经历两次鸦片战争后，自19 世纪60 年代开始，有鉴于西方列强的船坚炮利，清朝统治阶级中分化出一个洋务派，由他们掀起“借法自强”的洋务运动。从此至90 年代中期，洋务派以“中学为体，西学为用”为指导思想，举办了一系列求强求富的活动，如制造枪炮船舰，编练新式陆海军，兴办近代工矿企业，设立学堂，派遣留学生等。为解决兵工厂所需的原料、燃料和经费等问题，自十九世纪七十年代开始兴办了一批用新式机械从事开采、冶炼的金属矿山和冶炼工厂，在开办官办金属工业的同时，民族资本主义的金属工业也有所发展。甲午战争后，清政府看到“强敌环伺、伏莽潜滋”①，并因国内革命运动的高涨，而强调扩充军事工业，与此相应，官私矿冶业也有所发展，同时，外资开办的矿冶厂也日渐增多。1913 年第一次世界大战爆发后，因进口减少而出口增加，从而为中国金属冶炼事业提供了空前未有的良机，使我国的金属冶炼在这一时期得以较快地发展。
钢铁冶炼由于制造枪炮、弹药、轮船和铺设铁路需要大量钢材，而向国外进口又要耗费巨额资金，所以洋务派所办的金陵制造局、江南机器制造总局、福州船政局、天津机器局、湖北枪炮厂等兵工厂都附设有新式冶金设备，但没有形成生产规模。在19 世纪90 年代钢材需求量大增的情况下，发展冶金乃成为第一要务，为此，1890 年海军衙门在奏折中写到：“设立炼铁，乃开办铁路、铸造枪炮之第一要义。”②张之洞说：“枪炮、路轨各厂皆以铁厂为根。船板、锅炉及各机器皆需要精钢，炮钢尤精，今日炼钢尤为自强要务，必宜速为讲求。”③李鸿章也说：“船炮机器之用，非铁不济、非煤不济。”④在此形势下，我国近代新法冶金事业逐步发展起来。1885 年兴办贵州青谿铁厂是我国兴办钢铁厂的第一次尝试，而1890 年汉阳钢厂的建立，则标志着中国新法冶金的正式开端。
1885 年贵州巡抚潘霨奏准清廷办购近代钢铁冶炼设备，创立青谿铁厂。
1886 年2 月，潘霨将青谿县城土炉炼的铁，送“南北洋”检验，“经沪津局试验，均称绵软而韧”，与洋铁相同，如果用近代技术方法冶炼，“其质地之良，比洋铁有过之而无不及也”。遂派员赴英国游历各厂，观其所用之具，择要购买，于1887 年购回日产25 吨高炉1 座、1 吨贝塞麦酸性转炉2 座、炼熟铁炉8 座、轧条机3 座，共花费12610 英镑。潘霨的胞弟潘露被委任为该厂总办。此人曾任江南制造总局会办，人称其“语及机器、化验、制造诸事，在在熟谙”。潘露就任后，带领各项工匠抵青，经营五载，积劳成疾于1890 年7 月10 日病故（另说是畏惧追究，吞金自杀）。而该厂于1890 年6月26 日开炉出铁，因为资金紧缺，厂址距离焦炭产地有数百里之遥，导致焦炭成本高，加上缺乏经营管理人才及交通不便等原因，致使该厂投产不久即① 光绪二十五年一月两江总督刘坤一奏议，见《东华续录》卷151，第32 页。② 《张文襄公全集》卷96，第21 页。
③ 《张文襄公片牍》卷16“致海署”。
④ 《李文忠公全集·奏稿》卷19。
停产。①如果说青谿铁厂的创办是中国新法冶金的尝试，那么，张之洞于1890年开始建立的汉阳铁厂则是我国大规模引进新法冶金的开端，正式拉开了建立中国近代钢铁联合企业的序幕。作为洋务派代表人物之一，张之洞早在1881—1884 年担任山西巡抚期间，见山西煤矿资源丰富，就曾萌发开矿山、办铁厂的想法。任两广总督后，他看到国内所需钢铁及机器皆购自外国，事事仰给于外人，尤非长远之计，因而于1889 年开始拟在广州城外设立铁厂。张之洞因提出修建芦汉铁路的建议获得醇亲王奕䜣的支持，遂被调任湖广总督，新任两广总督李翰章以广东铁资源不足和资金困难为由，建议铁厂移往湖北兴建①。该厂于1891 年8 月在汉阳正式动工，至1893 年12 月22 日竣工，次年6 月正式投产。全厂包括大小10 个分厂，内有248 立方米高炉两座、8吨酸性转炉2 座、10 吨平炉1 座，钢轨厂有800 毫米轧机，还有铁货厂、熟铁厂、机器厂、铸铁厂、造鱼尾板道钉厂、自备电厂和轮船、码头等，投资为546 万两库平银，如再加上在广东时购机垫付的预定金13 万多两及从广东调湖北运矿船1 只10 万两，则总共投资569 万两以上。在兴建汉阳铁厂的同时，张之洞还从德国购买采矿设备，建设大冶铁矿，铺设了30 多公里轻便铁路，使之成为中国第一个用近代技术开采的露天铁矿。该矿于1891 年开始生产铁矿石，年产4 万吨。
由于对冶金工业毫无经验，同时也缺乏知识，张之洞办厂时不免出现一些失误。如配置的两座酸性贝塞麦炉，不适合于含磷较多的大冶矿石，影响了所产钢轨质量，使钢轨容易脆裂，遭到用户抵制，企业亏损延至1903 年，该炉不得不停产。由于焦煤供应不上，生产时停时续，以致只好高价购买北方开平矿和从德国进口的焦炭。
为寻求资金来源，张之洞保举盛宣怀招商承办汉阳铁厂，在招商承办章程中规定，每出一吨生铁提银一两以还官本，官本还足以后继续提取以为报效。先招商股100 万两，年利八厘；商办之后，用人理事，均由督办一人经手。从1896 年4 月11 日起由官办改为官督商办。为了保证铁厂产品的销路，清廷于同年9 月任命盛宣怀督办总公司，并要求全国所需的钢铁材料应向汉阳铁厂购买，还批准汉阳铁厂的产品减免厘税五年。
官督商办后，着手解决焦煤的难题，1898 年3 月，由张之洞、盛宣怀上奏，决定在江西萍乡采煤炼焦，并提出禁止另设公司，各小煤厂的煤由萍乡煤矿总局统一收购，并吞和收买小井265 口。至1907 年，该厂基建工程完成，解决了铁厂的燃料问题。另一个大问题是钢铁产品质量问题。1904 年，盛宣怀派李维格出国考察，李维格认为：“铁厂命根，全在铁矿、焦炭。应将所有生料带往外国考验（化验）。倘生料不合化炼，则旧厂必须停止，断无扩充之理；如果合用，承炼成钢铁，本轻质佳，可期与欧美争胜，然后放手去做。”李维格等人带着矿石、焦炭、生铁、钢材等样品，自1904 年3 月赴日本、美国、欧洲考察，与国外同行切磋，听取他们的建议，并请英国化学家梭德对样品进行化验。化验结果表明，铁矿石含铁60—65％，是好矿石，但含磷高（＞0.1％）；焦炭质量上佳；贝塞麦炉所产钢含磷0.20％。由于钢中含磷过高，使钢轨易脆裂。归国后，李维格向盛宣怀提出：“炼钢有酸性、① 孙毓堂编：《中国近代工业史资料》第一辑下册，中华书局1962 年版，第674—687 页。① 刘汉明主编：《汉冶萍公司志》，华中理工大学出版社1990 年版，第16—20 页。碱性之别，酸法不能去铁中之磷，惟碱法能之。”①因此必须废弃贝塞麦而改用马丁碱法，同时建议购置新机、改造炉座、聘请外国工程师等。盛宣怀接受建议，并委任李维格为汉阳铁厂总办，负责该厂的改造扩建任务，从此开始了汉阳铁厂的大规模技术改造的序幕。他从欧美诸国择优购机，新建250吨炼铁高炉1 座；拆除原有的贝塞麦炉和10 吨小马丁炉，改建为30 吨马丁炉4 座；新建150 吨混铁炉1 座，辊径为1016 毫米的初轧机1 座，辊径为760 毫米的钢板轧机1 座以及其他辅助设备。聘请德国汉堡工厂工程师吕柏担任汉阳铁厂总工程师，还有4 名德国工程师，在技术上把关，并制定了严格的产品质量标准和化验、力学等检验制度①。
辛亥革命爆发后，工厂遭到战火破坏，外国技术人员撤走，工厂停产。
我国技术人员吴健率领技术人员负责进行恢复工作，使工厂基本恢复到战前水平。1916 年吴健被任命为汉阳铁厂厂长，兼任大冶铁厂副厂长，主持筹建大冶铁厂。1917 年兴建的大冶铁厂，建立两座年产450 吨的大型高炉，使汉冶萍公司成为亚洲最大的钢铁煤联合企业。企业的管理体制也从最初的官本官办发展到官督商办以至完全商办。第一次世界大战爆发后，各国互相厮杀，无暇东顾，加以战争需要，汉冶萍公司进入了发展的黄金时代。这一时期又购置开办了一批附属厂矿，投资兴办了一些合资企业。
改造后的汉阳铁厂面貌为之一新，产量与质量大幅提高。生铁产量1902年为15825 吨，1908 年增至66410 吨，1910 年猛增至119360 吨，1919 年达166096 吨，为该厂建厂以来的最高记录。炼铁耗焦也从1904 年的1.75 吨降到1910 年的1.05 吨。钢产量在1907 年新建平炉恢复生产后，至1919 年增至50113 吨。钢的品种除钢轨外，还有方钢、扁钢、等边与不等边角钢、工字钢、槽钢、丁字钢和八角钢等多种，钢中含磷降至0.012％。质量提高使产品信誉大增，销路顺畅，不仅国内有大批客户，而且远销至香港地区和日本、美国等地。
第一次世界大战前后，除汉冶萍公司有较大发展外，本溪、鞍山、上海、阳泉和石景山等地钢铁企业也先后起步，并获得了一定程度的发展。
综上所述，1840 至1919 年，钢铁业也和其他行业一样，引进了西方先进技术与设备，开始新法冶金，其中又以汉冶萍公司为代表，它是一座铁钢煤的联合企业，并与军工、铁路等行业发展紧密相连。
有色金属经过洋务运动，中国的有色金属工业也逐步发展起来，出现了一批官办的采用新式机械的厂矿。如漠河金矿等。同时，民族资本的金属工业也有所发展，在十九世纪八十年代以后的十多年中先后开办的有色金属金、银、铜等民营厂矿约有16 家。甲午战争后，矿冶业更加受到重视，自1904 年至1911年又先后开办了官办或官商合办的有色金属矿场12 处，如麻哈金矿、黄金洞金矿、观都金矿、赣州铜矿、水口山铅锌矿、蒙自锡矿、铜仁锑矿等。同时外资开办的矿场也逐渐增多。第一次世界大战爆发后，我国有色金属工业获得了空前的发展。
① 汪敬虞编：《中国近代工业史资料》第二辑上册，中华书局1962 年版，第476 页。① 刘汉明主编：《汉冶萍公司志》，华中理工大学出版社1990 年版，第195 页。矿冶业的发展推动了金属工业技术的引进，使我国的有色金属冶炼技术有了较大提高，但就总体而言，技术水平仍然是相当落后的。
在采矿技术方面，这时的金属矿山开采的设备和工艺还很落后，大多停留在手工操作的水平，仅个别矿山使用机器开采。如1909 年，官商合资集股成立的个旧锡务有限公司，从德国订购新式设备，1913 年开始机械化采锡。1927 年，平桂锡矿在水岩坝设模范锡矿场，采用砂泵、水轮开砂锡矿。对于地下开采，绝大多数矿山没有地质勘察报告，只有极少数（如云锡、水口山、锡矿山、大吉山等）凭露头和地质构造推测和估算，提出矿床评价报告。开采时也没有正规的开拓系统和采矿方法，一般是从矿体露头起，掘进弯曲而起伏不定的狭窄坑道，追踪矿脉或矿体，见砂采矿，采富弃贫。当时较先进的矿井是我国的第一口新式矿井——水口山铅锌矿一、二坑。1904 年水口山铅锌矿聘请夏佐卿于老鸦巢建成第一坑斜井，并装设锅炉、抽水机、吊车、铁轨，利用机械排水和运矿石。1914 年，在第一坑附近开第二坑竖井作为主风井，以后又陆续开拓三坑斜井和四坑盲井，形成一个竖井、盲井和斜井的联合开拓系统①。1916 年，板溪锑矿也开始采用西法开采。
在选矿技术方面，这时的选矿技术大多停留在落后的手工拣选和重力淘选方法。如锡选矿大都沿袭锤碎、马磨、人挑运搬、手工洗选方式。锑选矿则先将采下的矿石在窿内用肉眼分选一次，运至地面，以铁锤敲去矿砂的废石；将青砂（高品位硫化锑）与花砂（低品位硫化锑）分开，这叫锤选；再把粒度在10 毫米以下的碎粉砂置于篾筛中，浸入水桶，以手捧筛旋转震摇，矿砂留于筛底，细末及泥土沉入桶内（即淘选）；最后将淘选时沉入桶内的细泥砂置于三合土斜槽的高端，经水流使较轻的泥土与细砂分开（称为滴尘）。这时期较先进的选矿设施和技术是1909 年水口山铅锌矿建成的选矿厂，该选矿厂能处理非手工所能选别的铅锌混杂砂，是我国第一座机械重力选矿厂。主要设备有鄂式破碎机、对辊破碎机、圆筒回转筛、淘洗箱、威尔夫勒洗床等50 台，日处理矿量200 吨。全厂以蒸汽为动力，设有锅炉3 台，共120 匹马力。厂内装有手动吊车，原矿及废石利用卷扬机运输①。另外，机械化程度较高的个旧选矿厂碎矿、磨矿和矿砂选别采用了碎矿机、磨矿机和摇床。
在冶炼技术方面大多仍采用土法冶炼。
铜的土法冶炼工艺是先焙烧矿砂，然后进入鼓风炉冶炼，得到冰铜，进一步吹炼即得到粗铜。用土法炼出的粗铜一般只含铜85—90％，要得到精铜需要将粗铜放入反射炉精炼。1912 年云南会泽开始用反射炉精炼铜，炼出99.5％的精铜。
铅的土法冶炼，当用氧化矿原料冶炼时，将氧化矿直接加入鼓风炉，在高温下被木炭还原，熔铅从炉底流出。用硫化矿原料冶炼则要先脱硫，然后在鼓风炉中还原得铅。1910 年湖南建立黑铅炼厂，从美国采购机械设备，以鼓风炉火法冶炼。这是我国当时唯一西法炼铅的炼铅厂，能日炼铅砂50 吨。锡的冶炼在二十世纪以前普遍采用人力鼓风的土鼓风炉冶炼。1910 年① 湖南省地方志编纂委员会：《湖南省志》第9 卷《工业矿产志·冶金工业》，湖南出版社1991 年版，第76 页。
① 湖南省地方志编纂委员会：《湖南省志》第9 卷《工业矿产志·冶金工业》，湖南出版社1991 年版，第77 页。
云南锡公司开始采用水箱鼓风炉和煤气反射炉炼锡，因效率低而继续用土炉冶炼。
我国近代锑的冶炼技术有很大进步。1896 年粤商黄大成创设大成公司，从日本引进冶炼生锑（硫化锑）技术。1908 年梁焕奎兄弟创设华昌公司，从法国购得赫得士米德发明的蒸馏炼锑法专利，用挥发焙烧还原熔炼法从低品位矿砂中炼出纯锑，1909 年工厂投产。我国锑冶炼在工艺上有许多独到之处。一是华昌公司的赫氏焙烧炉经我国工人的实践，建成中国式挥发焙烧炉（俗称直井炉）①，大大提高了冶炼的质量和产量。这种焙烧炉不受赫氏专利的限制，故而遍及全国各地。二是高品位的氧化矿经破碎还原后直接还原成纯锑。三是把炼纯锑后的泡渣再炼纯锑，即将还原熔炼所产炉渣先在反射炉或坩埚中重熔还原成粗锑，然后在反射炉中炼成纯锑。
土法炼汞的土灶有蔑篓灶、葫芦灶、土圈灶（又称气包灶）三种，它们的冶炼方法一样，不过焙烧、冷凝部分形状各异，大小不同。1901 年贵州铜仁万山汞矿采用与英法水银公司1902 年竖炉炼汞大致相同的炼汞技术。
在1949 年前我国炼银一直采用如下的方法：先在水中淘洗含银的矿石细粉，得到精矿（称为“矿肉”），然后拌之以糊粉使成团，进行烧结，得到烧结块（称为“窖团”），再将“窖团”加入鼓风炉内冶炼，得到含银的铅，最后用灰吹法将铅氧化成密陀僧（PbO）除去，便得到银。云南、贵州等地近代仍采用类似上述的方法炼银。
土法炼锌使用马槽炉，其工艺是将氧化铝矿和还原用的煤粉混合后装入陶质蒸馏罐内，罐内接漏斗，加上铁盖，将罐排列于长方形土砖炉格上，加灼炭于格间，再加炭团，随着温度升高，锌质还原上升遇铁盖凝集，沉入漏斗凹处，取出放入模中，即为锌块。
① 赵天从：《锑》，冶金工业出版社1987 年版，第5 页。
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