从开采矿石到铸造小金币

Process from Extracting Gold to Minting

摄影:西山芳一

佐渡金银山通过引进甲斐金山及石见银山的技术,得到了进一步的发展。
在此为您介绍从采矿到小金币铸造的佐渡矿山技术。

江户时代的矿山技术

1挖掘矿石(采矿)

挖掘矿石的方法在初期阶段主要以“地表挖掘”为主,即将露出山体表面的矿脉与土砂一起挖出。作为佐渡金银山象征的“道游之割户”便是一个代表性的地表挖掘例子。

当无法从地表深入挖掘时,便会使用一种被称为“坑道挖掘”的技术,即从山的一侧挖掘隧道(坑道)。相川金银山的矿石非常坚硬,相传一天仅能挖掘约10厘米。

为了水平挖掘坑道,需要极高的勘测技术,因此勘测术很发达。此外,随着坑道逐渐深入,涌出的水成为一大问题,因此除了引进有效的排水工具—“水上轮(阿基米得螺旋水车)”之外,将木材组合起来,用于加固坑道内薄弱部分的技术十分发达。

矿石是由金穿大工(采矿工)用上田筷子夹住被称为钻头的开采用“凿子”,用锤子敲打挖掘。通过使用上田筷子夹住钻头,变短的钻头亦可使用。矿石很硬,相传1个采矿工2天即可磨坏1根钻头。此外,坑道换气使用的是筛拣大米的“扬谷机”。

▲ 坑道中的景象
(“佐渡国金银山敷冈稼方图”新潟县立历史博物馆收藏)
▲ “掘子”(即坑夫)将矿石背出运至坑外。

(“佐渡国金掘之卷”相川乡土博物馆收藏)

排水技术

坑内开采是一场与水斗争的持久战,排水是坑内劳动中最重要的作业。过去曾经使用吊水桶和利用吸管原理的“寸法樋”。为了高效排水,1653(承应2)年引进了“水上轮(阿基米得螺旋水车)”。

“水上轮”是通过安装在圆柱筒内部的“螺旋状”板片旋转而进行排水的一种排水工具。即阿基米得螺旋抽水机,西方自古以来就在使用,后在江户时代经中国传入日本。

▲ “水上轮”(佐渡博物馆收藏)
▲ “水上轮”的内部构造(相川乡土博物馆收藏)
▲ “水上轮”应用至江户时代中期。

(“佐渡国金掘之卷”相川乡土博物馆收藏)
▲ 在无法安装“水上轮”的狭窄坑道则采用人工排水。(“佐渡国金掘之卷”相川乡土博物馆收藏)

2筛选矿石(选矿)

开采出的矿石被运送至“胜场”,用铁锤敲碎后,再用石臼磨碎成更细的砂砾。其后,将其放入水槽后用淘金板摇晃,以分离轻的砂和重的金银后进行回收。剩余的砂中仍然含有少量金银,因此还会进行被称为“溜洗”的工序。在一个形似滑梯的木框上铺上棉布,将砂子从上方冲下,使金银附着。多次重复该项作业以回收金银。

在佐渡粉碎矿石时所使用的石臼为了实现高效粉碎,使用不同石质的上臼与下臼。上臼采用吹上海岸采石场切割的球果流纹岩制成,而下臼则采用片边、鹿野浦海岸采石场及岛内其他采石场切割的砾岩制成。

金回收的步骤

  • 01.用铁锤敲碎矿石。
  • 02.用石臼将砸碎的矿石进一步磨碎。
  • 03.将磨碎的矿石与水一起流到铺在下方的布上,回收附着在布上的金。(溜洗)
摄影:Itaba Studio
吹上海岸采石场遗迹

这里是矿山用石臼的上臼采石场,从近世到近代进行了很长时间的采石作业。在海岸线的岩场上留有众多楔子孔痕迹和凿痕。(国家史迹、国家重要文化景观)

冶炼

冶炼作业在被称为“床屋”的场所进行。首先,将胜场回收的金银和铅用炭火熔化,制成金银铅合金。其后,将其用铺有灰的铁锅加热,铅会渗入灰中,仅剩下金银。该作业被称为“吹灰法”,此方法从石见银山传入。将金银合金分成金和银,可以使用添加硫磺的“硫磺分银法”和使用盐进行的“烧金法(熔金法)”两种方法。将以上组合重复进行4到5次,金的纯度提高至与小金币等级相匹配(66-87%)。

关于佐渡的烧金法,除佐渡奉行所遗迹出土的熔炉遗迹和素烧陶器等之外,还保留着记载作业步骤的技术手册及画卷等历史资料,因此可以清楚了解当时的作业情形。关于烧金法,在全球范围内几乎未留下遗迹,即使在日本也仅剩佐渡保留了下来。虽然选矿所(胜场)和冶炼所(床屋)分散在相川市各处,但因产量下降以及作业管理的需要,1759(宝历9)年,当时的佐渡奉行石谷清昌将胜场和床屋集中至奉行所内,合为寄胜场与寄床屋,实现更高效的管理和运营。

冶炼工序

  • 01.
    在选矿工序中筛选出的含金矿石粉中加入铅,形成合金(贵铅)以去除杂质。
  • 02.
    在铁锅中铺满灰,将贵铅置于灰上加热,铅先融化并渗入灰中,仅剩下金。
  • 03.
    碎金:
    将使用吹灰法获得的金粉碎。
  • 04.
    混合盐:
    将粉碎的灰吹金 与盐混合并凝固成圆柱形。
  • 05.
    用素烧陶器夹住圆柱形的块,并将其排列于炉中,然后在周围填充炭。
  • 06.
    长时间持续加热后,银与盐反应,成为氯化银而与金分离。
    右侧照片写真下:佐渡奉行所的烧金炉遗迹
  • 07.
    在水中粉碎:
    将烧好的块倒入水槽中后一砸碎就氯化银溶解于水中,仅有金沉淀下来。

铸造小金币

相川不仅开采矿石冶炼金银,还铸造小金币。这得益于该岛与世隔绝的地理条件及奉行所的统一管理体制。从矿石开采到小金币铸造的所有作业均在开采地完成,这在世界范围也极为罕见。小金币在奉行所旁的“小金币所”铸造。首先,将金熔化,并制成压延金板,然后用剪刀将其剪切成一块小金币的重量,再用锤子敲成小金币的形状,再装饰以叫“茣蓙目”的花纹。其后,于表面涂以化学试剂,并加热进行“重染”,使其呈现更漂亮的“黄金色”即告完成。

佐渡小金币每年均在严密的警备下与金银一起运送至江户。从相川到小木,从小木乘船至对岸的出云崎,再从北国街道进入中山道,最后运达江户。

▲ “佐渡国金掘之卷”相川乡土博物馆收藏
▲ 佐渡铸造的小金币和一分金

明治以后的矿山技术

"明治以后,矿石开采技术实现了机械化。人工开采被凿岩机和火药取而代之,排水也开始使用水泵。矿石由矿车或索道运送,选矿后由捣矿机※粉碎。
关于从矿石中提取出金银的冶炼方法,明治初期引进了将汞与金银结合回收的“混汞法”,到了明治后期,将金溶解在氢氰酸化合物中回收的“氰化法”成为主流。昭和初期,开发了将回收金银后的矿渣等与浮选剂混合,回收与泡沫一起浮起的细小金银的“浮游选矿法”。"
捣矿机⋯使用铁制杵将矿石粉碎的机械

摄影:西山芳一
间之山捣矿场

该设施用于磨碎矿石并使用汞进行冶炼,于1891(明治24)年竣工。使得从以前被废弃的矿石中提炼金银成为了可能。(国家史迹、国家重要文化景观)