明宋应星《天工开物》记载了用炉甘石(菱锌矿)炼锌的过程:“每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,封裹泥固,以渐砑乾,勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出,每十耗去其二,即倭铅也。”并绘制了“升炼倭铅”示意图。氧化锌的还原温度为904,锌的沸点906,由于还原温度与沸点非常接近,还原后获得的是气态锌。如果没有快速冷凝的回收装置,气态锌会迅速氧化或与炉气中的
二氧化碳作用,成为氧化锌。中国西南地区尚存有古代(不晚于清代)使用过的炼锌坩埚。
中国炼锌的一种传统工艺如下:加热用炉为长方形槽炉,炼锌罐呈圆锥形(图1[炼锌坩埚和盖板]),将混匀的菱锌矿(含锌约16~17%)和煤(还原剂)装入反应罐,置于方形槽炉。在反应罐四周垫塞煤饼到一定高度后点火。在反应罐上部用耐火泥做成兜形隔板,一侧留出通气孔(图2[ 炼锌坩埚剖面]),加盖,加热到还原温度以上(约1100),此时产生的锌蒸气进入兜室,在盖板内侧冷凝成锌液,滴入兜中,得到金属锌。
凡倭铅古书本无之,乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼而成。繁产山西太行山一带,而荆、衡为次之。每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,封裹泥固以渐砑(1)干,勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红。罐中炉甘石熔化成团,冷定毁罐取出。每十耗去其二,即倭铅也。此物无铜收伏,入火即成烟飞去。以其似铅而性猛,故名之曰倭(2)云。选自《天工开物》
“倭铅”(锌)在古书里本来没有什么记载,只是到了近代才有了这个名字。它是由炉甘石熬炼而成的,大量出产于山西省的太行山一带,其次是湖北省荆州和湖南省衡州。熔炼的方法是:每次将十斤炉甘石装进一个泥罐里,在泥罐外面涂上泥封固,再将表面碾光滑,让它渐渐风干。千万不要用火烤,以防泥罐拆裂。然后用煤饼一层层地把装炉甘石的罐垫起来,在下面铺柴引火烧红,最终泥罐里的炉甘石就能熔成一团了。等到泥罐冷却以后,将罐子打烂后取出来的就是倭铅(锌),每十斤炉甘石会损耗两斤。但是,这种倭铅如果不和铜结合,一见火就会挥发成烟。由于它很像铅而又比铅的性质更猛烈,所以把它叫做“倭铅”。
《天工开物》初刊于1637年(明崇祯十年)。《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,是中国古代一部综合性的科学技术著作,有人也称它是一部百科全书式的著作,作者是明朝科学家宋应星。外国学者称它为“中国17世纪的工艺百科全书”。作者在书中强调人类要和自然相协调、人力要与自然力相配合。是中国科技史料中保留最为丰富的一部,它更多地着眼于手工业,反映了中国明代末年出现
资本主义萌芽时期的生产力状况。
宋应星(1587~1661),字长庚,江西奉新县宋埠镇牌楼村人。明末清初科学家。万历四十三年(公元1615年)他2次考中举人。但以后五次进京会试均告失败。五次跋涉,见闻大增,他说:“为方万里中,何事何物不可闻”。他在田间、作坊调查到许多生产知识。他鄙弃那些“知其味而忘其源”的“纨绔子弟”与“经士之家”。在担任江西分宜县教谕(1638~1654)年间写成了《天工开物》。
他在《序》中描写这段情况时说:“伤哉贫也!欲购奇考证,而乞洛下之资,欲招致同人,商略赝真,而缺陈思之馆。”(想加以验证而无钱,想与同人们讨论真伪而无场馆),只得“炊灯具(备)草”,日夜写书,但“大业文人,弃掷案头,此书于功名进取毫不相关也。”崇祯七年(公元1634年)出任江西分宜县教谕(县学教官)。期间,他将其长期积累的生产技术等方面知识加以总结整理,编著了《天工开物》一书,在崇祯十年(公元1637年)由其朋友涂绍煃资助刊行。稍后,他又出任福建汀州(今福建省长汀县)推官、亳州(今安徽省亳州)知府。明亡后作为明遗民,约在清顺治年间(公元1661年前后)去世。宋应星一生讲求实学,反对士大夫轻视生产的态度。