佐渡金銀山引入了甲斐金山及石見銀山的技術後獲得了進一步發展。
下面為您介紹從採礦到小金幣鑄造過程中的佐渡礦山技術。
江戶時代的礦山技術
1挖掘礦石(採礦)
初期階段挖掘礦石的主要方法是「地表挖掘」,將露出山體表面的礦脈與土砂一起挖出。佐渡金銀山的象徵「道遊之割戶」就是地表挖掘的典型範例。
當無法從地表深入挖掘時,就會使用一種稱為「坑道挖掘」的技術,即從山的一側挖隧道(坑道)。相川金銀山的礦石非常堅硬,據說每天僅能挖掘約10公分。
為了水平挖掘坑道,需要高度量測技術,因此量測術很發達。此外,由於坑道變深後會湧出水,因此除了引進有效的排水工具「水上輪(阿基米德水車)」之外,組合木材、加強坑道內薄弱部分的加固技術亦十分發達。
礦石是由金穿大工(採礦工)用上田筷子夾住名為鑽頭的開採用的「鑿子」後用錘子敲打挖掘。上田筷子也可以夾住變短的鑽頭。礦石很硬,因此據說每個採礦工2天即可消磨1根鑽頭。此外,坑道換氣使用的是篩揀大米的“揚谷機”。
排水技術
坑內開採始終是一場與水的鬥爭,排水是坑內勞動中最重要的作業。過去曾使用吊水桶和利用吸管原理的「寸法樋」。為了有效排水,1653(承應2)年引入了水上輪(阿基米德水車)。
水上輪是藉由安裝在圓柱體內部的「螺旋狀」板片旋轉而進行排水的一種排水工具。即所謂的阿基米德螺旋汲水器,自古以來就在西方被使用,後在江戶時代經中國傳入日本。
2篩選礦石(選礦)
開採出的礦石被運送至「勝場」,用鐵錘敲碎後,再用石臼磨碎成更細的砂狀。將其放入水槽後用淘金板搖晃,使其分離成輕的砂和重的金銀後再回收。剩下的砂中還含有少量金銀,因此還會進行名為「溜洗」的工序。在一個形似滑梯的木框上鋪上棉布,將砂子從上方沖下,使金銀部分附著。多次重複這項作業回收金銀。
佐渡用於粉碎礦石的石臼,使用不同石質的上臼和下臼,以實現高效粉碎。上臼是由吹上海岸採石場切割的球果流紋岩製成,下臼是由片邊、鹿野浦海岸採石場及島內的其他採石場切割的礫岩製成。
金回收的步驟
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01.用鐵錘打碎礦石。
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02.用石臼將破碎的礦石進一步磨碎。
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03.將磨碎的礦石與水一起流到鋪在下方的布上,回收附著在布上的金。(溜洗)
吹上海岸採石場遺蹟
此為礦山用石臼的上臼採石場,從近世到近代的長期以來進行了採石作業。海岸線的岩石上留下了很多楔子孔痕迹和鑿痕。(國家史蹟、國家重要文化景觀)
冶煉
冶煉作業在名為「床屋」的地方進行。首先,把在勝場回收的金銀和鉛一起用炭火熔化,製成金銀鉛合金。然後將其用鋪有灰的鐵鍋加熱,鉛會滲入灰中,僅剩下金銀。此作業稱為「吹灰法」,此法由石見銀山傳入。為了將該金銀合金分成金和銀,使用添加硫磺的「硫磺分銀法」和使用鹽進行的「燒金法」兩種方法。將以上組合重複進行4、5次,金的純度提高至與小金幣等級相匹配(66-87%)。
關於佐渡的燒金法,除佐渡奉行所遺蹟出土的熔爐遺蹟和土器等之外,還保留著記錄作業流程的技術手冊及畫卷等歷史資料,因此可以清楚了解當時的作業情形。關於燒金法,在全球幾乎未留下遺蹟,即便在日本也僅剩佐渡而已。雖然選礦所(勝場)和冶煉所(床屋)分散在相川市中,但因產量減少及為便於作業管理,1759(寶曆9)年,當時的佐渡奉行石谷清昌將勝場和床屋集中至奉行所內,合為寄勝場、寄床屋,更有效地進行管理和運營。
冶煉工序
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01.在選礦工序中篩選出的含金礦石粉中加入鉛,形成合金(貴鉛),去除雜質。
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02.在鐵鍋中鋪滿灰,將貴鉛放在灰上加熱,鉛先融化,滲入灰中,僅剩下金。
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03.碎金:
將用吹灰法獲得的金磨得更細碎。 -
04.混合鹽:
將磨碎的灰吹金和鹽混合並凝固成圓柱形。 -
05.用土器夾住圓柱形塊,將其排列在爐中,然後在周圍填充炭。
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06.長時間持續加熱後,銀和鹽反應,成為氯化銀而與金分離。
※照片右写真下:佐渡奉行所的燒金爐遺蹟 -
07.在水中粉碎:
將燒好的塊放入水槽中分解後,氯化銀溶解在水中,僅有金沉澱下來。
小金幣鑄造
相川不僅開採礦石冶煉金銀,還鑄造小金幣。這得益於該島與世隔絕的地理條件及奉行所的統一管理體制。從礦石開採到小金幣鑄造的所有作業均在開採地進行,這在全球亦是極為罕見。小金幣在奉行所旁的「小金幣所」製成。首先,將金熔化成型為壓延金板,然後用剪刀將其切割成一塊小金幣的重量,再用錘子敲成小金幣的形狀,再添加叫「茣蓙目」的花紋。之後,在表面塗抹化學試劑,並加熱進行「重染」,使其具有更漂亮的「黃金色」即可。
佐渡小金幣每年皆會在嚴密保護下與金銀一起運送至江戶。從相川到小木,從小木乘船至對岸的出雲崎,再從北國街道進入中山道,最後到達江戶。
明治時代以後的礦山技術
"明治時代以後,礦石開採技術亦實現了機械化。手工開採被鑿岩機和火藥取代,亦開始使用水泵排水。礦石由礦車或索道運送,選礦後,由搗礦機※破碎成小塊。
關於從礦石中提取出金銀的冶煉方法,明治初期引入了將汞與金銀結合回收的「混汞法」,到了明治後期,將金溶解在氫氰酸化合物中後回收的「氰化法」成為主流。昭和初期,發明出了將回收金銀後的礦渣等與浮選劑混合,回收與泡沫一起浮起的細小金銀的「浮游選礦法」。"
※搗礦機⋯用鐵製杵將礦石粉碎的機器
間之山搗礦場
該設施磨碎礦石並使用汞進行冶煉,於1891(明治24)年建成。這使得從以前一直被廢棄的礦石中提煉金銀成為了可能。(國家史蹟、國家重要文化景觀)