领先铸造——矿产冶炼

非金属矿产资源和人类生活关系极其密切，我们的祖先在几千年的生产实践中开发利用了大量非金属矿产。尤其是对天然气、石油、煤、盐等的开发和利用，有多项技术属于首创，当时在世界上处于领先地位，对人类的生存和发展发挥了巨大的作用。

我国古代生产生铁的技术比较高，通过脱碳退火办法得到的生铁铸件，是我国古代冶金技术上的一项重大发明。由生铁催生的炼钢技术，以及我国独有的铜冶炼技术，它们都是具有划时代意义的重大事件。

开发利用非金属矿产

非金属矿产资源的开发利用具有最悠久的历史，可以说，它对人类的生存、进化和繁衍起了不可取代的作用。中华民族在几千年的生产实践中开发利用了大量非金属矿产。

我国非金属矿产资源丰富，其中对天然气、盐、石油、煤的开发和利用，在当时世界上处于领先地位，极大地促进了人类社会的进展，改善了人类的生活条件。

北周武帝时期，突厥佗钵可汗率兵汗围攻北周重镇酒泉，大肆掠夺财物。而北周时期刚经历了灭北齐一仗，国力尚处在恢复期，但酒泉人以石油为燃料，奋力焚烧突厥攻城器具。

佗钵可汗从未见过这种燃烧物，马上命令士兵用水扑火。但是，被泼上水的火不但不灭，反而越烧越旺。最后突厥军大败，北周军民保卫了酒泉城。

这个战例，在我国石油应用史上占有极其重要的地位，从此以后，石油逐渐成为火攻武器的重要原料。其实，我国古代在对石油认识加深的同时，对天然气的开发利用也逐渐达到了新的高度。

我国是世界上最早开采和利用天然气的国家，在秦代就有凿井取气煮盐的情况。在欧洲，英国是最早使用天然气的国家，时间为1668年，比我国晚了1000多年。

晋代的常璩写在《华阳国志》里，描述秦汉时期应用天然气有一段话：临邛县“有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许如雷声，火焰出，通耀数十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行终日不灭也……取井火煮之，一斛水得五斗盐。家火煮之，得无几也。”

这段话向后人透露了两条消息：早在2000多年前，人们就用竹筒装着天然气，当火把点火走夜路。用天然气煮盐，要比普通的家火燃烧得旺，出盐也多。

“火井沉荧于幽泉，高烟飞煽于天垂”。这是晋代人对四川火井的诗意描写。其实，比这更早些的西汉杨雄在《蜀都赋》中，已把火井列为四川的重要物产之一，可见火井由来已久。

从出土文物东汉画像砖上刻画的《煮盐图》中可以看到当时天然气利用的实例。汉代就已克服了火井爆炸的困难，并且还用竹筒盛装天然气，类似今天的储存天然气的气罐，创造利用天然气的方法。

南宋时期，成都邛崃县天台山的一片山坡上，常常有一缕缕带臭味的怪气冒出来，熏得周围的庄稼全都枯萎了。当地百姓不知是什么妖怪作祟，修了一座宝塔镇住气眼，从此再不冒气影响庄稼了。这“怪气”其实就是天然气。

为了开发石油和天然气，我国古代劳动人民在生产实践中逐步发明创造了一整套钻井技术。

远在战国时期，我们的祖先就已开凿较深的井，自汉代以来，劳动人民进而推广和改进了钻井机械。

我国在公元前211年钻了第一个天然气气井，据有关资料记载深度为150米。在今日重庆的西部，人们通过用竹竿不断地撞击来找到天然气。天然气用做燃料来干燥岩盐。

宋代的深井钻掘机械已形成一项相当复杂的机械组合。普遍废弃了大口浅井，凿成了筒井。

至明代，钻井机械设备和技术有了更进一步的发展。据明代学者曹学佺的《蜀中广记》记载，东汉时期，“蜀始开筒井，用环刃凿如碗大，深者数十丈”。

我国古代的天然气开采技术是比较先进的，比如小口深井钻凿法，套管固管法，笕管引气法，试气量法和裂缝性气田的钻凿等技术，均为世界首创。

我国钻井技术的起源和发展与制盐业有着密切的联系。第一座盐井出现在古巴蜀地区，即现在的四川地区。

当时四川的运输业极不发达，海盐很难运到地处内地、道路艰险的四川。但古代巴蜀人发现自己的脚底下就蕴藏着丰富的岩盐和含盐分很高的卤水，他们即因地制宜，开采地下盐以食用。四川人称食盐为“盐巴”。

在四川，产盐的地区主要集中在自贡地区，井架林立的自贡因此有“盐都”之称。

采盐的需要促进了深井钻探技术的发明和发展。钻井深度越来越深，钻透盐层再往下便是天然气层，卤水制盐需要熬制，使用当地天然气作燃料既方便又经济。

由此可见，天然气就是在深井制盐业的促进下开发的，两者的发明基本上是同时出现。

由于天然气层较深，要开凿气井必须有优良的钻井设备。我国当时已有先进的铁制业，为钻井提供了铸铁造的钻头。动力则用人力。人先跳到杠杆的一端把钻头抬高，再跳下来使钻头砸下去。

钻井用的竹缆是由竹条制成的。竹缆具有很强的抗拉强度，与一些钢缆的抗拉强度相当。而且竹缆有极好的挠性，容易绕在钻头提升鼓上，而且遇水后强度增加，恰好用来冲击岩石。

在不断的劳动实践中，古巴蜀人民发明了一系列专用的钻井工具，总结出一整套钻井技术，开凿出一大批很深的天然气井。这些深井钻探技术迅速传播开来，被世界各国仿效采用。

盐的生产在我国历史悠久。据研究考证，夏代时已产盐，主要为海水煮盐，主产于福建沿岸等地。

殷商时期，规模扩大，不仅有海水制盐，而且有湖水制盐，不仅有制盐工人，而且有管盐的“盐人”。战国时，有池水制盐，也有井卤煮盐。表明我国是世界最早的产盐国。

据《华阳国文·蜀志》记载，四川省临邛即现在的邛崃县制井盐，“井有二水，取井火煮之，一封水得五织盐”。“二水”即卤水，“井火”就是天然气。这里是世界最早制井盐的地方。

我国古人很早就能分辨出石油露出地表的有油苗、气苗和沥青三种形态。其中的油苗是地壳内的石油在地面上的显露的痕迹，是寻找石油矿的重要标志。

石油的出现时间并不清楚，最早记载于东汉班固《汉书·地理志》，提及上郡高奴县的洧水可以燃烧，其实是水面上漂浮着原油或石蜡、沥青的东西。据此推算，最迟在西汉时就发现石油。

石油的名称首见于北宋科学家沈括的《梦溪笔谈》，之前多称为“石漆”，可能由于一些油苗含沥青质高、颜色像漆一般黑。

也有人叫石油为“水肥”，主要由于浮在水面的一层油像肥肉一样，一点即燃。沈括发明了用石油做“炭黑”，再用炭黑来制墨。

石油在古代的开发并不普遍，只有小规模的开采。古人发现石油有不同的功用。

北周武帝时期，石油曾经被酒泉人作为燃料，烧毁来犯的突厥人的攻城器具，突厥军大败。这是石油在我国军事史上的首次利用。

北魏郦道元《水经注》中说酒泉延寿县河里有一层肥如肉汁的东西，可以涂在车和水碓的轴承上，效果非常好。

石油一点就燃，十分明亮，但燃烧时烟很大，要经过提炼才能使用。古人把石油浇灌成烛，亮度是普通蜡烛的三倍。

我国是世界上最早利用煤的国家。据考古学家考查发现，辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。

在我国汉代的冶铁遗址里，有冶炼时使用的各种燃料，其中就有煤饼即蜂窝煤。这一重要发现，说明在西汉时期，煤已经不仅用于工业，而且那时的人已经会把开采出来的煤制成煤饼。

在史籍记载中，《山海经》中曾写道“女床之山其阴多石涅。”这里的石涅就是煤。可见煤作为一种矿物质，最迟在战国时期，就已被我国古代的劳动人民所发现和利用。

据史料记载，三国时期曹操在修筑铜雀台时，在室井内储存了煤，以备打仗时燃用。

后魏时期郦道元的《水经注》上，有这样一段话：“邺县西三台，中曰铜雀台，上有冰室。室有数井，藏冰及石墨。石墨可书，又燃之难尽，亦谓之石炭。”由此可见，当时的皇家贵族已经开始利用煤作为燃料。

至隋代，煤在民间已经开始通用。历代王朝都把煤作为政府的专卖品，为的是增加财政收入。宋代朝廷已经设有专门卖煤的职务了。

至元代，人们把“石炭”开始称为“煤炭”。明代的煤业生产在当时已经是一个大的生产行业，煤的开采与使用也已经十分广泛。

明末清初，我国的煤业已经达到当时世界上最高的水平，而且已经能炼出焦炭。

[旁注]

北周武帝　（543年～578年），鲜卑族，北周文帝宇文泰第四子。南北朝时期北周第三位皇帝，庙号高祖。宇文邕生活俭朴，能够及时关心民间疾苦。在位期间，摆脱鲜卑旧俗，整顿吏治，使北周政治清明，百姓生活安定，国势强盛。

斛　我国旧量器名，也是容量单位，一斛本为10斗，后来改为5斗。古代常用容量单位由小到大有升、斗、斛、釜、钟，通常学者们认为斛和石相通。斛的造型呈直口直壁的圆筒形，平底，腹两侧各有一柄。

画像砖　所谓画像砖，就是用拍印和模印方法制成的图像砖。作为我国古代民间美术艺术的一枝奇葩，画像砖艺术在战国晚期至宋元时期的我国古代美术艺术园林中持续开放了十四五个世纪之久。已发现的画像砖记录和反映了当时的社会变化及自身的发展历程。

曹学佺　（1574年～1646年）。明代官员、学者、藏书家，“闽中十子”之首。曹学佺精通音律，擅长度曲，曾谱写闽剧的主要腔调逗腔，因此也被认为是闽剧始祖之一。

卤水　盐类含量大于5%的液态矿产。聚集于地表的称“表卤水”或“湖卤水”。聚集于地面以下者称“地下卤水”。与石油茶卡盐湖的湖卤水聚集一起的称“石油卤水”。按地下卤水赋存条件有孔隙卤水、晶间卤水、裂隙卤水。

洧水　我国最古老的河流之一。源出今河南省登封县阳城山，西入颍水。中华民族的始祖黄帝曾在洧水一带建立部落，号为有熊氏。当时，此河还无名，黄帝一部下建议在有熊氏的“有”前加三点水取名。黄帝颔首，也就定下了一个“洧”字。

水碓　又称“机碓”、“水捣器”、“翻车碓”、“斗碓”或“鼓碓水碓”，是脚踏碓机械化的结果。我国劳动人民不仅创造了用水力推动鼓风机铸铁，而且进一步利用水力、杠杆和凸轮的原理去加工粮食，这种用水力把粮食皮壳去掉的机械叫“水碓”。利用水碓，可以日夜加工粮食。

铜雀台　位于河北省临漳县境内，距县城18千米。这里古称“邺”，始建于春秋齐桓公时。三国时期，曹操击败袁绍后营建邺都，修建了铜雀、金虎、冰井三台，即史书中之“邺三台”。史载铜雀台原高十丈，殿宇百余间。曹丕登台作赋，有“飞间崛其特起，层楼俨以承天”之语。

焦炭　炼焦物料在隔绝空气的高温炭化室内经过热解、缩聚、固化、收缩等复杂的物理化学过程而获得的固体炭质材料。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。

[阅读链接]

曹操建铜雀台，至十六国时期，后赵国君石虎又加扩建。《邺中记》的描述透露了一些关键信息，其中就有储藏煤、盐等战略物资的描述。

铜雀台的冰井台是在台顶建冰室，冰室内挖有深度达15丈的大井多口。这个大窖虽名为“冰室”，其实却是储存各种生存基本物资的仓库，深井里分别贮存着最重要的几种生活资料：有的井里藏冰，有的井里藏煤，有的井里藏粟米，有的井里藏盐。

从铜雀台室井储存煤的史实，可见我国古代对煤的利用很早。