘海旺研究员主持发掘了丰都庙背后遗址，我的导师李延祥教授和你的导师陈建立教授多次去重庆丰都、石柱等地考察炼锌遗址和铅锌矿区。2005年，陈建立教授与多家单位一起申请了国家文物局文物保护科学和技术研究课题《重庆丰都炼锌遗址群的综合研究》（编号为20050201）。2007年，他们在英国发表了重庆炼锌遗址发掘和冶炼遗物分析的初步成果？譻，引起了世界各国学者广泛关注。你应该是在此之后开始古代炼锌技术研究吧？

周文丽：我是2008年开始研究炼锌技术的。当时，我从北京大学考古文博学院碩士毕业，到英国伦敦大学学院考古研究所攻读博士学位，博士论文课题就是李延祥、陈建立教授的前期工作基础上对重庆明清炼锌技术的研究，导师是Marcos Martinón-Torres教授，Thilo Rehren教授，陈建立教授和大英博物馆的Paul Craddock教授。我对重庆丰都庙背后、铺子河和木屑溪三处明代炼锌遗址和石柱大风门清代炼锌遗址的各类冶炼遗物进行了系统的分析研究，这是第一次通过古代冶炼遗物的分析详细重建了中国古代炼锌技术，并讨论了两组遗址技术的差别及其背后的社会原因。另外，我还考察了金属锌用于明清时期钱币铸造的情况，比较中国、印度和欧洲的锌和黄铜生产技术，还评价中国锌在全球海上贸易的影响，阐述了中国古代炼锌技术的重要性。这些工作已在Journal of Archaeologcial Sciences上发表？譼，2016年底我的博士论文在英国BAR Publishing公司出版？譽（见图2）。在此，我要特别感谢重庆市文化遗产研究院给我这个机会参与重庆炼锌技术的研究，这些年来他们一直在重庆做炼锌遗址的考古工作和研究？譾。

黄全胜：恭喜！你是世界第一个古代炼锌博士，你在北京大学和伦敦大学学院接受了严格的科技考古训练，炼锌研究方面你是比我系统和深入的。我是起了个大早，赶了一个晚圩，中间停滞了一段时间。

周文丽：黄师兄，您是什么时候开始古代炼锌遗址考察和研究的？

黄全胜：大约是2004年冬季至2005年春季期间吧，那是刚刚在北科大读博不久。先是在覃尚文、陈国清主编的《壮族科学技术史》中发现了广西河池市环江县红山冶炼遗址的线索，李延祥教授建议我到河池跑一跑，这也是我独立开展田野调查的开始。我先是通过广西民族大学的万辅彬教授与覃尚文主编取得电话联系，核实了提供环江红山冶炼遗址文献的作者是广西煤炭厅王同良先生（当年红茂矿务局的总工）。随后我拜访了王同良先生，了解了当年发现冶炼遗址的具体过程。李延祥教授上世纪80年代到河池南丹做过田野调查，和河池所的梁富林老师是好朋友。后来我就联系了河池所的梁富林所长，一起到遗址考察和取样。应该是2005年春节前，考察的第一个遗址是环江县上朝的红山铅锌银冶炼遗址。根据王同良先生提供的信息和线索，我和梁富林所长又到了贵州省荔波县红茂矿区开展了调查。在荔波县我还有了一些人类民族学、民族语言学方面的新发现、新惊奇。到了河池之后听梁富林老师介绍，罗城也有很多明清时期的炼锌遗址遗存，接着我们就开始着手开展罗城的四把镇、东门镇、黄金镇、龙岸镇等遗址的考察工作。

周文丽：中间怎么停滞了一段时间呢？

黄全胜：主要原因是寻找红山遗址发现出土的“南十一号”和“东林”锌银锭没有结果。2005年以后的近半年时间，我一直多次寻访当年的目击人和当事人，包括当年红茂矿务局的领导王同良和令鲁杰先生，也拜访了广西各地各级的博物馆、文管所，现今红茂矿区的相关部门，甚至追寻到广州地区。可惜还是没找到那两块锌银锭的踪影，没有样品来探索“加锌除银法”技术将很难往下走。只好先放下炼锌技术研究，改做炼铁遗址研究。我们在广西贵港地区发现了古代块炼铁冶炼遗址，在玉林地区又发现了古代高锰渣生铁冶炼技术，这两处遗址群都获得了国家自然科学基金项目的资助。

周文丽：塞翁失马，焉知非福。那您什么时候又捡回炼锌遗址研究？

黄全胜：大约是2010年以后吧。当时广西教育厅给了一个重点科研项目，我又到广西河池与环江所的谭家乐、罗城所的梁兴权一起，在河池地区和贵州荔波开展了冶炼遗址的考察复查详查取样工作。2011年我申请到英国剑桥李约瑟研究所的梅隆研究基金，在剑桥期间我才有时间静下心来开始着手整理炼锌遗址田野考察资料，撰写了2篇有关炼锌遗址考察的文章？譿。2013年李延祥教授和我写了一篇《倭铅勾金考》？讀。2013年9月，在日本奈良举办的第八届世界冶金史大会，我也报道了广西地区明清时期的炼锌遗址调查的主要情况，文章还被遴选入《日本钢铁协会学报（国际版）》出版？讁。记得当时在日本奈良，整个大会就只有你和我作了有关炼锌遗址调查和研究的报告；其他国家学者就没有炼锌这方面的资料可做，这是非常宝贵的科学研究资源。后来，我带我的学生张雨桐继续深入河池地区开展炼锌遗址的考察工作，对遗址遗存的坩埚、炉渣、铁盖等遗物也开展了实验室研究，检测出了一批科学实验数据，积累了一些有益经验。期间我也是经常电话骚扰你、李延祥教授和陈建立教授，共同探讨一些新问题。去年小张硕士毕业了，但实验研究结果还没有在刊物公开发表。

周文丽：广西的工作非常重要！可惜还未能进一步发掘。湖南的考古工作进展非常快，2015年9月，湖南省文物考古研究所联合北京大学等多家单位对桂阳处炼锌遗址进行了调查，并于2016年8月发掘了桐木岭和陡岭下两处遗址，考古领队是莫林恒老师。

黄全胜：2016年8月，陈建立教授就邀请我与你们一起参与考古工作，由于恰巧那时家里有急事未能成行，直到11月才有机会与你们一起到遗址考察。2017年4月湖南桂阳桐木岭矿冶遗址评为“2016年全国十大考古新发现”。专家对湖南桂阳桐木岭矿冶遗址的点评是“该遗址出土了国内迄今发现保存最为完整的古代炼锌槽形炉及相关遗迹遗物，可复原当时炼锌工艺流程；工匠将矿石焙烧、分选，再和煤炭混合，置于陶罐，陶罐放在槽形炉之上，陶罐内部有冷凝器等装置，锌蒸气上升后再冷却。多金属一体冶炼是中国矿冶考古的首次发现，凸显了中国古代科学技术的先进水平。”专家点评是中肯的，荣获全国十大考古新发现是实至名归的。桂阳炼锌遗址群的发现与发掘，有重要的科学价值和历史文化价值，对我国冶金史、铸币史和赋税史等研究都是很重要的科学资料。

周文丽：桐木岭遗址的发掘对中国古代炼锌史研究有着重要的意义。发掘的1号炼锌炉是目前发现保存最为完整的清代炼锌炉，发现了处于原位的煤饼、托垫和蒸馏罐，可以完整的复原出炼锌炉的结构、构建方式及内部燃料和蒸馏罐的摆放方式。该遗址还发现了焙烧炉，结合对矿石和炉渣的分析，可以判断该遗址使用了无法直接冶炼的硫化锌矿，先焙烧成氧化锌后才能冶炼，这个焙烧工艺系中国古代炼锌史上的一大技术进步，也是湖南炼锌技术的特色。

黄全胜：你们的工作很重要，揭示了遗址的冶炼技术特征及其丰富内涵，从而才能阐释遗址的科学价值和历史文化意义。这些研究成果，是获得全国十大考古新发现的重要科学依据。

周文丽：谢谢！最后我想再问您几个问题。中国古代炼锌技术的研究从一开始就在追寻“起源问题”，您是如何看待这个问题的？

黄全胜：探索冶金技术的时空框架是冶金考古研究的重要课题之一，也是我们探讨人类文明特别是技术文化的传播和交流的前提和基础，由此看来要追寻“起源问题”是有必要的。柯先生、韩汝玢先生等老一辈科学家的研究就揭示了中国是最早使用黄铜的国家之一，在铜器时代就开始使用黄铜合金等基本特征，为世界冶金史研究提供了重要的科学证据，也为探索我国炼锌技术的发展历程奠定了坚实的基础。但如果仅仅为追寻“起源问题”而追寻，我想可能是很不够的。炼锌技术的发明、发展演变都与当时的政治、经济、社会、文化的需要息息相关，与当地的自然资源禀赋、历史文化传统也有紧密的联系，我们在今后的工作应该是关注技术、工艺的同时，更加注意运用多学科交叉研究的方法手段及其多元成果。

周文丽：未来我们该如何继续研究中国古代炼锌技术？

黄全胜：一是发挥现代科学技术优势和我们的团队优势，加强与文博考古业界的合作，继续在冶炼遗址调查和遗物实验室研究方面开展深入研究，应该是现阶段和未来一段时期的主要的研究路径。遗址研究是相对复杂的，挑战相对較多，但容易有新东西出现的一种研究路径。多年来的实践经验显示，每个遗址研究都会有喜人的成果，甚至是新发现。

二是你不久前提出过一个新思路，就是采用逆查法从清代的奏折及相关文献等开始做起，慢慢往前查阅历朝历代的各种历史文献，再综合冶炼遗址调查、考察的情况，也是厘清中国炼锌技术发展脉络的好办法。你的想法很好，也有可行性，就是要花费很多的时间和精力。当然，在这个过程肯定还会有更多的惊喜和收获。

三是如果条件允许，样品充分，可以继续开展出土、馆藏金属材质（特别是黄铜、白铜）文物的科技分析，也是研究中国古代炼锌技术的一个方向。

这只是个人拙见，不见得正确，仅供参考，择其善者而从之吧！

周文丽：最后，您能谈谈地方政府如何对矿冶遗址进行保护和利用，如何使研究成果为经济社会和文化建设服务吗？

黄全胜：这是一个很大的课题，也是很重要的课题。国内外古代矿冶遗址的保护和利用有一些成功的案例，比如国内有湖南郴州的矿冶遗址公园、郑州冶铁遗址博物馆等，国外的有日本炼银遗址公园，还有欧洲的一些矿冶遗址公园等，都是比较好的范例。在理论研究方面呢，目前有陈建立、李延祥教授等对国内外的矿冶遗址的保护及利用的理念和经验进行了初步的梳理，为这方面工作的研究和推动奠定了基础，这是一个良好的开端。

你提出的这个问题，应该是中国文化事业面临的亟需解决的新工程、新课题，需要广大科技工作者、文化部门的共同努力去探索，任重而道远啊！我们还是在科学研究实践中，尽我们的绵薄之力吧！

附记：承蒙北京科技大学韩汝玢教授提供了柯俊先生的照片，北京大学陈建立教授帮助审阅了文章并提出修改建议。谨此一并致以衷心感谢。

注释：

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