引言
锌是我国古代能够冶炼与使用的八种金属之一，由于锌的冶炼相对困难，其冶炼技术在世界范围整体出现较晚。我国传统炼锌技术起源于明代晚期
[1]，宋应星《天工开物》是最早记载炼锌技术的文献。明清时期的锌主要被用于配制黄铜铸造货币，同时也是中外海陆贸易的重要商品之一。西方有文字记载的对锌的较大规模冶炼最早出现在1743年的英国布里斯托，威廉·钱皮恩(William Champion)建立了立式蒸馏炉炼锌厂。经过对英国炼锌法的传播与改进，在18世纪末、19世纪初欧洲先后发展出了效率更高、使用更为广泛的西里西亚法与比利时法
[2]，成为了西方近代炼锌最主要的两种技术。而与此同时，中国传统炼锌技术并未有跨越式的发展。19世纪60年代洋务运动兴起，江南机器制造总局(下文简称江南制造局)为弥补在生产制造过程中缺乏的相应知识，以及为建设学堂、培养本土的工程技术人才考虑，建立了专译各种西学书籍的翻译馆。应清政府“特译紧要之书
[3]”的要求，江南制造局翻译馆引入并翻译了大量科学技术书籍，其中得到刊行的矿冶类书籍共有15种
[4]，是近代西方知识传入的重要载体。这些书中，对锌的冶炼介绍最为详细的三本译书为：《金石识别》
[5]《宝藏兴焉》
[6]与《矿学考质》
[7]。以江南制造局译书为重要标志，西方炼锌知识开始系统地传入中国，但是直至1934年，译书传入的炼锌知识才在中国第一家西法炼锌厂——湖南水口山西法炼锌厂得到工业化应用。
此前对江南制造局译书的研究已有许多，但主要集中在对译书的刊行时间、底本及其作者等信息进行考证
[8-9]、介绍特定译著的内容及影响
[10-13]、对傅兰雅等译者及其著作进行评述
[14-15]、从翻译学的角度对部分译著的文本进行分析评价
[16-17]等几类，其中对于技术类译书的研究目前涉及到矿冶
[18-19]、机械
[20]、测绘
[21]、农业技术
[22]等，但对冶锌知识的传入还没有过专门的研究。因此，本文以《金石识别》
[5]《宝藏兴焉》
[6]和《矿学考质》
[7]为基础，对江南制造局译书中介绍的西方炼锌技术知识进行整理，将其与中国传统炼锌技术比较，从而考察近代西方炼锌技术知识层面的传入及其特征，并通过对湖南水口山西法炼锌厂炼锌技术的考察与比对，分析我国早期西法炼锌厂在技术选择上的特点，从而呈现近代西方炼锌技术从知识到生产层面在中国传入之进程。
1 明清传统炼锌技术
锌是古代最晚冶炼的金属，由于其沸点低(907 ºC)，在高温下易挥发，当锌从矿石中还原出来时(1000℃ 以上)立即挥发，因此炼锌需要蒸馏技术，即在高温下还原矿石、再将反应得到的锌蒸气冷凝下来，需用蒸馏罐冶炼。
我国最早对炼锌技术的明确记载见于明末宋应星的《天工开物》：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固以渐砑干，勿令见火拆裂。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
[23]。”但这段记载未对“泥罐”内的结构进行描述，因此炼出的锌蒸气如何冷凝，不得而知。21世纪初以来在重庆丰都、忠县一带发掘了一批保存较好的明代炼锌遗址，为复原明代炼锌技术提供了实物证据，其蒸馏罐形制如
图1[24]所示。
清代继续使用黄铜钱币，锌矿开采冶炼规模更大。2005年以来，在湖南桂阳发现了一批明清时期炼锌遗址，其中发掘的桐木岭遗址出土了迄今为止保存最完整的清代中晚期炼锌炉以及炼锌作坊
[25]。桂阳炼锌业繁盛于乾隆年间，嘉庆、道光年间逐渐衰弱，清末民国时期桂阳炼锌技术传到了北部的常宁水口山一带，直到20世纪30年代常宁松柏土法炼锌厂还在使用。根据桐木岭遗址的发现和研究
[26]，结合松柏土法炼锌厂的记载，可以复原当地传统炼锌技术。湖南传统炼锌采用圆柱形焙烧炉，在炉中将木炭、煤、矿石依次从下往上叠放约8层，焙烧7天后取出矿石锤碎，再重新放入炉中焙烧，此过程共需重复3次。冶炼在圆筒形蒸馏罐中进行，形制如
图1所示
[26]。蒸馏罐由耐火黏土在1100~1200℃的高温下烧制而成，下部冶炼罐上套冷凝器，冷凝器同为耐火黏土制成，但未经高温烧制，较易于锌蒸气反应。冶炼时先向蒸馏罐内加入和好的锌矿石与煤炭，再将蒸馏罐装炉。焙烧炉与炼锌炉如
图2所示
[27]，炼锌炉呈长条形，蒸馏罐放置在炉栅之上。炉栅、蒸馏罐之间空隙加入煤饼和散煤加热，冷凝盖周围抹上黄泥隔热。被还原的锌蒸气将由下部的冶炼罐通过冷凝兜开出的小缺口，在冷凝器中冷凝。待8~9 h后打开冷凝盖，即可用铁匙将锌液取出。每座炼锌炉可放置120个蒸馏罐、产锌25 kg，所产锌块含锌量约为98.88%(质量)
[28]。冶炼后，还需要用精炼锅将粗锌熔成锌液，将浮渣打出，将锌液倒入模具中制成锌锭。
2 江南制造局译书中的炼锌技术
《金石识别》《宝藏兴焉》《矿学考质》作为江南制造局译书中对锌的冶炼技术介绍最为详细的三本译书，对西方焙烧、蒸馏、精炼三大步骤所使用的设备、原材料以及操作方法、注意事项等进行了全方位的描述，将当时西方最主流的炼锌知识传入了中国。
2.1 三本译书及其底本介绍
2.1.1 《金石识别》
《金石识别》是翻译馆刊行的第一本矿冶类书籍，由玛高温(Daniel Jerome Macgowan)口译、华蘅芳笔述，于1872年刊行。该书对各种矿石的物理与化学性质进行了介绍。书中将“zinc”译为“白铅”。“白铅”位于书中第七卷，首先介绍了矿脉和矿石的检测方法；之后对锌的不同合金矿物的晶体结构、形状等物理性质以及加热、与酸反应之现象等化学性质进行了十分详细的描述，并附有晶体结构图；最后简单介绍了几种炼锌技术以及纯锌的性质及用途。
此书底本为美国代那(Jame D. Dana)于1857年出版的
Manual of Mineralogy[
图3(a)]
[29]。代那是美国地质学和矿物学家，曾于1890年担任美国地质学会主席，该底本也一直是美国矿物学的标准大学教材，直至20世纪末仍在修订和出版
[30]。
2.1.2 《宝藏兴焉》
《宝藏兴焉》是翻译馆刊行的矿冶类译书中内容最为丰富全面的，由傅兰雅(John Fryer)口译、徐寿笔译，于1884年刊行。该书共十二册，每册描述一种金属的性质、产地、冶炼方法等，其中第六册“熔炼钢铁”又分十五卷，极为详尽。目录学家徐维则认为“中译矿学之书，以此本为最要”
[31]，时任译员陈洙评价此书“能尽言其理，甚为详核，诚巨观也”
[32]。“炼锌”为第八册，共有五部分，第一部分为概述锌矿石的“锌矿”，第二、三、四部分将冶锌方法按照步骤依次进行详细展开，分别为描述原理的“取锌之纲领”、介绍蒸馏前的矿料准备的“备矿之工”、详述不同蒸馏技术与过程的“煏取之工”，以及蒸馏后如何提纯的“生锌加工”。
经学者考证，《宝藏兴焉》第六册《熔炼钢铁》的底本为英国费尔贝恩(William Fairbairn)所著
Iron: Its History, Properties, and Processes of Manufacture，1869年版；除第六册外底本为
A Practical Treatise on Metallurgy的第一、二卷
[33]，分别出版于1868、1869年，《宝藏兴焉》第八册“炼锌”源于该底本第一卷第三章“Zinc”，第一卷书名页如[
图3(b)]所示
[30]。该底本是由时任英国皇家学会会员克鲁克斯(William Crookes)
11 威廉·克鲁克斯(William Crookes)：英国著名物理学家与化学家，铊(第81号Tl)元素的发现和命名者，1913至1915年担任英国皇家学会会长。
与德国人勒赫里希(Ernst Röhrig)译自德文教科书Metallurgy。
2.1.3 《矿学考质》
《矿学考质》分上下两编，由舒高第
22 1844—1919年，字德卿，浙江省慈溪县人，曾赴美学习医学、神学，精晓英语。
口译，上编由沈陶璋笔述，下编由陈洙笔述，于1907年刊行。该书描述了不同金属的性质、产地及冶炼方法等。“锌”出于上编卷五，首先对其物理性质以及各国矿产、矿脉进行简要介绍；其次分别介绍各种不同种锌矿石的物理性质以及加热、与强酸反应的化学现象。在锌氧矽氧二(硅锌矿)部分详细描述了锌的冶炼方法。
底本
A Practical Manual of Minerals, Mines and Mining为美国人奥斯本(Henry Stafford Osborn)所著[
图3(c)
[34]]，出版于1895年。奥斯本毕业于美国宾夕法尼亚大学，曾先后担任过弗吉尼亚州罗阿诺克学院
33 Roanoke College，位于弗吉尼亚州塞勒姆，美国Phi Beta Kappa荣誉协会280所大学之一。
的自然科学系主任、拉斐特学院
44 Lafayette College，位于宾夕法尼亚州伊斯顿，是美国东北部的一所小常春藤盟校。
化学教授、迈阿密大学
55 Miami University，位于美国佛罗里达州珊瑚阁。与中文翻译同为“迈阿密大学”的University of Miami(UM)并没有联系。
自然科学教授。在拉斐特学院任教期间，还出版过一本有关钢铁冶金的书籍
The Metallurgy of Iron and Steel[34]。《矿学考质》上编“锌”源于底本第一卷第七节“ZINC”。
2.2 三本译书中的炼锌技术
近代西方炼锌所用最多的矿石原料是硫化锌矿，如闪锌矿
6。这类矿石的冶炼主要分为三个步骤：第一步为焙烧，在高温焙烧过程中实现对矿石的脱硫与酸化，将硫化锌转换为氧化锌；第二步为蒸馏，目的是还原和冷凝。由于锌的沸点为907℃，而其冶炼温度在1000℃以上，在用碳将氧化锌还原为锌单质后需要对锌蒸气进行冷凝；若对锌的纯度有要求，在蒸馏后还需进行第三步：精炼，即除去锌液中的杂质，得到高纯度的锌产品。下文将从焙烧、蒸馏、精炼三方面对上述三本译书中的炼锌知识进行提炼和说明。
2.2.1 焙烧
三本译书中描述的焙烧过程十分相似，其中《宝藏兴焉》“备矿之工”的介绍最为详细。《宝藏兴焉》中的“备矿之工”一节分为三部分：第一部分介绍了用冲天炉
77 底本中为“cupola furnace”。一种立式圆柱形炉，燃料与矿石通常在炉室中层叠放置，19世纪时另有燃料全部放置于炉底部的炉栅之上的形制。常用于熔化铸铁。
、倒焰炉
88 底本中为“reverberatory furnace”，现译为“反射炉”。其燃料不与矿石直接接触，通过从另一炉室吹来的火焰与烟气加热矿石。
焙烧矿料的不同方法及每一步的注意事项；第二部分描写碾碎矿石的工艺；第三部分介绍了碎矿石在蒸馏前需要添加的辅料及各辅料的作用。
《宝藏兴焉》中的焙烧过程主要基于矿石的化学成分检测，含有不同杂质的矿石，其焙烧过程不同。如含有铅、铜等的硫化物，则焙烧之初温度不能太高，否则易结块；含石英的矿石需要在比一般矿石更高的温度下焙烧，但在焙烧即将完成之时不能使温度过高，否则会生成其他的金属氧化物等。硫化锌矿被磨成粉后，再在反射炉中进行长时间的持续焙烧。充分焙烧后的矿石硫含量为1%~1.5%(质量)，锌含量约在36%(质量)
[6]第八册11页。为更好地把控焙烧过程，反射炉通常会有一上一下两个炉床，矿料先在上层焙烧11~12 h，逐渐受热升温后再转入下层焙烧相同时间进行完全脱硫，这样可以减少矿料在高温下的结块。
焙烧结束后即可配料，不同化学成分的矿石有不同的配料方案，如对于含有较多氧化铁与氧化钙的强碱性矿石，在和以还原剂时需加入部分硅质矿石和铝矿石，可保护蒸馏炉免受侵蚀。
可以看出，对化学知识的运用是19世纪西方焙烧、煅烧技术中的重要一环，温度控制、矿料选择、蒸馏炉的保护等都有赖于对化学检测与分析。
2.2.2 蒸馏
矿料在经过焙烧、锤碎、混料以后，就进入了冶炼的关键环节——蒸馏。前文提到英国炼锌法、西里西亚炼锌法与比利时炼锌法为近代西方的三种主要炼锌技术；《金石识别》《宝藏兴焉》《矿学考质》三本译书分别对以上三种蒸馏技术进行了详细描述。
(1)英国蒸馏技术。英国蒸馏技术是三种主流技术中最早出现的，于18世纪中期开始得到应用。《金石识别》中将英国蒸馏技术作为三者中最主要的技术进行介绍，称其为“英吉利新法”；《宝藏兴焉》中简要提到了与《金石识别》几乎一致的方法，两书中所载的炉型图片也几乎一致(
图4)
[5]第七卷第19页,[6]第八册第51页，不同的是此时其已被称为“英国旧法”，只有“近于尼脱
99 Neath，现译“尼思”，位于英国威尔士下塔尔波特港。
地方之厂仍用之”
[6]第八册51页，且不冶炼矿石，只用于锌屑或其他废料的再蒸馏；《矿学考质》与《宝藏兴焉》对炼法的文字描述基本一致，《矿学考质》中还提到了一种“小试法”，蒸馏炉形制近似于英国炼炉的简化版，可能仅在实验、教学或其他有演示需求时使用(
图5)
[7]上编第五卷第10页。
结合《金石识别》中较为清晰的示意图(
图4左侧图)与《宝藏兴焉》中详细的文字介绍可知其结构和蒸馏方法：甲为拱形炉顶，炉顶有通风口方便烟气流出；甲上部为锥形烟囱，子为炉门，数量与蒸馏罐的数量、炉顶通风口数量相等。乙为蒸馏罐，罐底有孔，使用前用木塞封住再向罐内加入矿料。装好料后将蒸馏罐顶部密封，放入炉中。加热过程中木塞会被逐渐烧毁。当罐底火焰变为蓝绿色时向孔内插入铁管用以冷凝锌液，铁管另一端置于倒锥形容器中。每炉可放置六个蒸馏罐
[6]第八册51页。
(2)比利时蒸馏技术。比利时蒸馏技术诞生于19世纪初，流行于19世纪后期
[2]。《金石识别》中仅有一句话提到比利时技术：“法兰西
1010 底本中为“Liege”，应为现比利时地名列日(Liège)。列日曾于1795年并入法国，后又被划归荷兰，直至1830年比利时独立后回归比利时。
炼白铅之法，其罐如筩，长三尺、径四寸或六寸，横置炉中，四面俱有灰”
[5]第七卷第20页，这可能是比利时法的雏形；《宝藏兴焉》中提及，已是“比利时与西里西阿所用之法为最好”
[6]第八册20页，且“英国多用之法，即比利时法”
[6]第八册30页。《矿学考质》对冶炼过程的描述不比《宝藏兴焉》详尽，且步骤与《宝藏兴焉》中的记载十分相似，两书底本对蒸馏罐的部分文字描述更是完全相同，因此《矿学考质》底本的原作者奥斯本在这部分极有可能是直接参考了《宝藏兴焉》底本
A Practical Treatise on Metallurgy。因此本部分对比利时法的介绍以《宝藏兴焉》中的内容为主。
《宝藏兴焉》首先描述了比利时法使用的蒸馏罐与蒸馏炉的材料和形制。比利时蒸馏罐使用生黏土与煅烧黏土混合制成，形制如
图6下部乙至丁所示，为圆柱形桶；丁至丙为短圆锥形的耐火黏土管；己至戊为薄锻铁制成的锥形筒，在较细的一段留有小孔。蒸馏时将三者相接，并将薄锻铁锥戊端伸出炉外一小段，用来收集蒸馏过程中产生的锌。
译书中展示了比利时法蒸馏炉的剖面图，如图6
1111 图中除“第八图”“第九图”外的文字由笔者按照原图顺序重新标注。
所示。“第八图”中甲为放置蒸馏罐的斜腔，“己”为用来燃烧燃料的炉膛(《宝藏兴焉》中炉膛与锥形管标注均为“己”，两者并无联系，仅标注相同)，产生的烟气通过炉膛上方的两个“庚”孔排出，余热可用于上一步的焙烧。“第九图”阴影区域的甲乙部分是阶梯状的砖架，用以放置蒸馏罐，同时炉外侧有铁架可以支撑住蒸馏罐前端的圆锥形部分。
除对蒸馏罐与蒸馏炉的介绍之外，译书还详细记载了比利时法完整的蒸馏过程。矿料在装入蒸馏罐时须被碾成粉末状，在向下倾斜的蒸馏罐内装入粉状矿料虽然困难，但“熟练之工人，添料并不狼藉”
[6]第八册29页。由于靠近底部的蒸馏罐受热大、容易破裂，因此通常不装矿料，只是放置空罐用以降低上层蒸馏罐的受热。装料后先将蒸馏罐与黏土锥相连，点燃锥口的气体用以观察进度，当锥口的火焰逐渐由蓝色变成淡绿色时再套上最外侧的薄锻铁锥，蒸馏出的锌液便会从薄锻铁锥口流入模具。
比利时法是当时西方较流行与先进的技术，至19世纪后期已传至美国并在部分地区得到应用。例如在
Scientific American 1878年12月28日的卷目中便出现了与比利时法形制十分相似的蒸馏炉与蒸馏罐立体图，如
图7[35]所示。该炉是由一矿厂老板奥克塔维乌斯·卢马吉(Dr. Octavius Lumaghi)对比利时蒸馏炉进行了改进后所申请的专利
[35]，在期刊的介绍中提到“该炉正在其发明者的工厂中完美运行”。
(3)西里西亚蒸馏技术。西里西亚法的雏形形成于19世纪初
[2]，在1857年《金石识别》底本成书之时其成熟的技术还未出现在大众视野中，因此书中并未提及此法；《宝藏兴焉》与《矿学考质》中都有介绍。
西里西亚的蒸馏技术与英国、比利时都有很大不同，主要体现在用隔焰罩代替蒸馏罐、多个冶炼步骤可在一个炉子中同时进行这两点上。《宝藏兴焉》中清晰地画出了西里西亚炼炉的三视图，如
图8[6]第八册第36页所示
1212 笔者按照现代三视图位置将原图进行了重新排列，并对俯视图进行了左右镜像翻转。图中文字由笔者依照原图重新标注。
。图中一排排横在炉中央的“丑”即为隔焰罩，蒸馏时矿料即放置在隔焰罩内。如
图8中的左视图所示，每个隔焰罩靠近炉墙的一端有上下两个开口，上部的开口连接导管“己”，用以加入矿料；下部的开口用来取出矿渣，平常用泥板封闭。
西里西亚式蒸馏炉将煅烧、蒸馏、精炼都集合在一个炉子内。
图8的俯视图中，丙为制造隔焰罩的炉腔，丁为煅烧菱锌矿的炉腔，戊为重熔精炼的锅，这些炉腔都可用蒸馏锌的主炉腔产生的热量来加热。
《宝藏兴焉》对西里西亚的蒸馏过程描述如下：将导管(己)连接在隔焰罩上，通过导管上的开孔少量多次地装入矿料。导管末端连一倒锥形小管，用以收集冷凝锌液，锌液会滴入容器乙中，最后注入模具壬中形成锌锭。《矿学考质》中提到，由于导管、隔焰罩都由耐火黏土制成，西里西亚法相比于其他方法得到的锌产品中铁杂质含量会更少。
相比于比利时法，西里西亚蒸馏法由于能利用品位较低的矿石与劣质黏土进行冶炼，且能通过将冶炼步骤集中在同一个炉中的方法节约燃料，降低了许多冶炼成本，因此西里西亚法在19世纪后期的西方世界使用也十分广泛。
2.2.3 精炼
不同用途的锌产品其纯度要求也不同，若要求纯度较高，则需要将蒸馏后的粗锌再次重熔精炼。英国、西里西亚的精炼之法与中国的传统技术大致相同：在大铁锅内将粗锌重新熔化，撇去锌液表面的渣滓，即可将纯锌液倒入模具，完成锌的冶炼。而比利时法“取得之锌，不必再提，即可出售”
[6]第八册55页，即比利时法蒸馏过的粗锌产品纯度已达要求，不需精炼。为降低成本，比利时法在蒸馏过程中产生的锌屑还须再次提纯。锌屑一般含锌97.82%(质量)左右
[6]第八册60页，最常见的提纯方法是将锌屑同矿料一起放入蒸馏罐内，再将含有锌屑的蒸馏罐放置在冶锌炉的最上层，这样可以提取出锌屑中80%(质量)的锌
[6]第八册61页。
2.3 中西比较
通过对译书传入的炼锌技术知识的整理，可以看出三本译书所传入的知识在当时是先进与全面的。具体而言，19世纪西方各国在焙烧和精炼上使用的技术大致相同，而三种蒸馏技术在炉子和蒸馏罐的形制、蒸馏罐在炉内的数量与排列方式、装料和取锌的方法等方面都有很大不同。从19世纪50年代到80、90年代，西方的主流蒸馏技术经历了从英国法到比利时法的转变，同时西里西亚法也因其成本较低而被广泛使用。
将桂阳传统炼锌技术与三本译书中介绍的技术进行对比(
表1)，可知三种西方炼锌法的产锌效率都高于中国传统炼锌技术，尤以比利时法与西里西亚法为最高。之所以如此，是以下几方面因素综合产生的结果：(1)西方炼锌法以化学的检测和分析为基础，对含有不同杂质的矿石其焙烧过程不同，除硫效率更高，降低了后续过程中的锌损失，而中国传统炼锌技术主要依靠工人的经验，不同矿石的焙烧过程相同，无针对性。(2)中国传统炼锌与西方炼锌使用的设备不同，中国传统炼锌的焙烧炉为坩埚，蒸馏炉为长条形炉子，西方使用的焙烧炉为反射炉，蒸馏炉根据不同的蒸馏方法形制不一，导致中西炼锌过程中换料、蒸馏罐受热、容罐数量、燃料用量等都有差异；仅就蒸馏罐容量而言，比利时法与西里西亚法的蒸馏罐或隔焰罩容量远大于桂阳；(3)19世纪西方炼锌业已走上工业化的道路，容纳炼罐数量少的英国法逐渐被淘汰，主要使用能容纳大量炼罐的比利时法；同时期的中国传统炼锌术受限于技术效率，还无法实现大型的生产，冶炼速度往往跟不上采矿速度。
3 湖南水口山西法炼锌厂的实践
上述炼锌知识通过译书传入之后的30年间，主要以文本的形式在中国进一步传播。20世纪初，又先后有不同类型介绍西法炼锌知识的文本传入中国，包括矿冶期刊、矿冶教材等，例如1917年《矿业周报》第一期中发表了名为《冶锌术》的译文，对锌的冶炼尤其是比利时炼炉有较为详细的描述
[36]；另有时人王本治为编写矿冶教材，将诸多西方冶金学书籍中各自的要点整理成了一本译书《冶金学》
[37]，其中对前文提到的英国法、比利时法、西里西亚法均有介绍。直至20世纪30年代，相关知识在湖南常宁水口山矿务局的炼锌实践中开始得到应用。
湖南常宁水口山矿务局是我国近代第一家引进西方技术进行锌的采冶的企业。自1896年水口山矿务局建立以来
[38]，水口山地区做了许多近代化的尝试，例如于1905年开始逐渐使用西法开采铅锌矿、1910年建立了中国第一座西法炼铅厂等。与此同时，矿务局于1905年建立土法炼锌厂
[39]，依旧采用的是桂阳传统炼锌技术。在此之后，土法炼锌厂虽几经停办，矿务局也曾数次尝试西法炼锌，但直至1930年湖南西法炼锌厂成立，这些西法炼锌的理论知识才开始得到真正的运用。
3.1 西法炼锌厂建立前的尝试
水口山对于西法炼锌技术的应用并不是一蹴而就的，而是几经尝试、改革与失败，最终才确定道路、完成了对西法炼锌技术的选择与实践。
1896年，湖南省矿务局建立并将水口山矿区收归官办，任命廖树衡为水口山矿区总办。廖树衡深入勘察、锐意创新，通过改进传统的采矿方式、引入西法采矿，使铅锌矿砂产量大幅增长
[40]。由于当时土法炼锌技术已十分成熟，且设备简单、工价低廉
[41]，因此廖树衡聘用桂阳熟知炼锌的工人，于1905年在常宁松柏开办土法炼锌厂，利用桂阳传统炼锌技术进行冶炼。此后很长一段时间内，湖南炼锌都以松柏土法炼锌厂为主，主要冶炼水口山生产的整砂，碎砂则无法冶炼。直至1923年，由于一战结束、锌价跌落，土法炼锌厂亏损停办；1928年重新招商承办，一年后又停办
[28]。
由于土法冶炼速度慢，且炼出的锌矿石纯度往往无法满足军工的需求，因此当时的锌砂大多贱卖于洋商，只留少部分于当地冶炼
[39]，本土工业生产所需的纯锌只能依靠国外输入。为改善这种情况，早在1917年时，矿务局就委派时任长沙黑铅炼厂
13工程师的韦加克
14负责西法炼锌的设计与筹备。韦加克最初选择的是西里西亚式的炼锌技术
[42]。他结合湖南本地的情况，考虑到一是由于湖南地方耐火泥性质不够坚硬，平放式的蒸馏罐相比比利时法的两头悬挂式，可以装更多矿砂而不致蒸馏罐损坏，且平放式蒸馏罐对工人的操作熟练度要求更低；二是西里西亚式炉装料更多、装炉次数少且方便。但在韦加克拿到资金正式开始试炼半年后，因其制作的蒸馏罐在不到1200℃时便被烧毁
[43]，他的西法炼锌计划也就此匆匆告终，对西法炼锌的尝试便以西里西亚法的失败而告一段落。
1919年张敬尧任湖南督军时，曾尝试与美国太平洋实业公司合资进行西法炼锌。合同规定由实业公司选派国外工程师来湖南考察，并将最终技术的选择与决定权全部交给实业公司
[44]。但由于合约中锌砂定价过低，遭到湘人纷纷反对，政府为顾及民意而没有通过，此次合资便宣告作罢。后来又有法商主动提出合资办厂，最后也因为条件有违矿物条例而未成
[39]。
至1930年，松柏土法炼锌厂已停工近两年，水口山持续积压的锌砂日渐增多，建设厅便决定重启土法炼锌厂，并将时任黑铅炼厂总工程师的派饶湜调任为白铅炼厂工程师，对土法炼锌进行技术上的改良
[45]。饶湜是湖南长沙人，曾先后在湖南官立十七号初小、明德高小、旧制经正中学读书。1911年饶湜中学修业期满，时值辛亥革命前夕，受到学校、社会的影响，饶湜决定以振兴祖国工业为志愿继续读书深造
[46]，因此在半年后进入湖南高等工业专门学堂采冶系学习。毕业后，饶湜先是在水口山矿务局任测绘员，后又被调往长沙黑铅炼厂，历任监炼员、烘砂炉分班主任、鼓风炉主任、副总工程师、总工程师。经过一番实践与调查，饶湜等发现土法现有的焙烧技术耗时过久，且矿石脱硫酸化的比例不足，导致蒸馏时锌的损失较高
[47]，于是决定从改善焙烧技术入手。饶湜自己设计了新式焙烧炉，极大改善了土法炼锌的烘砂质量。但就在下一步改革要开始进行时，遭到了一些守旧人士的反对，新建的焙烧炉也被抵制，致使改革无法继续展开。因此近代湖南炼锌历史上唯一一次官方推进的针对土法的改良也到此为止，建设厅重新开始考虑建设专门的西法炼锌厂，委派饶湜主持西法炼锌的试验工作。
饶湜作为中国本土培养的工程师，未曾亲眼见过西法炼锌的机器设备，仅在一些书籍中学习过相关知识，对炼锌炉等设备都只有理论上的了解。对于饶湜具体从哪些书籍中学习炼锌知识尚不可知，但由于江南制造局译书是近代引进西书的主体、多地的学堂都以其译书作为教材
[48]，除译书外，20世纪30年代的其他矿冶教材中也已有西法炼锌知识，报刊杂志中时有介绍西方炼锌技术的文章，例如前文提到的《冶锌术》《冶金学》等文章、书籍都对近代西方的炼锌技术有详细介绍；1932年国立中山大学
1515 建立于中华民国时期，是全国五所中山大学的统称。分别为：国立第一中山大学、国立第二中山大学、国立第三中山大学、国立第四中山大学、国立第五中山大学，其统称“国立中山大学”。其中国立第一中山大学经1952年合并、改组，成为现在坐落在广东省的“中山大学”。
教科书《冶金学》对比利时法及蒸馏罐制造技术的记载十分详尽
[49]，饶湜很可能参考了这些书籍资料。接下试验西法炼锌的工作之后，他将理论知识与自己多年从事冶金行业、改良土法炼锌技术的经验结合，经过两年多的探索终于取得了技术突破
[50]，制出了耐火度达到标准的炼罐，开炉试炼的产量也达到了要求。于是水口山西法炼锌厂经过一番准备，于1934年正式开炉冶炼。随着西法炼锌厂的正式开办，土法炼锌厂完全停工
[51]。
3.2 水口山西法炼锌厂的技术选择
湖南常宁水口山西法炼锌厂是中国近代第一家采用西式技术的炼锌厂，由湖南省省政府建立，由饶湜担任总工程师兼厂长
[52]。饶湜抛弃韦加克提议的西里西亚法，选择了比利时法，经过对蒸馏罐材料的选取和烧制，以及8个月的试验炉座的建设，终于在开炉试炼10天后成功出锌3000多公斤，证明了炼罐耐火性足够、炉体结构合理，能够进行较大规模的工业冶炼，宣告西法炼锌的试验工作顺利完成。西法炼锌厂于1932年开始筹备，1934年7月正式投产
[53]。至此，比利时炼锌技术才在中国得到了成功实践。
由于炼锌厂开办以来，饶湜不断对厂中设备进行试验、更新，不同年份的文献记载的炼锌厂使用的具体设备与炼锌步骤不尽相同，且很多文献仅是对其冶炼过程有碎片化的大致描述，因此笔者主要根据《中国矿业纪要(第七次)》
[54]以及饶湜本人于1947年发表的《湖南省炼锌厂概况》
[55]为主，结合不同文献中的碎片记录，对炼锌厂稳定生产时期(1940—1944年)
[55]使用的技术与设备进行了还原。
水口山炼锌厂所炼之矿为湖南本地所产的闪锌矿，由于砂粒太大不适宜冶炼，因此在常规的焙烧、蒸馏和精炼之前，还要加上压砂的程序。压砂即把矿砂装入压砂机中压碎，过筛后的碎砂即可进行焙烧。焙烧使用的是由饶湜自己设计的反射炉
[46]148，这种反射炉不仅能够解决传统烘砂炉温度不够高、脱硫不彻底的问题，还能回收锌被酸化后逸出的硫酸，为附设的硫酸厂提供原料。反射炉共有四层，第一、三层不与火焰直接接触，第二、四层与火焰接触，每层温度高低不同，最高能够达到900℃以上。碎砂从第一层开始依次转入下一层烘烤，每层烘砂时间均为8 h。原含硫量28%(质量)以上的锌矿砂经过32 h的焙烧，含硫量可降至约2%(质量)
[54]。
由于水口山所产锌矿的锌含量仅有32%(质量)左右，矿中又含有较多铅、铁杂质，在蒸馏时极易侵蚀蒸馏罐，因此炼锌对蒸馏罐的材质要求较高；再加上前有韦加克试制蒸馏罐的失败经历，饶湜在建厂之前最受各界重视的工作便是蒸馏罐的制造。饶湜结合湖南铜官等地数百年陶瓷工业的经验，对各处黏土进行实验后决定使用湘潭、湘阴、攸县的三种耐火黏土为原料，制作出的蒸馏罐最终经受住了1400℃的耐火测试
[56]，政府这才决定正式筹办西法炼锌厂。在原本的计划中，制罐过程本应全部由机器进行，但因为制作机器的材料甚缺、加上节约成本的考量，蒸馏罐从准备材料到捏制成型，均由人工制作
[57]。
对于炼锌厂使用的是哪种蒸馏技术，饶湜在《湖南省炼锌厂概况》
[55]中整理厂中原有之机器、炉座时提到有“比利时式蒸馏炉”二联座，其他史料中大都仅仅提及其使用的是“横罐炼锌法”。《中国矿业纪要》中对该厂蒸馏过程有较详细的描述：
“烘砂运至和砂屋后，经过孔径一寸钢丝筛布，再和以适量无烟煤，作为还原剂，然后转入维和希式蒸馏炉，分装各炼罐。炼罐作为平卧式安置炉内，分上中下三层，全炉共容罐216个，罐底及罐身置炉内，罐口在炉外，罐底较高，罐口较低，由内而外，平均约为十度之倾斜。装砂完毕，又在罐口安置凝结器，其接连之罅隙，用黄泥封闭……罐内之氧化锌被炭素还原为锌，变为气体趋于凝结器内，器内温度较低，随即液化而流于凝结器中，积有相当数量，即取出铸成块形”
[54]。
从这段记载来看，水口山炼锌厂使用的蒸馏技术应是与比利时炼锌法一脉相承，可能是在比利时炼锌法的基础上进行了改进。虽然其中提到的“维和希式蒸馏炉”在别处没有相应的记载，但罐底高、罐口低、罐口略伸出炉外，就是比利时蒸馏法最典型的特征。如前所说，蒸馏炉并不是直接购置于国外，而是为了降低成本选择自己制造。在制造炉座及相应元件的过程中，饶湜也不照搬国外、墨守成规，而是不断进行着改进，“积极从事于洗砂选料之研讨，以及炼炉之改建，炼罐容积之缩小，凝结器形状之变易”。炼锌厂经过蒸馏后的粗锌的锌含量可达到98.80%(质量)
[55]。
经过蒸馏后的粗锌会被出售一部分，剩下的会由炼锌厂再次精炼以满足军工制造的纯度要求。精炼后产品的锌含量可达到99.85%(质量)，每天每炉可生产锌块1 t
[54]。由于原有的精炼过程中锌的损失较大且对温度调节要求很高，饶湜还提出了“电解法”精炼并进行了实验
[58]，取得了较好的结果。但碍于战争爆发，海岸封锁，设备与材料无法获得，导致电解法最终未能实施
[59]。
饶湜虽是中国西法炼锌成功的第一人，但实际上他并没有出国学习的背景，也从未亲眼见过西方的炼锌设备
[60]。饶湜在回顾办厂经历时写道“前此一应设计，均凭学理，开炼以后，查知事实学理，不无出入，犹有待于今后之改进。
[61]”仅有理论知识的饶湜不得不在国内已有的实践基础上进行实际的搭建。例如饶湜根据所学理论知识自己设计制造的反射炉、蒸馏炉等，在开炉之初必定还存在着许多缺陷，需要在使用过程中逐渐改进。而这种改进必须要考虑到的便是本土矿石与燃料的性质、工人的熟练度、实际可用的经济与政治条件等因素。相比于湖南黑铅炼厂等许多中国近代的新式工厂直接从国外购买工业设备的做法，西法炼锌厂的一大特点便是其主要设备都是由自己制造的，仅仅在技术原理上参照了西方。
4 结语
从技术知识传入的角度看，江南制造局译书是晚清西学东渐的重要载体，其中《金石识别》《宝藏兴焉》《矿学考质》三本书通过对当时西方著名矿物学著作和教科书的翻译，基本完成了对西方近代炼锌知识的引入。近代西方世界最主流的三种炼锌技术：比利时炼锌法、西里西亚炼锌法以及已处于被淘汰边缘的英国炼锌法都在译书中得到了周详的展现，这三本译书尤其是《宝藏兴焉》已完全可以作为冶锌教材使用。
从技术知识的工业化实践的角度，首先湖南水口山在知识的实践上具有十分突出的本土化特点，相比其他工业直接购买国外设备，炼锌业的技术近代化是由企业参考西式的技术原理的基础上，自行选择工艺和研制设备来实现的。其次，从18世纪后期译书刊行一直到1930年中国第一座西法炼锌厂建立，即从炼锌知识的传入到知识得到工业化应用之间相隔了约半个世纪，知识的传入并未产生立竿见影的效果。对于中国近代的炼锌工业来说，将知识落实为实践这一过程的影响因素复杂多样，包含了技术和非技术的因素。
技术方面，传统炼锌技术对中国本土来说已十分成熟，而19世纪末中国本土对于西法炼锌没有任何技术积累。在国内对西法炼锌的需求相对来说并不十分迫切以及资金紧缺的情况下，由洋务派所创办的矿务局必然会放弃直接购买西式炼锌设备，而采用中国传统炼锌工艺来进行生产。此外，本土现代炼锌技术能力缺乏，且炼锌技术的选择与矿石、炉料等原料的特性密切相关，这本身是个试错的过程，必然导致对西法炼锌技术的选择几经波折，也延长了西式炼锌知识从传入到成功实现工业化应用的周期。由最初的西里西亚法，到由洋商决定技术，再到转向对土法的改革，经过多次尝试后才最终确定应用比利时法，中国历经了近二十年的时间，才初步实现西式技术的本土化。
技术之外的方面，市场在这一过程中也有很大的影响。早期土法炼锌的产品去向大多是用于铸币，传统技术已能够满足其纯度等要求；到晚清之后，军工市场产生了对高纯度锌的需求，这一时期土法炼锌的产品通过卖给洋商提纯而满足了有限的市场需求；20世纪30年代之后，军工市场的需求大大增加，土法炼锌的生产效率已无法满足，从而导致中国本土技术人员开发西式炼锌技术的强烈愿望，这是推动中国炼锌业由土法向西法的转型的一个重要因素。另外由知识的传入到工业化实践的过程，还与技术教育、技术人员和财政等因素相关，在本文中不做更多探讨。
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