文 /肖碧瑞 李大地 圖/重慶市文化遺產(chǎn)研究院

《天工開物·五金》：“凡倭鉛古書本無之，乃近世所立名色。其質用爐甘石熬煉而成。繁產(chǎn)山西太行山一帶，而荊、衡為次之。每爐甘石十斤，裝載入一泥罐內，封裹泥固以漸砑干，勿使見火拆裂。然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅。罐中爐甘石熔化成團，冷定毀罐取出。每十耗去其二，即倭鉛也。此物無銅收伏，入火即成煙飛去。以其似鉛而性猛，故名之曰倭云?！边@里關于用泥罐“開煉倭鉛”的記載和配圖，是我國有關煉鋅技術的最早記載?？脊虐l(fā)現(xiàn)和文獻記載表明，印度和中國是世界上較早開始煉鋅的國家。公元7~14世紀，印度多部煉金術著作中均記載了蒸餾煉鋅技術，其西北部拉賈斯坦邦的扎瓦爾遺址（Zzwar）是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的煉鋅遺址。公元16~18世紀，中國出產(chǎn)的鋅錠已經(jīng)出口至日本、印度、歐洲等地，表明當時中國已經(jīng)大規(guī)模煉制單質鋅。

鋅作為常見有色金屬之一，是古代銅、錫、鉛、金、銀、汞、鋅等7種有色金屬中被人工提煉最晚的一種。這是由于氧化鋅的還原溫度（904℃）與其沸點（906℃）十分接近，通常其還原后獲得的是氣態(tài)鋅，如果沒有快速冷凝的回收裝置，氣態(tài)鋅會逃逸或迅速氧化為氧化鋅，所以氣態(tài)鋅的捕獲是煉鋅工藝的難點所在。

重慶境內的煉鋅遺址群主要分布在豐都至忠縣長江兩岸數(shù)十公里的臺地上和豐都與石柱交界的齊曜山片區(qū)，以及酉陽烏江右岸的臺地及山坡上。沿長江片區(qū)具有長江水利交通之便，便于原料、產(chǎn)品的運輸和銷售，是目前所見煉鋅的肇始之地。齊曜山片區(qū)有豐富的鉛鋅礦、銀鋅礦，燃煤資源豐富且品味高，最早開始開采鋅礦，是煉鋅遺址分布的核心地區(qū)。烏江片區(qū)既有一定的礦料、燃料分布，兼具一定的水上運輸便利，是相對較晚發(fā)展起來的一片煉鋅區(qū)域。

其中，忠縣臨江二隊遺址是重慶境內目前所發(fā)現(xiàn)面積最大、時代最早的煉鋅遺址。遺址位于三峽庫區(qū)忠縣洋渡鎮(zhèn)沿江四社長江右岸的二級臺地上。遺址北臨長江，南靠緩坡，東臨水揚溪，西隔小沖溝與沿江四隊墓群相望。遺址南高北低，東西長約300米，南北寬40~60米，埋藏面積約15000平方米。在此設立冶煉作坊，一是便于利用長江運輸原材料、產(chǎn)品；二是便于將水揚溪等其他小沖溝的水引入冶煉場，解決冶煉過程中制作煤餅、裝料、敷泥、印水所需的大量用水問題；三是利用地形的高差和風向進行自然抽風，提高冶煉爐的燃燒效率；四是寬闊空間，可以傾倒大量的冶煉廢棄物。

受長江水位反復消漲的影響，遺址臨江部分已出現(xiàn)多處垮塌，斷坎處見多處暴露在外的冶煉遺跡，部分冶煉廢棄堆積已被江水沖刷殆盡。 2013年6至8月，重慶市文化遺產(chǎn)研究院在忠縣文物局的協(xié)作下對該遺址進行了搶救性考古發(fā)掘。本次發(fā)掘面積為2100多平方米，共清理各類與冶煉相關的遺跡125個，出土陶、瓷、鐵器、銅器等遺物700余件。

冶煉場功用明確，以煉鋅爐為中心

單個冶煉場內主要分為工作區(qū)和廢棄物堆積區(qū)。工作區(qū)內分布有煉鋅爐、排水溝、柱洞、堆煤坑、煉煤坑、蓄水坑、拌泥坑等冶煉相關的遺跡。煉鋅爐是冶煉場的核心部分，分布在臺地臨江面，與等高線平行分布，可利用地形坡度進行自然抽風；排水溝位于煉鋅爐地勢較高一側便于排水；堆煤坑、煉煤坑、蓄水坑、拌泥坑位于煉鋅爐附近，便于冶煉時發(fā)揮各自的功用。

廢棄物堆積區(qū)主要位于臨江的斷坎、低地和兩側的沖溝，便于傾倒大量冶煉廢棄物。此外，豐都九道拐遺址的發(fā)掘表明，部分冶煉場由工作區(qū)、生活區(qū)及廢棄物堆積區(qū)組成。生活區(qū)是冶煉場工人起居的場所，同樣用于產(chǎn)品存放。例如，豐都九道拐遺址一號房子（F1），位于煉爐的一端，墻體用黃土夯筑，面闊兩間，一間用于起居生活，一間則堆放冶煉后的產(chǎn)品鋅錠；廢棄堆積區(qū)是傾倒煤渣、殘破反應罐等冶煉廢棄物和生活垃圾的場所，往往位于煉爐下方的臨江低地或沖溝。

煉鋅的遺跡，主要集中在6個冶煉場內，以煉鋅爐為中心有規(guī)律地分布在工作面上。其中，煉鋅爐10座，平面為長條形，由爐床、窯室兩部分組成。爐床平面呈長條形，是用土坯建筑在生土或已廢棄的煉鋅爐爐床之上。窯室為馬槽形，由爐柵、端墻、側墻等構成。爐床上置有爐柵，爐柵由上、下兩部分構成（上部為土坯，下部為漢磚），下投放柴火，上放置冶煉罐和煤餅；端墻位于爐子兩端，用土坯或石塊直接構砌在爐床上。側墻位于爐柵兩側，用土坯構筑在下層爐柵上，平面呈長條形，剖面呈梯形。馬槽形窯室能較大限度的節(jié)約資源、能源，加快生產(chǎn)周期 。煉爐兩端或兩側一般均分布有圓形柱洞，柱洞內殘留少量朽木，據(jù)此推斷煉鋅爐已有頂棚。

根據(jù)59個灰坑的形制和坑內堆積可以將其分為堆煤坑、煉煤坑、拌泥坑、蓄水坑及其他灰坑等幾類，它們均位于煉鋅爐附近，以供冶煉時堆放煤炭、制作煤餅、拌泥以及取水所用。51個柱洞中除大部分為煉鋅爐搭建頂棚所用，少數(shù)柱洞與其他遺跡關系密切：如D30、D49~D51，4個柱洞沿一排煤坑呈直線分布，這里應為堆煤坑搭建頂棚用。3條灰溝均位于煉爐一側，用于排水。此外，在1號爐南部還清理了1個灶以及1處冶煉罐堆積。

成熟的冶煉工藝

臨江二隊遺址的發(fā)掘，為我們重現(xiàn)了明代煉鋅的工藝流程。首先，制作冶煉罐并裝入鋅礦以及用作還原劑的煤炭（粉）。出土的冶煉罐由反應室及冷凝區(qū)兩部分組成。反應室為灰色夾砂硬陶的深腹罐，均為輪制?；拘螒B(tài)為侈口、卷沿、圓唇、鼓肩、深腹、平底，高約27~30厘米。冷凝區(qū)即在罐體的肩部用粘土（耐火泥）上接一節(jié)口徑約10厘米、高約6厘米的筒形物，上置鐵質蓋板，與罐口內放置的冷凝窩而一起形成空腔。第二步是封口，制作冷凝窩。冷凝窩為耐火黃砂泥捏制而成，置于反應室的口部。冷凝窩平面呈圓形，內凹，邊緣上戳有一長方形的透氣孔，鋅蒸汽得以通過。第三步制作冷凝區(qū)，即從反應罐的肩部用泥條往上盤筑，形成10 厘米左右高的空腔，然后加冷凝蓋形成冷凝區(qū)。主要用于冶煉過程中調節(jié)氣壓，避免反應罐爆裂。第四步將反應罐身外壁包裹一層黃泥或泥漿，防止高溫冶煉過程中罐體發(fā)生爆裂。第五步將裝好料的反應罐成排置于煉爐的爐柵之間，罐周堆放煤餅、爐渣，爐柵下投放柴薪、木炭等燃料。同時，可能還要在煤餅、爐渣上覆蓋一層稀泥，高度大約是反應區(qū)與冷凝區(qū)分界處，以便控制反應罐上下端的溫度。第六步用火點燃薪炭，然后引燃煤餅進行蒸餾。當反應罐內溫度達到還原程度的時候，鋅礦與煤（炭）發(fā)生化學反應（ZnO ＋ CO→Zn＋ CO2），還原出氣態(tài)鋅，鋅蒸氣通過冷凝窩的通氣孔上升，至冷凝區(qū)冷卻，便可制得純凈的金屬鋅結晶。最后一步是在鋅煉好后，打破反應罐，取出鋅塊。整個過程大約持續(xù)24小時，每個反應罐只能使用一次。另外，煉得的鋅塊還需經(jīng)過進一步提純工作?，F(xiàn)代傳統(tǒng)煉鋅工藝田野調查表明，一般還要通過炒鋅進行精煉，才能得到比較純凈的鋅。

在一號冶煉場內，1號爐西南部的發(fā)現(xiàn)的灶（Z1）可能即為提純鋅塊所用。

中國早期煉鋅的唯一實例

重慶境內的煉鋅遺址群是我國目前已知并進行考古發(fā)掘的時代最早、規(guī)模最大的古代煉鋅遺址群，也是迄今我國所見早期煉鋅的唯一實物遺存。根據(jù)出土的“成化年制”、“大明成化年制”紀年款的瓷片以及遺址第9層中出土的一枚“崇禎通寶”等器物，再將冶煉罐、瓷器等與豐都縣鋪子河、廟背后等遺址出土器物進行比較，推斷臨江二隊煉鋅遺址時代為明代中晚期，提前了我國煉鋅的起源。而《天工開物·五金》記載中的鋅產(chǎn)地并不包括重慶地區(qū)，以臨江二隊遺址為代表的重慶煉鋅遺址群的發(fā)現(xiàn)為探尋我國煉鋅起源提供了新的線索。