我国古代锡矿重力采选方法

　　中国锡矿藏有多种类型，其中砂锡矿具有易采易选的特点，因此，一般认为中国古代开采的锡矿大多数是砂锡矿。在古代采选活动中，特别是早期的开 采，由于技术等方面的原因，必定由易于开采的地表矿层开始，然后逐步向下部开展。《越绝书》中“赤堇之山破而出锡”的描述可能就是指一露天砂锡矿点。然 而，由于历史久远，这种开采遗迹很难保存下来。因此，对这一时期锡矿采选方法的研究，便只能借助于别的金属矿藏的采选方法，以期得出具有普遍意义的结论。

　　史籍中关于选矿工艺的记载较为缺乏，有论及者仅见较晚文献，如宋《萍洲可谈》，明《天工开物》、《菽园杂记》等，从中很难窥探中国古代早期选矿 技术的概貌。考古学家曾在江西瑞昌铜岭，湖北大冶铜绿山、红卫，安徽南陵，内蒙古林西大井，新疆尼勒克、努拉塞等商周铜矿遗址中发现许多选矿的遗物和遗 迹。主要是一些用于重力选矿法的工具和设备，这对先秦选矿技术的研究提供了宝贵的依据。

　　中国古代的选矿手段主要有手选矿与重力选矿两种，手选是针对一些有特殊色泽、气味、形状、粒度等矿石 的选择，这种方法不适用于锡矿石的选择，因为锡矿石无色无味，与普通矿石很难区分。由于“锡很少以单体游离状态存在，常与花岗岩伴生。主要矿石是花岗石上 层的锡石(SnO2)，比重大(7.0)，常积聚于河沙中，和金一样较易采集。”因此锡矿石传统的选矿工艺为重力选矿。事实上，几乎所有的矿石都可以运用 此法。

　　重力选矿是利用被分选矿物颗粒间相对密度、粒度、形状的差异及其在介质(水、空气或其他相对密度较大的液体)中运动速率和方向的不同，使之彼此分离的选矿方法。现代重力选矿通常有跳汰选矿、 溜槽选矿、摇床选矿、重介质选矿(淘洗选矿)等多种方法，而中国先秦时期的重力选矿法主要是溜槽选矿和淘洗选矿。商周遗址中迄今已出土有淘洗选矿法工具和 溜槽选矿法设备，但论者大多将其用在探究铜矿石选矿方面。实际上，这种方法以及所出土的选矿器具在选矿方面有着普遍意义。邹友宽、卢本珊等先生对中国古代 的溜槽选矿和淘洗选矿进行了模拟实验研究，证明了先秦时期重力选矿技术成熟并已达到较高的水平。然而他们所进行的模拟实验对矿料粒度、给水量、冲程、溜槽 角度等环节都有极的要求。这与古代的选矿技术并不符合，如给水量与冲程必须在机械的配合下才能如此，古人在用水冲洗矿料时，给水量难免忽大忽小， 根本无法做到这样的选矿要求。事实上，古代的选矿流程十分简单。《菽园杂记》卷十四对淘洗选矿法的工艺流程进行了详细的描述：“矿石不拘多少，采入碓坊， 舂碓极细，是谓矿末。次以大桶盛水，投矿末于中，搅数百次，谓之搅粘。凡桶中之粘分三等，浮于面者谓之细粘，桶中者谓之梅沙，沈于底者谓之粗矿肉。若细粘 与梅沙，用尖底淘盆，浮于淘池中，且淘且汰，泛扬去粗，留取其精英者。其粗矿肉，则用一木盆如小舟然，淘汰亦如前法。大率欲淘去石末，存其真矿，以桶盛 贮，璀璨星星可观，是谓矿肉。”根据经验，只有将溜槽选矿和淘洗选矿相结合，才能既节省原料，又能得到更加纯净的精矿料。#p#分页标题#e#

　　先秦时期选矿需要的设备有木槌、木桶、溜槽(内有挡板与闸门)、木扒、木锨、淘洗盘等，出土于铜岭合连山西坡的一处西周地面选矿场的溜槽(原发 掘简报认为是排水设施)是用大树的树干刳成，槽断面为弧形槽面，槽头设有一挡板，为精矿截取板，槽尾部设有一门，为启闭槽口的闸门。现代的溜槽大多是铁 质，槽内安装溜槽齿以代替挡板。溜槽齿的与溜槽底部的角度大致在60-75°之间，角度过小，拦截的精矿量就过少，角度过大，精矿就会随水流走。古代的淘 洗盘无把手，有形状如谷仓者，有形状如船形者，因此也有人称之为船形漏斗。现代淘洗盘为淘洗方便，盘身两侧装有把手，且容量增大，可以更加方便快捷的淘洗 矿料。淘洗盘的后挡板与盘底的角度大致在105-120°之间。这样可以更好的缓冲进入盘内的流水。淘洗盘前部敞口，后部收缩，有利于盘中废料的舍弃与精 矿的回拢。盘底部刻有若干条齿状木槽，也是为了拦截精矿料的流失。淘洗盘俗称摇盘，顾名思义，是凭借双手的腕力来回摇动盘中的矿料已达到选矿的目的。通过 将商周时期与现代的重力选矿法的工具和设备比较，能够看到明显的继承关系。

　　通过对多处重力选矿现场(非机械化设备)的考察发现，溜槽的倾斜坡度大多在16-20°之间。古人在实践中 确定了6°的溜槽倾斜坡度，不仅符合现代选矿学要求的3-4°很大不超过16°这一指数，而且也被实验证实了它的合理性。溜槽倾斜坡度为6°时，槽内的矿 料极难流动，只能凭借强劲的水流冲刷，但水流不宜过猛，否则槽内的矿料就会出现急流和拉沟现象。如果溜槽倾斜角度过大，又会导致矿料的流失。总之，溜槽坡 度对选矿效果有较大的影响。下面就重力选矿流程作一简单论述：首先将所采锡矿料装入溜槽顶部，遇有大块锡矿石需用木锤破碎，然后用木桶盛水并匀速冲洗矿 料，在冲洗过程要用木扒来回松动矿料，使得靠近槽边缘的泥浆和比重较小的废岩料随着水流从槽内排入尾砂池。但如果给水量过大，矿料流动过程中会出现急流和 拉沟现象，一部分精矿也会以较慢的速度被水流携带出槽外，因此给水量的掌握至关重要。当槽内的矿料粒度比较均匀时，便可用木锨将溜槽内的矿料放入淘洗盘进 行淘洗。淘洗时要用手腕力操纵盘身，使盘顺着一个方向旋转。在旋转的过程中，矿粒受本身重力和离心力的作用，使得轻重矿物自然分层。此时，轻轻地将盘向前 推送，比重较轻的矿物就会随着盘中的水一起被送出。当盘中的矿料粒度较小时，便轻轻地上下颠簸淘洗盘，使被精矿夹裹的粗矿料显现并向前推送出去。如此反 复，直到盘底出现精矿料。溜槽选矿属湿式选分，所选出的矿料往往含有水分，在冶炼前，必须先将矿料中的水分脱去，古代矿料脱水方式简便易行，首先将溜槽内 所选分的精矿装筐过滤，使水分自然脱去，然后将脱水后的精矿摊放于竹席上，经过风吹日晒使之变得干燥。#p#分页标题#e#

　　对于三四千年前商周时代的中国人来说，这种现代的溜槽选矿及淘洗盘选矿记述本身并不能说明任何东西。但是，对现代溜槽及淘洗盘在重力选矿中的作用所做的观察却证明，古代先人告诉我们的，以及我们依据考古和文字资料重建起来的，确是人类社会中实际运作的系统。