
德興聚遠樓張潛濕法煉銅工藝流程壁畫
在德興市洎水河畔的聚遠樓四樓,有一幅濃縮了德興歷史文化的大型銅浮雕壁畫。壁畫的上半部分,反映的是張潛濕法煉銅工藝流程。
張潛(1025—1105年),北宋煉銅家,德興市銀城鎮(zhèn)新營村吳園人。他結合前人經(jīng)驗和自己的長期實踐總結出一套完整的濕法煉銅工藝,于北宋紹圣年間(1094—1098年)寫成《浸銅要略》,因而成為世界濕法冶金技術第一人。這標志著中國是世界上最早使用化學方法煉銅的國家。
開濕法冶金之先河
張潛發(fā)明的濕法煉銅,開創(chuàng)了世界濕法冶金技術的先河,同時也是世界化學史上的一個創(chuàng)舉,是世界冶金和化學史上的一項重大發(fā)明。
蒙昧時代(人類社會劃分為蒙昧時代、野蠻時代、文明時代),人們打獵打仗都是用樹枝、竹竿的。到了石器時代,人們主要是以石器作為勞動的工具和打仗的武器。自從蚩尤氏發(fā)明煉銅方法(這是傳說,但至少在夏商時代我國勞動人民已發(fā)明了煉銅方法)后,人們就開始使用銅刀、銅戟了。這是我國最早的金屬器具。大約到到商末周初,我國發(fā)明了煉鐵技術(煉鐵晚于煉銅)。
早期的冶煉方法,主要原理是用火加熱銅礦石來提煉銅的,工藝復雜成本高,需投入大量的人力物力。唐天寶十二年(753年),李白漫游到安徽省一個叫秋浦的地方,寫下組詩《秋浦歌》。其中一首,寫秋浦的煉銅場:“爐火照天地,紅星亂紫煙。赧郎明月夜,歌曲動寒川?!边@個煉銅場,爐火熊熊燃燒,紅星四濺,紫煙蒸騰,天地都被紅彤彤的爐火照得通明了;被爐火映紅臉膛的工人們,一邊勞動,一邊歌唱,嘹亮的歌聲使大山谷里的河水都蕩漾起來了。這是一幅瑰麗壯觀的秋夜冶煉圖。在李白的筆下,光、熱、聲、色交織輝映,明與暗、冷與熱、動與靜烘托映襯,鮮明、生動地表現(xiàn)了火熱的勞動場景;同時,也反映當時煉銅要投入大量的人力物力的情況。
有沒有一種設備簡單、操作容易,不必只使用火爐等大型熔煉設備,又能節(jié)省燃料和人力,在常溫下就可以提煉出銅的方法?長久以來,很多從事冶煉的人都在思考這個問題。
到了北宋,這種煉銅方法,被德興人張潛發(fā)明出來了。他在前人經(jīng)驗的基礎上,結合自己長期的探索和實踐,總結出一套完整的生產(chǎn)工藝,寫成濕法煉銅專著《浸銅要略》,闡述了其原理。而這種方法煉銅傳入歐洲,是500年后的事。
家風愛讀書勤稼穡
張潛,是生于德興長于德興的一個普通的自耕農(nóng)家庭。“張潛,布衣,博通方技,諳膽水浸鐵生銅?!保ā端问贰罚?/p>
據(jù)德興《張氏宗譜》記載,張潛的遠祖是秦末漢初杰出的軍事謀略家張良(劉邦的謀士,被封為留侯)。德興張氏是由張良的十世孫張協(xié)(西晉文學家)系的一支,于唐末黃巢起義時從江淮遷居安徽歙縣。北宋初,張潛的高祖父又從歙縣遷到“饒州德興”。
張潛的高祖父遷到德興,經(jīng)過努力置下幾畝田地,休養(yǎng)生息,臨終前囑咐子孫要“勤稼穡,以耕讀為計”(《張氏宗譜》)。到了張潛的父親輩時,張家人丁興旺起來,但仍然是過著種田讀書的恬靜生活。張潛兄弟姐妹10人,他排行第六。父母所憂者,乃“稼穡之勤”。他的父親常對他的兄弟們說:“仕官不至將相,孰若躬為子職之為愉耶?!边@意思是說,讀書做官做不到將相(大官),還不如在家種田盡孝道愉快。
張家人口多,家產(chǎn)卻不多,供不起眾子孫讀書追求功名。張潛也不想追求功名,但喜歡讀書。當長大到能挑能扛的時候,他便放棄了學業(yè),下地種田了??擅咳占诜w之余,張潛仍保持著好學不倦的“良習”,“于書無所不窺。尤好《史記》、《三國志》,于天文、地理、人倫之學,尤精。有詩集十卷,長于古風,氣格遒正,杯酒間樂章立就。”(《張潛行狀碑》)。然而,勤耕讀的張潛沒有邁入搏取功名的行列,卻成了濕法煉銅第一人。
張潛發(fā)明了濕法煉銅后,使張家的資產(chǎn)翻了數(shù)十倍,成為遠近聞名的巨富。張潛創(chuàng)造的財富,給張家奠定了雄厚的物質(zhì)基礎。僅張潛一房,就五世同堂。張潛在世時,他有5子2女,孫男23人,孫女16人,曾孫男女30人,玄孫男女4人。此后50年中,張家有10人中進士,“至禮部者”(相當于舉人)30人,人稱其族“食祿敘封,上下五世,捂紳推之。” 張家成為大姓望族,人多,財豐,勢大,也招致朝廷顧忌。后來朝廷下令張家分家析產(chǎn)遷居各地。這樣,張潛的五個兒子又成了遷居各地的張氏支祖。張潛的長子張磐留在德興,延續(xù)著德興張氏一脈。
張潛的第五子張盤遷上饒縣旭日街道辦前山村橋上自然村??墒谰釉摯宓拇迕駞s不知村名為何叫“橋上村”,橋到底在哪里?直到2006年7月,上饒工業(yè)園區(qū)開發(fā)建設,在推土時發(fā)現(xiàn)該村一座古橋(文物專家鑒定這是座古代的風景橋),83歲的村民張優(yōu)財拿出張氏宗譜來,一看,才知到這里是張家的花園,原有3座風景橋,橋下有石桌石凳??梢姡敃r遷到此處的張潛第五子張盤,具有雄厚的經(jīng)濟實力。
尋找簡省煉銅法發(fā)家致富
張家的經(jīng)濟實力,是張潛發(fā)明濕法煉銅后奠定的。
張家人口越來越旺,家庭生計的負擔也就越來越重。單靠“稼穡之勤”,是難以讓生活好起來的。北宋德興煉銅業(yè)已經(jīng)很興旺,有官辦的大銅場,也有私營的小型銅場。德興很多種田人都到銅礦山去采銅礦賣給銅場。張潛是個非常勤快的人,他在農(nóng)閑時也上山采礦,甚至在鐮刀掛上壁的冬天到銅場做臨時冶煉工。 采銅礦賣和做臨時冶煉工的活很累,賺錢不多,發(fā)不了家。張潛很想辦個私營煉銅場發(fā)家致富,但又沒有資金。長久以來,他就一直在思考能不能找到一種更為簡省的煉銅方法?! ∩嫌懈改附≡?,下是子孫滿堂,不多的田產(chǎn),已難以維持龐大的開支了。在田地上、在銅礦山上勤奮勞作了幾十年,張家也還是沒有富起來。張潛急切找到這種更為簡省的煉銅方法?! ”彼握茏谠釉辏?086年),已是61歲的張潛終于找到了這種方法。
這一年秋天的一個夜晚,勞作了一天的張潛和往常一樣進了書房讀書。在燭光下握卷思考,突然,一種無可名狀的激動迅速涌滿了張潛身體的每個細胞。他猛然想起了信州鉛山有人使用“苦泉”(膽泉,硫酸銅水)煉銅的傳聞,想起了曾經(jīng)在書上看過“膽礬水浸鐵為銅!”的記載。于是,他把書架上的書一一翻檢了一遍,在記載各種工農(nóng)技能的《神農(nóng)書》中找到了“膽礬水可浸鐵為銅”,在西漢劉安所著的《淮南萬畢木》中找到“曾青得鐵則化為銅”,在晉代葛洪《抱樸子內(nèi)篇·黃白》中找到“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”。這樣幾句記載在發(fā)黃書卷之中的文字,使張潛一夜未眠,激動不已。這一激動,引發(fā)了一場冶煉史上的技術革命。
鐵在膽礬水中能變銅?張潛想:一定是那“膽礬水”和“苦泉”本來就有銅!把鐵浸入“膽礬水”和“苦泉”后,“膽礬水”和“苦泉”中的銅就被鐵“濕”出來了。那么,找到這種“膽礬水”和“苦泉”,不就可以“濕”出銅來了么?哪里去找這種“膽礬水”和“苦泉”呢?
張潛堅信,只要找出這種可“浸鐵為銅”的“銅水”來,他們張家從此就可以富起來了。
“膽礬水浸鐵為銅”成為現(xiàn)實
既然德興山中有銅礦石可以用爐火煉出銅,那么銅礦山一定也有“銅水”(“膽礬水”和“苦泉”)可以用“浸鐵”“濕”出銅來。張潛這樣推斷?! 垵搹男【蛥⒓芋w力勞動,雖年已花甲,但下地上山干活如同壯年;人生幾十年,“稼穡”之余即上山采銅礦,銅礦山的一草一木,一沙一石,他都熟悉。所以,他自信自己能在銅礦山中找到這種“銅水”。
德興銅礦山中有幾口泉水因為顏色是墨綠色的、味是苦澀的,被當?shù)厝朔Q為“膽泉”。那種泉水應該是“銅水”,即“膽礬水”了。張潛親自上山找到這幾口“膽泉”,用瓦罐分別裝了幾罐回家,并分別投入鐵塊。讓張潛感到神奇的是,過了十幾天,瓦罐里的水變成清水了,罐底沉積下一層紅色的“銹”狀物。
這紅色的“銹”狀物,不應該是鐵銹,應該是銅粉。張潛這樣判斷后,做了一個小爐子,把從瓦罐里倒出來的紅“銹”放進爐子里熔煉,果真熔煉出了銅。這讓張潛大為高興,一下年輕了20歲。他高興自己一輩子讀書,從書中讀出了“膽礬水浸鐵為銅”!他高興自己從小上山采礦,不費工夫就找到了“銅水”!
張潛作出進一步的推理,銅礦山中那些礦井里的積水,也應是滲有銅的“銅水”。因為礦井里的積水也是色墨綠味苦澀的。張潛想起,銅礦山中還有一些小水溝的水,也是如此。這些色墨綠而味苦澀的水也應該是“銅水”了。他又帶著瓦罐上山盛了幾罐礦井和山溝里的“銅水”回家,通過浸鐵后,得了銅粉,又通過小爐子熔煉,得了銅。實驗成功了,張潛數(shù)十年的夢想就要實現(xiàn)了。
但是,實驗的成功并不等于能進行規(guī)模生產(chǎn),張潛想,既然膽礬水的確能浸鐵成銅,就一定能找到規(guī)模生產(chǎn)的辦法。他決心去找到更多的“銅水”。
張潛先從已經(jīng)開采的銅礦礦山找起,走過一座山又一座山,穿過一條山溝又一條山溝。他是把德興的山頭溝壑走了個遍,一共找到138條有“銅水”的水溝和32個“膽泉”。于是,他在吳園附近選了一個山坳建起熔煉爐,在有“銅水”的山溝和“膽泉”挖池開槽引水,鋪上鐵塊,“濕”出銅粉,把銅粉挑到熔煉爐熔煉,產(chǎn)出了銅。每出一爐銅,他都詳細地做記錄。短短幾年功夫,他就總結出了浸鐵成銅的方法:把生鐵鍛成薄片,平鋪在“銅水”池中浸漬數(shù)天至十數(shù)天,并用竹扒扒動,待池中水澄清后,放出清水,收集沉積的銅粉,放入熔爐冶煉,就得到生銅,效益相當不錯。張潛家很快富了起來。地方上很多人都向他請教,他毫不保守地把這種濕法煉銅操作流程傳授給鄉(xiāng)親。
《浸銅要略》利國利民
北宋哲宗紹圣元年(1094年),69歲的張潛讓二兒子張甲管理家政,自己開始整理多年的探索與實踐經(jīng)驗,著手寫《浸銅要略》以傳世。宋哲宗紹圣五年(1098年),這部開世界濕法冶金先河的著作在這位博覽群書的種田老人手中誕生了。
在《浸銅要略》里,張潛總結出了從浸銅方式、取銅方法、到浸銅時間的控制等一套完整的濕法煉銅生產(chǎn)工藝流程。這一技術的問世,改變了火法冶煉耗工量大、消耗原料多、生產(chǎn)成本高等缺陷,最大限度地提高了產(chǎn)銅數(shù)量。濕法煉銅的書寫成后,張潛對張甲說:“此利國術也,爾(張甲)獻之(朝廷)。”派張甲把《浸銅要略》獻給朝廷。
公元1098年,張潛的《浸銅要略》獲得了朝廷的批準。朝廷認為濕法煉銅有費時短、成本低、易操作等許多優(yōu)點,它的誕生不啻是經(jīng)邦濟世的一劑良方,是朝廷渴慕已久的企盼。當皇上得知《浸銅要略》竟是一位73歲老人所著時,感動不已,立時授予張潛少保府君之銜,同時分別授予其子張磬、張甲少師府君和成忠府君之銜。
接著,朝廷連著頒發(fā)了兩道詔諭:一是批準設立德興“興利場”,命張潛為場官,張盤、張甲協(xié)助總管銅場事務。二是在全國推廣濕法煉銅,敕令江西信州鉛山場、廣東韶州岑水場、湖南潭州永興場、安徽銅陵場等官辦銅場效行其法。從此,這項冶金新技術很快在全國推廣,“諸路歲收銅數(shù)百萬”。到了宋高宗紹興年間(1131—1162年),濕法煉銅產(chǎn)量已占全國銅產(chǎn)量的85%以上。當時,中國便成了世界上產(chǎn)銅最多的國家,德興也因之逐步走上了中國銅都的舞臺。直到今天,德興依然雄踞亞洲銅業(yè)之冠的寶座。
《張潛行狀碑》為證
今天,《浸銅要略》已散佚,原著我們已無緣謀面。但是,《張潛行狀碑》等有關資料文獻可以作證。
1971年,張潛世居的德興市新營村吳園出土的《張潛行狀碑》,詳盡記述了張潛的生平事跡和他對煉銅事業(yè)的杰出貢獻,以及有關德興的礦冶史實和風士人情。此碑為國家一級文物,是研究張潛的珍貴資料,也是張潛發(fā)明濕法煉銅的有力證據(jù)。
《張潛行狀碑》刻于北宋大觀元年(1107年)3月,青石質(zhì),碑體平整,厚重豐碩。銘文清晰,書體介于正楷與草書之間,筆法奔放自由,豐秀勁麗,布排疏朗得宣。碑刻精鐫細刻,完好無損,是石刻精品。碑石145厘米見方,厚15厘米;碑文縱58行,行64字,共3600余字。碑文撰述者萬如石,是北宋代文學家。碑文記載:“嘗讀《神農(nóng)書》見膽礬水可浸鐵為銅,試之信然,曰,此利國術也。”碑記還說,張潛有經(jīng)營才能,博通方技,以長期的實踐經(jīng)驗總結出浸鐵取銅的一整套完善的濕法煉銅工藝,于宋紹圣年間(1094~1098年)撰成專著《浸銅要略》,“命其子甲獻之,朝廷下其法,諸路歲收銅數(shù)百萬?!背⒎Q此術“用費少而收功博,宜乎朝廷之所樂闡也”。
宋李燾《續(xù)資治通鑒長篇》記載:“膽水浸鐵成銅曰膽銅,饒州德興山有膽泉,亦曰銅泉,土人以浸鐵數(shù)日,輒類朽木刮取屑,鍛煉成銅。”這個“土人”就是張潛。宋歐陽愨《輿地廣記》記載:“始饒州德興之張潛博通方技,得變鐵為銅之法,使其子詣闕獻之?!?/p>
元至正十二年(1352年),張潛的世孫張理再次把家藏的《浸銅要略》獻給元朝朝廷。朝廷下令刊印此書,命大學者危素為《浸銅要略》作序。危素譽張潛是煉銅家,稱其浸銅術“講之精,慮之熟,可知已,何患乎冶鑄之無功,寶藏之不興哉!”危素在《浸銅要略序》中寫道:“德興張理事福建宣慰司,考滿調(diào)官京師,會國家方更錢幣之法,獻其先世《浸銅要略》于朝?!X幣之行尚矣,然鼓鑄之無窮,產(chǎn)銅則有限。理之術乃能浸鐵以為銅,用費少而收功博?!駮饔诮B圣間,而其說始備,蓋元元年?;蜓匀∧懭F,取礦烹銅,其泉三十有二:五日一舉洗者一,曰黃?!矠闇习偃邪恕U臀迥暧甓嗳?,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序志之。”危素之所以不厭其煩地將每一泉、每一溝的地名和膽水浸銅的時間需要都一一列于其上,其目的就是要彰顯張潛探究之精細、技術之詳熟。
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??梢?,此書已不是張潛紹圣元年獻呈宋朝廷的版本,而是張潛后人的家刊版本。
以有余補不足的大善
據(jù)《宋煉銅家張潛行狀碑》記載,張潛“平素賑窮恤孤有善聲”,出巨資興修水利,“根治樂平德興二邑間水患”;地方上盜墓風長時,張潛“為懸賞十萬以購焉,群盜駭散?!?/p>
在德興與婺源、樂平交界的海口一帶,有洎水、樂安兩河匯合。北宋時,這兩條河的匯合處還有一個很大的水澤。由于這一帶的地勢比河低,每遇山洪爆發(fā),常因河水倒灌而釀成水災。張潛家因張潛發(fā)明了濕法煉銅而成了遠近聞名的大戶。春夏季節(jié),洎水河、樂安河一發(fā)洪水,災民就紛紛來到吳園。樂善好施的張潛見難民涌來,即立刻開倉賑災。開倉賑了幾次洪災,張潛想,如此施賑不是長計,只有把洪水根治了,百姓才能安居。他決定治水患。
他親自到洎水河、樂安河和??谝粠Р炜吹匦蔚貏?。他采用大禹治水時采用“導”和“堙”結合的辦法,傾其家資,用了5年的時間組織兩河流域的居民修筑了河堤,填平了水澤。此后,洎水河、樂安河流域不再遇水患。
張潛常對子孫說:“要讓錢發(fā)揮應有的作用,就應當把自己多出的一部分去彌補他人的不足。不然,就是個守錢奴。我們家所以能夠富裕起來,是因德興物阜人和。我的祖父和父親都教導我們?nèi)艘诳?、多行善事,這是以有余補不足的大善。這是我們不敢忘記的!”每到青黃不接時,往往有大財主哄抬谷價。張潛卻相反,他糶出的谷價反比平常還低幾倍甚至十幾倍。如果遇上大旱之年歉收,他就分文不要,向缺糧農(nóng)戶分發(fā)糧食。這樣一來,發(fā)大災財?shù)牟涣钾斨髦缓酶鴾p價。宋哲宗紹圣四年(1097年),德興遭遇百年不遇的大旱,有人哄抬糧價,災民們典地賣房,鬻兒售女。張潛非常痛心,聯(lián)合了幾個善良財主以比常價低20倍的價格糶米。結果德興竟沒有一家窮人外出逃荒。翌年,為了感謝張潛慷慨濟世的大功德,德興人籌資在洎水岸邊為張潛建了生祠。張潛逝后300年里,德興周邊方圓百里每逢大災之年,仍保留著不漲谷價的優(yōu)良風習,很多人因此避免了流離失所。
在德興,至今還流傳著很多張潛施善的故事。窮人因困難向他借錢、借米,他從不計賬。誰家有人生病沒錢看,他會立刻派人請醫(yī)送藥去。誰家老人亡故買不起棺木、墳地,他立即代買棺木贈送塋地,讓亡者入土為安。哪里的橋梁、道路壞了,他帶頭修葺。哪個窮秀才進城考試沒有路費,他立即出盤纏。有一次,他到九江齋僧回來,正好有個人因翻船向郡守求助,他也不問人家姓名,留下自己回程的路費后,就把囊中的錢統(tǒng)統(tǒng)給了那人。
民間至今流傳,宋崇寧四年(1105年)2月,張潛去世了。德興及周邊鄉(xiāng)民得知后紛紛前往悼念,哭聲傳出數(shù)十里。其中,有個樂平人,自己正在生病,聽說張潛辭世,拄著拐杖,不遠百十里趕來憑吊?! ?記者鄭大中文/圖)
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