古楚矿冶工艺的追寻

春秋战国时期，楚是长江流域最强大的国家，号称“带甲百万。”在以青铜为主要兵器材料的先秦时代，这百万雄兵的兵器装备，意味着需要大量的青铜来制造。据历史学家估算，如果按一名甲士与步卒的兵器装备仅 1 公

斤计，就需要青铜 1000 吨，再加上长期战争要求兵器不断补给及用青铜制造生产工具、生活器皿、礼器、乐器等，对青铜的需要量可想而知。那么，这么多的青铜产自何处？又是怎样开采、冶炼出来的？这始终是一个谜，人们为此大费脑筋。近年鄂东南黄石市大冶县铜绿山古铜矿遗址的发现，使谜底终于揭开。

在铜绿山先后发掘出 7 处古采矿遗址，3 处冶炼遗址，8 座冶铜竖炉。地下矿井巷道层层迭压、纵横交错，采空区有几百万立方米。根据铜绿山矿物含铜品位和地表遗留的矿渣推算，古代在这里己取铜 8—10 万吨。春秋战国时期，铜绿山是楚国的辖地，无疑它是楚国制造兵器、礼器等青铜器的原料基地，有的学者甚至将楚国在春秋中期以后的骤然强大归之于此。

采矿的第一步是选矿，要选择品位高、有开采价值的地方。在没有现代勘探手段的二三千年前，这不是一件容易的事情。而铜绿山的古矿井几乎都是沿着富矿脉掘进，令人惊讶！当时人们是怎样追踪富矿的呢？

考古工作者终于在古矿井中找到了答案。考古工作者发现了一只遗存井巷中的船形木斗。这只木斗是用整木凿成，两端伸出平板斜向上翘，中间为一方形圆角“仓”，整个木斗近似元宝形。木斗长 35.2 厘米，宽 14 厘米， 它是淘洗矿石的工具，类似今天“淘金斗”。原来楚国人采用了重力选矿的方法，即用木斗装上矿石粉末在水中淘洗，利用岩石与矿物比重的不同来鉴定矿石品位的高低，以指导井巷掘进方向，这与现代重力选矿法的原理完全一致。木斗的发现成为我国古代地质学高度发达的重要佐证。

古铜矿遗址表明，当时人们成功地运用了深井技术，采用竖并、斜井、平巷和盲井相结合的方式，下掘深度达四五十米。有的平巷围绕竖井作扇面形展开，在地下形成了初步的开采系统。

深井作业、矿石运出地面是一项艰巨的劳动。早期人们采用分层人力提升法，在战国时代已使用机械提升法，它是在竖井所在地面上搭起支架安装木辘轳，以长绳、竹钩、竹筐、藤篓作为运载工具，既省力又提高了工效。为了防止木辘轳滑动，聪明的工匠还在轴上设计了若干密孔，如若停止提升， 只要在孔里插上插销就能控制轴的回转。这种结构简易灵巧，匠心独具。

在井下采掘危险性极大，为了防止坍塌，人们成功地采用了木架支护方法。早期人们运用榫卯构件，如平巷用四根木料组成一副框架，两边的立柱与顶梁和底梁垂直相交榫卯，再用圆木棍作为背板和顶板维护两侧和顶部。竖井支护结构和形制与平巷基本一致，不同的是将样木构件两端砍出锐角， 将框架楔入围岩中使之稳定。战国晚期，铁工具用于开采后，已能开凿大断面井巷，井巷支护也由样接方框发展为搭接方框。如平巷采用粗大木料搭棚式支架，有效地承受了巷道的顶压、侧压和底鼓。2000 多年后的今天，在发掘现场仍能看到这一符合力学原理的支护结构依然昂首屹立于围岩之中。

另外，在排水、通风、照明、掘进诸方面楚人都有独特创造。例如通风， 当时无机械通风设备，人们利用了井口高低不同所产生的气压差，形成自然风来调节巷道中的空气。还采取填寨废巷的作法来控制风流，使新鲜空气流

向深处的作业区，由此可见古人的聪明和智慧。

铜绿山不仅是矿区，而且是冶炼场地。这里遗留了大量的矿渣，矿渣都呈薄片状，表面光滑。如果仔细观察，还能看到矿渣上保留着在炉膛快速流动的波纹状。行家们指出渣好铜必好，事实的确如此。遗留的粗铜产品中含铜达 94％，而矿渣含铜量大多小于 0.7％。这样的冶炼水平与现代相比也十分接近。

古铜矿遗址上遗留的炼铜竖炉，炉高 1.5 米，由炉基、炉缸、炉身三部分组成。特别在炉缸底部设置了风沟，它的功能在于使炉缸底部形成空腔， 减少地面水气渗入，有利防潮。在开炉点火之前和冶炼过程中，风沟内放置木炭烘烤。在炉缸侧壁上还筑有金门，用以排放渣和铜。1980 年的模拟试验表明，这种竖炉可以连续投料、连续排渣、间断纹铜，具有较高的冶炼能力。

现在，铜绿山古铜矿遗址被列为全国重点文物保护单拉，还在这里开设了古铜矿遗址博物馆。