理论教育 中国古代铁矿开采之困惑

中国古代铁矿开采之困惑

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:可以毫不夸张地说,中国古代在铁器文明之前用陶器、青铜器创造了辉煌的古文明,把其他国家远远地抛在了后头。富矿中以矽卡岩型铁矿为主,主要位于安阳、林县、桐柏、沁阳等地,矿石相对较富,成为韩、楚两国锋利的铁兵器的重要原料产地。很显然,在科学落后的古代,中国人是无法像现代这样选矿的,也不可能利用商业引进数量足够的铁矿石,唯一的办法只有尽量利用当地的贫铁矿。然而,中国贫铁矿石中的

中国古代铁矿开采之困惑

可以毫不夸张地说,中国古代在铁器文明之前用陶器、青铜器创造了辉煌的古文明,把其他国家远远地抛在了后头。

铁器时代我们是否还在领跑世界呢?

考古发现在春秋时期已经出现了钢铁制造的兵器,以湖南省长沙市出土的春秋晚期的钢剑为证,说明当时的楚国已开始使用钢铁兵器,只是不太普及罢了。到战国晚期也还只能部分地用钢铁兵器装备部队。

随着封建经济的巩固和发展,以及钢铁冶炼技术的进一步提高,经秦到西汉时期,钢铁兵器才得到全面发展。

铁器的真正普及应该在秦代以后的西汉。这有几个原因,其一是秦统一中国后统一了货币,这个“孔方兄”就是由青铜制造的;其二是铁合金发明后,铁器才真正有了使用价值,而且便宜。还有一个原因就是青铜贵,没有相当的经济实力是无法全面装备军队的,即使在民间也只有贵族才用得起青铜器。

钢铁技术的完善解决了这些问题。

经过文景时期的经济恢复和发展,直到汉武帝时盐、铁官营制度的建立,西汉的钢铁冶炼业有了很大的发展,生产规模日益扩大。出现了初期的百炼钢制品,还出现了铸铁固体脱碳成钢法等新工艺和局部淬火新技术,为钢铁兵器的生产提供了物质基础和技术手段。

在西汉都城长安城遗址(今陕西省西安市郊),发掘出建于汉高祖刘邦时的武库,并一直沿用到王莽末年才毁于兵燹。该库是用厚围墙圈起来的宏大建筑群,发掘出铁制的刀、剑、戟、矛和斧等,仅铁镞就达1 000余件,还有锈结成块的铁铠甲;而出土的青铜兵器数量极少,只有出土铁镞的1/10左右,这说明西汉时已生产了品种齐备的精锐的钢铁兵器,并且已用钢铁制造消耗量大的箭镞。

这明显地反映出钢铁兵器已基本取代了青铜兵器。

汉唐盛世到明清盛世,都是用的钢铁兵器,时间绵延近2 000年。青铜与钢铁的巨大需求催生了中国几千年的金属矿物开采、冶炼的兴盛。《管子》记载,天下名山5 270座,出铜的山有467座,出铁的山有3 069座,由此不难窥知当时铜铁开采、冶炼的兴盛。

尽管铁器的应用已经很普遍,但是远未把钢铁的性能用到极致,没有生产出不锈钢用于人们的生活,也没有生产出结构钢用作合适的建材,显然这与中国古代对青铜器的极致利用形成了强烈的反差。这是为什么呢?

在农耕时代,无论是农业商业还是手工业,都处于“靠天吃饭”的状态中。一个国家的某项事业是否兴旺,首先取决于该国有没有成就这项事业的自然条件。同样,一个国家的技术发展,直接受其境内自然环境和资源状况的制约。

在青铜器的矿物原料中,中国有极为丰富的锡矿、铜矿和铅矿资源,并且品质非常好,这就使得青铜器的制造相对较易,质量较高。而我国出产的品质低下的铁矿石使得钢铁发展缓慢而且质量不高。历史上的名刀,其原料必然来自铁矿石质量优越的地区,如印度、日本。(www.daowen.com)

在铁兵器使用初期,人们都还没有熟练掌握冶铁技术,谈不上用专门的冶金工艺来改善铁器性能,这时,铁矿石质量的好坏便直接决定了铁兵器质量的好坏。对于世界上其他的文明古国来说,这不是一个问题,因为铁矿相当常见,并且世界铁矿的一般水平是富矿占矿产总量的50%~60%,也就是说,一般人们开两个矿就会遇到一个富矿。富矿的矿石杂质含量少、易于锻造、制出的铁器性坚韧,对制造铁兵器相当有利。所以各文明古国接受了先进文明传来的冶铁技术之后,在本国富铁矿的支持下,都很快用铁兵器取代了铜兵器。

中国却不同,其自然资源具有这样几个特点:贫矿、难选矿、综合矿多,富矿、易选矿、单一矿少。铁资源是最好的例子:蕴藏量虽多(探明储量501亿吨),但易采易选的贫矿多、需综合利用的多组分矿石多、富铁矿资源少、可直接入炉的高炉富铁矿不到探明总储量的3%!矿石普遍含有较多杂质,如硫、磷等,甚至有少数矿石含有铀元素,硫会使铁变脆,在稀土族元素被利用到冶铁业之前,一直是该行业的梦魇。

以“以今推古”的方式来推断一下中国古代铁矿石质量也不失为一个好办法。

战国时期的楚国辖地湖南,我们在教科书中学过铁矿类型中有一种叫“宁乡式铁矿”的,它是一种鲕状赤铁矿,矿体厚度不大,品位也不高,储量也不大,但含磷较高,为0.05%~1.39%,为难选的沉积变质型赤—磁铁矿及赤铁矿贫矿。

再看看战国时期韩国所在的河南。2010年3月,河南省地质调查院经过矿产资源潜力评价,宣布全省铁矿石储量超过37亿吨。主要分布在安阳、舞阳、林县、桐柏、沁阳等地,共有185处铁矿产地,其中富矿产地仅9处,贫矿石、需要选矿的高炉高硫、高炉高磷矿石共计占矿石总量的99.74%,平炉富矿仅占矿石总量的0.26%。富矿中以矽卡岩型铁矿为主,主要位于安阳、林县、桐柏、沁阳等地,矿石相对较富,成为韩、楚两国锋利的铁兵器的重要原料产地。

当时的燕所在的河北铁矿石较好,但还是贫矿居多:截至2007年年底,河北省累计查明铁矿资源储量85.43亿吨,铁矿产地246处,其中,大型11处,中型99处,小型136处。主要集中于唐山、张家口和邯郸、邢台地区。矿石品位大多在30%左右,占总量的99.6%,但矿石的品质好,即含磷和硫都较低,在开矿技术原始的古代,总有一些富矿的产地,这也就成为了燕国制造铁兵器的一个天大的优势,当然燕国也成为产宝剑的地方。

吴、越及后来的楚国辖地江苏、浙江一带,虽然铁资源较少,但是铁矿都是以富铁的矽卡岩型为主,是制造铁兵器的好原料,因此,该地区也就出产宝剑。

秦国所在的陕西,其铁矿多位于秦巴山地,开采不易,就当时的交通条件也不可能开采。这就是秦兵马俑坑出土的铁兵器仅相当于铜兵器数量万分之一的重要原因。

很显然,在科学落后的古代,中国人是无法像现代这样选矿的,也不可能利用商业引进数量足够的铁矿石,唯一的办法只有尽量利用当地的贫铁矿。

由于中国大部分地区的铁矿都是贫矿,含磷、硫较高,因而制造出来的铁器质脆,对农具和工具来说这倒不是问题,因为农具要对付的不过是土地和草木,折断的可能性很小;所制成的工具中大多对付的也不过是木头,即使用作金属加工的工具,如在铜器上刻画的铁刀,不会遇到横向的冲击力,折断的可能性同样很小,且铁凿、铁刀之类的工具,硬度的要求才是第一位的。

但兵器则不然,像剑、戈、戟等武器,短兵相接,经常彼此碰击,因而必须坚韧。然而,中国贫铁矿石中的杂质磷,使得铁器的力学性能极差。因此,在中国人还没有发展出足够先进的冶铁技术之前,中国地区只能利用极少数富矿中的矿石来锻造兵器,在这种情况下,战国时期及以前的铁兵器是不可能普及的,如果有一支装备铁兵器的部队,就相当于有一支现在的机械化部队了。如今,形容战斗力强的部队是铁军就源自于此。

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