从文献记载看我国古代焦炭炼铁

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1、《中国科技史杂志》第35卷第1期(2014年):41～48TheChineseJournalfortheHistoryofScienceandTechnologyVol.35No.1(2014)从文献记载看我国古代焦炭炼铁刘培峰李延祥潜伟(北京科技大学冶金与材料史研究所，北京100080)摘要前人对焦炭炼铁的研究大都从字面意思推测，缺乏具体、深入的分析和考证，更缺乏对这项技术的发展和普遍应用方面的研究。本文通过对技术的辨析和文献考证，认为现有文献不能证明我国在明代就已经使用焦炭炼铁，清初的焦炭炼铁是以坩埚炼铁技术实现的，在

2、清末民国时期我国的传统炼铁技术中并未普遍使用焦炭炼铁。关键词古代焦炭炼铁竖炉炼铁坩埚炼铁中图分类号N092∶TF-092文献标识码A文章编号1673-1441(2014)01-0041-08目前所见文献中最早记载古代焦炭炼铁的文章是发表于1956年的《中国古代人民使用煤炭历史的研究》一文，文中认为古代使用焦炭冶铁的记载只有“明李诩《戒庵漫笔》［1］称:‘北京诸山多石炭，俗称水火炭，可和水而烧之也。……或炼焦炭备冶铸之用’”。1978年出版的《中国冶金简史》转引了这段文献，并增加了《物理小识》中的记载:“……煤则各处产之，臭

3、者烧熔而闭之成石，再凿而入炉曰礁，可五日不绝火，煎矿煮石，殊为省［2］力”，并得出明代已用焦炭作为冶铁燃料的结论。随后的冶金史著作多以这两个文献为依据，沿用我国在明代用焦炭炼铁之说。2009年出版的《中国古代金属冶炼和加工工程技术史》中有“我国古代炼焦技术约发明于宋金时期，但有关炼焦和用焦炼铁的记载却是到了明末清初才看到的”，所引文献除了《物理小识》外，还注意到了上文《戒庵漫笔》中［3］煤“炼焦炭备冶铸之用”的语句实际上出自《磁州志》，且言明“《磁州志》年代待查”。我们以为前人对焦炭炼铁的研究大都从字面意思推测，缺乏具体、

4、深入的分析和考证，更缺乏对这项技术的发展和普遍应用方面的研究。本文在技术分析的基础上对以上文献进行考证，并通过文献记载归纳和分析焦炭炼铁在古代的发展和应用。1概念辨析首先，焦炭一般是指焦煤在隔绝空气的高温条件下经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收稿日期:2013-12-10;修回日期:2014-01-01作者简介:刘培峰，1978年生，山西代县人，北京科技大学冶金与材料史研究所博士生，主要从事中国古代冶金史研究;李延祥，1962年生，辽宁铁岭人，博士，北京科技大学冶金与材料史研究所教授，主要从事冶金史与冶金考古研究;潜伟，

5、1972年生，江西赣州人，博士，北京科技大学冶金与材料史研究所教授，研究方向为科学技术史。42中国科技史杂志35卷［4］收缩等复杂的物理化学过程而获得的固体炭质材料。在研究古代炼焦技术的时候，部分学者根据字面的意思来进行推断。如《试论中国古代炼焦技术的发明与起源》一文根据《明实录》中记载自景泰七年(1456年)采办“引火木炭、煤炭……燋炭”，认为“燋炭”与煤炭、木炭并列，既不是煤炭，又非木炭，当然是焦炭，说明在15世纪中叶，炼焦技术已经［5］成熟。实际上，古文献中的焦炭不一定就是现代意义上的焦炭，在笔者调查过的山西部分产煤

6、、炼铁地区往往把烧过的块煤叫做“焦炭”。还有学者根据成书于南宋时期的文献《儒门事亲》中“铁碳”一词，认为该词就是指炼焦煤，进而肯定宋代已经认识到炼焦煤［6］的特点，“把炼焦煤烧炼成符合冶铁需要的焦炭”。然而，“铁碳”一词在古文献中的真实含义还有待考证，如在《天工开物》中记载:“碎煤有两种，多生吴、楚。炎高者曰饭炭，［7］［8］用以炊烹;炎平者曰铁炭，用以冶锻”。有学者认为文中的“铁碳”是指无烟煤。笔者在调查中也发现山西民间有称无烟煤为“铁碳”的习惯。其次，“焦炭炼铁”这一概念是以焦炭为燃料炼铁而提出的，源于现代高炉炼铁，但

7、作为燃料的焦炭在高炉中主要起四种作用:发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架作用。这四种作用放在古代竖炉中同样适用，然而在其他炼铁方法中就不同了。比如坩埚炼铁技术，由于采用的是外热法，坩埚内的炉料和坩埚外的燃料并不接触，这样就把竖炉中的四种作用分开了，坩埚外的燃料起发热剂的作用，坩埚内的炭做了还原剂和渗碳剂，这种内外之分消除了炼铁过程中燃料的料柱骨架作用。从另一个角度来说，坩埚炼铁所使用的燃料与竖炉中燃料的作用有较大差别。最后，从竖炉冶炼的角度来说，冶炼可以使用混合燃料，如现在的高炉是以焦炭为主要燃料，在冶炼的过程中可以从风口喷

8、吹煤粉作为辅助燃料，焦炭在其中是主要燃料，而煤只是辅助燃料，所以是焦炭炼铁，而不是煤炼铁。从这一点出发，焦炭炼铁必须是以焦炭为主要燃料，在以别的燃料为主进行冶铸的过程中添加部分焦炭不能称为焦炭炼铁。也就是说，焦炭在其中不仅是一个量的问题，还需要达到定性的程度。2磁州焦炭炼铁文献考证《戒庵漫笔》(又称《戒