林夕點點頭:“先干起來!”
銅大匠說:“我們現在倉促之間制作銅片,不是特別平,有沒有問題?”
林夕說:“不太平整?”
銅大匠說:“上人,咱們這里最細膩純凈的銅,是濕法煉銅,就是用鐵從膽水里面換出來的銅。”
【注:濕法煉銅,濕法煉銅用硫酸將銅礦中的銅元素轉變成可溶性的硫酸銅,再將鐵放入硫酸銅溶液中把銅置換出來,這種方法叫濕法煉銅。
濕法煉銅技術是我國古代人發明的,其原理就是用置換反應制取金屬。我國是世界上最早使用濕法煉銅的國家。
在漢代許多著作里有記載“石膽能化鐵為銅”,晉葛洪《抱樸子內篇·黃白》中有“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”的記載。南北朝時更進一步認識到不僅硫酸銅,其他可溶性銅鹽也能與鐵發生置換反應。南北朝的陶弘景說:“雞屎礬投苦灑(醋)中涂鐵,皆作銅色”,即不純的堿式硫酸銅或堿式碳酸銅不溶于水,但可溶于醋,用醋溶解后也可與鐵起置換反應。到唐末五代間,水法煉銅的原理應用到生產中去。
至宋代更有發展,成為大量生產銅的重要方法之一。
在歐洲,濕法煉銅出現比較晚,據說15世紀50年代,人們把鐵片浸入硫酸銅溶液,偶爾看出銅出現在鐵表面,還感到十分驚訝。】
林夕大致是知道濕法煉銅的,后世學生科學實驗中,這個實驗是比較受偏愛的,成本不高,效果也很明顯,但是銅大匠為什么這么說,林夕就有點搞不懂了,于是鼓勵說:“你且說來,簡潔一些。”
銅大匠點了點頭:
“上人,我朝用銅,因為銅本身是錢,故而算是十分貴重。
天然銅礦,并不常見,冶煉效果也不是最好。但是有地方出膽礬水,最能出好銅。
把鐵放在膽礬水(注:五水硫酸銅,CuSO4·5H2O溶液),也叫作膽水之中,會有銅粉沉積。然后就可以收集,即將置換出的銅粉收集起來,再加以熔煉、鑄造。
我朝(北宋時期)張潛博通方技,曾讀《神農書》,見書載膽礬水可浸鐵為銅,張潛勤練不輟,探明德興興利場的32泉、138溝盛產膽水,可浸鐵取銅,于宋紹圣年間(注:公元1094~1098)寫成濕法煉銅專著——《浸銅要略》,命其子張甲獻給朝廷。朝廷發文因“用費少而收功博”,下發其法于諸路,“歲收銅百萬”,受到朝廷嘉獎。
自此,信州鉛山場、德興興利場、韶州(今廣東韶關)岑水場、潭州(今湖南長沙)永興場等礦場,均全面推行其濕法煉銅技術,獲得很大效益,尤以上饒為最。
膽銅產量年可100到170萬斤,占當時銅總產量近二成,如今,怕是全國膽銅產量占銅總產量的八成之多,七八百萬斤。
濕法煉銅,經過我朝張潛以后,各地所用的方法雖有不同,但總結起來主要有三種。我等銅匠做的大匠,必須熟悉通曉,并時常往各地督辦催差,所見各地情況多多少少有些許不同。
第一種方法是在膽水產地就近隨地形高低挖掘溝槽,用茅席鋪底,把生鐵擊碎,排放在溝槽里,將膽水引入溝槽浸泡,利用銅鹽溶液和鐵鹽溶液顏色差異,浸泡至顏色改變后,再把浸泡過的水放去,茅席取出,沉積在茅席上的銅就可以收集起來,再引入新的膽水。只要鐵未被反應完,可周而復始地進行生產,不過碎鐵如果塊子大了,就需要長期這樣反復,不然銅里雜鐵,還需要提煉就麻煩了。
第二種方法是在膽水產地設膽水槽,把鐵鍛打成薄片排置槽中,用膽水浸沒鐵片,至鐵片表面有一層紅色銅粉覆蓋,把鐵片取出,刮取鐵片上的銅粉,刮下來的銅粉以后,鐵片露出來,速度就比有了一層銅要快上許多,加之質量控制最好。
第三種方法是煎熬法,把膽水引入用鐵所做的容器里煎熬。此法勝在更快,但需要燃料和專人操作,工多而利少。所以我朝膽銅生產多采用前兩種方法。
膽銅粉末細膩,冶煉方便,材質尤為均勻。