石灰吟
于谦〔明代〕
千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。
石灰石经过千锤万凿才得以从深山里开采出来,它把熊熊烈火的焚烧当作很平常的一件事。即使粉身碎骨也毫不惧怕,只要把高尚气节留在人世间。
《开工开物》初刻本插图七五:煤饼烧石千锤万凿出深山,
这句话是形容开采石灰石很不容易。在《天工开物》里对于石灰制作原料是这样描写的:“百里内外,土中必生可燔石,石以青色为上,黄白次之。石必掩土内二三尺,掘取受燔,土面见风者不用。”翻译一下大意就是可燔石即为石灰石,主要含碳酸钙,其中青色的质量较纯,黄白色的含有黏土、矿物质等杂质。石,即石灰石。石灰石必定在土内二三尺的说法不确切。自然界石灰岩裸露或形成秃山的很多,露出地面常形成“石林地貌”。即使这样,石灰岩也大都延伸入地下,而不只限于“土内二三尺”。
烈火焚烧若等闲。
这句话是描述石灰石的烧炼。在《天工开物》里对于石灰石烧制是这样描写的:“燔灰火料,煤炭居十九,薪炭居十一。先取煤炭泥和做成饼,每煤饼一层,垒石一层,铺薪其底,灼火燔之。最佳者曰矿灰,最恶者曰窑滓灰。”翻译一下大意就是烧制石灰的燃料,煤炭占十分之九,柴炭占十分之一。先把煤掺泥做成煤饼,然后一层煤饼一层石相间堆砌,底下铺柴引燃煅烧。
粉骨碎身浑不怕,
这句话形象地写出将石灰石烧成石灰粉的过程。在《天工开物》里对于这个过程是这样描写的:“火力到后,烧酥石性,置于风中,久自吹化成粉。急用者以水沃之,亦自解散。”翻译一下大意就是火候足后,石头变脆,放在空气中会慢慢风化成粉。急用时灌上水,也会自己散开。
要留清白在人间。
这句话说明了石灰的特点用途。在《天工开物》里对于石灰的特点是这样描写的:“凡石灰,经火梵炼为用。成质之后,入水永劫不坏。亿万舟楫,亿万垣墙,窒隙防淫,是必由之。”翻译一下大意是凡是石灰都是由石灰石经过烈火煅烧而成的。石灰一旦成形之后,即便遇到水也永远不会变坏。多少船只,多少墙壁,凡是需要填隙防水的,一定要用到它。
在《天工开物》里对于石灰的用途是这样描写的:“凡灰用以固舟缝,则桐油、鱼油调厚绢、细罗,和油杵千下塞念。用以砌墙石,则筛去石块,水调粘合。墁则仍用油灰。用以垩墙壁,则澄过入纸筋涂墁。用以襄墓及贮水池,则灰一分,入河沙、黄土二分,用糯粳米、羊桃藤汁和匀,轻筑坚固,永不隳坏,名曰三和土。其余造淀造纸。功用难以枚述。凡温、台、闽、广海滨石不堪灰者,则天生蛎蚝以代之。”翻译一下大意就是石灰的用途有很多,它能与桐油、鱼油调拌后同时加上舂烂的厚绢、细罗,则可以用来塞补船缝;用来砌墙时,则要先筛去石块,再用水调匀黏合;用来砌砖铺地面时,则仍用油灰;用来粉刷或者涂抹墙壁时,则要先将石灰水澄清,再加入纸筋,然后涂抹;用来造坟墓或者建蓄水池时,则是一份石灰加两份河沙和黄泥,再用粳糯米饭和猕猴桃汁拌匀,不必夯打便很坚固,永远不会损坏,这就叫做三和土(按原文称谓)。此外,石灰还可以用于染色业和造纸业等方面,用途繁多而难以一一列举。大体上说,在温州、台州、福州、广州一带,沿海的石头如果不能用来煅烧石灰,可以寻找天然的牡蛎壳来代替它。
石灰的生产流程最后我们来看看里面石灰的反应机理
以石灰石为原料,经高温煅烧后得到氧化钙,即为生石灰:
高温
CaCO3———————Ca0+CO2
生石灰十分活跃,吸湿性强,与水消化生成氢氧化钙,即为熟石灰:
Ca0+H20————Ca(OH)2
熟石灰通过吸收空气中的二氧化碳进行硬化,成为碳酸钙:
Ca(OH)2+CO2————CaCO3+H2O
这一反应即为石灰的硬化机理,这使得石灰不仅可以作为砖石间的砌筑材料,而且可以用外墙的粉刷材料,在古代广泛应用于土木工程,使得三合土和夯土技术逐步发展。