吹令火炽其矾即沸流出色赤如融金汁者是真也。看沸走汁尽去水待冷取出挼为末色似黄丹收之。”如此精要的化学鉴定方法就是按现代化学理论和化学实验来衡量也是科学的。同时这也是制备绛矾(fe2o3)的一种方法。
《图经本草》所载抽砂炼汞的工艺也很值得注意。此书水银条载:“出于丹砂者乃以山石中采粗次朱砂作炉置砂于中下承以水上覆以盎器外加火煅养则烟飞于上水银溜于下其色小白浊。”这里所说的“炉”为铁釜一类而所述“出于丹砂”的水银的煅养过程其化学反应式为:hgs+fehg+fes。
关于未济炉炼汞《丹房须知》中虽绘制有丹炉的形制但没有文字说明后世无法了解它抽炼水银的全过程。苏颂则在《图经本草》中作了详细的说明:“(水银)出自丹砂者乃是山中采粗次朱砂和硬炭屑匀内阳城罐内令实以薄铁片可罐口作数小孔掩之仍以铁线罗固一罐贮水承之两口相接盐泥和豚毛固际上罐及缝处候干以下罐入土出口寸许外置炉围火煅炼旁作四窦欲气达而火炽也。候一时则成水银溜于下罐矣”。这里具体详尽地记载了一种新的“未济式”由朱砂取汞的方法其中混进炭末也是一项重大的革新和进步为后世长期沿用。该反应为:2hgs+netbsp;cs2+2hg这种更有效、更经济的炼汞法表明中国古代炼丹家在炼汞方面已积累了丰富的经验。
关于醋酸铅的记载也是很有价值的。《图经本草》提到:“又有铅霜亦出于铅其法以铅杂水银十五分之一合炼作片置醋瓮中密封经久成霜性极冷治风痰及婴孺惊滞药今医家用之尤多。”不仅明确地描述了醋酸铅的制备而且简要地说明了其性质与功用。
第三节冶金化学胆铜法的推广用胆水炼铜是我国古代冶金和化学史上的一项重要明创造。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液的铜离子置换出来还原为金属铜再熔炼成锭。对这一化学现象的认识远在西汉初年《淮南万毕术》中已有记载。《神农本草经》、《抱朴子·内篇》、《神农本草经集注》等书中也都有所记载。到了唐代这一反应被方士用来作为点金术的技艺。唐明皇时刘知古上《日月玄枢论》说:“或以诸青、诸矾、诸绿、诸灰结水银以为红银。”红银实际上是炼丹家炼得的纯铜。唐代炼丹家金陵子在《龙虎还丹诀》中也有多条以铁釜熬胆水炼制“红银”的要诀。
胆水炼铜成为一项生产工艺大约始于唐代末年或五代初期当时把这种铜称作“铁铜”。五代轩辕述在《宝藏畅微论》中指出:“铁铜以苦水浸至生赤煤熬炼成而坚黑。”1到了北宋年间由于铸钱需要大量的铜水法炼铜有了较大的规模。重要的胆铜产地有信州铅山、饶州德兴和韶州岑水等。沈括《梦溪笔谈》中关于信州铅山的胆水情况有一段著名的记载:“信州铅山县有苦泉流以为涧挹其水熬之则成胆矾。烹胆矾则成铜熬胆矾釜久之亦化为铜。”
关于胆水炼铜的方法《宋会要辑稿·食货》有详细记载:“浸铜之法先取生铁打成薄片目为锅铁入胆水槽排次如鱼鳞浸渍数日铁片为胆水所薄上生赤煤取出刮洗铁煤入炉烹铁凡三炼方成铜其未化铜却添新铁片再下槽排浸。”胆矾炼铜除了浸铜法外还有淋铜法即以水淋浸含胆矾的土然后以胆水浸铁。这两种方法各有优劣崇宁时游经曾作了比较:“胆水浸铜工少利多其水有限;胆土煎铜工多利少其土无穷胆水浸铜斤以钱五十为本;胆土煎铜以钱八十为本比之矿铜其利已厚。”1南宋建立后胆铜生产仍有很大规模如乾道元年(1165)胆铜产量为21万余斤。南宋后期由于胆水资源有限且质量欠佳胆铜生产便趋于没落了。但胆铜法作为一项重大的科学明和技术成就并且是后世水法冶金的先声应该给予高度评价。
黄铜的冶炼铜锌合金色泽金黄现在称为锌黄铜。在宋代以前曾叫做“鍮石”、“鍮铜”因颜色似金中国古代炼丹家也称它为“鍮石金”。2关于这种合金用品最可靠的记载出自梁代宗懔的《荆楚岁时记》:“七月七日是夕人家妇女结采缕穿七孔针或以金、银、鍮石为针陈瓜果于庭中以乞巧。”隋初苏元明所撰《宝藏论》中列举的药金也有鍮石金。到了唐代鍮铜已较普遍曾作为冠服等级的标志其价值在铜、银之间。
我国古代炼制这种合金最初是用炉甘石(即菱锌矿主要成分为znco3)点化。这种技艺与炼丹术有密切关系。这个炼制方法的最早记载见于孟要1见李时珍:《本草纲目》卷8“赤铜”。
1《宋会要辑稿》食货34坑冶。
2赵匡华:《中国历代“黄铜”考释》《自然科学史研究》第6卷第4期。甫汇辑的丹经《诸家神品丹法》卷6中的“日华子点庚法”:“百炼赤铜一斤太原炉甘石一斤细研水飞过石一两搅匀铁合内固济阴干。用木炭八斤风炉内自辰时下火煅二日夜足冷取出再入气炉内煅急扇三时辰取出打开去泥水洗其物颗颗如鸡冠色。母一钱点淡金一两成上等金。”日华子是五代末宋初的医药学家。其后不久崔昉所撰《大丹药诀本草》也简要记载:“用铜一斤炉甘石一斤炼之即成鍮石一斤半。”1及至宋真宗时民间以炉甘石点鍮铜的活动已相当普遍。宋以后的本草、炼丹及博物学著作中仍经常可以见到这种炼鍮法如《格物粗谈》、《本草纲目》、《天工开物》、《物理小识》等书都有记载。在明代冶炼这种合金的技术已逐步展为金属铜与金属锌直接合炼。
灰吹法炼银技术银在自然界中的含量不多且主要以辉银矿形式存在并多与方铅矿共生。中国古代的银大部分是从含银的粗铅中提炼出来的。由于银铅完全互溶且溶点较低古时炼银时加入铅使银溶于铅中实现银的富集;然后吹以空气使铅氧化入炉灰中实现银的分离。早在东汉时期炼丹家就明了以金银矿粉与黑锡(铅)共炼与提炼金银的“灰吹法”。1灰吹技术在唐代已被广泛应用。唐司空图《诗品》洗炼条有“犹矿出金如铅出银”的记载。据对唐邠王府和章怀太子李贤墓所出炼银渣块的化验和分析可知用的就是灰吹法。五代轩辕述《宝藏畅微论》中所说“倭铅可勾金”可能是指利