清末中国新矿种知识启蒙与工业实践

作者：陈瑶（厦门大学历史与文化遗产学院副教授）

18世纪中后期以来，随着科学技术的开拓创新和矿物学的多次变革，在传统已知的煤、铁、金、银、铜、锡、铅、锌等常用矿种之外，人类又陆续发现了铂、镍、钴、铋、钼、锰、锑、钨、铀、铬、铱、钾、铝、镭等新矿质。随着新矿种知识的西学东渐，清末中国知识界和实业界逐渐认识到新矿种的工业性能和应用价值，陆续着手在全国各地勘探富藏新矿种的矿区。矿产资源的有效开发、创新利用及其相关冶金工业、机械工业、化学工业等领域的发展，支撑起轮船、铁路、机器、电讯、军备等的出现和发展，从而成为中国现代工业化进程起步阶段的基础保障。清末中国各界对新矿种知识的引进和传播、对新矿种的勘探开采技术与工业应用方式，呈现出专业化、本土化、自主化的发展脉络，沿此梳理，或可成为深入理解中国工业现代化进程的一条重要线索。

化学矿物知识的引进及其专业化

现代化学和矿物学理论在中国的引进，肇始于晚清中外知识界对化学元素的翻译和中文定名。例如，1855年英国传教士合信著的《博物新编》，最早用中文称名书写56种化学元素。此后，中外知识界通过口译笔述结合的方式，合作编写化学、矿物学教材，对化学元素特别是近代识别的新矿质进行系统定名和介绍。1870年美国传教士嘉约翰和何瞭然合著出版的《化学初阶》、1871年美国传教士玛高温和华蘅芳合作翻译出版的《金石识别》，以及1872年英国传教士傅兰雅与徐寿合译的《化学鉴原》等，大力引进化学矿物知识体系，丰富了中国知识界对于化学元素特别是金属矿物的存在状态、制法、性质、用途、主要化合物等方面的专业知识。这一时期，知识界和实业界对锰和含锰化合物等新矿质及其用途的认知，经历了一个逐渐专业化的过程。

新式矿务实业学堂的创办和选送学生赴欧美学习矿物冶金专业，培养出中国第一批掌握最新矿冶知识技术的专业人才。1892年采矿工程学堂在武昌创建，1898年南京矿务铁路学堂设立，天津中西学堂、山西大学堂、京师大学堂等综合性高等学堂亦设置矿科。1904年，清廷颁布《奏定学堂章程》，鼓励发展实业矿冶高等教育。由此，湖南高等实业学堂于1906年设置矿科、1909年专设采矿冶金科，京师高等实业学堂和江南高等实业学堂亦开设矿学。派遣学生赴欧美学习前沿新知亦为当局所系。清廷自1872年至1875年派出的赴美留学学童中，共培养出9名冶矿技师回国效力。1902年至1911年间，汉冶萍公司先后选送吴健、卢成章、郭承恩、黄锡赓、杨卓、陈宏经、金岳祐等7人赴英、美、德等国学习冶金技术。吴健于1908年获英国谢菲尔德大学钢铁冶金专业硕士学位后归国效力汉阳铁厂，1912年任汉阳铁厂厂长，打破了此前汉阳铁厂总工程师、匠目、匠首几乎全由外籍技术人员担任的局面（方一兵、潜伟：《中国近代钢铁工业化进程中的首批本土工程师（1894—1925年）》，《中国科技史杂志》2008年第2期）。截至1911年，从矿冶学科毕业的留学生至少有37人，本土培养的高等矿冶人才至少有93人，中国矿冶技术专业人才基础由此初步奠定。

清末多种中文期刊报纸和专业手册亦刊印面世，宣传化学矿物工业知识，展现了新矿物深入工业应用的过程。杜亚泉于1900年创办的《亚泉杂志》是第一份以刊登化学专业论文为主的科学期刊，其创刊号刊发的《化学原质新表》中的部分化学元素译名被化学界接受并沿用。卢成章也在报纸发表了专业文章《生铁化制法》，该文介绍铁中“锰分”高低对生铁质性的影响：“锰在铁中，为碳化锰，及双碳化物，其作用为能取纳硫黄而使铁与炭素化合，故在铁中硫锰之成分，不相等，该锰分高，则硫分必低，故有减硬度脆性之效。”（《神州日报》1908年8月1日第9版）卢成章所著《钢轨制造试验法》于1909年经杜亚泉校订，是首部由中国人用中文撰写的钢轨制造专业书籍，书中详细介绍钢轨制造的历史、化学成分、物理性质、炼制过程和检测方法，以及当时国际最先进的钢铁制造技术。汉冶萍公司1911年刊印的《钢铁煤焦样本》手册，结合外国钢铁工程师、清廷官方及各铁路工程师的表态，呈现中外各界对于该公司所产钢轨质量的满意和信任。由此可见，清末基础化学和矿物知识的教育普及与专业化发展由清廷、知识界和实业界共同推进。

新矿种的发现和锰矿开采本土化

由于近代新兴工业生产对各种新矿种的应用开发步调不一致，导致每种新矿物发现、开采和利用的时间、过程各不相同。其中，锑矿、钨矿、锰矿矿区的发现，揭开了近代新矿种开采本土化的序幕。湖南锡矿山最初发现锑矿时，一度被误认为是锡矿，直至1890年经化验始知是锑，1897年创办积善厂，成为锡矿山最早的炼锑厂。自1907年江西省大余县西华山发现大型钨矿矿区，赣南地区成为中国近代钨矿重要产区。清末锰矿在中国的发现和开采则始自汉阳铁厂。1877年，盛宣怀委派的英籍矿师郭师敦在寻找煤铁矿的过程中，于兴国州发现上等锰铁矿，经化验含锰铁37.08%，含铁19.6%，“其质之佳，甲于欧美各国所产之铁。此等锰铁洵为世所罕觏，不惟矿形极大，取之无尽，抑且甚合市销，价值亦昂”。郭师敦称，“近来裴生满及徐梅史等所作熔钢新法，亦必用（锰）以熔炼，足见此质用处甚广”，并预言如将兴国锰铁矿与大冶铁矿“两质合熔生铁，再炼熟铁及钢，足供中国各厂一切需铁之用”（《盛宣怀档案资料》第五卷，上海人民出版社2016年版，第236页）。这是在中国首次发现含锰矿物的报道。

从发现、勘探到开采锰矿，清廷官员和实业家逐渐意识到锰矿在钢铁制造中的价值。1890年兴建汉阳铁厂时，张之洞知晓锰铁为炼钢所必需且“铁中加锰”可炼出“最精之钢”，在得知兴国州产锰铁甚旺之后，立即札饬襄阳知县梅冠林，协同英国矿师毕盎希、柯克斯等前往复查郭师敦先前发现的锰铁矿山现状。除张之洞外，郑观应、盛宣怀等也关注锰矿山的收购。1896年，郑观应亲往大冶等地考察，后向盛宣怀建议购入铁山附近的象鼻山、狮子山及下陆铁子垴一带地方的锰铁矿、磁铁矿（《盛宣怀档案资料》第四卷，第89页）。这一建议很快得到张之洞和盛宣怀采纳。江西萍乡煤矿创办人张赞宸于1903年强调，考虑到“萍有佳旺铁矿，又有好净锰矿”，铁厂应选址在萍乡（《盛宣怀档案资料》第四卷，第955页）。

其后，锰矿开采成为汉阳铁厂的重要业务。由于“化铁炼钢均须用锰”，而且“赶造各省铁路钢轨，需锰甚急，即须开采应用”，1900年，汉阳铁厂正式在兴国州阳新县设局首采锰矿，全年约产锰砂7000吨，继而再于1906年购得萍乡县白茅锰矿山，并派陶德光前往设局采运（《电咨开采萍乡锰矿》，《北洋官报》1906年第1174册，第9页）。后续陶德光进一步查勘湖南常德、耒阳两县锰矿，并以极低的价格购得百数十座高品质锰矿山。汉阳铁厂于1908年创办常耒锰矿局进行开采，在1909年3月至1910年1月期间共开采锰矿7600余吨（《盛宣怀档案资料》第四卷，第122页）。1908年，汉冶萍公司向农工商部呈送正式注册文本时，注明业务范围包括开采铁矿、煤矿以及锰、镁、矽、铅等类化铁炼钢所需矿质。至清末，汉冶萍公司拥有兴国阳新锰矿、常耒锰矿、萍乡白茅锰矿、大冶白杨林锰矿和陈家湾锰矿，解决了汉冶萍商办初期锰量不足和锰源不稳的问题。

新矿种工业应用的自主化及其成效

清朝末年，中国本土工业处于萌芽阶段，1894年开工投产的汉阳铁厂作为当时国内唯一可以制造铁路钢轨的钢铁企业，对锰矿等精钢生产和钢轨制造不可或缺的原料，经历了从摸索试验到应用自主化的过程。为解决汉阳铁厂钢铁产品质量不高的问题，1900年和1904年，李维格两次携汉厂产品出洋考察，探明了钢铁冶炼的酸碱法区别，回国后即废弃了贝色麻酸法，改用马丁碱法炉以去除钢铁中的磷质，使得“十余年未解之难题一朝涣然冰释”。1907年，汉阳铁厂购入最先进机炉，自备试验机器、化学房并配置专家经管，采纳卢成章等本土工程师建议，在钢轨等制品出厂之前，延请化学分析专家化验锰、磷、硫等成分含量，检测出品质量，产品自此受到国内外市场的欢迎。

20世纪初，汉冶萍公司钢轨生产量逐年提高，销售量超过进口钢轨，成为中国铁路钢轨的最大供应商，此外，其所制造的生铁更是行销至美国、日本及南洋诸岛。1909年，英国铁路工程师到汉阳铁厂检验钢轨质量，并对广九、津浦南段、南浔等铁路使用的汉厂钢轨及配件进行详细试验后，赞许汉厂出品“工精料美”（《钢铁煤焦样本》，第1页）。汉冶萍公司所产之铁由于含有天然的锰，冶炼时还加锰矿，所以“刚中兼柔，锉削如意”，在美国试销时，美国人“骇异宝贵”（《汉冶萍煤铁路矿厂概略》，《东方杂志》1909年第8期）。汉阳铁厂的钢铁产品和矿产亦多次在日本、意大利等国主办的国际博览会与国内各种展览会上获得好评。钢铁制造业之外，新矿种的应用自主化在电池业、玻璃业、火柴业等领域传播，引发近代诸多新兴产业的本土化潮流。

清末中国官方、知识界和实业界共同致力于化学矿冶知识的引进和教育启蒙，初步实现了对新矿种用途的专业化认知、新矿种勘探开采的本土化与工业应用的自主化。各界对锰矿等新矿种知识从基础化学理论到具体工业生产的实践，揭示了近代中国早期钢铁工业的缓慢曲折发展与艰辛探索，具有深远的历史意义。

（本文系国家社科基金一般项目“‘中国锰都’矿区社会转型研究〔1877—1953〕”的阶段性成果）

《光明日报》（2025年06月30日 14版）