2.7　中世纪冶金概况

2.7　中世纪冶金概况

中央集权的逐渐减弱和随之而来的冶金和采矿业的衰落，预示了罗马帝国的崩溃。3世纪，冶金业的产量开始下降［40］，这种情况好像一直持续到9—10世纪。当时，地表的露头矿和旧的矿硐又被当地的冶炼工匠和打铁匠重新利用，以满足在极度混乱时期一度下降的需求。这样，冶炼仍然在法国的勃艮第北部、香槟南部、贝里、诺曼底、布列塔尼、旺代、佩利哥、多菲内和比利牛斯等地进行［41］。此外，铁仍在莱茵兰、托斯卡纳、西班牙和阿尔卑斯山东部等地生产。有证据表明，铁制品产量因动乱而遭受的衰退要低于银、铅、铜和锡。斧、小刀、铲、犁铧和类似的工具仍然是需要的，人们自然地将注意力转向了钢制武器。有关铜和青铜的资料十分稀少，暗示着政治动乱也加速了铁对这些金属的替代。

随着政治混乱在9世纪基本结束，冶金业呈现出上升的趋势，中世纪冶金的若干特点开始浮现：（a）在从前的罗马帝国边境之外建立了新的采矿和冶金基地。（b）关于采矿和冶金的文献陆续发表，最初是为了金属在艺术和装饰中的应用，后来是为了指导军官、工程师、银行家、金属分析师以及熔炼工匠。（c）煤开始被开采，并相当大规模地用于冶金的初步工序中，尽管最终的熔炼仍然用木炭。这样，冶金工艺仍然与木炭紧密联系在一起。然而，木材的短缺越来越严重，这通常会造成煤的使用相应增加。（d）水力逐渐被用于冶金中，水力代替了人力和畜力驱动风箱、锤子、压模机等（图36、图346、图553、图554）。

直到16世纪，其他金属的冶炼实际上处于停滞状态。大规模生产铁和使用水力导致了设备的专门化，以便获得更高的温度，使熔炉能生产铸铁。到中世纪的末期，真正的高炉已经开始建造。

尽管从文献上我们对中世纪早期的冶金几乎一无所知，但可以从考古发掘中重新了解当时的大部分情况。对这些早期的发现，现代分析还没有引起足够的重视。在用这种方法研究过的地方，例如法兰西的梅努文加王朝（481—752），研究者得到了惊人的结果［42］。在随后的几个世纪里，古老的冶金术并没有被忘记。叙利亚的专家们经常在西欧从事镶银、头盔镀金、制作盾牌和生产各种金属镶嵌件的工作，就像374年的《狄奥多西法典》（Theodsian Code）中提到的一样［43］。在7世纪，盔甲工匠们在勃艮第工作，并扩展至法兰西的北部和西部，他们发展了一种用于制作花纹锻钢的非常独特的技术（边码457）。东方类似的钢制武器和它完全是同类的，都是通过控制结晶过程来产生花纹，但西方的花纹锻钢是先将东方的钢条锻接在一起，然后再加以切割、弯曲和锻打，这样就可以开发出独特的花纹来。这种西方花纹锻钢的产品，甚至在阿拉伯国家也有需求。这些事实能够使我们非常生动清晰地了解这些非常复杂的技术是怎样复活的，不至于贸然认定这个所谓的“黑暗时代”的冶金技术很落后。我们还有理由相信，有几种熔铁炉在这个时期开始采用，它们将在随后的章节中讨论。

如果还要讨论这些非常罕见的和冶金有关的早期手册的话，我们就会意识到所掌握知识的不完整性。这些手册的来源中，最早的是8世纪的一本配方书，名叫《彩色马赛克的配方》（Compositiones ad tingenda musiva）［44］。这本书包含有艺术家和工匠们的许多配方，大多数都摘自古希腊和拜占庭的书籍（边码351），其中关于金、银、铅矿石冶炼的描述都语焉不详，金属加工工艺的部分则写得较详细。这本书的内容包括了如何用这些金属制作箔片，汞齐法在提取黄金中的运用，以及黄铜的制作，含铅合金的应用暗示了锡的稀缺。

《制金秘方》（Mappae clavicula de efficiendo auro）［45］好像也是8世纪的书（边码351），尽管现存最早的版本是两个世纪以后的。这是另一本关于艺术家和工匠们所使用的合金和金属制品的制作方法的说明书，包含许多将合金用作金银替代品的配方，里面提到的青铜仍然含有大量铅。

第三本书［被认为是希拉克略（Heraclius）的著作］是《罗马人的绘画和艺术》（De coloribus et artibus Romanorum）［46］。它包括三个部分，前两部分可能在10世纪由罗马公民完成，第三部分则在12世纪由法兰西人补充。在这里，我们也可以找到关于提炼金和银、汞齐、不同金属的焊接以及金属和合金箔片的制作、合金的配方的描述。

第四本也是最完善的一本是《不同技艺论》（Diversarum artium schedula）［47］，由牧师特奥菲卢斯所作。他也许是一个希腊人，遍游欧洲各处，最后定居在一处德国寺院。这一作品可能在10世纪就写成了，但是通常认为其年代要晚得多。特奥菲卢斯对镀金的书封面和用贵金属装饰的手稿、彩色玻璃窗的制造、乌银和其他金属手工业以及雕刻象牙等方面都很感兴趣，对制作工艺的论述非常广泛，从酒杯、香炉、铙钹乃至教堂的钟和风琴。他没有忘记制作这些工艺品所需要的技术，例如玻璃窑炉的修建以及不同颜色的玻璃的制备。在黄金冶炼方面，他讨论了质量、灰吹法和汞齐化提炼法［48］，同时还提及金箔、金粉以及模拟黄金的合金产品的制造。他论及彩色玻璃窗上的铅条焊料、冶金工匠们的工具及其制作方法，也论及银的精炼和铸造、熔析法［49］、灰吹法所使用的炉子的建造以及金叶的着色。他详细叙述了用手工从地表露头矿（比如孔雀石和氧化了的硫化物）挑选矿石后再炼铜的方法，为熔炼少量铜而建造坩埚炉的方法［50］，以及用不同的颜料来给铜染色的方法。这本书对钟的铸造方式进行了重点描述，还讨论了精炼炉［51］、铁的焊接和熔接技术、锡和黄铜器的浇铸［52］以及锡的焊接。尽管这不是一本冶金技术手册，可能更适合教堂的装饰匠和建筑师，但它给出了一幅古典时期冶金技术复兴的完美画卷。

为教堂铸钟是冶金技术的一个新应用。教堂里使用的第一批钟是在5世纪由铁板制成的，前身是罗马人使用的台钟。8世纪的时候，青铜铸钟第一次出现。到9世纪时，这种铸钟在西欧的教堂里已经十分普遍。铸钟促进了冶金技术的发展，因为铸钟的模子比当时的任何其他物品的模子都大许多。1250年在吕贝克出现了一条铸钟街，14世纪的几位铸钟匠更是赢得了国际盛誉。他们的经验十分重要，因为枪炮随着火药的发明，开始得到使用，第一批青铜火炮和炮弹都是铸造成型的（边码75）；同样，随着铸铁有了更多的用途，铸造的经验也显得更为重要。

特奥菲卢斯以后，就很少有对我们有用的相关文献了。尽管大阿尔伯图斯（Albert the Great，1193？—1280）在他的著作中提及了冶金技术，不过他的许多观点相当肤浅［53］。虽然中世纪的著作能够提供零星信息，但是在15世纪以前还没有出现真正的关于冶金的说明书或手稿。后来，《关于战争的书》（Kriegsbücher）和《关于军备的书》（Rustungsbücher）绝大部分是在中欧写成的，对冶金作了概述。15世纪末，冶金技术不间断的书面记载开始出现，伴随而来的是《采矿》（Bergbüchlein）和《论检验》（Probierbüchlein）［54］以及其他一些有关冶金、采矿、试金方面的书，它们以新的印刷方法出版，这比古老的由僧侣抄写的复制量要大得多。有关中世纪冶金的资料，主要来自于发现的冶炼遗址、经济方面的数据以及后来的惯例。

在中欧某些地区——从黑森林到哈尔茨山、从萨克森到波希米亚、从西里西亚到匈牙利，被早期铁匠们开发的资源有待更为彻底的开发。这些地区还有大量的木材资源，山间溪流可用作动力的来源。这里在中世纪初期逐渐成为佛兰芒人、日耳曼人和法兰西人的殖民地，从而成为中世纪冶金的主要资源地。在这几个世纪里，日耳曼各民族成为那个时代的采矿和冶金方面的专家。

一些较古老的国家仍然继续着它们的传统。在塞文山脉以及法兰西和西班牙的其他地方，淘金还在继续。德文郡的银矿依然十分重要，1299年弗雷斯科巴尔迪（Frescobaldi，中世纪佛罗伦萨最有钱的公司之一）向爱德华一世（EdwardⅠ）租借了银矿，奥尔斯顿莫尔的铅矿由科隆的提尔曼（Tillmann，1359年）进行开采。1316年，在朗格多克的拉科纳特还发现了含银量很高的铅矿。

无论是用来贸易还是用于教堂装饰，大多数的金和银都来自于莱茵河的东岸。1136年，商人通过迈森把岩盐从哈雷运到波希米亚时，发现萨克森的弗赖堡有丰富的含银矿石，那里的银矿脉因春季洪水的冲刷露了头。一些样品被带回到哈尔茨山的戈斯拉的产银中心进行分析，结果显示样品含银丰富，“淘银热”随之出现。弗赖堡的采矿和冶金到1170年已经完全展开，一个拥有3万名居民的冶金中心迅速成长起来。那里的生产一直稳步上升，直到1348年黑死病暴发导致持续将近一个世纪的冶炼活动中断。然而，到15世纪中叶，弗赖堡又以拥有52家冶炼工厂为荣了。

在戈斯拉，银首先是从林姆尔斯堡的铜矿脉中提炼出来，这个矿脉发现于968年，到11世纪已经变得十分重要。接着，铜、锌和铅的生产在那里得到了发展，曼斯菲尔德的富矿脉也在1251年被发现。到了14世纪，瑞典的施特劳科帕尔贝尔格成为最有力的竞争者。匈牙利的矿石熔炼可以追溯到遥远的查理大帝（Charlemagne，卒于814年）时代，他利用俘虏进行采矿和冶金，这里的金属生产一直延续到1442年被波兰人征服时才中断。在阿尔卑斯山东部，特兰托的银矿也是相当重要的。

这些银矿大多数都是复合矿，提炼方法包括熔析法以及其他分离工艺。到了12世纪，用手和脚驱动的榔头、矿锤、风箱等已经大量存在于这些矿山城镇中。在13世纪的最初10年里，特兰托的银矿据说已经使用水车了。到了下个世纪，这种水车在阿尔卑斯山区相当普遍。这种机械需要比以往更多的资本投入，西方资本主义的出现很大程度上与采矿和冶金的发展密不可分。与采矿有关的法律及权利在罗马标准的基础上形成，并且出现了一些像弗赖堡、开姆尼茨、伊格劳这样的工业城镇，它们是从业者的社区，不再使用奴隶，有自己的法律和经济。封建领主也像银行家一样促进了它们的发展。

银冶炼业复苏之后，新的铜矿也相继被开发。康沃尔的锡矿在10世纪已恢复生产，并且产量稳步增长。到14世纪中叶，这里平均每年可产约700吨锡矿，是以前产量的两倍。默兹河流域新发现了锌矿，并炼得了一些黄铜，但这种金属一直到15世纪才开始被普遍使用。当时，更多的锌矿可以从蒂罗尔、卡林西亚和莫里斯尼特（Aix-la-Chapelle附近）等地获得，这刺激了人们对铜的需求。这一时期，萨默塞特、达翰姆、坎伯兰、什罗普和德比郡的铅产量确实与中欧的相当。

这些金属的冶炼技术没有什么实质性的变化。写于1480年左右的《中世纪的家庭读物》（Mittelalterliche Hausbuch），用精美的图画完整地描述了铜的精炼，使我们对当时的冶炼技术了解得更清楚（图34、图35）［55］。另一方面，机械化和水力的引入给炼铜技术带来了有效变化，尽管它们对冶铁的影响可能更大。早在10世纪，由于大量砍伐森林而导致木炭短缺，在某些短缺特别严重的地区甚至采取了法律手段来限制冶金产量，这也使把煤应用于冶炼的努力得到增强。

通常认为，开采煤首先是出于锻造的需要。1190—1230年间的文献，提到了列日附近为了锻造而开采煤矿。12—13世纪的法国，为了同样目的也开采煤矿，1306年阿尔勒的一条法令禁止将煤用于锻造，但到了1345年，为了马奇—苏—梅斯的锻造炉，人们已经可以采煤了。在英格兰，甚至在更早的时候就开始使用煤，亨利三世（HenryⅢ）1234年授予约翰王子开采在泰恩河上的纽卡斯尔煤矿的特权。在那个“海运煤”的时期，煤用驳船从纽卡斯尔运抵伦敦，不过那里很快（1274年）便有贵族开始抱怨煤燃烧后的烟和难闻的气味。在整个13世纪，英格兰、苏格兰和日耳曼帝国的萨尔、列日、蒙斯、艾克斯拉沙佩勒和弗朗什—孔泰，以及法兰西的里昂、福来、阿尔斯和安茹的煤，都被用来烧石灰和做家庭燃料，也被用来冶铁和锻铁。13世纪，在英格兰、低地国家，在托斯卡纳和意大利北部的工业中心，铁匠们使用了大量的煤。由于煤燃烧后会产生含硫的烟雾，并不适用于除了冶铁过程中初炼工序以外的其他工序。当然，后来采用了高质量的无烟煤，煤也可以用于后面几道冶炼工序——这几道工序现在都使用焦炭。需要指出的是，直到18世纪，冶炼用的最普通的燃料仍是木炭。

水力的利用是现代冶铁技术革命的更强劲的动力（图36）。阿格里科拉将水力驱动风箱的首次应用定为1435年，但这显然太晚了。在阿尔卑斯山东部和西里西亚，水力驱动的风箱和锤子早在11—12世纪就被提及［56］。1135年，在施蒂利亚的阿德蒙特一个本尼迪克特教团的僧侣在莱奥本拥有一台水磨机，到1175年又拥有了碎矿机。我们还听说，在摩拉维亚的赫拉德茨也有类似的设施。此后，这些技术从东部地区传到德国中部，13世纪时在哈尔茨矿区的河谷地区有许多锻铁炉。和这些冶炼工厂有关的记载中，经常提及磨坊贮水池。我们甚至在丹麦还发现了索菲（Sorø，1197年）提及的“铁磨”，是为了“利用矿石炼铁”而建造的。

法国的冶铁业首次使用水力也是在11—12世纪［57］，这里也是僧侣们首次将水力引入冶金。多菲内省的沙特勒兹修道院在1084年建成，水车约在1200年就得到了使用［58］。在西斯特教团的工程师昂内孔的维拉德（Villard de Honnecourt）的素描簿中，画有包括锯磨机在内的各种水力驱动机械（1270年，图584）。

在香槟（1203年），圣殿骑士团拥有了第一台铁磨［59］。也是在这个地方，君主1249年将一台铁磨赐给了臣民［60］。约在1283年，有人提及在纳博讷［61］、比利牛斯山和努瓦尔山（法国南部）也见到了其他铁磨。然而在13世纪，锤磨机在法国并不是那么普及。约一个世纪以后，碎矿机在萨尔出现。一份有关布里埃（1323年）的水力锻造的契约，曾经提到一个用水力驱动风箱的熔炉。这样，炼铁厂就从靠近铁矿和煤矿的地方搬到靠近河流和小溪的地方。这一趋势在几个世纪以后，随着蒸汽机的出现才再次出现。