韩莹莹
摘 要：块炼铁技术是我国古代两大冶铁技术之一，在人类社会发展史上产生了极大的推动作用。文章介绍了有关我国古代块炼铁技术的研究现状，以期为未来的研究提供参考借鉴。
关键词：中国古代;块炼铁技术;研究综述
铁是自然界中含量最丰富的金属之一，除了以金属状态出现在铁陨石外，绝大部分以含铁矿物的形式存在。人工冶炼的铁不是纯铁，而是“铁碳合金”，由于含碳量不同，冶炼产物主要分为三类：块炼铁（或熟铁）、生铁和钢。块炼铁（低温固态还原）是用木炭在较低温度（800—1000摄氏度）下还原铁矿石，得到含碳量低于0.02%的质地疏松的铁块①。这种铁为海绵状固体，含有较多夹杂物，含碳量低，质软，有延展性，烧红后可锻造成各种器物，但使用性能不高。
块炼铁在反复加热锻造过程中，杂质被去除。同时因与炭火接触，碳渗入铁中使其渗碳硬化成为块炼渗碳钢，故本文所提及的块炼铁技术包括块炼铁和块炼渗碳钢。
块炼铁制品作为中国古代冶铁技术研究的重要环节，对研究当时的生产力水平、冶炼技术等都具有重要意义。但早期由于块炼铁制品发现数量较少，科学技术分析手段受限，导致对块炼铁技术认识不够深入。近年来，块炼铁考古工作取得了相当大的进展，学界也针对这些新发现展开了新探索，获得了许多新研究成果。基于上述现状，笔者拟就块炼铁已有的考古发现及相关研究进行全面梳理，以期对将来的研究有所助益。
1 我国古代块炼铁技术的研究历程
本文将块炼铁技术的研究历程大致划分为两个阶段。需指出的是，20世纪20年代至20世纪40年代，虽然在辽宁旅顺篦子窝高丽寨（1927）、辽宁旅顺老铁山附近的牧羊城址（1928）、燕下都老姆台建筑基址（1930）、邯郸赵国故城（1940）等地都已发现较多早期铁器②，但时代均为战国至秦汉时期，更早期的人工冶铁制品尚未发现。在西方考古学的影响下，以章炳麟③、章鸿钊④等为代表的国内学者开始关注中国早期铁制品在古代社会中的应用，并尝试根据文献记载进行研究，研究内容集中在铁器的发生、早期发展及在生产生活中的应用。但是，限于历史原因和时代局限性，这一时期尚未发现经科学鉴定的块炼铁制品，所以此一时期的相关研究暂不计入本文。
1.1 第一阶段：20世纪50年代至20世纪60年代末，块炼铁技术研究的起步阶段
新中国成立初期，田野考古工作在全国各地大规模开展，发现了较多古代早期铁器。尤其是战国时期前的早期铁制品也有了一定积累，我国铁器出现的时间被提前至春秋时期。如1952年长沙龙洞坡出土春秋晚期铁刮刀1件⑤、1959年常德德山12号墓出土春秋晚期铁刮刀1件⑥、1959年长沙楚墓出土春秋晚期铁臿、铁削3—5件⑦、1964年江苏六合程桥1号墓出土春秋末期铁丸1件⑧。
这一阶段，对冶铁技术的研究并非局限于文献，现代科学技术开始被运用于鉴定、检测和分析出土的早期铁制品，以获取当时冶铁技术和制造工艺的重要信息。如1956年在河南辉县出土的几件铁器器底金相学分析中，对早期的冶炼方法、加工过程、成型工艺等进行讨论，结论认为这几件铁器为早期冶炼法（低温固态还原法）制造⑨。不过由于铁制品易于锈蚀，历经几千年的埋藏，出土时多锈迹斑斑，甚至已完全锈透，无法进行研究。同时为保持原貌，尽可能减少损伤，致使可观察的样品较少，观察方法也不够全面。虽然当时的科学鉴定技术主要是基于金相观察和化学分析，方法相对简单，铁器实物资料的鉴定和结果均有一定的局限性，但这一时期将自然科学方法应用到古代铁器及冶铁技术的研究中，为现代科学技术的广泛应用奠定了基础。
此外，20世纪50年代关于中国古代历史分期的大讨论，几乎不可避免地触及中国古代冶铁技术的起源及发展，使得学术界对中国铁器的起源及早期发展进行了热烈讨论。但是在研究中，绝大多数学者是将冶铁技术和铁器与社会性质及在社会发展中的作用联系起来。如杨宽①、郭沫若②、鱼易③、李学勤④等一批学者都根据历史文献研究了铁器的出现及早期发展。
1.2 第二阶段：20世纪70年代至21世纪初，块炼铁技术研究的发展阶段
自20世纪70年代起，块炼铁技术的研究逐步深化，进入到一个全新的发展阶段。特别是1974年，北京钢铁学院冶金史研究组的成立，越来越多的科技手段被运用到考古发掘和研究中。伴随着大量田野考古资料的公布，现代科学技术与考古学协调发展，考古学与自然学科紧密结合，块炼铁技术研究得到了极大发展。
这一阶段考古发现的块炼铁制品以春秋时期最多，战国及以后出土的块炼铁器数量较少。经科学分析鉴定的战国时期前的块炼铁制品共有21件，鉴定情况如表1所示。
大量块炼铁制品的科学检测和鉴定，推动了块炼铁技术研究的不断进步。1972年河北藁城台西商代中期遗址出土的铁刃铜钺的铁刃①，最初鉴定结果显示为人工熟铁②，引起学术界的极大关注，对铁器起源研究展开了广泛的探讨。但经过更全面的精确鉴定后，结果表明，铜钺的铁刃是陨铁经过加热锻打后嵌入钺体上的③。1990年三门峡虢国墓地西周晚期2001号墓出土2件铁器，经鉴定，其中玉柄铁剑的剑身材质为块炼渗碳钢，铜柄铁援戈的铁援为块炼铁④。1991年三门峡虢国墓地西周晚期的2009号墓出土4件铁刃铜器，经鉴定，其中铁叶矛材质为块炼渗碳钢，其余3件为陨铁制品④。三门峡虢国墓地块炼铁制品的出现，不仅从考古材料上证实我国在西周晚期已开始人工冶铁，而且具备了块炼渗碳钢的技术，表明此一时期金属加工技术已经取得相当成就。2008年在甘肃陈旗磨沟墓葬出土1件铁条，通过金相观察、夹杂物元素组成特征及墓葬年代的综合分析，确定该样品是由块炼渗碳钢锻造而成，为人工冶铁制品，年代为公元前14世纪⑤，这一发现将人工冶铁的使用时间提前至商代中期。
这一阶段，关于块炼铁技术的研究及成果，可概述为如下4个方面：
第一，考古发现的块炼铁制品的冶金学研究。在金相观察的基础上，新采用多种先进、多样化的分析方法，如电子探针、X射线荧光、扫描电镜等，不仅检测内容多样，也确保检测结果的精确性和准确性。通过上述技术，一批早期铁器得到检测，获取了有关块炼铁制品的器形、金相组织结构、金属成分、生产工艺等冶铁技术及加工工艺的丰富信息，深化了对古代块炼铁技术发展的认识。
第二，块炼铁矿冶遗址的发现和炼炉、炉渣的分析与研究。随着冶金科技考古的发展及中国铁器起源研究的深入，研究者开始关注块炼铁矿冶遗址的发现和研究，并通过对炼炉、炉渣成分的分析，对我国块炼铁炼炉形制、冶铁技术等问题进行更全面的探讨。尤其是黄全胜、李延祥、陈建立等一批学者，运用已确立的古代冶炼炉渣的研究方法及判定标准，对我国部分古代冶铁遗址，特别是广西地区的古代冶铁遗址进行了深入的调查和科学研究。
2011年，黄全胜、李延祥对广西汉代时期的平南六陈坡嘴遗址的炉渣、残铁块等冶金遗物进行了金相、矿相、扫描电镜等检测分析，结果表明，该汉代冶铁遗址至少存在块炼铁冶炼方法⑥。2012年，黄全胜等人分析了广西桂平罗秀汉唐时期4处冶炼遗址的炉渣及1个附有炉渣的鼓风管等冶金遗物，表明该遗址采用了块炼铁冶炼方法⑦。2016年，崔春鹏、李延祥等人对湖北鄂州16处遗址47枚炉渣运用扫描电子显微镜-能谱仪等方法进行科学研究，结果显示宋明时期遗址上出现了块炼铁炉渣，反映出块炼铁技术的延续及冶炼技术的提高和精进⑧。2017年，蒙长旺等人调查发现六陈-罗秀冶铁遗址群和梧州后背山遗址两处广西地区早期冶铁遗址群，通过对冶炼遗存的基本特征及矿石、炉渣的实验结果综合判断，六陈-罗秀遗址群和后背山遗址皆属铁矿冶工场遗址，采用的主要是块炼铁技术，相对年代约为晋唐时期⑨。2020年，邹桂森、李延祥等人采用扫描电子显微镜-能谱仪及X射线衍射分析等手段，对湖南怀化清代大塘冶铁遗址的炉渣、矿石等冶金遗物进行分析，表明该遗址为块炼铁遗址，并探讨了清代怀化地区及湖南社会组织结构、生产方式及经济生活⑩。
第三，冶铁起源的研究获得新进展。随着块炼铁制品发现的不断增多，并且多种分析技术的应用，冶铁起源的研究不断获得新进展。研究中国冶铁技术起源问题，包括两方面内容：一是冶铁技术的来源;二是中国最早冶铁、用铁时间。关于中国古代冶铁技术的来源，目前主要有两种说法：西来说和中国独立起源说k。唐际根认为我国中原地区冶铁技术是从新疆地区沿河西走廊传入，并在春秋时期得到突破性发展l。梅建军对新疆地区出土的早期铁器进行研究，认为中国冶铁技术的传播路线是通过草原地带直接传播到中原地区m。通过对韩城梁代村遗址M27出土的铜铁复合器的成分及金相组织分析，并结合考古出土的早期冶铁制品材料，陈建立提出我国中原冶铁技术可能起源于黄河中游的豫晋陕交界地区①。还有学者认为中国的冶铁技术的出现是受到冶铜技术的影响②。
关于中国古代最早使用冶铁制品的时间，学界从20世纪20年代已开始讨论，但至今莫衷一是。归纳起来，主要有夏代起源说③、商代起源说④、西周起源说⑤、春秋晚期说⑥四种说法。但由于文献典籍记载较少且含义不明，同时学界尚无关于冶铁起源的统一标准，致使各家观点不一，存在诸多争议。但应指出，以上陈述是在不同时期相继提出的，故有些观点当前看可能已经“过时”，有些观点正根据新发现不断修正和补充。在学术界，中国冶铁起源的时间呈逐步前推之势。2008年在甘肃陈旗磨沟墓葬出土的铁条（块炼渗碳钢）将中国人工冶铁的使用时间提前至商代中期，较西周晚期三门峡虢国墓地出土的块炼铁制品早了近500年，与西亚地区开始使用人工冶铁的时间相当或略晚，同北京平谷及河北藁城台西商代中期铁刃铜钺（陨铁）的使用时间相当，这一发现无疑对中国冶铁技术的起源研究提供了新方向⑦。
第四，一系列有关中国古代钢铁技术研究的系统论着出版，如白云翔的《先秦两汉铁器的考古学研究》⑧，杨宽的《中国古代冶铁技术发展史》⑨，陈建立的《中国古代金属冶铸文明新探》⑩，华道安的《中国古代钢铁技术史》k，这些专着对块炼铁技术的发展和研究进行了相应的论述和总结，对深入了解和认识中国古代块炼铁技术的起源和发展具有积极意义。
2 我国古代块炼铁技术的发展演变
从考古发现看，商代中期已存在块炼铁制品。自商代中期至春秋时期，块炼铁制品出土数量少且形制简单，多用玉、青铜、金等高级别材质做柄制成复合兵器和极少量的生产工具，而且多出土于高等级的大型墓葬中。以上均说明这一时期铁是较为稀有的资源，应是身份地位的象征，反映出当时块炼铁技术的不成熟，限于小范围内使用。但自商代至春秋晚期，出土的块炼铁数量和种类有所增多，反映了块炼铁技术水平的精进。
2008年陈旗磨沟遗址出土的商代中期块炼渗碳钢铁条，根据墓葬出土铜器检测成分评估冶铜的技术条件来看，铁条为本土起源不无可能。但具体是在炼铜情况下的偶然产物还是有意识的冶铁行为，限于考古材料的缺乏，目前尚有诸多争议。至于块炼铁制品和陨铁制品出现年代相当，是否反映陨铁制品的认识和使用促成了块炼铁技术的出现和技术转变，中间过程尚不清晰，需待材料更加丰富之后才能揭示，但这为探索人工冶铁技术起源提供了新的思考方向。
商代中期的陈旗磨沟遗址、广西汉代时期的平南六陈坡嘴遗址、广西晋唐时期六陈-罗秀遗址群和后背山遗址、湖北宋明时期冶铁遗址、湖南怀化清代大塘冶铁遗址的发现及研究表明，块炼铁技术并未因战国秦汉时期生铁冶炼技术的大规模推广而消失，而是延续了下来。但是，限于当前块炼铁制品发现的数量不足，同时各区域冶铁矿冶遗址调查发掘及研究工作的不平衡，目前还无法全面考察块炼铁技术的整体发展状态，但至少可以确定，块炼铁技术作为一种独立的冶炼体系一直延续下来并得到了较好的发展。
3 结语
综上所述，块炼铁技术的研究已经取得一定的进展。基于考古调查和发掘的实物资料，结合冶金考古的方法、手段及其他文献资料，冶铁技术的研究方法已基本成熟并将不断完善。关于块炼铁技术的研究包括块炼铁制品的成型、生产工艺及我国冶铁起源等问题，通过对出土铁器的成分分析和鉴定，并结合当时社会背景及经济生活方式进行的一些探讨，也取得了一定的成果。但是我国古代块炼铁技术的研究仍存在地域不平衡、社会作用探讨不深入、模拟实验匮乏等问题，未来的研究有待进一步拓展。
