标题：胆水浸铜法
简介
“胆铜法”全称“胆水浸铜法”，是指把铁放在胆矾（硫酸铜的古称，又称石胆）水中浸泡，胆矾水与铁发生化学反应，水中的铜离子被铁置换而成为单质铜沉积下来的一种产铜方法。[1]
中国古代的“湿法冶金”（又名：湿水冶金术）：西汉时期刘安所著《淮南万毕术》中记载有“曾青得到铁则化为铜”其含义是把铁片放入硫酸铜溶液或其它铜盐溶液中，可以置换出单质铜。[2]
在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”，晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜，其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。南北朝的陶弘景说：“鸡屎矾投苦洒（醋）中涂铁，皆作铜色”，即不纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后也可与铁起置换反应。显然认识的范围扩大了。到唐末五代间，水法炼铜的原理应用到生产中去，至宋代更有发展，成为大量生产铜的重要方法之一。[3]
原理
生产胆铜的原料主要是铁和胆矾水。据夏湘蓉等人撰写的《中国古代矿业开发史》所言：胆矾“系由黄铜矿、辉铜矿等硫化铜矿物，受氧化作用分解而成，或从天然胆水中沉淀（结晶）出来……易溶于水”[4]（第248页）。这种胆矾水在古代被称为“胆水”。宋人记载胆水浸铜法的过程如下：“浸铜之法，先取生铁打成薄片，目为锅铁，入胆水槽排次如鱼鳞，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤煤，取出刮洗钱煤，入炉烹炼。凡三炼方成铜，其未化铁，却添新铁片再下槽排浸。”[5]（食货——之三）由于这种产铜方法不需采凿铜矿石，生产工艺与熔炼矿铜也不同，故现代又称其为湿法冶金[6]（第559页《湿法冶金》）或水法冶金[7]（第105页）。
起源
制法起源于祯州(今广东省惠州市)，是世界上最早使用湿水冶金术。祯州（惠州当时称为祯州）在五代时期所产的锡器驰名全国。[8]
生产过程
胆铜的生产过程包括两个方面:一是浸铜,二是收取沉积的铜。具体做法有三种:一种是在胆水产地就近随地形高低,挖掘沟槽,用茅席铺底,把生铁击碎,排砌在沟槽里,把胆水引入沟槽浸泡,分节用木板闸断,看上去呈阶梯状。利用铜和铁颜色不一,浸泡后待颜色改变,说明胆水中的铜离子已被铁置换,把浸泡过的水放走,取出茅席,收取沉积在茅席上的铜。再引入新的胆水,周而复始地进行生产。第二种作法见于《宋史·食货志》的记载:“以生铁锻成薄片,排置胆水槽中,浸渍数日,铁片乃为胆水所薄,上生赤煤,取括赤煤入炉,三炼成铜。大率用铁二斤四两,得铜一斤。饶州兴利场、信州铅山场各有岁额,所谓胆铜也”。第三种是煎熬法,把胆水引入用铁做的容器里煎熬。煎熬一定时间,就在铁容器上得到铜。煎熬法的长处在于加强和煎熬过程中胆水由稀变浓,都可加速铁和胆水中铜的置换反应,但这种方法需用燃料和专人操作,成本高,工多而利少。这种方法的应用不如前两种普遍。在胆铜的生产中,浸铜时间随胆水浓度不同而有长有短。要浸得一定数量的铜,胆水越浓,含铜离子越多,浸铜时间可短些;胆水稀,含铜离子少,浸铜时间就要长一些。在我国的宋代,已经把水法炼铜的胆铜法发展成为一套比较完善的工艺了。[9]
胆铜法的推广
据苏辙《龙川略志》载，宋哲宗元祐时期，有一位商人毛遂自荐，向政府献出秘法——胆铜法。当时，苏辙任户部侍郎，“有商人自言于户部，有秘法能以胆矾点铁为铜者。予（指苏辙）召而诘之曰：‘法所禁而汝能之，诚秘法也。今若试之于官，则所为必广，汝一人而不能自了，必使他人助汝，则人人知之，非复秘也，昔之所禁，今将遍行天下。且吾掌朝廷大计，而首以行滥乱法，吾不为也。’其人黾俛而出，即诣都省言之，诸公惑之，令试斩马刀，厥后竟不成。”[10]（卷五《不听袐法能以铁为铜者》）苏辙任户部侍郎的时间是在公元1087年（元祐二年）十一月至公元1089年（元祐四年）六月[11]（卷四○七元祐二年十一月甲戌；卷四二九元祐四年六月丁未），可见这段时期宋政府的执政者仍然不了解胆铜生产及其所能起到的作用，胆铜生产还被称为“秘法”，仍旧是民间私下进行的小范围生产。[11]
文献记录
中国早在汉代时期就已经认识到胆矾水与铁之间的化学反应，淮南王刘安撰写的《淮南万毕术》中就有“白青得铁，即化为铜”的记载。魏晋时期，《神农本草经》记载“石胆……能化铁为铜，合成金银，练饵食之不老”[12]（卷一《石胆》）； 葛洪所著《抱朴子》中也有记载，他提到：“诈者谓以曾青涂铁，铁赤色如铜。”[13]（卷一六《黄白》）对于上述史料中名目繁多的称呼，张子高在《中国化学史稿》中指出：“曾青又有空青、白青、石胆、胆矾等名称，其实都是天然的硫酸铜，它是从辉铜矿（Cu2S）或黄铜矿（CuFeS2）与潮湿空气接触所形成的。”[14]（第74页）汉魏以来的记载确凿无疑地说明，当时人们已发现了铁与胆矾结合后能置换出铜这一现象，并为后人探索胆铜法生产提供了依据。但是，当时人们对胆铜的实践还局限在道家炼丹术和医家药方的范围内。
燕羽在1957年撰写了《宋代胆铜的生产》一文，对宋代胆铜法生产及其起源进行了探讨。他指出：“石胆即胆矾的能够化铁为铜的金属置换作用现象，远在秦汉间就已知道。”“胆水‘浸铜法’的发明，至少当开始在唐末和五代初。五代初年轩辕述著作的《宝藏论》（注：《宝藏论》的作者，除记有轩辕述外，《宋史》卷二○五《艺文志》载有：“青霞子《宝藏论》一卷。”此书已不存于世。另外，《丛书集成初编》还收有唐朝僧人释僧肇写的《宝藏论》，是一部不同内容的书。）称‘以苦胆水’浸熬而成的铜为‘铁铜’，并列为当时流行的十种铜的一种”。[15]
燕羽引述的《宝藏论》一书，已不存于世，其中关于十种铜的记载，存留于李时珍的《本草纲目》卷八《赤铜》条中。[16]
宝藏论云：赤金一十种。丹阳铜。武昌白慢铜。一生铜，生银铜，皆不由陶冶而生者。无毒，宜作鼎器。波斯青铜，可为镜。新罗铜，可作锺。石绿、石青、白青等铜并是药制成。铁铜，以苦胆水浸至生赤煤，熬炼而成黑坚。锡坑铜，大软，可点化。自然铜，见本条。文中“见本条”是李时珍所言，是指在《本草纲目》卷八《自然铜》条中引述了《宝藏论》的内容。故此，《赤铜》条中就没有必要再重复了。综观全文，并无“流行的十种铜”之句，可见此句是出自燕羽的判断。我认为，这一判断并不准确。《宝藏论》虽然记载了十种铜，但至多只能表明这是当时作者所能见到的铜的种类，而并不能说明这十种铜均流行于世。其中，以出产之地（包括出产国家）命名的铜，如丹阳铜、波斯青铜、新罗铜或可因其蜚名远扬而被视为“流行”的铜，至于铁铜、自然铜、石绿、石青、白青等铜则绝不可能成为“流行的十种铜的一种”。事实上，直到北宋前期，对胆水浸铁成铜这一现象的认识仍仅仅限于极少数人，他们只能在民间极小范围内采取私下生产的方式付诸实践。从遗留下的史籍记载看，这种实践活动多出自信州铅山县一地。宋太宗时期成书的《太平寰宇记》中曾记载：“（信州铅山县）有胆泉，出观音石，可浸铁为铜。”[17]（卷一○七）这之后的公元1037年（宋仁宗景祐四年）九月，东头供奉官钱逊上奏时也提到“信州铅山产石碌，可烹炼为铜”。由于当时池、饶、江三州的铜钱监正缺少铸钱的铜原料，在三司的请求下，朝廷派遣钱逊与江南东路转运使进行试验，以期解决铜料供应问题[11]（卷一二○景祐四年九月丙寅），但这次试验结果如何，却无明文记载。再往后就是宋哲宗元祐时期沈括写就的《梦溪笔谈》中提到的：“信州铅山县有苦泉，流以为涧，挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜，熬胆矾铁釜久之亦化为铜。水能为铜，物之变化，固不可测。”[18]（卷二五《杂志二》）关于这段文字记载是否为沈括亲身考察的记录，郭正谊在《水法炼铜史料溯源》一文中进行了考证。他认为不是沈括亲眼所见，而应该是沈括的读书笔记，录自中唐时期成书的《丹房镜源》[19]（第67页）。这条记载虽然说明中唐时期在生产胆矾的过程中已获知了铁经过与胆矾接触后可以置换出铜，但是沈括引录这段话时并没有加入任何新的内容，这种情况恰恰说明，直到宋哲宗初期，官府尚未推行胆铜法生产，信州一地公开从事的只是胆矾的生产而已。
《石胆》 卷一内容：俗名胆矾酸辛寒，有毒。产泰州嵩岳及蒲州中条山出铜处有之，能化五金， 以之制汞，则与金无异。《本经》主目痛，金疮，诸痫痉，女子阴蚀痛，石淋，寒热，崩中下血，诸邪毒瓦斯。 发明 石胆酸辛气寒，入少阳胆经。性寒收敛，味辛上行，能涌风热涎痰，发散风木相火，又能杀虫。《本经》主目痛，金疮，痫痉，取酸辛以散风热痰垢也。治阴蚀崩淋寒热，取酸寒以涤湿热淫火也。又能为咽齿喉痹，乳蛾诸邪毒瓦斯要药。涌吐风痰最快，方用米醋煮真鸭嘴，胆矾末醋调，探吐胶痰即瘥。又治紫白癜风，胆矾、牡蛎粉生研，醋调摩之。风犬咬伤，胆矾末水服，探吐，蜜调敷之立愈。胃脘虫痛，茶清调胆矾末吐之。走马牙疳，红枣去核入胆矾， 赤研末敷之，追出痰涎即愈。百虫入耳，胆矾和醋灌之即出，《千金方》也。[20]