焦炭炼铁的发明与英国工业革命
文/方一兵
工业领域的技术创新是导致18世纪英国工业革命的根本因素,而人们最先想到的技术创新是纺织机和蒸汽机。但在经济学家眼里,18世纪发生的由木炭炼铁向焦炭炼铁的变革,其意义不小于纺织机和蒸汽机的发明,甚至更为深远。
早在17世纪最初的10年,英国的木材资源供应已经非常短缺,燃料的饥荒成为阻碍炼铁业发展的关键问题,解决问题的唯一途径就是找到一种合适的燃料替代木炭炼铁。当时,煤炭作为燃料已在玻璃、制砖等行业得到广泛应用,因此用煤代替木炭便成了唯一的选择。
用煤作为燃料替代看起来十分简单,但该过程却花费了大半个世纪的时间。期间许多人进行了各种尝试,其中最为著名的是英国人杜德利(Dud Dudley,1599-1684)。杜德利出身于贵族,受过良好的教育。20岁时他掌管了其父杜德利勋爵的三家铁厂、一座炼铁炉和两座锻造炉,并开始试验用矿煤代替木炭炼铁。为此,杜德利申请到了两项专利(1621年和1638年),但实际上并未获成功,因为用厚煤块和煤屑做燃料,煤块所含的硫会导致生铁的热脆性,使之无法锻造成形[1]。
将煤炼成焦炭是解决杜德利遇到的问题的最终办法。
17世纪后半期,虽然英国已有人开始尝试用焦炭来炼铁,但将其真正实现的是18世纪初的亚伯拉罕·达比(Abraham Darby,1676-1717)。达比早年在伯明翰的一家麦芽糖厂做学徒,1699年他学徒期满后搬到了布里斯托尔(Bristol),在那里他和别人一起开办公司制造家用的铜锅。后因铜的成本高,达比决定尝试用铁铸锅并获得成功,还申请了专利。
1708年达比离开了布里斯托尔的公司,来到希罗普郡(Shropshire)的科尔布鲁克代尔(Coalbrookdale)创办了自己的铁厂。在麦芽糖厂的经历让达比有使用焦炭的经验,他租下了一座已经废弃多年的炼铁炉,进行焦炭炼铁的试验。其试验的详情已无记载,但他一定是发现了焦炭不如木炭那么容易燃烧,有必要改进鼓风设施和调整炉内结构以获得更充足的空气。因此,他改进了高炉的内径使之适应焦炭炼铁,并为高炉安装了一套新的鼓风设施。改进后的高炉于1709年成功用焦炭炼出生铁[1]。值得一提的是,这不是一个能事先预设的成功,而是一个不断试错的过程,这也是英国工业革命时期技术创新的重要特征。由于无法看到炉内发生的情况,因此只有出铁后才能知道事前设定的调整是否可行,若结果不理想,只能在停炉后再进行进一步调整和试验。除了对炉子的调整外,在炉子工作时还需进行其他方面的试验,如风压的调整、焦炭和铁矿石的配比等。因此,达比的成功必然是在复杂而漫长的试错中实现的。
达比的成功还体现出,在英国工业革命时期,技术创新主要来自于企业家或工程师为解决生产问题和盈利的欲望,这就是我们现在所说的“企业家精神”(entrepreneurship)。在近代,由“企业家精神”导致的技术创新往往先于科学发现而成为工业化的引擎,推动工业革命在各生产领域全面展开。
焦炭炼铁的成功只是英国炼铁业革命的起点,它使炼铁业开始摆脱对木材的依赖,科尔布鲁克代尔因此成为18世纪英国重要的炼铁中心,达比的公司成为英国各种大型铸铁件的主要供应商。但其他问题也随之而来,首先是动力问题,达比的高炉是以上下水池的水的落差形成动力来鼓风的,但在干旱的夏天上水池蓄水不足,需将水运送到上水池。1732年,达比二世修建了用马车来输送水的轨道,到1742年,马车被纽克门蒸汽机代替,此时的蒸汽机仅用于将水提升到上水池,高炉鼓风的动力仍然来自水轮机。直到1776年,在希罗普郡研制出了直接将博尔登-瓦特蒸汽机用于鼓风的方法,蒸汽机因此代替了水力鼓风在高炉炼铁中得到应用[2]。至此,炼铁业不仅摆脱了对木材的依赖,也摆脱了对水力的依赖,从而获得了充分的发展空间。机械化大大扩大了市场对铁的需求,包括铸铁和熟铁。更重要地是,焦炭炼铁引发的冶铁业革命在带来铁业繁荣的同时,使英国冶铁业迅速向中西部和南威尔士产煤区集中[3],并拉动英国煤矿业进一步繁荣。廉价的铸铁和熟铁使新型的动力机械得以大规模生产和应用,并使铁构件在工程建筑领域代替木材而得到广泛应用。不仅如此,价廉质优的熟铁使铁路建设的大发展成为可能。焦炭炼铁的发明引发以钢铁业及相关行业的巨大发展,人类也由此被带入了“钢铁时代”,英国的工业革命因此得以全面展开。
参考文献
[1] Gale W K V. The black country iron industry: A technical history[M]. London: The Iron and Steel Institute. 1966.
[2] Tylecote R F. A history of metallurgy[M]. London: Metals Society, 1976.
[3] 卡洛·M·奇波拉(意). 欧洲经济史(第三卷)[M]. 北京: 商务印书馆, 1989.
(责任编辑 王芷)
刊载于2009年第21期
文/方一兵
工业领域的技术创新是导致18世纪英国工业革命的根本因素,而人们最先想到的技术创新是纺织机和蒸汽机。但在经济学家眼里,18世纪发生的由木炭炼铁向焦炭炼铁的变革,其意义不小于纺织机和蒸汽机的发明,甚至更为深远。
早在17世纪最初的10年,英国的木材资源供应已经非常短缺,燃料的饥荒成为阻碍炼铁业发展的关键问题,解决问题的唯一途径就是找到一种合适的燃料替代木炭炼铁。当时,煤炭作为燃料已在玻璃、制砖等行业得到广泛应用,因此用煤代替木炭便成了唯一的选择。
用煤作为燃料替代看起来十分简单,但该过程却花费了大半个世纪的时间。期间许多人进行了各种尝试,其中最为著名的是英国人杜德利(Dud Dudley,1599-1684)。杜德利出身于贵族,受过良好的教育。20岁时他掌管了其父杜德利勋爵的三家铁厂、一座炼铁炉和两座锻造炉,并开始试验用矿煤代替木炭炼铁。为此,杜德利申请到了两项专利(1621年和1638年),但实际上并未获成功,因为用厚煤块和煤屑做燃料,煤块所含的硫会导致生铁的热脆性,使之无法锻造成形[1]。
将煤炼成焦炭是解决杜德利遇到的问题的最终办法。
17世纪后半期,虽然英国已有人开始尝试用焦炭来炼铁,但将其真正实现的是18世纪初的亚伯拉罕·达比(Abraham Darby,1676-1717)。达比早年在伯明翰的一家麦芽糖厂做学徒,1699年他学徒期满后搬到了布里斯托尔(Bristol),在那里他和别人一起开办公司制造家用的铜锅。后因铜的成本高,达比决定尝试用铁铸锅并获得成功,还申请了专利。
1708年达比离开了布里斯托尔的公司,来到希罗普郡(Shropshire)的科尔布鲁克代尔(Coalbrookdale)创办了自己的铁厂。在麦芽糖厂的经历让达比有使用焦炭的经验,他租下了一座已经废弃多年的炼铁炉,进行焦炭炼铁的试验。其试验的详情已无记载,但他一定是发现了焦炭不如木炭那么容易燃烧,有必要改进鼓风设施和调整炉内结构以获得更充足的空气。因此,他改进了高炉的内径使之适应焦炭炼铁,并为高炉安装了一套新的鼓风设施。改进后的高炉于1709年成功用焦炭炼出生铁[1]。值得一提的是,这不是一个能事先预设的成功,而是一个不断试错的过程,这也是英国工业革命时期技术创新的重要特征。由于无法看到炉内发生的情况,因此只有出铁后才能知道事前设定的调整是否可行,若结果不理想,只能在停炉后再进行进一步调整和试验。除了对炉子的调整外,在炉子工作时还需进行其他方面的试验,如风压的调整、焦炭和铁矿石的配比等。因此,达比的成功必然是在复杂而漫长的试错中实现的。
达比的成功还体现出,在英国工业革命时期,技术创新主要来自于企业家或工程师为解决生产问题和盈利的欲望,这就是我们现在所说的“企业家精神”(entrepreneurship)。在近代,由“企业家精神”导致的技术创新往往先于科学发现而成为工业化的引擎,推动工业革命在各生产领域全面展开。
焦炭炼铁的成功只是英国炼铁业革命的起点,它使炼铁业开始摆脱对木材的依赖,科尔布鲁克代尔因此成为18世纪英国重要的炼铁中心,达比的公司成为英国各种大型铸铁件的主要供应商。但其他问题也随之而来,首先是动力问题,达比的高炉是以上下水池的水的落差形成动力来鼓风的,但在干旱的夏天上水池蓄水不足,需将水运送到上水池。1732年,达比二世修建了用马车来输送水的轨道,到1742年,马车被纽克门蒸汽机代替,此时的蒸汽机仅用于将水提升到上水池,高炉鼓风的动力仍然来自水轮机。直到1776年,在希罗普郡研制出了直接将博尔登-瓦特蒸汽机用于鼓风的方法,蒸汽机因此代替了水力鼓风在高炉炼铁中得到应用[2]。至此,炼铁业不仅摆脱了对木材的依赖,也摆脱了对水力的依赖,从而获得了充分的发展空间。机械化大大扩大了市场对铁的需求,包括铸铁和熟铁。更重要地是,焦炭炼铁引发的冶铁业革命在带来铁业繁荣的同时,使英国冶铁业迅速向中西部和南威尔士产煤区集中[3],并拉动英国煤矿业进一步繁荣。廉价的铸铁和熟铁使新型的动力机械得以大规模生产和应用,并使铁构件在工程建筑领域代替木材而得到广泛应用。不仅如此,价廉质优的熟铁使铁路建设的大发展成为可能。焦炭炼铁的发明引发以钢铁业及相关行业的巨大发展,人类也由此被带入了“钢铁时代”,英国的工业革命因此得以全面展开。
参考文献
[1] Gale W K V. The black country iron industry: A technical history[M]. London: The Iron and Steel Institute. 1966.
[2] Tylecote R F. A history of metallurgy[M]. London: Metals Society, 1976.
[3] 卡洛·M·奇波拉(意). 欧洲经济史(第三卷)[M]. 北京: 商务印书馆, 1989.
(责任编辑 王芷)
刊载于2009年第21期
广东佛山冶铁和铁器铸造业中的资本主义萌芽
——《中国资本主义的萌芽》第二章第五节
汪士信
第五节 广东佛山治铁和铁器铸造业中的资本主义萌芽
矿冶业投资大,使用劳动力多,是资本主义生产关系发生较早的部门之一,对国民经济的发展也有重要作用。但其中采矿和冶炼两者情况不同,历史文献往往矿冶并称,造成一些笼统概念。据我们考察,明后期,在个别地方的铁的冶炼中已出现资本主义生产关系的萌芽,而在铁矿的开采中则不能作此判断。铁器的铸造,在介别地方也出现资本主义萌芽的迹象,但其情况又与冶炼不同。至于铜、煤和其他矿冶生产关系的变化,明代史料不足,我们放到清代去考察。不过,为了对本业资本主义萌芽产生的条件有一个完整的了解,本节对于明代各种矿冶业的生产技术、明政府的矿业政策和官手工业,都作些综合的介绍,然后再研究在铁的采矿、冶炼和铁器铸造中的生产关系。
一、明代矿冶生产技术的发展
矿冶生产技术的发展,在采矿和冶炼这两方面是不同的。
采矿方面,长期以来在技术上没有重大的突破。在探矿上,仍是凭经验识别地势、土表,依靠露头、苗引。如铁矿,是靠“土面浮出黑块”或“有黄水渗流”【1】等。至于一些“望气”和五行运算的识矿法,多属无稽。由于缺乏地下勘探,往往开采不久即行报废。采矿工具,仍不外锤、尖(长四五寸的钢钎)、凿(有木柄的钢钎)三种,人力凿挖,用筐、袋背出。但在明代,有一项重要发明,即“烧爆法”。“旧取矿携尖铁及铁锤,竭力击之,凡数十下,仅得一片。今不用锤、尖,惟烧爆得矿”。【2】怎样烧爆则未详。近人研究,大约是火烧水淋,利用矿石热涨冷缩,发生爆裂。【3】又有记载说,万历二十四年(1596),河北唐县开矿,“或火爆石裂”,以至“山灵震烈”,“鸟惊兽骇”,【4】就又有点象火药爆破了。但这些爆破法在后来清代的史料中未见,大约并未推广。明代的铁矿多是露天矿,亦有挖至数十丈者。硐、银、锡矿,除采收散沙外,是穴山为确,怄偻入硐开采,至于硐内的支架、通风、照明、排水设施,未见记载;可能铜不甚深,适可而止。【5】惟明代已发展采煤,因而已有竖井,是采矿一项进步。据称井深可五丈许,并在井内开横巷,“随其左右阔取,其上置板,以防压崩”。不过都是单井,其通风只是用大竹筒插入井内,导出“毒气”。又有一条记载颇有见识,即煤挖空后应用土将井填实,据说“经二三十年后其下煤复生长”【6】;虽不属实,但不破坏地态。冶炼方面,我国发展甚早,春秋末期已能炼生铁,先于欧洲1,700年。冶炼生铁须摄氏豆,150—l,300度高温,最重要的工具是高炉和鼓风器。这两方面,宋代都发展到较高水平。
从发掘的宋代冶铁遗址考察,宋代炼铁炉高达4米,内径0.9-2.6米,傍坡崖建造,使炉体坚稳,并可以从坡上平台进料,而从下平台出铁、鼓风。炉内并已用高岭土、黄泥、谷壳或瓶砂、白瞻、炭民、麦穗混合制成的耐火材料。【7】明代高炉,见于《天工开物》所记,仍是宋制,用盐泥砌成。官营最大的遵化铁冶,其大鉴炉(炼铁炉)丐深一丈二尺,广前二尺五寸,后二尺七寸,左右各一尺六寸”。这里“一尺六寸”大约是二尺六寸之误,否则几不成炉。即使如此,其容积也比宋代高炉相差甚远。【8】且用方炉,只是砌造方便,不符合燃烧原理。这种高炉可用90天,然后拆除或大修。
但是,屈大均:《广东新语》所记广东铁冶,则大有改进。“炉之状如瓶,其口上出,口广丈许,底厚三丈五尺,崇半之,身厚二尺有奇。以灰砂盐醋筑之,巨藤束之,铁力、紫荆木支之。又凭山崖以为固。”鼓风、出铁“二口皆镶水石。水石产东安大绛山,其质不坚,不坚故不受火,不受火则能久而不化,故名水石”。“下煤矿时,与坚炭相杂,率以机车从山上飞掷以入炉”。将历来的圆柱体改为瓶状,以及火口镶水石,机车装料,都是重要的革新。并加高炉体,其容积远远超过宋代高炉了。【9】
《广东新语》成书于清代康熙初年,但依作者自序,所记可视为明末之事。【10】按《天工开物》所记炼铁炉,每炉装料2,000余斤,“旦昼六时,一时出铁一陀”。按每10斤名铁砂出生铁3斤计,六个时辰(12小时)可出铁600斤,若在不息火,日夜可出铁1.200斤。广东的瓶状高炉,“几十二时,一时须出一版,重可十钧30斤,即十二个时辰(24小时)可出铁3,600斤,比《天工开物》所记大三倍。可见广东高炉是颇为先进的。这种高炉还可加大装料,加强火力,使产量增加一倍;不过这样炉的损伤就大了。
掌握炼铁温度主要靠鼓风。古代鼓风用皮囊,即素。我国很早即用排囊,是炼铁技术发达的原因之一。宋代使用风扇,是一大改进。即建密室,其一面为门扇,开合门扇即成巨风,从鼓风口导之入炉。【11】明代乃有活塞式风箱,这是一项重要发明。这种风箱今天尚有使用,其式尽人皆知。惟炼铁所需风量甚大,《天工开物》所绘风箱图式,几乎有一人高,据说凤压可达300毫米水银柱【12】,须二三人推拉。而在《广东新语》所述,则仍用风扇。“炉后有口,口外为一土墙,墙有门二扇,高五六尺,广四尺,以四人持门,一阖一开,以作风势。”【13】大约广东高炉甚大,风箱风量不足,故用风扇,但已比宋代改进,使用双门。这里需要研究的是水力鼓风。我国东汉时即使用水排,三国时魏国用水排于冶铁。元末王祯《农书》所示卧轮水排鼓风机已甚精巧,水轮转动一周,风扇可启闭多次。水力用于冶炼,意义重大,欧洲人于十四世纪炼出生铁,即与发明水力鼓风有关。但是,明、清以来,有关文献则都是人力鼓风,近代各种冶炼,亦未见应用水力。这和宋、元以后水磨、水难、水硝之逐渐罕见一样,我们曾作讨论,【14】其故仍待探索。
明代冶铁的另一创造,是以莹石为熔剂。我国汉代冶铁已用西大石为溶剂,这是从发掘汉代铁生沟遗址中证实的。明代关于寨化铁冶的记载则有:“黑沙为本,石子为佐,时时旋下,……妙在石子产于水门口,色间红白,略似桃花。大者如解,小者如拳,捣而碎之,以投于火,则化而为水。石心若燥,沙不能下,以此救之,则其沙始销成铁,不然则心病而不销也。”【15】这种略似桃花的石子,当是莹石。
燃料在冶金中甚为重要,不仅用于发热,也是一种还原剂。北魏郦道元的《水经注·河水篇》中,即有用煤炼铁的记载。以后屡有记述。《天工开物》中更说,碎煤有两种,“炎平者曰铁炭,用以冶队入炉先用水沃湿,必用鼓随后红,以次增添而用。”【16】煤的缺席,在于含硫大,杂质多,气孔度小,若非干馏成焦,是很难直接用于炼铁的。事实上,如上面《天工开物》的记载,不是用煤炼生铁,商是用以溶化已炼之生铁,供锻铸之用。然而,明代有一笔记说煤,“臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火。煎矿煮石,殊为省力。”【17】这分明是于馏焦炭用以炼铁了。这是冶金史上了不起的事情,欧洲到十八世纪才有此发明。但是,其应用如何,是十分可疑的。明、清冶铁文献,仍是用木炭烧成“坚炭”,未见有用煤焦记载。
生铁是含碳2%以上的铁金属,性硬而脆;要制造器具,须先将它经高温退火,得到一种合碳量较低、具有一定塑性和冲击韧性的铁,即可锻铸铁。这个过程,是将生铁入炉熔化,然后锻打而成,俗称熟铁,【18】业此者在广东称炒铁业。如果把生铁熔成液态、半液态,使所含硅、锰、碳氧化,含碳量降低到2%以下、0.05%以上,就成为钢。自东汉以来,我国即用不断搅拌的办法使半液态生铁脱碳得铜,故称炒钢。炒钢多为低碳钢。【19】还有一种办法,是将合碳较高的生铁熔化,浇到含碳较低的熟铁上,使其合碳量恰在钢的范围以内,叫做淋钢或灌钢。这可得到优质的高碳钢,但须有高度技巧。
可锻铸铁(即熟铁)的炼制,《天工开物》中说:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上,先以污潮泥晒干,舂筛细罗如面,一人疾手撤滟,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次,烧折二三寸,……”。【20】首先,这里是使炼生铁和制熟铁连续作业,免除生铁再熔一道工序。不过,这在实践上是难以推广的。因炼铁多在深山大林,而制铁器多在市镇;如佛山之炒铁业用本省生铁,然亦须重新溶化。其次,制熟铁时用筛细泥灰作媒剂,可能是明代的创造。其在近代则是用精矿粉,起还原作用。文中所说柳木棍,也有这种作用。
灌钢的技术,在明代也有改进。灌钢最早见于北朝东魏、北齐间(550年前后)的泰毋怀父,所用即淋浇法。宋代,是把生铁嵌入盘屈的熟铁条中,用泥封住,人炉冶炼。明代,照《天工开物》所说,是“用熟铁打成薄片,如指头阔,长寸半许,以铁片束包尖紧。生铁安置其上,又用破草履盖其上,泥涂其底下。洪炉鼓鞴火力,到财生钢先化,渗淋熟铁之中,两情投合,取出加锤,再炼再锤,不一而足”。【21】原来灌钢的要点就是要有剧烈的氧化过程,使熟铁中的较氧化物氧化生铁中的碳,还原得铜。生铁在上、用草鞋、不封泥、熟铁打成薄片等,都有加速氧化的作用。后来清代著名的苏钢,即在此基础上进一步改进而成。
钢铁以外,如铜的冶炼,仍是旧法。有的记载,须反复烹炼六七次,其20余昼夜【22】,对比清代的情况,还是相当落后的。不过,白铜和黄铜的冶炼,可能在明代有了进步。白铜是铜和镍的合金。李时珍的《本草纲目》、宋应星的《天工开物》都有用砒石、砒霜炼赤铜为白铜的记载,砒是一种镍矿。黄铜是铜和锌的合金。黄铜有较好机械性能,易于加工制器。锌古称倭铅。《天工开物》中有把炉甘石封人泥罐炼取倭铅之法,这大约是明代才有,和现代的甘锅炼。缺原理基本一致。【23】
二、明代的矿冶官手工业
明初沿元制,采取禁民开矿和开办官矿、官捐的政策。但这是有一定范围的,并逐渐弛禁,而民矿、民冶发展颇快。白寿彝同志。对明代矿业有专门的研究【24】,给我们很多教益。
明代矿禁的重点是有色金属,尤其是金银矿,它的开采,是和王朝财政分不开的。明律:“凡盗掘金、银、铜、锡、水银等项矿砂,每金砂一斤折钞二十贯,银砂一斤折钞四贯,铜、锡、水银等砂一斤折钞一贯,俱比照盗无人看守物准窃盗论。”【25】金银矿都是官矿,以浙江、福建、陕西、云南等省为主。规定各地每年上缴矿产数量即矿课。自永乐元年(1403)到宣德九年(1434),全国金课由50两增至355两(多时达5,000余两),银课由80,185两增至327,608两。宣德十年(1435),诏罢各处金银铜铁官矿。以后时采时闭,银课最多时也不及过去半数,金课更少。嘉靖和万历年间,屡令开采,以济财源,但无成效。万历三十三年(1605),只好下诏:“今开(金银〕矿年久,各差内外官俱奏出砂微细。朕念得不偿费,都着停免”,所有金银官矿,至此全部“封闭”【26】了。
铜也是货币材料。明代前期,产铜主要在江西,由官矿开采,宣德年间,年产五十余万斤。明中叶以后,云南产铜渐多,也设官矿,但开采成绩不佳。“嘉靖、隆、万间因鼓铸(铜币),屡开云南诸处铜场。久之所获渐少”【27】。据白寿彝同志估算,嘉靖三十四年(1555),云南铜产量不过156,000斤。崇锁时产量更少,只好熔古钱铸币。
铅多是与铜矿并生,也开官矿。铸币时,有时是铅占四成,铜占六成。其官矿情形与铜相似,嘉靖以后,大多停采。锡的史料甚少,开采情况未详。
关系国民经济最重要的是铁。明初实行官铁政策,禁民间开采。洪武七年(1374),命置官铁冶13所,分设江西、湖广、山东、广东、陕西、山西等省,规定炼铁岁额共7,430,987斤【28】。洪武十八年(1385),内库存铁已多,罢各处铁冶。其后又开,而洪武二十八年(1395),内库存铁更多,“诏罢各处铁冶。令民得自采炼,而岁输课程,每三十分取其二”。【29】就是说,铁的矿禁不过30年,即开放民营了。
但永乐间,又设四川龙州、顺天府遵化、辽东三万卫3个铁冶;正德间,设广州铁冶,嘉靖间,设建宁、延平铁冶。遵化铁祖是明代最大的官铁冶。最初产量不多;成化十九年(1483)起,年产定额为、300,000斤;正德以后情况如下。
表2—12 遵化铁冶生产情况
正德四年(1509) 正德六年(1511) 嘉靖八年(1529)
开工炉数 产量(斤) 开工炉数 产量(斤) 开工炉数 产量(斤)
大鉴炉(炼铁炉) 10 生铁 486,000 5 生铁 486,000 3 生铁板 188,800
生碎伯 64,000
白作炉(炒钢炉) 20 熟铁 288,000
钢铁 62,000 8 熟铁 288,000
钢铁 62,000 熟铁块 208,000
资料来源:《大明会典》卷一九四,冶课。参见:北京钢铁学院编:《中国冶金简史》
遵化铁冶每年生产六个月,十月开工,次年四月放工。“夏月采石,秋月淘砂,冬月开炉,春尽炉止。”【30】从上表可以看出,它的生产效率并不高,正德六年,平均每炉每日产540斤,嘉靖八年,降为349斤。
明代官矿的劳动大量使用卫军和坑冶户,但因开闭无常,季节性生产,实际常以农户充役,多不脱离农业生产。他们原负担的税粮仍需照纳,原有差德则全免或半免,甚至不免。遵化铁冶是比较正规的,它最多时匠大达2,500人。以正统三年(1438)为例,它的劳动力构成如下:【31】
烧炭人匠 71户(该木炭143,070斤)
陶砂人匠 63户(该铁砂447.3石)
铸铁等匠 60户
附近州县民夫 683名
军夫 462名(岁办柴炭、铁砂)
顺天府、永平府轮班匠 630名(岁分4班,按季办柴炭、铁砂)
法司送来囚人 无定额(每人每日炒铁三斤)
其中民夫民匠上工时月支口粮三斗。军夫军匠月粮六斗,行粮三斗,并给布匹。轮班匠纯属摇役,自备薪粮。囚人分发铁冶,按明律应每日炒铁三斤,不算在正课之内,日给粟米一升。这样组织的劳动力,或属摇役制,或属军役制,或属征用农民的工役制,都是强制劳动。他们的劳动效率当然不高,他们的生活极端困苦。曾有人说:“蓟州铁冶,皆鬼薪城旦耳,顾十九毙命。”【32】并且由于规定有生产定额,若不足额,劳动者须陪补。这在银矿,尤为普遍,因矿脉微绝,煎办不上,典妻子鬻子陪纳无已的记载,时常有之。
从表2-12可以看出,遵化铁冶的岁课,正德间是486,000斤,到嘉靖八年(1529)已减为188,800斤。嘉靖三十四年(1555),将建宁应缴的铁改征折色,即纳银。万历元年(1573),遵化铁冶也大量裁减人匠,改向民夫征银。万历九年(1581),将遵化“山场封闭,裁革郎中及杂造局官吏,额设民夫匠价、地租银征收解部,买铁支用”。【33】其过程,和丝织官手工业相似。官矿的衰亡过程,也就是民矿的发展过程,尽管铁对维护封建统治统治十分要害,最后也改官冶为向民间市买了。
成化年间在有人说:“山泽之利,官取之则不足,民取之则有余。”【34】在商品经济有了一定的发展之后,这就是必然的。同一个矿,官营总是失败,民营就能获利。嘉靖十五年(1536),有人建议便官矿改变办法:“金家业殷实者为矿甲,熟知矿脉者为矿夫。所获矿银以十分为率,三分为官课,五分充雇办费,分归之甲夫人等,练用酬其劳,则彼此皆毕力于矿而所获自倍矣。”【35】这是指银矿。这办法有点象丝织官手工业中的“签报”,利用民间“殷实者”来复兴官矿,仍要依靠封建强制,但也要给民户以经济利益。这办法大约未曾实行,即使实行也不能挽救官矿的危机,因为民间私开银矿的利益,要超过这20%的酬劳。到万历年间,明廷中还有开矿派和禁矿派争论不休,但官矿的没落,已成定局了。
总的看来,明代的矿禁政策,并不是很严厉的。除金银外,很早就开放民昏有时严行查禁,不过是害怕人民聚众犯上管矿、官冶虽有起伏,但宣德以后,总是下降的趋势。官家仍致力于铁冶,而正德以后,也迅速衰落,以至停闭。大约只有云南铜官矿坚、将到明末,但已改为雇工开采了。有人说:“我朝坑冶之利,比前代不及什之一二”【36】,明代的官矿、官冶,大体是这样。
三、民间矿冶业的发展
金、银矿是禁止民间开采的。但这只是法令规定而已,历朝“盗矿”之事,史不绝书,而且遍及各省,大都是银矿。他们有的确是在深山偷挖,有的则凭借势力占领官家的矿场,有的更建立武装公然和官府对抗。正统七年(1442)起,叶宗留聚众强采福建、浙江的官银场,达七八年之久【37】。景泰二年(1451),“云南军民及诸处逃来军匠常相啸聚,千百为群,盗矿于诸银场”。【38】而在广东顺德,有“豪强”勾结“势家”经营银矿,达30年之久。干过,集少成多,占数量最大的,恐怕还是民间的零星偷采,只是没有系统记载而已。明初行宝钞,禁止金银作货币流通。而到明后期,商业发达,白银成了主要通货,斯时官银矿已十分凋敝,若非民间有生产,需要量日大的货币自银又何从而来呢?
铜和铅,也属官矿,但很早就有民营。民间开采须经官批准,缴纳一定实物,亦称矿课。自永乐元年(1403)到宣德九年(1434),每年钢课在2,100斤到3,000斤之间,变动很小;铅课则在20,700斤到27,000,000斤之间,起伏极大。这种矿课,是每年摊派各省的税额,不是实际缴纳之数,不能反映产量,其变化主要是开征地区变动所致。不过,看来钢课是缓慢增加的,而铅课剧变,原因不明。宣德十年以后无记载。但铜的开采,后期转盛。民间铜器制造,当是出自民矿。官手工业厂库存钢;亦列有铜价。即使朝廷铸币,也仰仗民铜了。据嘉靖间记载,铸币“黄铜照例行户部买办”,【39】以至有时‘“铜价太高,得不偿费”。【40】到万历时,有人说:“天下废铜在民间为供具什器者,不知几千万亿。其产于各处名山者,豪姓大贾负败以擅厚利,又不知几千万亿。”“今云南、陕西、四川、广东各省有铜矿,为奸商专擅。”【41】
现略谈一下云南的铜矿,以后我们还要专论这方面的资本主义萌芽。明中叶起,云南采铜渐多。正统十年(1445),云南路南侧面用课是1,080斤,【42】几乎合宣德年间全国铜课的半数。弘治十六年(1503),明廷令云南设局铸钱。而官矿成绩不佳,已如前述。嘉靖六年(1527),令向民矿征课,“十取其三”。民矿纳30%的税后,余铜可在市场出售。嘉靖三十四年(1555),以两京铜价太高,提出每年以盐课二万两在云南购黄铜26—30万斤,供铸币之用,这大约实行到嘉靖四十四年(1565)。【43】此外,滇铜最有利的市场是销往安南(越南)制造武器;但成化以来,明廷就厉行禁止,私贩者严惩。后期则销贵州,万历间,“滇产如铜、锡,斤止值钱三十文,外省乃二三倍其值者。由滇运至馈州)镇远共二十余站,皆肩排马赢之负也。”【44】镇远是个集散地,再经长江运出。这说明云南铜矿固然是以作货币材料为主,但仍有其商品市场。据天启《滇志》所载,明末云南罗次、晋宁、蒙自、宁州、路南等州县的铜课共折银477两,绿丰、易门、大姚、顺宁等县包括铁课、商课达1,280两。这时云南已有19个铜场(清代盛时约40个人其中后来著名的如汤丹、碌碌、凤凰坡、狮子尾、香树坡等铜场,明代都已开发了。不过就滇铜产只说,明代还是小试其利,比之清盛时期相差远甚。
关系国民经济最重要的是铁。如前所述,明廷于洪武十八年(1385)罢官铁冶,开放民营。事实上,在这以前就已有民营铁冶了,官府对民冶征收十五分之一的铁课。从洪武元年(1403)到宣德九年(1434),这种铁课由80,000斤递增至550,000斤。折合成产量,约如表2—13。从中可以看出民营铁冶的发展,近30年间年产量由113万斤增长到833万斤,增加近7倍。
表2-13 明前期民营铁冶的发展
年份 铁课 折合产量(斤)
永乐三年(1405)
永乐八年(1410)
永乐十三年(1415)
永乐十八年(1420)
洪熙元年(1425)
宣德五年(1430)
宣德九年(1434) 75,720
79,709
389,605
489,166
527,264
529,757
555,267 1,135,800
1,195,635
5,844,075
7,337,490
7,908,960
7,946,355
8,329,005
资料来源:白寿彝:《明代矿业的发展》,收入《学步集》。
宣德十年(1435)诏:“各处山场、园林、湖池、坑冶及花果树木等件,原系民业,曾经官府采取,见有人看守及禁约者,自今听民采取,不许禁约,其看守内外官员人等,各回原职役”。【45】这种笼统的诏令,未必贯彻,但民营矿业的声势已大,可以想见。这以后的铁课无系统记载,但铁矿区日趋扩大。如天顺五年(1461),山西阳城县“每年课铁不下五六十万斤”【46】,折合产量达700—900万斤,已达宣德时全国产量。正德间(1506—1521),浙江铁课有74,500余斤【47】,折合产量亦达110余万斤。又据李龙潜同志研究,嘉靖元年(1522),广东潮州、惠州等处的铁课是银5,576两,税率是产铁万斤交银三两,这样折合铁产量达1,858万斤,超过宣德时全国民矿产量一倍半;嘉靖十年(1531),同样计算,更增至2,763万斤,10年间又增长了48%。【48】
煤是明代新兴的矿业。大约自始就是民营,仅知在北京附近的门头沟曾有过一、二座官窑。洪武二十六年(1393)规定对民煤十分取二,由抽分局征收,其课甚高;永乐十三年(1415)改定为三十分取一,其税又远较金属矿为低了。以后,如正统间在大同等处,同化、天顺间在浑河、大峪山,正德间在和州含山县牛首山,都常民间采煤的记载。【49】大约是万历以后,开采才渐广,矿税也已改为征银。万历二十五年(1597)朝廷偷旨说:“煤乃民间日用之赐,若官督开取,必致价值倍增,京城家户何以安生”,【50】这是指京西的门头沟矿区。万历三十一年(1603),这里曾发生一次采煤矿工、运煤脚夫拥进北京城,“填街塞路,持揭呼冤”【51】的事件,足见该地民矿已不少。不过,整个说来,煤的开采在明代还是很有限的。
最后,还可提一下万历二十四年(1596)的开矿运动。这次运用,是由于明廷连年用兵,陷于财政危机,于是派太监十数人分行、经省,“大开矿桐”。而实际是以开矿为名,大规模的勒索,故史称世矿税之祸”。有人描写当时情况是:“不论地有(矿)与无(矿),有饱矿包税之苦。不论民愿与否,有派矿派税之苦。指其屋而挟之彻,彼有矿,则家立破矣。指其货而吓之曰:彼漏税,则立倾矣”。【52】多么苛虐,但反映一个事实,即这时的所谓矿,包括当时敲诈最甚的银矿,已尽在民间了。由于这次开矿运动,在各省激起20多次以反税监为主题的“民变”,上述门头沟的事件,不过其中之一。
四、采矿业中的雇佣劳动
采矿总是需要大量的劳动力。这在官矿,是利用坑冶户或农摇役,一处矿场甚至有役使几十万人者。民营矿场,又是怎样组织劳动力呢?文献中没有系统的记载,我们只能从一些事例中进行分析。
史料中看到最多的,是“聚众偷开”“逃民聚采”的说法。也称他们为“矿徒”,矿徒入山,流徙不定,一个地方可以“矿徒数百,倏忽千万”。【53】这大多是指露天采砂的银、铜矿。这些矿徒大都是个体的小商品生产者,或农民兼营,不必有什么组织。有段记载,可为代表:
“滇中凡土皆生矿苗,其未成碉者,细民自挖掘之,一日仅足衣食一日之用,于法无禁。”【54】
但是,在人数更多的矿场,或主要是逃亡流民开采的地方,就会出现首领、头目之类的人,他们和徒众之间是什么关系,未见记载,但总不会是雇佣关系。熊廷粥经略辽东时曾提出招他们当兵,矿头目能结聚千人者署都司,能结聚五百人者署守备【55】;可见头目的力量还是不小的。
再进一步,就是具有武装的所谓矿盗了,史记甚多。如正统间,福建的马大王,领众500余人,约官军“定限某日大战”。后来官军擒获马大王等八名矿首,招抚男女流民8,309人,【56】可谓众矣。这种人,当然也不会是雇佣来的。又叶宗留的故事:
“处州庆元人叶宗留,盗掘小阳坑,雇矿手二百余人,开矿大作,官不能禁。采数月,得矿不够食用,弃之。正统十二年(1447)九月,领其众往云和地方,有坑场处悉发掘,皆无所得。……还庆元七都山中。住数日,往政和,掘小亭坑,矿薄,亦不给用。……遂掠政和县及村落。……小民从之者皆给财物,从者益众。”【57】
这里说“雇矿手二百余人”,但又说:“从之者皆给物财”。看来,叶宗留是另有大志的,开矿(银矿)只是作财政手段,为此招纳一些熟练的矿手也是必要的,是否是自由雇工,则很可怀疑。至少,叶宗留在采矿业上是失败的,没有起到扩大生产、积累资本的作用。但也有开采成功的例子:
“正德中,(广东)顺德豪民勾引势家,纠集逃叛及白水贼徒,伪捏朝旨执照,乃开(初矿采煎。村民初犹拒之,其后力不能胜,尽被屠戮,而淫其妻女,使供炊。每一岁得银渐至千余两。嘉靖甲辰(1544),苗脉已尽,贼徒乃散。”【58】
这种“豪强”“势家”开矿之事,明代大约不少。又有“中官以己出率百人开采”的记载,而中官(太监)当时是比谁都厉害的。万历间,还有山西五台人张守清,以“缔婚代藩潞城、新宁二王”非法开采之事【59】。这种矿究属什么性质,须具体分析。银矿原属禁矿,若单是凭封建势力取得开采权,那并不改变矿本身的性质。但从上引顺德的例子竟很难说这些“贼徒”是自由的雇佣劳动者,至少有部分劳动是靠暴力役使的。明代投靠依附之风还很盛,这种豪强矿主大约也与豪强地主差不多。
再一种是商人开矿,例如:
山东莱阳:“产锡,四方之贾群革其中,操其奇赢,役使大众,开坑三十余场,坑夫数万。”【60】
福建沙县:“铁岭多产铁矿,媒〔谋〕利徽人恒鸠结无赖,动逾千人,鼓铸其间。得利则扰害邻乡,鸡犬不宁;失利则盘据啸集,奔突四出。”【61】
广东:“龙门抵界,所在产有铁矿,……四方无赖一时蝇集。未几潜出为盗,商不能禁,既而转炽,胁商人以接济,遂合兰徒炭党(耕山种兰烧炭者皆英宁汀漳之人),四行劫掠,铁场遂为盗薮。”【62】
这里面的生产关系,颇费推敲。第一例的坑夫有数万,若都由商人发工资,似不可能。第二例是徽商开矿,逾千人。第三例说矿徒威胁商人,更属离奇。这种逾千、数万人集中矿场,很可能是个体小生产者,商人向他们收购矿砂,没有固定的雇佣关系。即使部分人有比较固定的关系,恐怕也是计件给值,或计日短工,如替商人储运之类。在这些深山僻野,自然也少不了亡命之徒;在采矿之余,也不免潜出为盗。而这些商人恐怕也不是好惹的,有他们的党徒势力。
矿业往往涉及土地所有权问题,因而会产生更复杂的情况。下面是广东的记载。
“凡韶、惠等处系无主官山,产生铁矿。先年节被本土射利奸民号山主矿主名色,招引福建上杭等县无籍流徒,每年于秋收之际,纠集凶徒百千成群,越境前来,分布各处山用创常住扎。每山起炉,……山主矿主利其租税,地克总小甲利其常例,土脚小民利其雇募。”【63】
这里山主、矿主是什么身份,没讲清楚。下面将看到,铁矿中有“凡取矿,先认地脉,租赁他人之山”的说法。若然,矿主向山主租山,然后招工开采,矿主本身就是经营者。但又说:“山主矿主利其租税”。看来,采矿劳动者都是外省人,秋后招来,春播大约又回去了,他们是外流的小生产者,山主矿主向他们收租税(矿产)而已、。地鬼总小甲,大约是地痞之类,从中勒索陋规。而上脚小民,则可能是雇佣的本地工人,用于冶炉,以下我们还要谈到。
从上面我们考察了明代采矿劳动的一些事例。总的来看,他们众都是个体小生产者,有的自有首领,有的依附于豪强势家,乃至授庇于绿林英雄。当然,也有的是受商业资本支配的,但不必是雇佣劳动。若说这些千百成群的矿徒都有人发给工资,那是很难想象的。大约只有云南铜矿的义夫,情况稍异,但又有其他原因,不能肯定其资本主义生产关系,第五章第二节中再予详论。
五、冶铁业中的资本主义萌芽
冶铁和采矿不同。明代的采矿,多是露天浅穴,很少有工程设备,一般没有分工。冶炼则需一定的设备,往往投资较大,有场内分工,并须熟练技工。下面是崇祯间关于炼铜的记述。
“每矿百斤,上者烧铜十五斤,次者十二、十一不等。一般用锤手并烧炉匠,共二十名;每日给工食,共银八钱。用造假运水夫二名,每日给工食六分。用帮扯提矿小夫四名,每日给工食一钱二分”【64】。
可以看出,各工种待遇悬殊。这是官铜冶的冶炼工。民营矿也是有分工的,下面是徽州冶铁的一段记载。
“既得矿,必先烹炼,然后入炉。煽者、看者、上矿者、取钩砂者、炼生者,而各有其任。昼夜番换,约四五十人。若取矿之夫、造炭之夫,又不止是。故一炉之起,厥费亦重。或炉既起,而风路不通,不可熔冶。或风路虽通,而熔冶不成,未免重起。其难如此,所得不足以偿所费也。”【65】
这段史料,常为人引用;但据考证,它实际是元代胡某的记载,明代该处已矿竭了【66】。我们仍把它录下,因为它所述冶铁的劳动力组织,比较详细。明代炼铁炉,除末年广东瓶型炉外,并不超过宋、元,故可为例。这里可以看出两点。第一,一炉之起,是“联费亦重”的,若风路不通,或熔冶不成,又得另造。明代史料也说:“塑造盐泥,穷月之力,不容造次,盐泥有路,尽弃全功。”【67】总之,需要相当的资本。第二,把采矿、砍柴、烧炭的除外,一个炼铁炉所需的工人是40—50人。其中煽风者,按明代记载为4一6人,若昼夜班恐须加倍。看火者是高级技工,人数不多。上矿者指装料工。取钩泥者是用钩取出凝铸的铁版,“沙”字衍。炼生者可能是指先将矿石烧碎,再人炉;这是来自炼铜的程序,明代炼铁似已废除此道工序。
总之,一炉用工是40—50人,分日夜两班。这点非常重要。因为明代史料,大都是把采矿工和冶铁工并称,以至每炉需有几百人为它眼务。其中占工最多的是采矿和烧炭,从前述分析看,他们大部分是个体小生产者,即使与炉主有比较固定的关系,也可以是按斤收购或计件给资,不必是雇佣劳动。说明这一点,下面再来考察一些事例。
山西潞州:“潞之西山之中有苗氏者,富于铁冶,业之。数世矣,多致四方之贾。椎凿鼓泻担挽,所借而食之者,常百余人。”【68】
福建蒲城炉主:“皆坊长大户,招集四方无赖之徒,来被问冶铁,每一炉多至五七百人,……。”【69】
福建政和县:“今据炉户何浦、程正大等告:起铁炉二庄于东平等处,……每炉一座,做工者必须数十百人,有凿矿者,有烧炭者,有煽炉者,其余巡炉、运炭、运矿、贩米、贩酒等役,亦各数十八是以一炉常聚数百人。”【70】
广东韶、惠:“山主矿主……每山起炉,少则五六座、多则一二十座,每炉聚集二三百人,在山掘矿,煽铁取利”。
广东罗定等地:“铁矿既溶,液流至于方池,凝铁一版,取之。以大木杠搅炉,铁水注倾,复成一版。凡十二时,一时须出一版,重可十钧。一时而出二版,是曰双钩,则炉太旺,炉将伤。……凡一炉场,环而居者三百家,司炉者二百余人,掘铁矿者三百余,汲者、烧炭者二百有余,驮者牛二百头,载者舟五十艘。计一铁场之费,不止万金。日得铁二十余版则利赢,八九版则缩。”【71】
这里第一例山西,苗氏“业之数世”,当在明代,但他的炉连同采矿、打柴、运输才百余人,当属小炉。清代的小炉需冶炼工六、七人,可以是家属劳动,或小业主经营;因此,不能肯定其资本主义性质。
第二例福建,每炉五七百人,不知冶炼工多少,但规模似不小。惟炉主是“坊长大户”,就不知是否有封建势力了。第三例也是福建,炉主看来是商人。但每炉连采矿、烧炭还不到百人,那也是小炉了。因此,这二例我们也不能肯定其资本主义性质。
第四例广东,是前面采矿业中引用过的。每炉二三百人,当是中等规模。同时,这里暗示出炉场的概念。炼铁炉只能连续使用90天,要备有几座炉,成为一个经营单位,即炉场,才能连续生产。这里是以山为单位说的,少的五、六座,多的一、二十座;那些采矿、烧炭、运输劳动者可视为场外工人。这一例,虽矿主身份仍不明,基本上可以说具有工场手工业的规模了。
第五例广东比较完整。这里是使用颇为先进的瓶型高炉,其炉特大,可抵普通高炉三座,用工亦较多,尤其需加大鼓风。从记载看,这里一个炉场大约有高炉2—3座,投资10,000余银两,用司炉(包括各工种)200余人。场外的采矿、烧炭、打水、运输尚需数
百人,但不必是炉场雇工,例如那200头牛、50艘船都可能另有主人。算了一笔账:这样规模的炉场,若每天出铁20版,就能赚钱;如出不到10版,就要赔了【72】;若贪多,出“双钩”,损坏炉子,更花不来。这种炉场的主人是谁,劳动条件如何,仍然没有交待。不过,从其规模看,不可能是小生产者合伙组织;200余工人,工种不同,也不会是平均分配。我们还知道,它的产品是运销佛山,卖给炒铁、铸铁商户。它投资大,是为利润而生产,自不待言。从明末到清代广东铁业不断发展着,它还是有个资本积累和扩大再生产过程的。象这样的炉场,可以说是具有资本主义性质的工场手工业了。
明代,以冶铁致富之事,在安徽商人中还不少。如正德间,休宁詹安即“以铁冶起富”;嘉靖间,敏县的郑次公是“以铁冶起家”。不过,对于这种过简的文献,我们还需慎重。例如下面一个记载就很难说是雇佣劳动。【73】
“(朱处士)从兄贾闽,盖保铁冶山中,诸佣人率多处士长者,争力作以称,处士业大饶。去岁不登,处士贷诸佣人钱百万”。
总之,冶铁业中能肯定为资本主义萌芽的,目前还只有广东一事。
六、铁器铸造业中的资本主义萌芽
铁器制造,到处都有。明代出现集中产地,如苏州的商村市,拒泽的植丘市,我们前已述及,但基本上还是属于小商品生产性质。就我们所见史料,能够看出有资本主义萌芽迹象的,还只有在广东南海县的佛山。
佛山在景泰初即是“工擅炉冶之巧,四远商贩辐障”。【74】它的发履,得力于上面所述的广东冶铁。“铁莫良于广铁”,尤其是罗定、大塘,“基炉铁最良,悉是铝铁,光润而柔。……诸护之铁冶既成,皆输佛山之埠。”【75】有好的原料,还要有好的技术。有个李广成,是在里水学得冶铁之法,到佛山开业,传代发家。【76】冶家对于技艺人,“必候其工而求之,极其尊奉,有弗得,则不敢自专,专亦不当,故佛,山之冶遍天下”。【77】
佛山距广州五十里,水运通东、西、北江,交通便利,也是一个条件。又与海运发展有关,船用铁钉、铁缆、铁锚,多由佛山供应。明朝廷造战船、军械,所需铁钉、铁练、铁线,向佛山各铁器行征调,叫“答应上务”。后以铁钉所需特多,“皆现给官银,悉照民价收买。”【78】这是崇被年间记载,当时佛山铁行业已在天妃宫建立议事机构了。【79】
佛山的铁器铸造业,天启年间就已分为炒铁、铸锅、铁钉、铁线、制针等行业。铁钉用量最广;铁线有大缆、二缆、上绣、中绣、花丝等型号;铁针是用冷作拉丝方法,制作精细。但是,它们的生产关系如何,明代全无资料可寻。我们的讨论,只能以炒铁、铸锅二业为限。佛山的炒铁业,是将生铁烧炼退火打制成可锻铸铁(即熟铁),供铸造、锻制铁器之用。因而又称熟铁业,或小炉,以别于冶炼生铁的大炉。目前所见史料,还只有屈大均的《广东新语》所记。
“诸所铸器,率以佛山为良。……其炒铁则以生铁团之入炉,火烧透红,乃出而置砧上。一人钳之,二、三人锤之,旁十余童子扇之。童子必唱歌不辍,然后可炼熟而为经(锅)也。”“计炒铁之肆有数十,人有数千。一肆数十砧,一砧有十余人,是为小炉。炉有大小,以铁有生熟也。故夫治生铁者,大炉之事也;治熟铁者,小炉之事也。”【80】
这种小炉,各地都有,原是小商品生产。而在佛山,则规模甚大。“一肆数十砧”,可能有点夸大,即以“十数砧”计,也要用1150人左右。他们的劳动条件如何,并无记载。不过,他们有分工,有师父,有徒工,这我们许多人都见过。这样一个作坊,炉、砧和各种工具也不少,看来是可以肯定为资本主义的工场手工业了。佛山的铁锅,朋末即已出名,所谓“佛山之冶遍天下”,实际是指铁锅。铸锅的情况,据屈大均描述:
“佛山俗善鼓铸,其为铁大者日糖围、深七、深六、牛一、牛二,小者日牛三、牛四、牛五。以五为连,曰五口;三为连,曰三口。无耳者曰牛魁,四清古。时凡铸有耳者,不得铸无耳者;铸无耳者,不得铸有耳者;兼铸之必讼。……故凡佛山之镬贵,坚如石湾之镬贱,脆也。鬻之江楚,人能辨之。以其薄而光滑,消炼既精,工法又熟也。”【81】
牛锅是无脚的,相对于有三只或四只脚的鼎锅而言。按其大小,有多种型号。又有有耳与无耳之分,一家只能铸一种,“兼铸之必讼”。这好象是行会的规定。佛山铁锅业的既济堂建于清乾隆四十四年(1779),这以前的情况不明。不过,天启间,佛山的铁器铸造业工匠曾有两次同炉主的斗争,一次在天启二年(1622),“炒铸七行工匠纠众狂噪”;一次在天启六年(1626),“耳锅匠并锯柴工与诸炉户斗争”【82】。看来,耳锅大约已单是一业。不论当时行会组织情况如何,这种禁止跨业的规定,尚不能限制作坊的规模。关于一铸锅业的规模,以及其雇佣劳动等情况,还没找到任何资料。但从清代的记载看出,佛山的铸锅业都是自设熔炉,将生铁和废铁熔化铸锅的,其炉数并较炒铁业为多。前引《广东新语》所述“童子必唱歌不辍,然后可炼熟而成馒也”,看来也是铸锅业的情况。再从其铸造工精,销路甚广和有劳资间的斗争来看,明东佛山的铸锅业大体也已有工场手工业的规模了。
注释:
【1】宋应星:《天工开物》卷下,五金。屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【2】陆容:《寂国杂记》卷十四,五金之矿。又同卷“采铜法”说,先用大量禾柴“装叠有矿之地,发火烧一夜,令矿脉柔脆,次日火气稍歇,作匠方可入身,动锤尖采打”,此似非烧爆法。
【3】北京钢铁学院编:《中国冶金简史》1978年版,第185页。
【4】康熙《唐县志》赋役卷之十二,矿害。
【5】明代银、铜矿多称“矿场”,不称“桐”“井”,亦见其入穴不深。
【6】宋应星:《天工开物》卷中,煤炭。
【7】北京钢铁学院编:《中国冶金简史》1978年版第149页。
【8】朱国检:《涌幢小品》卷一,铁炉。我们估计容积,遵化铁炉按2.6×2.6×12=81.12计。来代高炉平均半径为(0.9+2.6)÷(2×2)=0.875米=2.625尺,容积按π×2.62512—259.77计。
【9】屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。因瓶之曲度不明,按平台体计。上平台内半径(10—4)-:-2—3尺,下平台内半径(35—4)÷2—155尺。容积按(3‘+15.5‘+3X15.5)X17.5—5,419.91计。
【10】《广东新语》序:“予尝游于四方,闹览博物之君子多就子而问焉。予举广东十郡所见所闻平昔识之于己者,悉与之语。语既多,茫无端诸,因而诠次之而成书也。”按屈大均于1658年(年29岁)离粤北游,至1669年秋返粤。所记当是1658年以前在广东所见所闻之事,而于遗游中答诸君子者。1658年为清顺治十五年,而岭南尚有明桂王小朝庭,即永历十二年。成书当在1669年即康熙八年返粤之后。
【11】宋代风扇见王桢:《农书》卷十九,水排所绘图式。
【12】宋应星:《天工开物》卷下,五金所绘图式。刘云彩:《中国古代高炉的起源和变化》,《文物》1978年第2期。
【13】屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【14】见本书第二章第一节。
【15】朱国桢:《涌幢小品》卷一,铁炉。
【16】宋应星:《天工开物》卷中,煤炭。
【17】方以智;《物理小识》卷七,煤炭。
【18】熟铁应是指含碳量在5%以下的铁,其性软。但这是指碳的化合态。可锻铸铁的碳则不是化合于铁,而要大部分以自由石墨态存在,呈条状、团絮状或球状,这才使之有塑性和韧性;所以科学地说不是熟铁。不过,为适应过去文献,我们仍用俗称。
【19】可见炒铁可以是炒钢,也可以是只炒成可锻铸铁,即“熟铁”。我国古代所称“百炼钢”,实际是将炒钢反复折叠锻打,去其杂质,细化晶体,致密组织,得到较好的钢。
【20】宋应星;《天工开物》卷下,铁。
【21】宋应星:《天工开物》卷下,铁。
【22】参见陆容:《获国杂记》卷十四,采铜。
【23】宋代已知砒粉可以炼白钢,但尚以为是铜化为银,见何遂;《春港记闻》卷十。宋代也已知在炼铜时掺入炉甘石,但还未见从炉甘石取锌的记载。
【24】白寿彝:《明代矿业的发展》,收入《学步集》。
【25】《明律集解附例》卷十八,刑律,贼盗。
【26】明《神宗实录》卷四一六,万历三十三年十二月王寅。
【27】《明史》卷八十一,食货五。
【28】按13冶岁额加算。惟白寿彝同志算13冶共为9,052,987斤。又《明知卷八十一,食货五载:“凡十三所,岁捐铁七百四十六万余斤”。
【29】明《太祖实录》卷二四二,洪武二十八年闰九月庚寅。
【30】《大明会典》卷一九四,冶课。
【31】《大明会典》卷一九四,冶课。
【32】商精:《蔗山笔谈》,转引自白寿彝:硼代矿业的发展》,载《学步集》。
【33】《大明会典》卷一九四,冶课。
【34】邱濬:《大学衍义补》卷二九,山泽之利下。
【35】明《世宗实录》卷一九四,嘉靖十五年十二月乙酉。
【36】邱濬:《大学衍义补》卷二九,山泽之利下。
【37】《明史纪事本末》卷三十一,平浙闽盗。
【38】明《英宗实录》卷二0七,景泰二年八月甲戌。
【39】《大明会典》卷一九四,铸钱。
【40】明《世宗实录》卷四二一,嘉靖三十四年四月戊寅。
【41】孙承泽:《春明梦余录》卷四十七,宝源局,引郝敬要:《钱法议》。
【42】明《英宗实录》卷一三二,正统十年八月已卯,云南布政司奏,以岁人铜乏,要求将用课减半。
【43】《明史》卷八十一,食货五。
【44】王士性;《黔志》。
【45】明《英宗实录》卷二,宣德十年二月辛亥。
【46】明《英宗实录》卷三二九,天顺五年六月下酉。
【47】《大明会典》卷一九四,冶课。
【48】李龙潜:《试论明代矿业中资本主义因素的萌芽及其特点》,收人《中国资本主义萌芽问题讨论集》续编。
【49】均见白寿彝:《明代矿业的发展》,收人《学步集》。
【50】明《神宗实录》卷三0七,万历二十五年二月丙子。
【51】明《神宗实录》卷三八0,万历三十一年正月两寅。
【52】冯琦:《人为灾旱异常,备陈民间疾苦……疏》,载明《经世文编》卷四百四十。
【53】嵇璜等:《续文献通考》卷二三,征榷六,崇祯十二年记湖广临武、兰山间矿洞事。
【54】王士性:《广志绎》卷五。
【55】明《煮宗实录》卷八。
【56】明《英宗实录》卷一三六,正统十年十二月乙已,卷一四八,正统十一年十二月壬戍。
【57】张萱:《西园闻见录》卷九十二,坑冶。
【58】顾炎武;《天下郡国利病书》第四十三册。
【59】俱见白寿彝:《明代矿业的发展》,收人《学步集》。
【60】顾炎武:《肇域志》第三十三册,山东,页五上。
【61】转引自傅衣凌:《清时代商人及商业资本》第77页,原引自《沙县志》卷一,方舆。
【62】顾炎武:《天下郡国利病书》第二十七册,广东上,页四十二上。
【63】嘉靖《广东通志初稿》,卷三十,晒印本,藏广州中山图书馆,引自李龙潜:《试论明代矿业中资本主义因素的萌芽及特点》,收入《中国资本主义萌芽问题讨论集》续编。
【64】孙承泽:《春明梦余录》卷三十八,宝泉局。
【65】嘉靖《徽州府志》卷下,食货,中国社会科学院图书馆藏抄本。
【66】黄启臣:《明代冶铁业资本主义萌芽一则史料质疑》,《学术月刊》1980年第2期。
【67】宋应星:《天工开物》卷下,铁。
【68】唐甄:《潜书》下篇上,富民。
【69】张萱:《西园闻见录》卷四十,蠲赈前。
【70】万历时政和县知县车鸣时《申革炉议》,载道光《政和县志》卷十下
【71】屈大均;《广东新语》卷十五,货语,铁。
【72】20版铁,每版300斤,共6,000斤,按万历间北京官价(每斤1分6厘)合96两,如果每年生产6个月,可作171,280两生意,资本周转不到2次。
【73】汪道昆:《太函集》卷二十八,詹处士传,卷四六,处士郑次公墓志铭;卷四十三,海阳新溪朱处士墓志铭。
【74】景泰二年陈挪祖庙灵应词碑记》,载道光《佛山忠义乡志》,卷十二,金石上。
【75】屈大钧:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【76】李广成,永乐二年生,自里水迁佛山,世擅冶业,七世孙李世昌,弘治四年生,以传冶拓其家。据《佛山李氏族谱》卷五。见王在民编:《佛山冶铁、纺织、阳瓷手工业史资料》第二编,第一章四十四(打字本)。
【77】屈大均:《广东新语》卷十六,器语,铜铁器。
【78】崇祯八年的残碑拓片,佛山博物馆提供。
【79】崇祯元年,“天妃宫…词宇岁远渐湮,…,·诸铁商陈振样、周文伟等议为鼎新之计,醉金五百有奇”。吴荣光等。道光《佛山忠义乡志》卷十二,金石上。
【80】屈大均:《广东新语》卷十五,黄语,铁。
【81】屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【82】道光《佛山忠义乡志》卷六,乡事。
——《中国资本主义的萌芽》第二章第五节
汪士信
第五节 广东佛山治铁和铁器铸造业中的资本主义萌芽
矿冶业投资大,使用劳动力多,是资本主义生产关系发生较早的部门之一,对国民经济的发展也有重要作用。但其中采矿和冶炼两者情况不同,历史文献往往矿冶并称,造成一些笼统概念。据我们考察,明后期,在个别地方的铁的冶炼中已出现资本主义生产关系的萌芽,而在铁矿的开采中则不能作此判断。铁器的铸造,在介别地方也出现资本主义萌芽的迹象,但其情况又与冶炼不同。至于铜、煤和其他矿冶生产关系的变化,明代史料不足,我们放到清代去考察。不过,为了对本业资本主义萌芽产生的条件有一个完整的了解,本节对于明代各种矿冶业的生产技术、明政府的矿业政策和官手工业,都作些综合的介绍,然后再研究在铁的采矿、冶炼和铁器铸造中的生产关系。
一、明代矿冶生产技术的发展
矿冶生产技术的发展,在采矿和冶炼这两方面是不同的。
采矿方面,长期以来在技术上没有重大的突破。在探矿上,仍是凭经验识别地势、土表,依靠露头、苗引。如铁矿,是靠“土面浮出黑块”或“有黄水渗流”【1】等。至于一些“望气”和五行运算的识矿法,多属无稽。由于缺乏地下勘探,往往开采不久即行报废。采矿工具,仍不外锤、尖(长四五寸的钢钎)、凿(有木柄的钢钎)三种,人力凿挖,用筐、袋背出。但在明代,有一项重要发明,即“烧爆法”。“旧取矿携尖铁及铁锤,竭力击之,凡数十下,仅得一片。今不用锤、尖,惟烧爆得矿”。【2】怎样烧爆则未详。近人研究,大约是火烧水淋,利用矿石热涨冷缩,发生爆裂。【3】又有记载说,万历二十四年(1596),河北唐县开矿,“或火爆石裂”,以至“山灵震烈”,“鸟惊兽骇”,【4】就又有点象火药爆破了。但这些爆破法在后来清代的史料中未见,大约并未推广。明代的铁矿多是露天矿,亦有挖至数十丈者。硐、银、锡矿,除采收散沙外,是穴山为确,怄偻入硐开采,至于硐内的支架、通风、照明、排水设施,未见记载;可能铜不甚深,适可而止。【5】惟明代已发展采煤,因而已有竖井,是采矿一项进步。据称井深可五丈许,并在井内开横巷,“随其左右阔取,其上置板,以防压崩”。不过都是单井,其通风只是用大竹筒插入井内,导出“毒气”。又有一条记载颇有见识,即煤挖空后应用土将井填实,据说“经二三十年后其下煤复生长”【6】;虽不属实,但不破坏地态。冶炼方面,我国发展甚早,春秋末期已能炼生铁,先于欧洲1,700年。冶炼生铁须摄氏豆,150—l,300度高温,最重要的工具是高炉和鼓风器。这两方面,宋代都发展到较高水平。
从发掘的宋代冶铁遗址考察,宋代炼铁炉高达4米,内径0.9-2.6米,傍坡崖建造,使炉体坚稳,并可以从坡上平台进料,而从下平台出铁、鼓风。炉内并已用高岭土、黄泥、谷壳或瓶砂、白瞻、炭民、麦穗混合制成的耐火材料。【7】明代高炉,见于《天工开物》所记,仍是宋制,用盐泥砌成。官营最大的遵化铁冶,其大鉴炉(炼铁炉)丐深一丈二尺,广前二尺五寸,后二尺七寸,左右各一尺六寸”。这里“一尺六寸”大约是二尺六寸之误,否则几不成炉。即使如此,其容积也比宋代高炉相差甚远。【8】且用方炉,只是砌造方便,不符合燃烧原理。这种高炉可用90天,然后拆除或大修。
但是,屈大均:《广东新语》所记广东铁冶,则大有改进。“炉之状如瓶,其口上出,口广丈许,底厚三丈五尺,崇半之,身厚二尺有奇。以灰砂盐醋筑之,巨藤束之,铁力、紫荆木支之。又凭山崖以为固。”鼓风、出铁“二口皆镶水石。水石产东安大绛山,其质不坚,不坚故不受火,不受火则能久而不化,故名水石”。“下煤矿时,与坚炭相杂,率以机车从山上飞掷以入炉”。将历来的圆柱体改为瓶状,以及火口镶水石,机车装料,都是重要的革新。并加高炉体,其容积远远超过宋代高炉了。【9】
《广东新语》成书于清代康熙初年,但依作者自序,所记可视为明末之事。【10】按《天工开物》所记炼铁炉,每炉装料2,000余斤,“旦昼六时,一时出铁一陀”。按每10斤名铁砂出生铁3斤计,六个时辰(12小时)可出铁600斤,若在不息火,日夜可出铁1.200斤。广东的瓶状高炉,“几十二时,一时须出一版,重可十钧30斤,即十二个时辰(24小时)可出铁3,600斤,比《天工开物》所记大三倍。可见广东高炉是颇为先进的。这种高炉还可加大装料,加强火力,使产量增加一倍;不过这样炉的损伤就大了。
掌握炼铁温度主要靠鼓风。古代鼓风用皮囊,即素。我国很早即用排囊,是炼铁技术发达的原因之一。宋代使用风扇,是一大改进。即建密室,其一面为门扇,开合门扇即成巨风,从鼓风口导之入炉。【11】明代乃有活塞式风箱,这是一项重要发明。这种风箱今天尚有使用,其式尽人皆知。惟炼铁所需风量甚大,《天工开物》所绘风箱图式,几乎有一人高,据说凤压可达300毫米水银柱【12】,须二三人推拉。而在《广东新语》所述,则仍用风扇。“炉后有口,口外为一土墙,墙有门二扇,高五六尺,广四尺,以四人持门,一阖一开,以作风势。”【13】大约广东高炉甚大,风箱风量不足,故用风扇,但已比宋代改进,使用双门。这里需要研究的是水力鼓风。我国东汉时即使用水排,三国时魏国用水排于冶铁。元末王祯《农书》所示卧轮水排鼓风机已甚精巧,水轮转动一周,风扇可启闭多次。水力用于冶炼,意义重大,欧洲人于十四世纪炼出生铁,即与发明水力鼓风有关。但是,明、清以来,有关文献则都是人力鼓风,近代各种冶炼,亦未见应用水力。这和宋、元以后水磨、水难、水硝之逐渐罕见一样,我们曾作讨论,【14】其故仍待探索。
明代冶铁的另一创造,是以莹石为熔剂。我国汉代冶铁已用西大石为溶剂,这是从发掘汉代铁生沟遗址中证实的。明代关于寨化铁冶的记载则有:“黑沙为本,石子为佐,时时旋下,……妙在石子产于水门口,色间红白,略似桃花。大者如解,小者如拳,捣而碎之,以投于火,则化而为水。石心若燥,沙不能下,以此救之,则其沙始销成铁,不然则心病而不销也。”【15】这种略似桃花的石子,当是莹石。
燃料在冶金中甚为重要,不仅用于发热,也是一种还原剂。北魏郦道元的《水经注·河水篇》中,即有用煤炼铁的记载。以后屡有记述。《天工开物》中更说,碎煤有两种,“炎平者曰铁炭,用以冶队入炉先用水沃湿,必用鼓随后红,以次增添而用。”【16】煤的缺席,在于含硫大,杂质多,气孔度小,若非干馏成焦,是很难直接用于炼铁的。事实上,如上面《天工开物》的记载,不是用煤炼生铁,商是用以溶化已炼之生铁,供锻铸之用。然而,明代有一笔记说煤,“臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火。煎矿煮石,殊为省力。”【17】这分明是于馏焦炭用以炼铁了。这是冶金史上了不起的事情,欧洲到十八世纪才有此发明。但是,其应用如何,是十分可疑的。明、清冶铁文献,仍是用木炭烧成“坚炭”,未见有用煤焦记载。
生铁是含碳2%以上的铁金属,性硬而脆;要制造器具,须先将它经高温退火,得到一种合碳量较低、具有一定塑性和冲击韧性的铁,即可锻铸铁。这个过程,是将生铁入炉熔化,然后锻打而成,俗称熟铁,【18】业此者在广东称炒铁业。如果把生铁熔成液态、半液态,使所含硅、锰、碳氧化,含碳量降低到2%以下、0.05%以上,就成为钢。自东汉以来,我国即用不断搅拌的办法使半液态生铁脱碳得铜,故称炒钢。炒钢多为低碳钢。【19】还有一种办法,是将合碳较高的生铁熔化,浇到含碳较低的熟铁上,使其合碳量恰在钢的范围以内,叫做淋钢或灌钢。这可得到优质的高碳钢,但须有高度技巧。
可锻铸铁(即熟铁)的炼制,《天工开物》中说:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上,先以污潮泥晒干,舂筛细罗如面,一人疾手撤滟,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次,烧折二三寸,……”。【20】首先,这里是使炼生铁和制熟铁连续作业,免除生铁再熔一道工序。不过,这在实践上是难以推广的。因炼铁多在深山大林,而制铁器多在市镇;如佛山之炒铁业用本省生铁,然亦须重新溶化。其次,制熟铁时用筛细泥灰作媒剂,可能是明代的创造。其在近代则是用精矿粉,起还原作用。文中所说柳木棍,也有这种作用。
灌钢的技术,在明代也有改进。灌钢最早见于北朝东魏、北齐间(550年前后)的泰毋怀父,所用即淋浇法。宋代,是把生铁嵌入盘屈的熟铁条中,用泥封住,人炉冶炼。明代,照《天工开物》所说,是“用熟铁打成薄片,如指头阔,长寸半许,以铁片束包尖紧。生铁安置其上,又用破草履盖其上,泥涂其底下。洪炉鼓鞴火力,到财生钢先化,渗淋熟铁之中,两情投合,取出加锤,再炼再锤,不一而足”。【21】原来灌钢的要点就是要有剧烈的氧化过程,使熟铁中的较氧化物氧化生铁中的碳,还原得铜。生铁在上、用草鞋、不封泥、熟铁打成薄片等,都有加速氧化的作用。后来清代著名的苏钢,即在此基础上进一步改进而成。
钢铁以外,如铜的冶炼,仍是旧法。有的记载,须反复烹炼六七次,其20余昼夜【22】,对比清代的情况,还是相当落后的。不过,白铜和黄铜的冶炼,可能在明代有了进步。白铜是铜和镍的合金。李时珍的《本草纲目》、宋应星的《天工开物》都有用砒石、砒霜炼赤铜为白铜的记载,砒是一种镍矿。黄铜是铜和锌的合金。黄铜有较好机械性能,易于加工制器。锌古称倭铅。《天工开物》中有把炉甘石封人泥罐炼取倭铅之法,这大约是明代才有,和现代的甘锅炼。缺原理基本一致。【23】
二、明代的矿冶官手工业
明初沿元制,采取禁民开矿和开办官矿、官捐的政策。但这是有一定范围的,并逐渐弛禁,而民矿、民冶发展颇快。白寿彝同志。对明代矿业有专门的研究【24】,给我们很多教益。
明代矿禁的重点是有色金属,尤其是金银矿,它的开采,是和王朝财政分不开的。明律:“凡盗掘金、银、铜、锡、水银等项矿砂,每金砂一斤折钞二十贯,银砂一斤折钞四贯,铜、锡、水银等砂一斤折钞一贯,俱比照盗无人看守物准窃盗论。”【25】金银矿都是官矿,以浙江、福建、陕西、云南等省为主。规定各地每年上缴矿产数量即矿课。自永乐元年(1403)到宣德九年(1434),全国金课由50两增至355两(多时达5,000余两),银课由80,185两增至327,608两。宣德十年(1435),诏罢各处金银铜铁官矿。以后时采时闭,银课最多时也不及过去半数,金课更少。嘉靖和万历年间,屡令开采,以济财源,但无成效。万历三十三年(1605),只好下诏:“今开(金银〕矿年久,各差内外官俱奏出砂微细。朕念得不偿费,都着停免”,所有金银官矿,至此全部“封闭”【26】了。
铜也是货币材料。明代前期,产铜主要在江西,由官矿开采,宣德年间,年产五十余万斤。明中叶以后,云南产铜渐多,也设官矿,但开采成绩不佳。“嘉靖、隆、万间因鼓铸(铜币),屡开云南诸处铜场。久之所获渐少”【27】。据白寿彝同志估算,嘉靖三十四年(1555),云南铜产量不过156,000斤。崇锁时产量更少,只好熔古钱铸币。
铅多是与铜矿并生,也开官矿。铸币时,有时是铅占四成,铜占六成。其官矿情形与铜相似,嘉靖以后,大多停采。锡的史料甚少,开采情况未详。
关系国民经济最重要的是铁。明初实行官铁政策,禁民间开采。洪武七年(1374),命置官铁冶13所,分设江西、湖广、山东、广东、陕西、山西等省,规定炼铁岁额共7,430,987斤【28】。洪武十八年(1385),内库存铁已多,罢各处铁冶。其后又开,而洪武二十八年(1395),内库存铁更多,“诏罢各处铁冶。令民得自采炼,而岁输课程,每三十分取其二”。【29】就是说,铁的矿禁不过30年,即开放民营了。
但永乐间,又设四川龙州、顺天府遵化、辽东三万卫3个铁冶;正德间,设广州铁冶,嘉靖间,设建宁、延平铁冶。遵化铁祖是明代最大的官铁冶。最初产量不多;成化十九年(1483)起,年产定额为、300,000斤;正德以后情况如下。
表2—12 遵化铁冶生产情况
正德四年(1509) 正德六年(1511) 嘉靖八年(1529)
开工炉数 产量(斤) 开工炉数 产量(斤) 开工炉数 产量(斤)
大鉴炉(炼铁炉) 10 生铁 486,000 5 生铁 486,000 3 生铁板 188,800
生碎伯 64,000
白作炉(炒钢炉) 20 熟铁 288,000
钢铁 62,000 8 熟铁 288,000
钢铁 62,000 熟铁块 208,000
资料来源:《大明会典》卷一九四,冶课。参见:北京钢铁学院编:《中国冶金简史》
遵化铁冶每年生产六个月,十月开工,次年四月放工。“夏月采石,秋月淘砂,冬月开炉,春尽炉止。”【30】从上表可以看出,它的生产效率并不高,正德六年,平均每炉每日产540斤,嘉靖八年,降为349斤。
明代官矿的劳动大量使用卫军和坑冶户,但因开闭无常,季节性生产,实际常以农户充役,多不脱离农业生产。他们原负担的税粮仍需照纳,原有差德则全免或半免,甚至不免。遵化铁冶是比较正规的,它最多时匠大达2,500人。以正统三年(1438)为例,它的劳动力构成如下:【31】
烧炭人匠 71户(该木炭143,070斤)
陶砂人匠 63户(该铁砂447.3石)
铸铁等匠 60户
附近州县民夫 683名
军夫 462名(岁办柴炭、铁砂)
顺天府、永平府轮班匠 630名(岁分4班,按季办柴炭、铁砂)
法司送来囚人 无定额(每人每日炒铁三斤)
其中民夫民匠上工时月支口粮三斗。军夫军匠月粮六斗,行粮三斗,并给布匹。轮班匠纯属摇役,自备薪粮。囚人分发铁冶,按明律应每日炒铁三斤,不算在正课之内,日给粟米一升。这样组织的劳动力,或属摇役制,或属军役制,或属征用农民的工役制,都是强制劳动。他们的劳动效率当然不高,他们的生活极端困苦。曾有人说:“蓟州铁冶,皆鬼薪城旦耳,顾十九毙命。”【32】并且由于规定有生产定额,若不足额,劳动者须陪补。这在银矿,尤为普遍,因矿脉微绝,煎办不上,典妻子鬻子陪纳无已的记载,时常有之。
从表2-12可以看出,遵化铁冶的岁课,正德间是486,000斤,到嘉靖八年(1529)已减为188,800斤。嘉靖三十四年(1555),将建宁应缴的铁改征折色,即纳银。万历元年(1573),遵化铁冶也大量裁减人匠,改向民夫征银。万历九年(1581),将遵化“山场封闭,裁革郎中及杂造局官吏,额设民夫匠价、地租银征收解部,买铁支用”。【33】其过程,和丝织官手工业相似。官矿的衰亡过程,也就是民矿的发展过程,尽管铁对维护封建统治统治十分要害,最后也改官冶为向民间市买了。
成化年间在有人说:“山泽之利,官取之则不足,民取之则有余。”【34】在商品经济有了一定的发展之后,这就是必然的。同一个矿,官营总是失败,民营就能获利。嘉靖十五年(1536),有人建议便官矿改变办法:“金家业殷实者为矿甲,熟知矿脉者为矿夫。所获矿银以十分为率,三分为官课,五分充雇办费,分归之甲夫人等,练用酬其劳,则彼此皆毕力于矿而所获自倍矣。”【35】这是指银矿。这办法有点象丝织官手工业中的“签报”,利用民间“殷实者”来复兴官矿,仍要依靠封建强制,但也要给民户以经济利益。这办法大约未曾实行,即使实行也不能挽救官矿的危机,因为民间私开银矿的利益,要超过这20%的酬劳。到万历年间,明廷中还有开矿派和禁矿派争论不休,但官矿的没落,已成定局了。
总的看来,明代的矿禁政策,并不是很严厉的。除金银外,很早就开放民昏有时严行查禁,不过是害怕人民聚众犯上管矿、官冶虽有起伏,但宣德以后,总是下降的趋势。官家仍致力于铁冶,而正德以后,也迅速衰落,以至停闭。大约只有云南铜官矿坚、将到明末,但已改为雇工开采了。有人说:“我朝坑冶之利,比前代不及什之一二”【36】,明代的官矿、官冶,大体是这样。
三、民间矿冶业的发展
金、银矿是禁止民间开采的。但这只是法令规定而已,历朝“盗矿”之事,史不绝书,而且遍及各省,大都是银矿。他们有的确是在深山偷挖,有的则凭借势力占领官家的矿场,有的更建立武装公然和官府对抗。正统七年(1442)起,叶宗留聚众强采福建、浙江的官银场,达七八年之久【37】。景泰二年(1451),“云南军民及诸处逃来军匠常相啸聚,千百为群,盗矿于诸银场”。【38】而在广东顺德,有“豪强”勾结“势家”经营银矿,达30年之久。干过,集少成多,占数量最大的,恐怕还是民间的零星偷采,只是没有系统记载而已。明初行宝钞,禁止金银作货币流通。而到明后期,商业发达,白银成了主要通货,斯时官银矿已十分凋敝,若非民间有生产,需要量日大的货币自银又何从而来呢?
铜和铅,也属官矿,但很早就有民营。民间开采须经官批准,缴纳一定实物,亦称矿课。自永乐元年(1403)到宣德九年(1434),每年钢课在2,100斤到3,000斤之间,变动很小;铅课则在20,700斤到27,000,000斤之间,起伏极大。这种矿课,是每年摊派各省的税额,不是实际缴纳之数,不能反映产量,其变化主要是开征地区变动所致。不过,看来钢课是缓慢增加的,而铅课剧变,原因不明。宣德十年以后无记载。但铜的开采,后期转盛。民间铜器制造,当是出自民矿。官手工业厂库存钢;亦列有铜价。即使朝廷铸币,也仰仗民铜了。据嘉靖间记载,铸币“黄铜照例行户部买办”,【39】以至有时‘“铜价太高,得不偿费”。【40】到万历时,有人说:“天下废铜在民间为供具什器者,不知几千万亿。其产于各处名山者,豪姓大贾负败以擅厚利,又不知几千万亿。”“今云南、陕西、四川、广东各省有铜矿,为奸商专擅。”【41】
现略谈一下云南的铜矿,以后我们还要专论这方面的资本主义萌芽。明中叶起,云南采铜渐多。正统十年(1445),云南路南侧面用课是1,080斤,【42】几乎合宣德年间全国铜课的半数。弘治十六年(1503),明廷令云南设局铸钱。而官矿成绩不佳,已如前述。嘉靖六年(1527),令向民矿征课,“十取其三”。民矿纳30%的税后,余铜可在市场出售。嘉靖三十四年(1555),以两京铜价太高,提出每年以盐课二万两在云南购黄铜26—30万斤,供铸币之用,这大约实行到嘉靖四十四年(1565)。【43】此外,滇铜最有利的市场是销往安南(越南)制造武器;但成化以来,明廷就厉行禁止,私贩者严惩。后期则销贵州,万历间,“滇产如铜、锡,斤止值钱三十文,外省乃二三倍其值者。由滇运至馈州)镇远共二十余站,皆肩排马赢之负也。”【44】镇远是个集散地,再经长江运出。这说明云南铜矿固然是以作货币材料为主,但仍有其商品市场。据天启《滇志》所载,明末云南罗次、晋宁、蒙自、宁州、路南等州县的铜课共折银477两,绿丰、易门、大姚、顺宁等县包括铁课、商课达1,280两。这时云南已有19个铜场(清代盛时约40个人其中后来著名的如汤丹、碌碌、凤凰坡、狮子尾、香树坡等铜场,明代都已开发了。不过就滇铜产只说,明代还是小试其利,比之清盛时期相差远甚。
关系国民经济最重要的是铁。如前所述,明廷于洪武十八年(1385)罢官铁冶,开放民营。事实上,在这以前就已有民营铁冶了,官府对民冶征收十五分之一的铁课。从洪武元年(1403)到宣德九年(1434),这种铁课由80,000斤递增至550,000斤。折合成产量,约如表2—13。从中可以看出民营铁冶的发展,近30年间年产量由113万斤增长到833万斤,增加近7倍。
表2-13 明前期民营铁冶的发展
年份 铁课 折合产量(斤)
永乐三年(1405)
永乐八年(1410)
永乐十三年(1415)
永乐十八年(1420)
洪熙元年(1425)
宣德五年(1430)
宣德九年(1434) 75,720
79,709
389,605
489,166
527,264
529,757
555,267 1,135,800
1,195,635
5,844,075
7,337,490
7,908,960
7,946,355
8,329,005
资料来源:白寿彝:《明代矿业的发展》,收入《学步集》。
宣德十年(1435)诏:“各处山场、园林、湖池、坑冶及花果树木等件,原系民业,曾经官府采取,见有人看守及禁约者,自今听民采取,不许禁约,其看守内外官员人等,各回原职役”。【45】这种笼统的诏令,未必贯彻,但民营矿业的声势已大,可以想见。这以后的铁课无系统记载,但铁矿区日趋扩大。如天顺五年(1461),山西阳城县“每年课铁不下五六十万斤”【46】,折合产量达700—900万斤,已达宣德时全国产量。正德间(1506—1521),浙江铁课有74,500余斤【47】,折合产量亦达110余万斤。又据李龙潜同志研究,嘉靖元年(1522),广东潮州、惠州等处的铁课是银5,576两,税率是产铁万斤交银三两,这样折合铁产量达1,858万斤,超过宣德时全国民矿产量一倍半;嘉靖十年(1531),同样计算,更增至2,763万斤,10年间又增长了48%。【48】
煤是明代新兴的矿业。大约自始就是民营,仅知在北京附近的门头沟曾有过一、二座官窑。洪武二十六年(1393)规定对民煤十分取二,由抽分局征收,其课甚高;永乐十三年(1415)改定为三十分取一,其税又远较金属矿为低了。以后,如正统间在大同等处,同化、天顺间在浑河、大峪山,正德间在和州含山县牛首山,都常民间采煤的记载。【49】大约是万历以后,开采才渐广,矿税也已改为征银。万历二十五年(1597)朝廷偷旨说:“煤乃民间日用之赐,若官督开取,必致价值倍增,京城家户何以安生”,【50】这是指京西的门头沟矿区。万历三十一年(1603),这里曾发生一次采煤矿工、运煤脚夫拥进北京城,“填街塞路,持揭呼冤”【51】的事件,足见该地民矿已不少。不过,整个说来,煤的开采在明代还是很有限的。
最后,还可提一下万历二十四年(1596)的开矿运动。这次运用,是由于明廷连年用兵,陷于财政危机,于是派太监十数人分行、经省,“大开矿桐”。而实际是以开矿为名,大规模的勒索,故史称世矿税之祸”。有人描写当时情况是:“不论地有(矿)与无(矿),有饱矿包税之苦。不论民愿与否,有派矿派税之苦。指其屋而挟之彻,彼有矿,则家立破矣。指其货而吓之曰:彼漏税,则立倾矣”。【52】多么苛虐,但反映一个事实,即这时的所谓矿,包括当时敲诈最甚的银矿,已尽在民间了。由于这次开矿运动,在各省激起20多次以反税监为主题的“民变”,上述门头沟的事件,不过其中之一。
四、采矿业中的雇佣劳动
采矿总是需要大量的劳动力。这在官矿,是利用坑冶户或农摇役,一处矿场甚至有役使几十万人者。民营矿场,又是怎样组织劳动力呢?文献中没有系统的记载,我们只能从一些事例中进行分析。
史料中看到最多的,是“聚众偷开”“逃民聚采”的说法。也称他们为“矿徒”,矿徒入山,流徙不定,一个地方可以“矿徒数百,倏忽千万”。【53】这大多是指露天采砂的银、铜矿。这些矿徒大都是个体的小商品生产者,或农民兼营,不必有什么组织。有段记载,可为代表:
“滇中凡土皆生矿苗,其未成碉者,细民自挖掘之,一日仅足衣食一日之用,于法无禁。”【54】
但是,在人数更多的矿场,或主要是逃亡流民开采的地方,就会出现首领、头目之类的人,他们和徒众之间是什么关系,未见记载,但总不会是雇佣关系。熊廷粥经略辽东时曾提出招他们当兵,矿头目能结聚千人者署都司,能结聚五百人者署守备【55】;可见头目的力量还是不小的。
再进一步,就是具有武装的所谓矿盗了,史记甚多。如正统间,福建的马大王,领众500余人,约官军“定限某日大战”。后来官军擒获马大王等八名矿首,招抚男女流民8,309人,【56】可谓众矣。这种人,当然也不会是雇佣来的。又叶宗留的故事:
“处州庆元人叶宗留,盗掘小阳坑,雇矿手二百余人,开矿大作,官不能禁。采数月,得矿不够食用,弃之。正统十二年(1447)九月,领其众往云和地方,有坑场处悉发掘,皆无所得。……还庆元七都山中。住数日,往政和,掘小亭坑,矿薄,亦不给用。……遂掠政和县及村落。……小民从之者皆给财物,从者益众。”【57】
这里说“雇矿手二百余人”,但又说:“从之者皆给物财”。看来,叶宗留是另有大志的,开矿(银矿)只是作财政手段,为此招纳一些熟练的矿手也是必要的,是否是自由雇工,则很可怀疑。至少,叶宗留在采矿业上是失败的,没有起到扩大生产、积累资本的作用。但也有开采成功的例子:
“正德中,(广东)顺德豪民勾引势家,纠集逃叛及白水贼徒,伪捏朝旨执照,乃开(初矿采煎。村民初犹拒之,其后力不能胜,尽被屠戮,而淫其妻女,使供炊。每一岁得银渐至千余两。嘉靖甲辰(1544),苗脉已尽,贼徒乃散。”【58】
这种“豪强”“势家”开矿之事,明代大约不少。又有“中官以己出率百人开采”的记载,而中官(太监)当时是比谁都厉害的。万历间,还有山西五台人张守清,以“缔婚代藩潞城、新宁二王”非法开采之事【59】。这种矿究属什么性质,须具体分析。银矿原属禁矿,若单是凭封建势力取得开采权,那并不改变矿本身的性质。但从上引顺德的例子竟很难说这些“贼徒”是自由的雇佣劳动者,至少有部分劳动是靠暴力役使的。明代投靠依附之风还很盛,这种豪强矿主大约也与豪强地主差不多。
再一种是商人开矿,例如:
山东莱阳:“产锡,四方之贾群革其中,操其奇赢,役使大众,开坑三十余场,坑夫数万。”【60】
福建沙县:“铁岭多产铁矿,媒〔谋〕利徽人恒鸠结无赖,动逾千人,鼓铸其间。得利则扰害邻乡,鸡犬不宁;失利则盘据啸集,奔突四出。”【61】
广东:“龙门抵界,所在产有铁矿,……四方无赖一时蝇集。未几潜出为盗,商不能禁,既而转炽,胁商人以接济,遂合兰徒炭党(耕山种兰烧炭者皆英宁汀漳之人),四行劫掠,铁场遂为盗薮。”【62】
这里面的生产关系,颇费推敲。第一例的坑夫有数万,若都由商人发工资,似不可能。第二例是徽商开矿,逾千人。第三例说矿徒威胁商人,更属离奇。这种逾千、数万人集中矿场,很可能是个体小生产者,商人向他们收购矿砂,没有固定的雇佣关系。即使部分人有比较固定的关系,恐怕也是计件给值,或计日短工,如替商人储运之类。在这些深山僻野,自然也少不了亡命之徒;在采矿之余,也不免潜出为盗。而这些商人恐怕也不是好惹的,有他们的党徒势力。
矿业往往涉及土地所有权问题,因而会产生更复杂的情况。下面是广东的记载。
“凡韶、惠等处系无主官山,产生铁矿。先年节被本土射利奸民号山主矿主名色,招引福建上杭等县无籍流徒,每年于秋收之际,纠集凶徒百千成群,越境前来,分布各处山用创常住扎。每山起炉,……山主矿主利其租税,地克总小甲利其常例,土脚小民利其雇募。”【63】
这里山主、矿主是什么身份,没讲清楚。下面将看到,铁矿中有“凡取矿,先认地脉,租赁他人之山”的说法。若然,矿主向山主租山,然后招工开采,矿主本身就是经营者。但又说:“山主矿主利其租税”。看来,采矿劳动者都是外省人,秋后招来,春播大约又回去了,他们是外流的小生产者,山主矿主向他们收租税(矿产)而已、。地鬼总小甲,大约是地痞之类,从中勒索陋规。而上脚小民,则可能是雇佣的本地工人,用于冶炉,以下我们还要谈到。
从上面我们考察了明代采矿劳动的一些事例。总的来看,他们众都是个体小生产者,有的自有首领,有的依附于豪强势家,乃至授庇于绿林英雄。当然,也有的是受商业资本支配的,但不必是雇佣劳动。若说这些千百成群的矿徒都有人发给工资,那是很难想象的。大约只有云南铜矿的义夫,情况稍异,但又有其他原因,不能肯定其资本主义生产关系,第五章第二节中再予详论。
五、冶铁业中的资本主义萌芽
冶铁和采矿不同。明代的采矿,多是露天浅穴,很少有工程设备,一般没有分工。冶炼则需一定的设备,往往投资较大,有场内分工,并须熟练技工。下面是崇祯间关于炼铜的记述。
“每矿百斤,上者烧铜十五斤,次者十二、十一不等。一般用锤手并烧炉匠,共二十名;每日给工食,共银八钱。用造假运水夫二名,每日给工食六分。用帮扯提矿小夫四名,每日给工食一钱二分”【64】。
可以看出,各工种待遇悬殊。这是官铜冶的冶炼工。民营矿也是有分工的,下面是徽州冶铁的一段记载。
“既得矿,必先烹炼,然后入炉。煽者、看者、上矿者、取钩砂者、炼生者,而各有其任。昼夜番换,约四五十人。若取矿之夫、造炭之夫,又不止是。故一炉之起,厥费亦重。或炉既起,而风路不通,不可熔冶。或风路虽通,而熔冶不成,未免重起。其难如此,所得不足以偿所费也。”【65】
这段史料,常为人引用;但据考证,它实际是元代胡某的记载,明代该处已矿竭了【66】。我们仍把它录下,因为它所述冶铁的劳动力组织,比较详细。明代炼铁炉,除末年广东瓶型炉外,并不超过宋、元,故可为例。这里可以看出两点。第一,一炉之起,是“联费亦重”的,若风路不通,或熔冶不成,又得另造。明代史料也说:“塑造盐泥,穷月之力,不容造次,盐泥有路,尽弃全功。”【67】总之,需要相当的资本。第二,把采矿、砍柴、烧炭的除外,一个炼铁炉所需的工人是40—50人。其中煽风者,按明代记载为4一6人,若昼夜班恐须加倍。看火者是高级技工,人数不多。上矿者指装料工。取钩泥者是用钩取出凝铸的铁版,“沙”字衍。炼生者可能是指先将矿石烧碎,再人炉;这是来自炼铜的程序,明代炼铁似已废除此道工序。
总之,一炉用工是40—50人,分日夜两班。这点非常重要。因为明代史料,大都是把采矿工和冶铁工并称,以至每炉需有几百人为它眼务。其中占工最多的是采矿和烧炭,从前述分析看,他们大部分是个体小生产者,即使与炉主有比较固定的关系,也可以是按斤收购或计件给资,不必是雇佣劳动。说明这一点,下面再来考察一些事例。
山西潞州:“潞之西山之中有苗氏者,富于铁冶,业之。数世矣,多致四方之贾。椎凿鼓泻担挽,所借而食之者,常百余人。”【68】
福建蒲城炉主:“皆坊长大户,招集四方无赖之徒,来被问冶铁,每一炉多至五七百人,……。”【69】
福建政和县:“今据炉户何浦、程正大等告:起铁炉二庄于东平等处,……每炉一座,做工者必须数十百人,有凿矿者,有烧炭者,有煽炉者,其余巡炉、运炭、运矿、贩米、贩酒等役,亦各数十八是以一炉常聚数百人。”【70】
广东韶、惠:“山主矿主……每山起炉,少则五六座、多则一二十座,每炉聚集二三百人,在山掘矿,煽铁取利”。
广东罗定等地:“铁矿既溶,液流至于方池,凝铁一版,取之。以大木杠搅炉,铁水注倾,复成一版。凡十二时,一时须出一版,重可十钧。一时而出二版,是曰双钩,则炉太旺,炉将伤。……凡一炉场,环而居者三百家,司炉者二百余人,掘铁矿者三百余,汲者、烧炭者二百有余,驮者牛二百头,载者舟五十艘。计一铁场之费,不止万金。日得铁二十余版则利赢,八九版则缩。”【71】
这里第一例山西,苗氏“业之数世”,当在明代,但他的炉连同采矿、打柴、运输才百余人,当属小炉。清代的小炉需冶炼工六、七人,可以是家属劳动,或小业主经营;因此,不能肯定其资本主义性质。
第二例福建,每炉五七百人,不知冶炼工多少,但规模似不小。惟炉主是“坊长大户”,就不知是否有封建势力了。第三例也是福建,炉主看来是商人。但每炉连采矿、烧炭还不到百人,那也是小炉了。因此,这二例我们也不能肯定其资本主义性质。
第四例广东,是前面采矿业中引用过的。每炉二三百人,当是中等规模。同时,这里暗示出炉场的概念。炼铁炉只能连续使用90天,要备有几座炉,成为一个经营单位,即炉场,才能连续生产。这里是以山为单位说的,少的五、六座,多的一、二十座;那些采矿、烧炭、运输劳动者可视为场外工人。这一例,虽矿主身份仍不明,基本上可以说具有工场手工业的规模了。
第五例广东比较完整。这里是使用颇为先进的瓶型高炉,其炉特大,可抵普通高炉三座,用工亦较多,尤其需加大鼓风。从记载看,这里一个炉场大约有高炉2—3座,投资10,000余银两,用司炉(包括各工种)200余人。场外的采矿、烧炭、打水、运输尚需数
百人,但不必是炉场雇工,例如那200头牛、50艘船都可能另有主人。算了一笔账:这样规模的炉场,若每天出铁20版,就能赚钱;如出不到10版,就要赔了【72】;若贪多,出“双钩”,损坏炉子,更花不来。这种炉场的主人是谁,劳动条件如何,仍然没有交待。不过,从其规模看,不可能是小生产者合伙组织;200余工人,工种不同,也不会是平均分配。我们还知道,它的产品是运销佛山,卖给炒铁、铸铁商户。它投资大,是为利润而生产,自不待言。从明末到清代广东铁业不断发展着,它还是有个资本积累和扩大再生产过程的。象这样的炉场,可以说是具有资本主义性质的工场手工业了。
明代,以冶铁致富之事,在安徽商人中还不少。如正德间,休宁詹安即“以铁冶起富”;嘉靖间,敏县的郑次公是“以铁冶起家”。不过,对于这种过简的文献,我们还需慎重。例如下面一个记载就很难说是雇佣劳动。【73】
“(朱处士)从兄贾闽,盖保铁冶山中,诸佣人率多处士长者,争力作以称,处士业大饶。去岁不登,处士贷诸佣人钱百万”。
总之,冶铁业中能肯定为资本主义萌芽的,目前还只有广东一事。
六、铁器铸造业中的资本主义萌芽
铁器制造,到处都有。明代出现集中产地,如苏州的商村市,拒泽的植丘市,我们前已述及,但基本上还是属于小商品生产性质。就我们所见史料,能够看出有资本主义萌芽迹象的,还只有在广东南海县的佛山。
佛山在景泰初即是“工擅炉冶之巧,四远商贩辐障”。【74】它的发履,得力于上面所述的广东冶铁。“铁莫良于广铁”,尤其是罗定、大塘,“基炉铁最良,悉是铝铁,光润而柔。……诸护之铁冶既成,皆输佛山之埠。”【75】有好的原料,还要有好的技术。有个李广成,是在里水学得冶铁之法,到佛山开业,传代发家。【76】冶家对于技艺人,“必候其工而求之,极其尊奉,有弗得,则不敢自专,专亦不当,故佛,山之冶遍天下”。【77】
佛山距广州五十里,水运通东、西、北江,交通便利,也是一个条件。又与海运发展有关,船用铁钉、铁缆、铁锚,多由佛山供应。明朝廷造战船、军械,所需铁钉、铁练、铁线,向佛山各铁器行征调,叫“答应上务”。后以铁钉所需特多,“皆现给官银,悉照民价收买。”【78】这是崇被年间记载,当时佛山铁行业已在天妃宫建立议事机构了。【79】
佛山的铁器铸造业,天启年间就已分为炒铁、铸锅、铁钉、铁线、制针等行业。铁钉用量最广;铁线有大缆、二缆、上绣、中绣、花丝等型号;铁针是用冷作拉丝方法,制作精细。但是,它们的生产关系如何,明代全无资料可寻。我们的讨论,只能以炒铁、铸锅二业为限。佛山的炒铁业,是将生铁烧炼退火打制成可锻铸铁(即熟铁),供铸造、锻制铁器之用。因而又称熟铁业,或小炉,以别于冶炼生铁的大炉。目前所见史料,还只有屈大均的《广东新语》所记。
“诸所铸器,率以佛山为良。……其炒铁则以生铁团之入炉,火烧透红,乃出而置砧上。一人钳之,二、三人锤之,旁十余童子扇之。童子必唱歌不辍,然后可炼熟而为经(锅)也。”“计炒铁之肆有数十,人有数千。一肆数十砧,一砧有十余人,是为小炉。炉有大小,以铁有生熟也。故夫治生铁者,大炉之事也;治熟铁者,小炉之事也。”【80】
这种小炉,各地都有,原是小商品生产。而在佛山,则规模甚大。“一肆数十砧”,可能有点夸大,即以“十数砧”计,也要用1150人左右。他们的劳动条件如何,并无记载。不过,他们有分工,有师父,有徒工,这我们许多人都见过。这样一个作坊,炉、砧和各种工具也不少,看来是可以肯定为资本主义的工场手工业了。佛山的铁锅,朋末即已出名,所谓“佛山之冶遍天下”,实际是指铁锅。铸锅的情况,据屈大均描述:
“佛山俗善鼓铸,其为铁大者日糖围、深七、深六、牛一、牛二,小者日牛三、牛四、牛五。以五为连,曰五口;三为连,曰三口。无耳者曰牛魁,四清古。时凡铸有耳者,不得铸无耳者;铸无耳者,不得铸有耳者;兼铸之必讼。……故凡佛山之镬贵,坚如石湾之镬贱,脆也。鬻之江楚,人能辨之。以其薄而光滑,消炼既精,工法又熟也。”【81】
牛锅是无脚的,相对于有三只或四只脚的鼎锅而言。按其大小,有多种型号。又有有耳与无耳之分,一家只能铸一种,“兼铸之必讼”。这好象是行会的规定。佛山铁锅业的既济堂建于清乾隆四十四年(1779),这以前的情况不明。不过,天启间,佛山的铁器铸造业工匠曾有两次同炉主的斗争,一次在天启二年(1622),“炒铸七行工匠纠众狂噪”;一次在天启六年(1626),“耳锅匠并锯柴工与诸炉户斗争”【82】。看来,耳锅大约已单是一业。不论当时行会组织情况如何,这种禁止跨业的规定,尚不能限制作坊的规模。关于一铸锅业的规模,以及其雇佣劳动等情况,还没找到任何资料。但从清代的记载看出,佛山的铸锅业都是自设熔炉,将生铁和废铁熔化铸锅的,其炉数并较炒铁业为多。前引《广东新语》所述“童子必唱歌不辍,然后可炼熟而成馒也”,看来也是铸锅业的情况。再从其铸造工精,销路甚广和有劳资间的斗争来看,明东佛山的铸锅业大体也已有工场手工业的规模了。
注释:
【1】宋应星:《天工开物》卷下,五金。屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【2】陆容:《寂国杂记》卷十四,五金之矿。又同卷“采铜法”说,先用大量禾柴“装叠有矿之地,发火烧一夜,令矿脉柔脆,次日火气稍歇,作匠方可入身,动锤尖采打”,此似非烧爆法。
【3】北京钢铁学院编:《中国冶金简史》1978年版,第185页。
【4】康熙《唐县志》赋役卷之十二,矿害。
【5】明代银、铜矿多称“矿场”,不称“桐”“井”,亦见其入穴不深。
【6】宋应星:《天工开物》卷中,煤炭。
【7】北京钢铁学院编:《中国冶金简史》1978年版第149页。
【8】朱国检:《涌幢小品》卷一,铁炉。我们估计容积,遵化铁炉按2.6×2.6×12=81.12计。来代高炉平均半径为(0.9+2.6)÷(2×2)=0.875米=2.625尺,容积按π×2.62512—259.77计。
【9】屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。因瓶之曲度不明,按平台体计。上平台内半径(10—4)-:-2—3尺,下平台内半径(35—4)÷2—155尺。容积按(3‘+15.5‘+3X15.5)X17.5—5,419.91计。
【10】《广东新语》序:“予尝游于四方,闹览博物之君子多就子而问焉。予举广东十郡所见所闻平昔识之于己者,悉与之语。语既多,茫无端诸,因而诠次之而成书也。”按屈大均于1658年(年29岁)离粤北游,至1669年秋返粤。所记当是1658年以前在广东所见所闻之事,而于遗游中答诸君子者。1658年为清顺治十五年,而岭南尚有明桂王小朝庭,即永历十二年。成书当在1669年即康熙八年返粤之后。
【11】宋代风扇见王桢:《农书》卷十九,水排所绘图式。
【12】宋应星:《天工开物》卷下,五金所绘图式。刘云彩:《中国古代高炉的起源和变化》,《文物》1978年第2期。
【13】屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【14】见本书第二章第一节。
【15】朱国桢:《涌幢小品》卷一,铁炉。
【16】宋应星:《天工开物》卷中,煤炭。
【17】方以智;《物理小识》卷七,煤炭。
【18】熟铁应是指含碳量在5%以下的铁,其性软。但这是指碳的化合态。可锻铸铁的碳则不是化合于铁,而要大部分以自由石墨态存在,呈条状、团絮状或球状,这才使之有塑性和韧性;所以科学地说不是熟铁。不过,为适应过去文献,我们仍用俗称。
【19】可见炒铁可以是炒钢,也可以是只炒成可锻铸铁,即“熟铁”。我国古代所称“百炼钢”,实际是将炒钢反复折叠锻打,去其杂质,细化晶体,致密组织,得到较好的钢。
【20】宋应星;《天工开物》卷下,铁。
【21】宋应星:《天工开物》卷下,铁。
【22】参见陆容:《获国杂记》卷十四,采铜。
【23】宋代已知砒粉可以炼白钢,但尚以为是铜化为银,见何遂;《春港记闻》卷十。宋代也已知在炼铜时掺入炉甘石,但还未见从炉甘石取锌的记载。
【24】白寿彝:《明代矿业的发展》,收入《学步集》。
【25】《明律集解附例》卷十八,刑律,贼盗。
【26】明《神宗实录》卷四一六,万历三十三年十二月王寅。
【27】《明史》卷八十一,食货五。
【28】按13冶岁额加算。惟白寿彝同志算13冶共为9,052,987斤。又《明知卷八十一,食货五载:“凡十三所,岁捐铁七百四十六万余斤”。
【29】明《太祖实录》卷二四二,洪武二十八年闰九月庚寅。
【30】《大明会典》卷一九四,冶课。
【31】《大明会典》卷一九四,冶课。
【32】商精:《蔗山笔谈》,转引自白寿彝:硼代矿业的发展》,载《学步集》。
【33】《大明会典》卷一九四,冶课。
【34】邱濬:《大学衍义补》卷二九,山泽之利下。
【35】明《世宗实录》卷一九四,嘉靖十五年十二月乙酉。
【36】邱濬:《大学衍义补》卷二九,山泽之利下。
【37】《明史纪事本末》卷三十一,平浙闽盗。
【38】明《英宗实录》卷二0七,景泰二年八月甲戌。
【39】《大明会典》卷一九四,铸钱。
【40】明《世宗实录》卷四二一,嘉靖三十四年四月戊寅。
【41】孙承泽:《春明梦余录》卷四十七,宝源局,引郝敬要:《钱法议》。
【42】明《英宗实录》卷一三二,正统十年八月已卯,云南布政司奏,以岁人铜乏,要求将用课减半。
【43】《明史》卷八十一,食货五。
【44】王士性;《黔志》。
【45】明《英宗实录》卷二,宣德十年二月辛亥。
【46】明《英宗实录》卷三二九,天顺五年六月下酉。
【47】《大明会典》卷一九四,冶课。
【48】李龙潜:《试论明代矿业中资本主义因素的萌芽及其特点》,收人《中国资本主义萌芽问题讨论集》续编。
【49】均见白寿彝:《明代矿业的发展》,收人《学步集》。
【50】明《神宗实录》卷三0七,万历二十五年二月丙子。
【51】明《神宗实录》卷三八0,万历三十一年正月两寅。
【52】冯琦:《人为灾旱异常,备陈民间疾苦……疏》,载明《经世文编》卷四百四十。
【53】嵇璜等:《续文献通考》卷二三,征榷六,崇祯十二年记湖广临武、兰山间矿洞事。
【54】王士性:《广志绎》卷五。
【55】明《煮宗实录》卷八。
【56】明《英宗实录》卷一三六,正统十年十二月乙已,卷一四八,正统十一年十二月壬戍。
【57】张萱:《西园闻见录》卷九十二,坑冶。
【58】顾炎武;《天下郡国利病书》第四十三册。
【59】俱见白寿彝:《明代矿业的发展》,收人《学步集》。
【60】顾炎武:《肇域志》第三十三册,山东,页五上。
【61】转引自傅衣凌:《清时代商人及商业资本》第77页,原引自《沙县志》卷一,方舆。
【62】顾炎武:《天下郡国利病书》第二十七册,广东上,页四十二上。
【63】嘉靖《广东通志初稿》,卷三十,晒印本,藏广州中山图书馆,引自李龙潜:《试论明代矿业中资本主义因素的萌芽及特点》,收入《中国资本主义萌芽问题讨论集》续编。
【64】孙承泽:《春明梦余录》卷三十八,宝泉局。
【65】嘉靖《徽州府志》卷下,食货,中国社会科学院图书馆藏抄本。
【66】黄启臣:《明代冶铁业资本主义萌芽一则史料质疑》,《学术月刊》1980年第2期。
【67】宋应星:《天工开物》卷下,铁。
【68】唐甄:《潜书》下篇上,富民。
【69】张萱:《西园闻见录》卷四十,蠲赈前。
【70】万历时政和县知县车鸣时《申革炉议》,载道光《政和县志》卷十下
【71】屈大均;《广东新语》卷十五,货语,铁。
【72】20版铁,每版300斤,共6,000斤,按万历间北京官价(每斤1分6厘)合96两,如果每年生产6个月,可作171,280两生意,资本周转不到2次。
【73】汪道昆:《太函集》卷二十八,詹处士传,卷四六,处士郑次公墓志铭;卷四十三,海阳新溪朱处士墓志铭。
【74】景泰二年陈挪祖庙灵应词碑记》,载道光《佛山忠义乡志》,卷十二,金石上。
【75】屈大钧:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【76】李广成,永乐二年生,自里水迁佛山,世擅冶业,七世孙李世昌,弘治四年生,以传冶拓其家。据《佛山李氏族谱》卷五。见王在民编:《佛山冶铁、纺织、阳瓷手工业史资料》第二编,第一章四十四(打字本)。
【77】屈大均:《广东新语》卷十六,器语,铜铁器。
【78】崇祯八年的残碑拓片,佛山博物馆提供。
【79】崇祯元年,“天妃宫…词宇岁远渐湮,…,·诸铁商陈振样、周文伟等议为鼎新之计,醉金五百有奇”。吴荣光等。道光《佛山忠义乡志》卷十二,金石上。
【80】屈大均:《广东新语》卷十五,黄语,铁。
【81】屈大均:《广东新语》卷十五,货语,铁。
【82】道光《佛山忠义乡志》卷六,乡事。
公元1650年前后明朝方以智所著之《物理小识》曾叙述炼焦及用焦炭炼铁的过程:『煤则各处产之,臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火,煎矿煮石,殊为省力』。这里所说有臭味的煤,是指含挥发物较多的炼焦煤。
炼焦是将含挥发物较多的炼焦煤(臭煤)在密闭条件下,高温煅烧,炼成坚硬的焦炭。焦炭火力耐久而旺盛,用于炼铁,颇为得力,为冶炼金属的优质燃料。煤煅烧成焦,使其硫分大为降低,炼得铁中含硫量也大为降低,铁质得到提高。焦炭也不像煤和木炭那样易碎并堵塞炼炉,以致于造成炉内气流不畅而影响冶炼过程,甚至造成爆炸事故。应该说,明代炼铁业的发展是和焦炭炼铁工艺分不开的。
我国发明焦炭,最少比西方早100年。
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然而,明代有一笔记说煤,“臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火。煎矿煮石,殊为省力。”【17】这分明是于馏焦炭用以炼铁了。这是冶金史上了不起的事情,欧洲到十八世纪才有此发明。但是,其应用如何,是十分可疑的。明、清冶铁文献,仍是用木炭烧成“坚炭”,未见有用煤焦记载。
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论:这段更可信,焦炭炼铁比木炭炼铁有点太多,如果明朝人果然发明了焦炭炼铁,必然会迅速普及开来,断不至于到了清朝还是使用坚碳(一种硬木烧成的木炭)炼铁。
中国很多地方缺少木柴,而煤却到处可见。
由此可见,拿明人的笔记来论证明朝人发明了焦炭炼铁,实属不可信。
炼焦是将含挥发物较多的炼焦煤(臭煤)在密闭条件下,高温煅烧,炼成坚硬的焦炭。焦炭火力耐久而旺盛,用于炼铁,颇为得力,为冶炼金属的优质燃料。煤煅烧成焦,使其硫分大为降低,炼得铁中含硫量也大为降低,铁质得到提高。焦炭也不像煤和木炭那样易碎并堵塞炼炉,以致于造成炉内气流不畅而影响冶炼过程,甚至造成爆炸事故。应该说,明代炼铁业的发展是和焦炭炼铁工艺分不开的。
我国发明焦炭,最少比西方早100年。
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然而,明代有一笔记说煤,“臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火。煎矿煮石,殊为省力。”【17】这分明是于馏焦炭用以炼铁了。这是冶金史上了不起的事情,欧洲到十八世纪才有此发明。但是,其应用如何,是十分可疑的。明、清冶铁文献,仍是用木炭烧成“坚炭”,未见有用煤焦记载。
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论:这段更可信,焦炭炼铁比木炭炼铁有点太多,如果明朝人果然发明了焦炭炼铁,必然会迅速普及开来,断不至于到了清朝还是使用坚碳(一种硬木烧成的木炭)炼铁。
中国很多地方缺少木柴,而煤却到处可见。
由此可见,拿明人的笔记来论证明朝人发明了焦炭炼铁,实属不可信。
《天工开物》中更说,碎煤有两种,“炎平者曰铁炭,用以冶队入炉先用水沃湿,必用鼓随后红,以次增添而用。”【16】煤的缺席,在于含硫大,杂质多,气孔度小,若非干馏成焦,是很难直接用于炼铁的。事实上,如上面《天工开物》的记载,不是用煤炼生铁,商是用以溶化已炼之生铁,供锻铸之用。然而,明代有一笔记说煤,“臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火。煎矿煮石,殊为省力。”【17】这分明是于馏焦炭用以炼铁了。这是冶金史上了不起的事情,欧洲到十八世纪才有此发明。但是,其应用如何,是十分可疑的。明、清冶铁文献,仍是用木炭烧成“坚炭”,未见有用煤焦记载。
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李诩《戒庵老人漫笔》说北京地区“炼焦炭,备冶铸之用”。
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估计这种焦炭质量很差,没有完全脱硫、脱磷,只能用来作燃料,把生铁重新融化铸造使用。
不是冶炼生铁时作为还原剂。
这里需要研究的是水力鼓风。我国东汉时即使用水排,三国时魏国用水排于冶铁。元末王祯《农书》所示卧轮水排鼓风机已甚精巧,水轮转动一周,风扇可启闭多次。水力用于冶炼,意义重大,欧洲人于十四世纪炼出生铁,即与发明水力鼓风有关。但是,明、清以来,有关文献则都是人力鼓风,近代各种冶炼,亦未见应用水力。这和宋、元以后水磨、水难、水硝之逐渐罕见一样,我们曾作讨论,【14】其故仍待探索。
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“王祯农书”元朝没有刻本,现存的是明朝嘉靖年间的刻本。
欧洲人发明水排是11世纪,广泛使用于炼铁是14世纪。
从东汉开始发明了水排的中国人,为什么一直到清朝还在使用人力风箱炼铁?
欧洲人发明了水力鼓风机之后,迅速的就淘汰了其它鼓风方式,知道最后被蒸汽机取代。
发明和应用推广总是一环扣一环,有了新发明,肯定会迅速普及,替代旧的工作方式的和设备。
杜诗创制的水排,具体的结构当时缺乏记载,直到元朝王祯在他著的《王祯农书》中,才对水排作了详细的介绍。
“其制,当选湍流之侧,架木立铀,作二卧轮;用水激下轮。则上轮所用弦通缴轮前旋鼓,棹枝一侧随转。其棹枝所贯行桄而推挽卧铀左右攀耳,以及排前直木,则排随来去, 揙冶甚速,过于人力。”
——王帧《农书》
选择湍急的河流的岸边,架起木架,在木架上直立一个转轴,上下两端各安装一个大型卧轮,在下卧轮(水轮)的轮轴四周装有叶板,承受水流,是把水力转变为机械转动的装置;在上卧轮的前面装一鼓形的小轮(“旋鼓”),与上卧轮用“弦索”相联(相当于现在的传送皮带);在鼓形小轮的顶端安装一个曲柄,曲柄上再安装一个可以摆动的连杆,连杆的另一端与卧轴上的一个“攀耳”相联,卧轴上的另一个攀耳和盘扇间安装一根“直木”(相当于往复杆)。这样,当水流冲击下卧轮时,就带动上卧轮旋转。由于上卧轮和鼓形小轮之间有弦索相连,因此上卧轮旋转一周,可使鼓形小轮旋转几周,鼓形小轮的旋转又带动顶端的曲柄旋转,这就使得和它相连的连杆运动,连杆又通过攀耳和卧轴带动直木往复运动,使排扇一启一闭,进行鼓风。
水轮的发明很早,公元前3世纪,古希腊人就已经发明水轮驱动机械。
经过古罗马人的改进,水轮在欧洲一直使用了2000多年,直到被蒸汽机替代。
在世界其它地方也有水轮的应用,从美索布达比亚人、古埃及人、阿拉伯人、古中国人等等,但使用水力驱动鼓风机的记载,最早是东汉的杜诗,31AD,欧洲人直到14世纪才大规模使用水力鼓风机,之前水轮及主要是在矿区和磨坊使用。
坩埚炼铁是中国特有的炼铁方法。咸丰《青州府志》记载:“康熙二年,孙廷铨召山西人至此,得熔铁之法。凿取石,其精良为石、次为硬石,击而碎之,和以煤,盛以筒,置方炉中,周以礁火。初犹未为铁也,复碎之,易其简与炉,加大火,每石得铁二斗,为生铁。复取其恶者,置圆炉中,木火攻其下,一人执长钩和搅成团出之,为熟铁,减其生之二焉”。这是迄今所知坩埚炼铁最早的文献记载。坩埚炼铁的优点在于炉体构造简单,操作简便,成本低廉,适合使用当地材料。英国人宿克来1899年统计晋城、阳城、太原等地坩埚铁年产量达5万吨。
回复删除清代仍流传百炼钢工艺。清末魏源《海国图志》征引林则徐奏章:“至熟铁则不可铸而但可打造。其打造之法,用铁条烧熔百炼,逐渐旋绕成团,每五斤熟铁方能炼成一斤,坚刚光滑无比。”
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“臭者烧熔而闭之成石,再凿而入炉曰礁,可五日不绝火。煎矿煮石,殊为省力。”
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李诩《戒庵老人漫笔》说北京地区“炼焦炭,备冶铸之用”。
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这三段对照起来看,明显可以看出来:明朝人炼出来的“礁”只能做燃料使用,在炉外燃烧,炉内是铁矿石和煤混合,炼出来的是生铁!
清代仍流传百炼钢工艺。清末魏源《海国图志》征引林则徐奏章:“至熟铁则不可铸而但可打造。其打造之法,用铁条烧熔百炼,逐渐旋绕成团,每五斤熟铁方能炼成一斤,坚刚光滑无比。”
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这里的熟铁还是可锻铸铁,估计熔点高于1200度,无法融化铸造,所以采用高温锻打的方法。
五斤这样的可锻铸铁,最后烧熔百炼。只能炼得一斤,这一斤,应该是钢。
咸丰《青州府志》记载:“康熙二年,孙廷铨召山西人至此,得熔铁之法。凿取石,其精良为石、次为硬石,击而碎之,和以煤,盛以筒,置方炉中,周以礁火。初犹未为铁也,复碎之,易其简与炉,加大火,每石得铁二斗,为生铁。复取其恶者,置圆炉中,木火攻其下,一人执长钩和搅成团出之,为熟铁,减其生之二焉”。
回复删除------------------------------------------------
这个“筒”是陶制的坩埚,很小,一次性使用的东西,大小和酒坛相似。
至此,问题全部豁然清楚,明朝人记录的礁,只是燃料,用于坩埚炼铁煎矿煮石,并非是现在意义上的高炉焦炭炼铁。
回复删除焦炭在高炉炼铁中的作用:1、还原剂 2、骨架作用 3、热源。
坩埚炼铁法适用焦炭只是坩埚外的加温作用,没有支架和还原剂的功能。
由此可见,真正意义上的高炉焦炭炼铁,是英国人发明!
天工开物-五金
回复删除○铁
凡铁场所在有之,其铁浅浮土面,不生深穴,繁生平阳、冈埠,不生峻岭高山。质有土锭、碎砂数种。凡土锭铁,土面浮出黑块,形似枰锤。遥望宛然如铁,之则碎土。若起冶煎炼,浮者拾之,又乘雨湿之后牛耕起土,拾其数寸土内者。耕垦之后,其块逐日生长,愈用不穷。西北甘肃,东南泉郡,皆锭铁之薮也。燕京、遵化与山西平阳,则皆砂铁之薮也。凡砂铁一抛土膜即现其形,取来淘洗,入炉煎炼,熔化之后与锭铁无二也。
凡铁分生、熟,出炉未炒则生,既炒则熟。生熟相和,炼成则钢。凡铁炉用盐做造,和泥砌成。其炉多傍山穴为之,或用巨木匡围,朔造盐泥,穷月之力不容造次。盐泥有罅,尽弃全功。凡铁一炉载土二千余斤,或用硬木柴,或用煤炭,或用木炭,南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后,从炉腰孔流出。炉孔先用泥塞。每旦昼六时,一时出铁一陀。既出即叉泥塞,鼓风再熔。
凡造生铁为冶铸用者,就此流成长条、圆块,范内取用。若造熟铁,则生铁流出时相连数尺内,低下数寸筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上,先以污潮泥晒干,舂筛细罗如面,一人疾手撒扌艳,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次,烧折二三寸,再用则又更之。炒过稍冷之时,或有就塘内斩划成方块者,或有提出挥椎打圆后货者。若济阳诸冶,不知出此也。
凡钢铁炼法,用熟铁打成薄片如指头阔,长寸半许,以铁片束尖紧,生铁安置其上,(广南生铁名堕子生钢者妙甚。)又用破草履盖其上,(粘带泥土者,故不速化。)泥涂其底下。洪炉鼓鞲,火力到时,生钢先化,渗淋熟铁之中,两情投合,取出加锤。再炼再锤,不一而足。俗名团钢,亦曰灌钢者是也。
凡倭夷刀剑有百炼精纯、置日光檐下则满室辉曜者,不用生熟相和炼,又名此钢为下乘云。夷人又有以地溲淬刀剑者,(地溲乃石脑油之类,不产中国。)云钢可切玉,亦末之见也。凡铁内有硬处不可打者名铁核,以香油涂之即散。凡产铁之阴,其阳出慈石,第有数处不尽然也。
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炼生铁称之为“煎”,正说明使用的是坩埚炼铁,高炉炼铁不会用“煎煮”等词。
鼓风用木制风箱,4-6个人推拽,没有提到什么水力风箱,可能是附近无水,更可能是水力风箱的风强根本不够。
什么是焦炭、石油焦、沥青焦、机制焦、土焦、
回复删除焦炭是在高温下由煤经过干馏后所得到的固体产品。焦炭呈黑灰色块状,有光泽、燃烧时烟气少,具有不粘结、不结块、低硫、低灰、坚硬、耐磨、耐压、富于气孔性等特点。主要用于冶金、化工、铸造等工艺的燃料,也可作制气和化工原料。统计时包括各种生产方式生产的全部焦炭,即机械化焦炉、简易焦炉、土焦炉、煤气发生炉生产的焦炭和半焦炭。焦炭按干焦计算,不包括水分。
焦炭的分类有四种:
1.按炼焦的原料划分,分为煤焦、石油焦和沥青焦。通常所说的焦炭是指煤焦炭;
2.按用途划分为冶金焦、铸造焦和化工焦;
3.按生产技术条件划分为机制焦与土焦;
4.按炼制过程划分为低温焦炭与高温焦炭。
石油焦是以炼油厂的渣油为原料,通过延迟焦化法或锻烧法获得的一种焦炭。重油在隔绝空气的条件下加温到800℃,在焦炭塔内(生产石油焦的位置称焦炭塔)轻质油组分为汽油、柴油从塔顶逸出,剩下的即为石油焦。这种焦炭,碳含量很高,可作为制造电极的原料或作为燃料。
沥青焦是一种低硫、低灰的焦炭。它是以煤沥青(中温沥青或硬沥青)为原料在炼焦炉中直接焦化而得到的产品,也可以用延迟焦化法生产,结焦最终温度在1100℃以上。沥青焦是电化工业炼铝的电极物质的原料。一般将沥青焦与煤沥青粘合成20千克~30千克的块状物当作电极基板使用。此外,沥青焦也用于生产高级铸铁,如球墨铸铁等。
机制焦的固定碳含量在80%以上,发热量一般在6500~7000千卡/千克,具有一定的强度,焦块均匀。土焦由于炼焦技术条件差,配煤质量低(一般不用炼焦煤,多用原煤),因此土焦的质量低,灰分、硫分等杂质含量比机焦高一倍以上,强度也较差。土焦用于小高炉炼铁,小化肥厂造气及小型化工、机械生产等。
低温焦炭和高温焦炭都是煤的干馏产品。它们的区别在于二者的最终温度不同、使用的原料不同、产品产率和产品性质也都不相同。
低温焦炭,亦称半焦。把煤在隔绝空气的条件下,加热到500—600℃干馏而得到的产品称为低温焦炭。它所用的原料煤是褐煤、浅变质程度的烟煤,长焰煤和气煤。低温干馏最终目的是获得高产率的煤焦油,同时也能得到半焦和煤气。高温干馏加热温度在900—1000℃,主要产品是优质焦炭,同时还有挥发性的产物、煤气和化学产品。高温干馏所用的原料煤是气煤、肥煤、焦煤、瘦煤。焦炭产率占装炉煤比重75%~85%。
天然焦是煤层中受火成岩高温的作用而形成的一种天然焦炭,灰分较高而又很难洗选,且常有热爆性,外观近似焦炭,天然焦因生成时强度不同,其性质有较大差异。有的挥发分很低,性质接近焦炭,有的挥发分可高达10%以上而接近半焦或变质煤。天然焦可烧制石灰、水泥、作为制盐等轻工业的燃料或作民用燃料;低灰、低硫的天然焦可制造电石;经300℃以下处理后除去热爆性的优质天然焦块可直接作为小高炉炼铁用或作合成氨造气用。
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古代的土法炼焦,练出来的焦炭质量很差,不适合高炉炼铁使用,而且可能炼出来的只是半焦,充作燃料使用,不适合当还原剂。
宋代也有使用石炭炼铁的记载,石碳可能是一种天然焦,质量差异很大,很难洗选,应用不广。
引:
回复删除古代炼铁技术的发展 人类使用铁至少有五千多年历史,2500年前中国、印度、埃及等已能从矿石中提取铁。而高炉炼铁法的历史大约已有600年。原始的炼铁炉是由石堆炼铁法改造而成的。在土中挖一坑洞,周围用石块堆砌,称为地炉。以木炭为燃料,利用自然风力进行燃烧、加热和还原铁矿石,产品为类似块状的海绵铁。随着人力、畜力和水力鼓风方法的出现,产量提高,渣和铁也比较容易分离,产品质量有所改进。为适应冶炼难熔和难还原的矿石,需要增加炉子的高度,于是开始出现竖炉,但其产品仍是“熟铁球”,而含铁很高的炉渣则可以熔化成液体。14世纪中叶,最早的一批冶炼生铁的高炉出现了。由于水力鼓风的发展,高炉鼓风量增大,促使高炉炉缸温度提高,于是炉内海绵铁可以大量渗碳而熔化,就产生了生铁。然而由于生铁不能锻造,难以利用,当时称之为“猪铁”。经过把生铁和矿石一起装炉再一次熔炼,便得到熟铁,同时产量增加,自此形成了炼铁的二步操作法。二步炼铁法的出现是钢铁冶金史上的一个转折点,从此逐渐发展成近代钢铁冶金工业的工艺流程:第一步矿石在高炉中还原生成生铁;第二步在精炼炉中将生铁中的碳、硅等元素氧化而炼成熟铁和钢。进而发展为当前高炉炼铁——转炉炼钢的二步流程。
14世纪中叶的英国产业革命大大推动了经济技术的发展,高炉炼铁技术也有4项重大改进,为其后高炉逐步大型化和趋于完善奠定了基础。(1)焦炭的应用。由于炼铁用木炭要大量破坏森林,人们开始寻求用煤作燃料,但使用原煤在高炉内容易结焦和产生粉末,给冶炼带来很大困难,1735年英国人吉尔比(Gilbe)发明了一种得到焦炭的方法。以焦炭作燃料符合高炉冶炼要求,从而使生铁产量大幅度增长。(2)使用蒸汽鼓风机送风。18世纪中叶(1755~1765年间)英国人和俄国人分别以蒸汽机驱动鼓风机为高炉鼓风,从而促进了18世纪末高炉生铁产量的迅速增长,并为高炉大型化创造了条件。(3)预热鼓风。1828年苏格兰开始以热风炉给高炉预热鼓风,取得明显效果,推动了苏格兰高炉在10年间全部装备了热风炉。早期使用的是铸铁管换热式热风炉,加热空气的温度不超过400℃,1857年发明蓄热式热风炉后,风温急剧升高,促使燃料消耗大幅度下降,使高炉冶炼达到一个崭新的阶段。(4)高炉煤气的利用和封闭炉顶。1832年英国人第一次利用高炉煤气来加热鼓风,与此同时出现了封闭式炉顶。这两项新技术使当时的高炉生产和炉顶构造发生了巨大变化。
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“经过把生铁和矿石一起装炉再一次熔炼,便得到熟铁,同时产量增加,自此形成了炼铁的二步操作法。二步炼铁法的出现是钢铁冶金史上的一个转折点,从此逐渐发展成近代钢铁冶金工业的工艺流程:第一步矿石在高炉中还原生成生铁;第二步在精炼炉中将生铁中的碳、硅等元素氧化而炼成熟铁和钢。进而发展为当前高炉炼铁——转炉炼钢的二步流程。”
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这段话是胡扯,欧洲人炼出来的pig iron根本没有办法再二次熔炼成熟铁,普德林法出现之前,生铁只能直接用于铸造。
这段文章还提到,1755-1765年,英国人和俄国人发明了用蒸汽机鼓风,果然如此,1784年普德林发使用的应该是蒸汽机鼓风,而不是水力鼓风机。