火药是中国四大发明之一,黑火药制法是我国最早发明的。我国传统的火药制法虽然历史悠久,但之后却墨守成规、固步自封,以致改良乏术、研究缺人,火药的技术和质量未能随时代的发展而相应地改进和提高,逐渐落后于西方国家。近代以来,随着西方化学学科的引进,建立在近代化学基础上的西方火药技术也相继引入国内。
1865年,江南机器制造总局(又称沪局)成立。次年7月,徐寿(1818—1884,字雪邨,中国近代化学之父,中国近代军事工业奠基人)、徐建寅(1845—1901,字仲虎,中国无烟火药之父,中国近代兵工事业主要奠基人)父子由南京金陵机器制造局奉调江南机器制造总局参与创办事宜,徐寿首任襄办,总理局务。之后徐寿父子又在龙华镇创办黑色火药厂等,这样,研制硫酸、造机制器、研制火药等事,率先在龙华火药厂(后称上海龙华兵工厂)开展起来。
一、引进铅室法制硫酸
1868年,徐寿父子在沪局执着创办翻译馆获成功,随即把西方先进的科学书籍引进国内,首先引入的是化学学科书籍。二人翻译了《烧造硫镪水法》、《造硫镪水法》等书籍,为自造硫镪水即硫酸事做准备。
1870年,江南机器制造总局设立药水厂,徐寿父子在药水厂研制硫酸。
1874年,徐寿在龙华黑色火药厂研制硫酸取得成功。《申报》对此作了报道:“徐君近深得西国制作之妙法,故现已在龙华火药局自行制造,较西国所来强水毫无少异。”而徐建寅则在天津机器局硫酸厂制造硫酸成功,其制造硫酸的工艺与徐寿大致相同。
《格致汇编》对徐寿、徐建寅父子制造硫酸作了详细记载:“近知中国已有两处置铅房造硫镪水,皆甚得法,所造镪水可与西国来者相比,难分轩轾矣。一在上海龙华火药厂,系徐雪邨创办之;一在天津火药厂,系徐仲虎造之。其两处自造之硫镪水,已足敷两厂之用,无须向西国购办矣。”文中接着对徐寿父子的铅室法制酸工艺流程作了介绍:“其法先以铅皮造大铅房,长数十尺,高十余尺,宽十余尺,而铅皮必焊连固密,不使漏泄铅房之外,有烧硫璜之炉,此炉内又有盛硫镪水与硝之小盆,炉内硫璜着火燃烧,其热则令盆内之硝化分气体,至合于硫璜之气,由管共入铅房内,铅房之边,另有锅炉一座,为喷水汽入铅房之内,则硫、硝、气三物各有雾形,在铅房内互相变化,凝成硫镪水,再入铂锅或铂甑内,令为之极浓之硫镪水,合于军事只用。”此乃铅室法制硫酸。
硫酸是化学工业和军事工业的基本原料,制得硫酸就可制得硝酸、硝酸钾,为我国生产近代火药提供了必要的条件,中国近代化学工业亦由此开始。
铅室法制硫酸在近代军事中发挥了较大的作用。“徐寿父子引进的铅室法制硫酸在我国长期沿用。抗日战争时期,晋察冀边区唐县人民,用陶瓷大缸做设备建立硫酸厂,制造火药;陕甘宁边区延安北面紫芳沟,也建厂制硫酸,生产火药。解放战争时期,大连化工厂生产硫酸制造硝化棉,支援解放战争,都采用铅室法工艺。”
新中国成立后,较铅室法先进的接触法生产硫酸开始发展,并逐步代替铅室法制硫酸。到1983年,接触法生产硫酸已占硫酸总产量的98%,铅室法制硫酸基本上被取代。至此,徐寿父子在19世纪70年代引进的铅室法制硫酸,在中国沿用了100多年后退出了历史的舞台。
二、造机制器
徐寿、徐建寅父子精于造机技术,自然知晓“工欲善其事,必先利其器”,所以在制火药之前,已经着手造火药的“绝巧轮器”了。
龙华黑色火药厂在建厂时规模就比较大,自制机器设备较齐全,包括小马力(15匹、20匹、24匹、30匹)的蒸汽机和汽炉以及自行制造的粉碎机、成粒机、烘干机等。随着生产的发展,龙华火药厂的规模也逐渐扩大,不断修建和改建厂房:1878—1879年,龙华火药厂扩建了提磺房、试药房和舂药房;1880—1881年,扩建了试药房和装药房;1882年,又扩建了提硝房、汽机房和停药房。其间又不断添置机器设备、招进新员工等。截至1904年,龙华火药厂已具有各种机器86台,厂房等199间,职工156人;已生产黑火药达4,978,137.5磅,栗色火药1,154.88磅,无烟火药331,700.5磅。
附表:1904年龙华火药厂概况
概况(总计) |
类目 |
数量 |
机器(86台) |
制黑药30匹马力汽机 |
2部 |
制黑药24匹马力汽机 |
1部 |
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制黑药20匹马力汽机 |
1部 |
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制黑药15匹马力汽机 |
1部 |
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汽炉 |
10座 |
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提硝房造药机 |
19部 |
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制栗药150匹马力汽机 |
1部 |
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造药试药机器 |
20部 |
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制无烟药120匹马力汽机 |
1部 |
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造药机器 |
30部 |
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厂屋(199间) |
制黑药汽机汽炉房 |
15间 |
提硝磺焖炭造药房 |
56间 |
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堆栈 |
29间 |
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制栗药汽机汽炉房 |
9间 |
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煏紫炭碾硝磺造药房 |
76间 |
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试药房 |
5间 |
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制无烟药汽机汽炉房 |
9间 |
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员役(156人) |
委员 |
4人 |
司事 |
2人 |
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匠目 |
3人 |
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工匠 |
136人 |
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小工 |
11人 |
关于沪局机器等事,江南机器制造总局总办冯俊光、郑藻如在1870年4月30日的《上督抚宪禀》(再拟开办学馆事宜章程十六条)中称:“学习制造,自莫善于以器制器,而先致力于以器制器。其机器之大者合之则为一体,分之则不下百数十件,然一件之中,又有合十数件而成者,每制一器,又经数十手而始成。其制造之次第,始则考究图说,以意参酌,绘画图样,脱稿之后,有总有分,仍照尺寸推展,画图于木板上。木工仿木样。铁工范士成模,乃能熔铁鼓铸。年来制造最大者,如第一号、第四号轮船,造成汽机全副,恬吉、操江,及第四号轮船造成汽炉全座,即厂中机器,除购买外,其自行制造者,已居大半。此后遇有需用,各项机器不必购自外洋,均应广为制造。”由此可见当年沪局“以器制器”即机械制造业的水平和规模。
1875年,徐建寅奉调济南创办山东机器局,自行设计全套火药机器图样,向英国厂家退棘车仑公司定制机器。徐寿依据山东机器局的资料和傅兰雅编译成《火药机器》,刊登在《格致汇编》1881年2—5月各卷上。《火药机器》介绍了煏炭、淋硝、提硫的工艺和所用的机器和设备;还介绍了碾匀、轧碎、压实、成粒等机器,以及药粒去粉、药粒制光、药粒烘干、成砾子火药、割砾子火药、测火药硫密等机器;文中未说明我国上海、天津、济南、广州等地火药局,均采用“西法机器”制火药。
《火药机器》还插有徐寿绘制的14幅机械制图,其中有两张大幅彩色火药机器粉碎机、成粒机的插图(本文提供的插图是原图复印件),机器图的柱脚上有“徐雪邨”字样的署名。这是徐寿绘制的中国第一张机械制图(工程制图),也是中国第一张彩色立体图样。
《火药机器》插图:粉碎机
《火药机器》插图:成粒机
三、研制火药
龙华火药厂“仿化学之理分制药料”,采用西方制法用机器生产火药的工艺流程,如淋硝、淋磺、碾磨、压药、造粒、烘干等工艺,改变了我国传统的粗工、粗料、粗器的火药制法,由此改进了我国火药的质量。具体的工艺流程如下:将黑火药三种原料按硝酸钾75%、硫磺10%、木炭15%的配比分别用球磨机磨细,然后精确称量装入混合机中混合均匀;用轮碾机碾与压实;用轧药机粉碎;再用水压机置铜板间压实;用粉碎机将板状药粉碎成颗粒;用筛药机除粉;药粒经光泽机加石墨粉变光泽;置盘内烘房烘干,即制成粒状黑火药成品。
与此同时,龙华火药厂又研制成功六角饼火药,即一种六角形的块状火药,这种火药因多孔而燃烧速度快、威力大。
之后栗色火药制成。栗色火药外观呈栗色,原料配比为硝酸钾80%、硫磺4%、木炭16%,仍属于硝、硫、炭组成的混合物火药。栗色火药的烧炭、碾碎、混料、压片成型、烘干等工艺作了改进,能够适用近代军事对枪炮发射的要求。栗色火药的制法与黑火药大致相同,不同的是它缩短了木材的焙烧时间并降低了焙烧温度,压成单孔或多孔具有一定几何形状的药饼,然后低温烘干。栗色火药具有点火方便、膛压低、弹子初速加快的特点。
此后龙华火药厂又制成了棉花药、汞爆药,可见于《清史稿·徐寿传》中的记载:“既而设制造局于上海,百事草创。寿于船炮枪弹多所发明,自制强水棉花药、汞爆药。”至此,火药研制已由硝酸钾、硫磺、木炭配比的混合物火药,发展到化合物火药棉花药,这显然是一种质的飞跃。
接着白火药也研制成功。1875年11月16日,李鸿章等《奏销江南制造局同治六年至十二年动支各款析》称:“该局又在局西十里之龙华地方分厂治具,如法开造……就中试用化学,兼造白火药及各种镪水,均有成就。”
四、局厂沿革
龙华火药厂(局)的历史,可以追溯到1865年清皇朝在上海创建江南机器制造总局。当时建局的目的是既能造船和造舰,又能制枪、造炮、生产军火弹药;显然,设立火药厂应是在总局规划之内的。
1874年,徐寿父子“于同治末年(1874)奉两江总督曾国藩(生前)之令,创设黑色火药厂于龙华”;之后的1875、1892、1893年,枪子厂、栗色火药厂、无烟火药厂相继建成。至此,龙华火药厂(局)在龙华镇已建有四个工厂;此外,还于1875年在松江建立了一个火药库。
1905年,江南机器制造总局“船坞分家”,分设江南船坞和江南制造局。江南船坞专门建造船舰,1912年改称江南造船所,1949年,部分员工迁往台湾并在基隆新建第三造船厂,其余员工和随迁台湾的设备编入高雄左营第一造船厂。江南制造局专门生产枪炮和弹药,1911年更名为上海制造局,1916年又易名为上海兵工厂。龙华火药厂(局)在龙华镇的四个工厂则称为上海兵工厂分厂或上海龙华兵工厂。
1932年,上海兵工厂一度停工,遂将大部分机器移交龙华兵工厂;还有部分机器(包括撤迁到杭州的机器)并入南京金陵兵工厂;也有部分机器并入武汉汉阳兵工厂。是年9月,上海兵工厂停办;其时,上海龙华兵工厂是制枪、造炮、造军火的工厂。1938年,日军占领江南造船所、上海兵工厂及周边地区,并且把这里作为日军造船所,至此上海兵工厂不复存在。
抗战胜利后,上海龙华兵工厂继续生产军火,一直延续至今。
龙华兵工厂旧址,位于今上海市徐汇区龙华路2577号,现为中国人民解放军第七三一五工厂,又称上海龙华机械厂。厂内现存有1874年龙华黑色火药厂建厂时建筑,历经变迁,距今已有140年历史。2014年12月10日,我曾就龙华兵工厂工业遗产保护问题致信中国人民解放军南京军区装备部,2014年12月24日,上海沪陵集团公司陈平副董事长和金澄女士在南京军区装备部许部长的指示下专程来我家做过访问。
五、写于龙华兵工厂建厂140周年之际
徐寿、徐建寅父子在江南机器制造总局从事造船、造舰、造蒸汽机、制器械机床以及制枪、造炮、造火药等事,卓有建树。此外,徐寿之侄徐益丰(字子勤)在上海龙华兵工厂任职30多年,先后担任过工长、领班和委员等职。徐寿孙辈也与龙华兵工厂有着不解之缘。
1917年10月,“陆军总长段祺瑞呈请任命徐尚武为上海兵工分厂(后称龙华兵工厂)厂长” 。徐尚武(1872—1958),徐建寅次子,又名徐衡山、徐振清,我国近代科学家。1912年任北洋政府陆军部军械司技正。1922年大总统府军事处第一厅咨议,授勋五位,陆军中将。1913年,在上海兵工厂用新法研制成功无烟火药,生产硝化甘油炸药。1915年在山东德县兵工厂仿制成中国第一代黄色炸药(苦味酸)。1924年研制成功安全炸药。这几种炸药皆为我国首创,徐尚武堪称中国近代黄色炸药和安全火药奠基人。他还著书《徐氏火药学》22卷,总结了徐寿祖孙三代研制火药的理论和实践经验,这是我国近代火炸药领域第一部全面系统的专著。
“徐建寅第三儿子徐少虎曾任龙华兵工厂技术处长、襄办,广东石井兵工厂厂长;第五儿子徐卓候曾任龙华兵工厂总务处长;徐建寅之侄徐翰臣曾任龙华火药厂厂长。”
此外,徐寿故居,据考在今高昌庙龙华路37号,五开间二层楼房,上层是生活区,下层是实验室,抗战时遭到日军轰炸后坍塌损坏。徐氏在徐汇也有老宅,系徐建寅的长子徐家保的寓所,坐落在今徐汇区永嘉路慎成里16号,屋内藏有文物古籍等。徐家保第三个儿子徐鄂云(美籍,曾任贵州省粮政局副局长,1946年赴台湾)记述了永嘉路徐宅之事:“徐寿肖像版模钢板,大约为5×7英寸(注:1英寸为25.4毫米),厚度三四分(1英寸为8分),手工雕制,英国制品,背面托以约2英寸厚的木板,软钢板模为大,装扁木匣内。此物向存我家,和徐建寅遗像石印版叠置在一起,应无灭失之理。我家指上海永嘉路慎成里寓所。”1946年,我曾去过永嘉路慎成里16号徐宅,见到我的伯祖母、徐家保夫人唐梅仙和其儿子徐倬云、女儿徐贤乐(后去台湾)。叔父徐鄂云所记徐寿肖像钢模板和徐建寅遗像石印版历经岁月沧桑,现不知所终。
值此龙华兵工厂建厂140周年之际,特此撰文,表示对高祖父雪邨公、曾祖父仲虎公、叔曾祖父子勤公、伯祖父衡山公和翰臣公、祖父少虎公、叔祖父卓候公等的敬仰和怀念。
参考资料:
1.徐泓:《江南制造总局创办龙华黑色火药与徐寿父子》,《江南舰船技术》2012年第5期第59—62页。
2.徐泓、徐宇、徐世珍:《中国引进铅式法制硫酸与天津机器局》,《天津文化》2011年第1期第44—45页。
3.徐泓:《徐建寅与山东机器局》,《春秋》2008年第4期第25—27页。
4.徐泓、徐宇、徐世珍:《徐建寅督办武汉保安火药局》,《武汉档案》2010年第四期第31—33页。
5.徐泓、徐宇、徐世珍:《徐建寅督办汉阳钢药厂自造无烟火药》,《武汉文史资料》2011年第8期第37—38页。
6.徐泓:《徐寿、徐建寅与中国近代科学引进》,《出版史料》2008年第1期第109—113页。
7.徐泓、包正义:《徐建寅与中国近代火药》,《湖北方志》2013年第6期第45—46页。
8.徐泓、包正义:《徐寿、徐建寅与中国近代兵器工业》,《上海地方志》2013年第四期第26—30页。
9.徐泓:《高祖父徐寿铜像暨徐寿研究会建立始末》,《无锡史志》2005年6—7月第17页。
10.包正义:《徐氏五代与火药》,日本国《工业火药》昭和63年5·6月,第49卷第3册200—202页。
11.徐泓:《曾祖父徐建寅生平事略》,《无锡史志》2006年第5期第16—18页。
(徐泓系徐寿第五代孙,徐寿研究会副理事长;包正义系徐寿研究会理事,上海交通大学高级工程师;顾敏立系徐寿研究会理事,上海建筑防水材料集团公司职员)
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