就世界范圍來說,煤炭的廣泛應用是18世紀蒸汽機發明之后的事情。但我們中國的古人很久以前就認識了煤炭,并開始利用煤做燃料。今天我們來簡述一下煤炭的歷史。
關于煤炭的最早的文字記錄,出現在 《山海經》:“ 西南三百里, 女床之山,其陽多赤銅,其陰多石涅”。關于這個”女床之山“,有說是 六盤山,還有說法是今陜西岐山。
發現了煤炭,并不意味著人們立即就開始把煤炭當做燃料。遠古時期,人們只是把漆黑的煤炭當做裝飾品,在一些遠古時期的遺址中,挖出了用煤炭雕刻的工藝品。
關于人們什么時候開始用煤炭做燃料,史學界以前公認的是西漢時期。 漢代冶鐵遺址(如河南鞏縣鐵生溝)中發現了煤塊、煤餅及煤渣,表明煤炭被用于冶鐵。但近年來考古又有新收獲,在在3600年前的新疆 伊犁吉仁臺溝口遺址,發現了用煤冶煉青銅的工坊。這樣的話,中國用煤做燃料的歷史又被前推了一千多年。
直到漢朝,煤炭還只是局部地區被用作燃料,也僅僅用于金屬冶煉。 盡管漢代已嘗試用煤冶鐵,但并沒有大規模推廣,冶鐵的主要燃料還是木炭,這是為什么呢?
因為煤的氣孔度小,透氣性很差,受熱后容易焚碎,堵塞爐膛。煤的硫、磷等元素含量較高,會導致生鐵脆弱,柔韌性差難,以鍛造成形,嚴重影響生鐵的質量。木炭因透氣性好、雜質少,仍是煉鐵燃料的主流。
那么,當時的煤炭是怎么開采出來的?
漢朝的時候,人們主要是開采露天煤礦,人們沿著地表一層一層往下挖。
兩晉時期,開始有了垂直的煤井。西晉的陸翙所著《鄴中記》載:“石墨可書,又燃之難盡,又謂之石炭。”晉代的張載對這個“墨井”作注解:“鄴西,高陵西,伯陽城西有石墨井,深八丈。”晉代的八長,大概相當于于現在的20米。
南北朝的劉宋時期,雷次宗撰寫的《豫章記》記載:“縣有葛鄉,有石炭二頃。可燃以爨。”意思是江西的葛鄉這個地方,有三十畝煤田,煤炭可以用來做飯。這大概是關于煤炭用作生活燃料的最早文字記錄。
唐朝開始,煤炭的作為燃料進一步增長,并出現了最早的煉焦技術。生活用煤也多了起來,主要是在上層社會用煤炭做燃料。因為煤炭含硫,所以富貴人家都先把煤燒一下,去除異味,然后挑出品相好用做燃料,稱之為“煉碳”。這種做法比較費錢,只有富貴人家出于炫耀的需要,才開始用來煮茶烹飪。晚唐詩僧貫休的《寄懷楚和尚》:“鐵盂湯雪早,石炭煮茶遲。”
唐朝末年,黃巢攻入長安,富家子弟紛紛逃入深山。餓得不行的時候,這些人向山民討飯吃。山民譏笑他們說:“我們的飯不是煉碳煮的,你們吃的下嗎?”
煤炭作為燃料大規模使用,發生在宋朝。
宋朝之前,為什么煤炭沒有廣泛普及?主要有以下幾個因素。
1、開采技術。宋之前,人們開采煤炭還主要是地表煤,即使挖掘煤井,也是沿著地表露出的部分挖數丈即止。露出地表的煤炭必然有限,無法大規模使用。
2、運輸技術受限。煤的產地有地域性,以古代的交通運輸條件,不劃算。古代有有一句話, “百里不販樵”,運柴都不能超過一百里,何況是煤炭。
3、風水意識。古人強調,不能輕易動土,以免破壞風水。大規模掘地挖煤,勢必引起官府和人們的干涉、
4、當時并沒有洗煤技術,唐朝時煉焦成本也大,原煤燃燒的話,產生的氣味刺鼻難聞,還傷害身體。
5、木柴的易得性,當時森林覆蓋率高,木柴隨處可得,木炭更受歡迎。
宋朝的時候,煤炭的開采量有突破性的增長。為什么會出現這種情況?
宋朝時我國古代科技爆發的時代,“四大發明”都有三件出現在宋朝。就煤炭使用而言,勘探技術,采煤技術,煉煤技術比起前代都有了飛躍,煤炭應用自然就廣泛了。
技術的進步往往是強大的需求逼出來的。北宋定都開封,木柴和木炭的供應一直困擾著北宋君臣和普通市民,詳細見我寫的《》。在強大的需求下,北宋的煤炭開采量有了突飛猛進式的增長。
在勘探技術上,宋朝已經不局限于開采露出地表的煤炭,而是開始根據地面的物候特征來推測地下有沒有煤炭。比如觀察地面是否發黑,是否有野蔥等特定植物來推斷地下是否有煤。
在開采技術上,宋朝的煤井已經深入到地下40多米深的地方,在河南省鶴壁市發掘的宋元時代古煤井,為“圓形豎井,直徑2.5米,井筒深46米左右。”
不僅在深度上有突破,宋朝已經的煤井出現了地底下的橫向巷道,開始橫向挖掘,橫向的深度達到了500米。還出現了回采技術,即先挖遠的地方,再逐步后退挖近的。
在安全防護上,宋朝的煤礦出現了防護支架,排水溝等設施,尤其是出現排瓦斯的通風系統。
北宋的是煤窯已經是大規模的商業化開采,在挖掘出的宋朝窯址中,巷道中還有記賬用的硯臺等物。
北宋的時候,煤炭的使用已經非常普及。北京西山、河南鶴壁、陜西韓城、河北曲陽、山西太原等地,江西高安、萍鄉等南方地區也有開采記錄。
莊綽在《雞肋編》中寫道:“昔汴都數百萬家,盡仰石炭,無一家燃薪者。”僅開封,就有官營的煤炭賣場20多處。宋真宗時期,“令三司出石炭四十萬秤,減市價之半,以濟貧民”,吩咐政府拿出40萬秤煤炭,按每秤100文的優惠價賣給窮人。北宋的一“秤”,大約相當于今天的6公斤,40萬秤煤炭約相當于今天的2400噸。如此一估算,北宋的煤炭產量已經達到了驚人的規模。
陸游在《老學庵筆記》中說:“北方多石炭,南方多木炭,而蜀又多竹炭。”
南宋文人莊綽的《雞肋編》:“昔汴都數百萬家,盡仰石炭,無一家燃薪者。”
蘇軾寫過一首長詩《石炭》(一名《石炭并引》),專門描寫大規模開采煤炭的盛況。
明清時期,煤炭開采技術進一步突破,挖掘深度已經達到了100米,橫向的巷道深度已經達到了3里長。明代《彰德府志》記載,“安陽縣龍山,出石炭,入穴取之無窮,取深數十百丈。”
明朝宋應星的《天工開物》,詳細極窄了當時煤炭的開采工藝。
“凡取煤經歷久者,從土面能辨有無之色,然后掘挖,深至五丈許方始得煤。初見煤端時,毒氣灼人。有將巨竹鑿去中節,尖銳其末,插入炭中,其毒煙從竹中透上,人從其下施拾取者。或一井而下,炭縱橫廣有,則隨其左右闊取。其上枝板,以防壓崩耳。”
根據這個描述,明朝時期的煤炭開采技術已經達到了相當高的水準。
令人嘆息的是,開采煤炭的技術在進步,明清兩朝卻都一定程度上遏制民間開采煤礦,主要原因就是防止人們聚集,造成地方治理難度加大。如果沒有這些遏制工商業的行為,中國會不會率先發明蒸汽機呢?
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