煤這樣走進人類生活

劉漢斌

“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。”明代政治家、軍事家于謙的這首《石灰吟》，大家耳熟能詳；但其實，于謙還寫過一首《詠煤炭》：“鑿開混沌得烏金，藏蓄陽和意最深。爝火燃回春浩浩，洪爐照破夜沉沉。鼎彝元賴生成力，鐵石猶存死后心。但愿蒼生俱飽暖，不辭辛苦出山林。”這首詠物詩描寫了煤炭的開掘過程及其蘊藏熱力的本性，歌頌了它的巨大功用和崇高品格，表達了作者為民族和人民的利益甘愿赴湯蹈火的自我犧牲精神。

煤炭是埋藏在地下的古代植物經過復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物，被譽為“黑色的金子”“工業的食糧”。在相當長的一段時間里，特別是在18—21世紀，煤炭一直是人類生產、生活必不可缺的能量來源之一。

取代薪柴

人類對煤炭的認識和使用經歷了較長時間的實踐過程。

火的使用讓人類擺脫了茹毛飲血的境況，在人類文明史上具有劃時代的意義。有了火，人類能更好地制造和使用工具。比如，燒制原始陶器、燒制石灰、冶煉金屬等，這些都是火的貢獻。縱觀人類歷史，在煤炭被發現之前，人類燃燒和使用的皆為薪柴資源。雖然薪柴是可再生資源，但大規模的砍伐勢必會耗費大量林木。因為除了作為薪柴，樹木也是我國建造傳統土木結構房屋的重要材料。唐代大詩人杜牧在《阿房宮賦》中寫的“六王畢，四海一；蜀山兀，阿房出”就是對這種現象的反映。當時，大規模工程營建和過量的森林開采造成了四川地區森林資源的銳減。到了宋代，我國人口迅速增長，冶鐵、燒制磚瓦和陶瓷等手工業興盛，燃料需求不斷增加，薪柴供不應求。宋代科學家沈括在他所著的《夢溪筆談》中記載：“今齊魯松林盡矣，漸至太行、京西、江南，松山大半皆童矣。”

煤炭的發現和大規模開采、使用是人類能源史上的一次革命性事件。從熱值看，煤炭的熱值是木材的2.33倍。舉例來說，同樣燒開一壺水，所需的煤炭是木柴質量的2/5；又因煤炭的比重是木柴的3倍，所以，同樣燒開一壺水，所需煤炭只相當于木柴體積的1/7。不僅如此，煤炭的燃燒溫度遠遠高于木柴（煤炭是1700～1900℃，木柴為700～1000℃）。

由此可知，使用煤炭，有助于人們冶煉熔點更高的金屬，制造更加復雜的合金工具。只是，由于煤炭一般深藏地下，不易獲得。而且人類認識和開采煤炭的道路也并不是一蹴而就的。

從飾品到燃料

最初，煤炭是作為一種工藝品材料而非燃料被人類所認識的。

1973年，我國考古工作者在遼寧省沈陽市新樂遺址發現了距今7000年的煤精制品，器型主要有球形器、泡形器、圓片形器、圓錐形器、盔形器等。根據煤精制品的材質推斷，它們來自撫順煤田。1956年，我國考古工作者在陜西灃西的西周墓中發掘出了煤雕圓環，在陜西寶雞西周大墓中發掘出了用煤雕成的玦。這說明，在這一歷史時期，煤僅僅是一種雕刻原料，人們更看重其裝飾性而不是燃燒性能。

我國以往煤炭最早用于冶煉和取暖的實證見于考古發掘的冶鐵遺址，距今有2000多年。2018年，考古工作者在新疆伊犁地區發掘了距今3600年至3000年的吉仁臺溝口遺址，在遺址中發現大量煤灰、煤渣、未燃盡煤塊以及煤坑等。這一發現將人類用煤的歷史提前到3000年前。此前，西方最早用煤的記錄出現在公元前300年古希臘學者所著的《石史》中。

在被發現并被當作燃料使用后，一直到第一次工業革命之前，煤炭的產量始終都不高。在相當長的一段時期里，煤炭僅僅作為薪柴燃料的補充或者為上層貴族及富人所享用。如在我國隋代，煤炭還只是在宮廷中使用的重要燃料。到了唐代，煤炭開始在全國范圍內得到大規模開采，并在山西等富煤區留下最早的采礦遺跡。

在我國古代，除了被作為燃料外，煤炭還被用來制墨。唐中書令李嶠曾有詩云：“長安分石炭，上黨結松心。”

到了宋代，煤炭的開采更為普遍。當時，已經出現了運輸及販賣煤炭的商人，煤炭還被大規模用作冶鐵、鑄錢。《雞肋編》是兩宋之際學者莊綽集半生心血所撰的一部筆記著作，其中有這樣的記載：“汴都百萬家，盡仰石炭，無一家燃薪者。”建炎元年（1127年），南宋官員、文學家朱弁奮身自薦，出使金國，被羈十六載始得放歸。留金期間，他寫下了不少回憶故國家鄉景物、反映拘囚生活的詩作，其中一首《炕寢三十韻》這樣寫道：“御冬貂裘弊，一炕且跧伏。西山石為薪，黝色驚射目。”詩中明確記載了在我國北方地區（今山西大同一帶），人們在嚴冬時節用煤炭燒炕取暖的情形。

元代時，煤炭的開采有了更大發展。馬可·波羅在其游記中記載：“契丹全境之中，有一種黑石，采自山中，如同脈絡，燃燒與薪無異。其火候且較薪為優，蓋若夜間燃火，次晨不息。其質優良，致使全境不燃他物。所產木材固多，然不燃燒。蓋石之火力足，而其價亦賤于木也。”這說明，在我國北方，煤炭當時已經超越木柴成為第一燃料。

明代時，煤炭已成為關乎國計民生的重要資源。宋應星在《天工開物》中記載：“煤炭普天皆生，以供鍛煉金石之用。凡爐中熾鐵用炭，煤炭居十七，木炭居十三。”

到了清代，我國人口進一步增加，農業、手工業進一步發展，煤炭的需求量逐漸增加。在清乾隆年間，甚至進行了一次全國性的煤炭資源調查。乾隆五年（1740年）二月，大學士兼禮部尚書趙國麟提呈“廣開煤礦”奏折。乾隆皇帝對此十分重視，加以批準：“各省產煤之處，無關城池龍脈、古昔陵墓、堤岸通衢者，悉馳其禁，該督撫酌量情形開采。”由皇帝親自下令，在全國“悉馳其禁”，從而發動了一場遍及全國、上下聯動的勘查和煤炭資源開發活動。在中國歷史上，這是從來沒有過的事情。此舉無疑有力地推動了全國煤炭事業的發展。

但不可否認的是，直到明清煤炭業繁盛之時，我國煤炭生產還是以原始落后的手工生產方式為主，煤炭生產的各個環節幾乎全靠人力，生產規模較小。

助燃變革之火

在進行煤炭開采時，人們所遇到的主要問題就是排水和通風，其次是運輸問題。直到18世紀初葉，英國工程師托馬斯·紐科門發明了用于礦井排水的大氣式蒸汽機后，有關問題才得到解決。

有意思的是，人類發明制造工業用蒸汽機，最初的目的只是用來解決煤礦的排水難題；但自發明后，經過不斷改進，特別是瓦特蒸汽機的出現，讓蒸汽機在紡織、冶煉、蒸汽機船舶和蒸汽機車上大放異彩。其后，隨著18世紀后期到19世紀前期第一次工業革命的完成，以煤炭為主要能源的工業社會才逐漸形成，人類正式開啟了使用化石燃料的新時代。

第一次工業革命之前，英國為了發展冶煉業，大量砍伐樹木，以獲取木柴作為燃料，這使得森林面積大幅度縮小。1709年，隨著英國人亞伯拉罕·達比（又稱達比一世）發明了焦炭冶鐵法，煤炭成為冶鐵時不可或缺的原材料之一。冶鐵方式發生變化，煤炭的消耗量大幅增加。

第一次工業革命是技術發展史上的一次巨大變革，更是人類歷史上一場深刻的社會變革。其標志就是蒸汽機的廣泛應用；而蒸汽機又是通過煤炭燃燒來產生動力的。可以說，第一次工業革命的成功，煤炭起到了無可替代的作用。