一、淘金与脉金矿的开采
卢本珊、王根元在《中国古代金矿的采选技术》一文中指出：“金矿资源主要分两大类：一类为脉金矿，矿床大部分分布在高山地区，由内力地质作用（主要是火山作用、岩浆作用、变质作用）形成。脉金矿又称山金矿、内生金矿；另一类为砂金矿，由山金矿露出地面后，经过长期风化剥蚀，破碎成金粒、金片、金末…又通过风、流水等的搬运作用，在流水的分选作用下聚集起来，沉积在河滨、湖滨、海岸而形成冲积型、洪积型或海滨型砂金矿床。”
由于金矿的蕴藏方式不同，开采方式也随之分为两类：一类为淘采砂金矿床即淘采水中或土中的砂土来获取其中的黄金；另一类为挖掘巷道，开采地下矿脉后提取出黄金。中国古代采选金矿的传统方法主要是前一种，而宋代在继承了前一种传统方法的同时，也发展了凿井采金的生产。南宋人洪咨夔在《大冶赋》中对这两种采金的方法均有描述：
但见汰金有洲，淘金有岗，瑞金有监，通金有场……浚琦碛以采摭，画蝉沙而披漉。大如落萁之豆，小如脱秕之粟，轻如麸之去毙，细如尘之生曲。澄之汰之，倏胂蒲掬。渠阳泽铣，毓奇溪洞。寻苗厕沟之邃，破的碹壁之壅。炊以火则流脂铁笼之烈，淬以水则舂糜铅杵之重。吉挺旅陈，符采飞动。
铸神鼎而制嘉量，是为万世不穷之用。
下面结合洪咨夔的记述先来看一下宋代的淘金生产：宋代淘采黄金，主要是在江河水中和河床沙地淘汰而得。洪咨夔提到的“汰金有洲，淘金有岗……浚崎碛以采摭，画蝉沙而披漉”之句，就是指淘采砂金的场所和劳作过程。砂金的颗粒大小和形状多种多样，“大如落萁之豆，小如脱枇之粟，轻如麸之去藐，细如尘之生曲”，最常见的是似沙粒大小的“沙金”和形如麦麸的“麸金”。另外，在宋代的广南西路等西南部地区，山谷田野中也可淘金。据范成大记载：“生金出西南州峒，生山谷田野沙土中，不由矿出也。峒民以淘沙为主，杯土出之，自然融结成颗。大者如麦粒，小者如麸片，便可锻作服用，但色差淡耳。欲令精好，则重炼取足色，耗去十二三，既炼则是熟金。”周去非在《岭外代答》中也提到：“广西所在产生金，融、宜、昭、藤江滨与夫山谷皆有之。邕州溪峒及安南境皆有金坑，其产多于诸郡……凡金不自矿出，自然融结于沙土之中。小者如麦麸，大者如豆，更大如指面，皆谓之生金。”从以上记载可以看出，宋代人称为“生金”的，是指淘采出后不经熔炼的黄金；称为“熟金”的，则是指淘采出后再入炉熔炼去除杂质的黄金。
水源便利的地方，淘金活动可以常年进行，但各地由于矿砂中含金量的差异以及使用的淘金工具不同而产量各异。唐开元年间，陈藏器在《本草拾遗》中曾记录了“麸金生水沙中，毡上淘取或鹅鸭腹中得之”等方法，第一种是使用毛毡作为淘金工具，这在当时可能是普遍采用的方法。等二种是借助于鹅鸭吃入腹中后又通过粪便排出体外的方法获得黄金。这种方法，宋代仍然沿用，例如，南宋人周去非在《岭外代答》中提到：“邕管永安州，与交陆一水之隔尔，鹅鸭之属至交耻水滨游食而归者，遗粪类得金……”。
但这只是偶然的、少量的获得，不可能作为各地生产黄金的普遍手段。根据史料记载，宋代使用得更多的则是以下的方法。朱或的《萍州可淡》云：“两川冶金，沿溪取砂，以木盘淘，得之甚微，且费力。登、莱金，坑户止用大木，锯剖之，留刃痕。投沙其上，泛以水，沙去，金著锯纹中，甚易得。”这里提到宋代两个地区淘金时使用的两种工具，一个是四川地区，用木盘淘金，便于个人手持操作，适合于分散的个人作业，但生产效率较低。另一个是富产黄金的京东路地区，淘金方法是把独木剖开，凿成凹槽，即制成木溜槽，由人投沙其中，冲水淘采。由于金的比重高于沙土，所以在冲水淘选的过程中被沉积在木溜槽的底部，又受到锯纹等凹痕的保护，不会被水冲走，便于采集。这种方法便于采用集体劳作的形式，生产效率较高。宋代使用的淘金工具，除前面提到的毡、木盘、木溜槽等外，《大冶赋》中有“倏胂蒲掬”之词，华觉明等人解释为“用蒲叶集取金砂”，并指出“这是其它文献中罕见的”。据此推测，“倏胂蒲掬”也可能是指采金者用蒲叶编成簸箕之类的工具来淘金。另外，在远离水源之地，人们则利用降雨时节收集黄金。唐代人樊绰的《蛮书》中记载了云南地区的采金活动：“生金，出金山及长傍诸山、藤充北金宝山。土人取法，春冬间先于山上掘坑，深丈余，阔数十步。
夏月水潦降时，添其泥土入坑，即于添土之所沙石中披拣。有得片块，大者重一斤或至二斤，小者三两、五两，价贵于麸金数倍。”宋代人李石的《续博物志》中仍有此类记载。可见，在云南山区，人们长期以来一直巧妙地利用了夏季雨水冲刷的方法采金。不仅如此，由于当地砂金颗块较大，人们还可以用手工拣选的方法直接挑出黄金。
再看脉金矿的生产：
宋代的采金者除了以淘采砂土的方式寻找黄金外，还注重查找脉金矿“苗路”，进行地下开采。宋人在开宝年间（968～975）注释陈藏器《本草拾遗》所述《金屑》条时已提到：“按陈藏器《拾遗》云……常见人取金，掘地深丈余，至纷子石。石皆一头黑焦，石下有金，大者如指，小犹麻豆，色如桑黄，咬时极软，即是真金。”到北宋末期，寇宗爽在《本草衍义》一书中进一步将纷子石称作“伴金石”，日：“颗块金即穴山或至百十尺，见伴金石，其石褐色，一头如火烧黑之状，此定见金也，其金色深赤黄。”从而确定了此石与金矿的共生关系。这说明，唐代采金者的发现，经过宋代采金者的实践而被肯定，并总结成寻找金矿的理论依据。
据宋代史料提供的情况看，当时无论是南方地区还是北方地区都有开采脉金矿的活动。京东路的登州、莱州，不仅产砂金，也是脉金矿产地。欧阳修在为胡宿作的墓志中提到：“庆历六年夏，河北、河东、京东同时地震，而登、莱尤甚。”当时胡宿认为这是不祥之兆，“必有内盗起于河朔。明年，王则在贝州起兵反叛，公（胡宿）又以为登、莱视京师为东北隅，乃少阳之位也。今二州并置金坑，多聚民以凿山谷，阳气损泄，故阴乘而动。县官入金岁几何，小利而大害，可即禁止，以宁地道”。从胡宿的“多聚民以凿山谷，阳气损泄”之意来看，登、莱等州除有淘金活动外，无疑还从事着开采脉金矿的活动。南方地区，脉金矿的开采场地就更多了。绍圣三年（1096），湖南转运司上言潭州益阳县金矿兴发之事时，特意强调：“先碎矿石，方淘净金，抽分槿（榷）买人官”。南宋末朱辅的《溪蛮丛笑》对辰州地区采金活动也有记载：“沙中拣金，又出于石。
碎石而取者，色视沙金为胜。金有苗路，夫匠识之，名丝金。”可见，两宋时期，益阳县、辰州等地从事的也都是开采脉金矿的活动。
开采脉金矿的过程要比淘金复杂得多。由于地下采出的脉金矿石，带有大量的岩石杂质，所以开采出矿石后，首先要破碎矿石，再进行精选。我认为，洪咨夔在《大冶赋》中提到的“寻苗厨沟之邃，破的碹壁之壅。脓以火则流脂铁笼之烈，淬以水则舂糜铅杵之重”等句内容，就是指开采、碎选脉金矿石的过程，然而，已往的研究者并没有对这一过程作出明晰的解释。事实上，早在南宋时期，王象之在《舆地纪胜》中有一条靖州开采脉金矿的记载，恰恰为《大冶赋》这段记述提供了清晰的注解。现将《舆地纪胜》中靖州开采脉金矿的内容全文抄录如下：
金井邪直深浅不等，或十丈、或二十丈、或三十丈、或五十丈；或直或曲，或横或邪，因其苗脉所向而随之，至于水际而止。故春夏多为水所淹，秋冬则水泉收缩而可以取矣。然宝之所生，皆有碹石以为之墙壁，而矿取其中。善取者乃得其真矿，否则多杂碹磙。是故，或厚或薄，或多或少，不能齐也。辨矿之术，铜豆为先，黄窠鸟窠次之，若金星见于石，则兴废（发）之兆也。炉院在金场山之下。围以木栅，而臼杵布于四方；中为水池，而：欠堂环于其上；临池作亭，乃监官阅视之处也。每自井中凿来矿石，则载以柴而火之；淬以水而舂之；淘汰殆尽，而金始见矣。
王象之的描述通俗易懂，明确地解析了洪咨夔《大冶赋》的内容，为我们揭示了宋代劳动人民从脉金矿床中获得黄金的生产过程。
结合《舆地纪胜》的记载释读《大冶赋》可知，脉金矿的生产过程大致要经过以下几道工序：第一步，从地下采出含金矿石。《舆地纪胜》指出：“然宝之所生，皆有碹石以为之墙壁，而矿取其中。
善取者乃得其真矿，否则多杂碹磙”，此句即为《大冶赋》中“寻苗厨沟之邃，破的碹壁之壅”的过程。“寻苗厨沟之邃”是指：在开采中，由于受到降雨因素引起的地下水季节性涨落的影响，矿脉时而显露，时而被淹，寻找苗路、开采矿脉只能挖掘到水际而止。“破的碹壁之壅”是指：采挖时，因含金矿石蕴藏在殖石之内，需破碹石取之。第二步，破碎含金矿石。破碎矿石的过程是：先用柴火烧灼矿石，使其酥脆析裂；然后用水淬之，使其突然遇冷破碎成小块，再舂成矿末。这一工序也就是《大冶赋》中所说的“掀以火则流脂铁笼之烈，淬以水则舂糜铅杵之重”。第三步，用水淘洗矿末，即用重力选矿法淘出金末或精矿。经此三道工序生产出的金只是等同于宋人所说的“生金”，尚需用炉熔炼，去除杂质后制成固定形制。这一道工序，王象之没有提及，但是在生产过程中是实际存在着的。
《大冶赋》中“吉挺旅陈”之句就是表明淘选出的金末要经过熔炼制成金铤。另外，寇宗爽的《本草衍义》卷五《金屑》条中也明确地指出：无论是颗块金还是麸金，“此等皆是生金也。其金得之皆当销炼。麸金耗折少，块金耗折多”。除了对金要进行提纯的需求外，从便利运输和贮藏的角度考虑，将生金熔铸成型也是当时必不可少的一道工序。
在宋代的采金史料中，常有直接淘采出纯度高的大金块的记载。例如：宋仁宗庆历四年五月乙亥，“（江南西路抚州）金豁县得生金山，重三百二十四两（按：宋秤一斤为16两，每两约40克。三百二十四两约重12960克）”，登州、莱州有时能采出“重二十余两为块”的黄金。而在北宋徽宗政和五年六月，在荆湖南路潭州属下的芦荻冲淘金时发现一块重达九斤八两（约重6080克）的生金块，“同日淘得颗块金甚多，及自七月二十日掘得碎金，后来至十：二月十八日又复掘得金四百七两二钱”。同年十：二月，“据邕州申：万州永依寨告发枕门等处出产金宝，采到生大金花，不经烹炼，一块重一十一斤五两（约重7240克），一块重七斤八两（约重4400克）”。上述采到大金块的地区，往往是蕴藏着丰富金矿资源的地区。
以上诸多记述有力地说明，宋代在淘取砂金与开凿脉金矿的生产活动中，努力挖掘生产潜力，改进生产技术，：芷发展传统的淘金生产的同时还积极致力于扩大脉金矿床的开采地域，从而使我国黄金生产量达到了一个新的高度。
二、银矿中火爆法、灰吹法的应用
有关宋代银矿的开采冶炼技术，南宋人赵彦卫在开禧二年（1206）写就的《云麓漫钞》中有以下记载：取银之法：每石壁上有黑路，乃银脉。随脉凿穴而入，甫容人身，深至十数丈，烛火自照。所取银矿皆碎石，用臼捣碎，再上磨，以绢罗细。然后以水淘，黄者即石，弃去；黑者乃银。
用面糊团入铅，以火煅为大片，即入官库。俟三两日，再煎成碎银，每五十三两为一包，与坑户三七分之，官收三分，坑户得七分。铅从官卖，又纳税钱，不啻半取矣。它日又炼，每五十两为一铤，三两作火耗，坑户为油烛所熏，不类人形。大抵六次过手，坑户谓之过池。日过水池、铅池、灰池之类是也。
这段记载讲述的是南宋高宗至孝宗时期建宁府松溪县瑞应银场的采银状况。其工艺过程大致如下：凿取矿石一一粉碎矿石——淘矿选矿——在选出的矿末中加入铅——制成矿团——入火煅打成片——煎成碎银——精炼后形成五十两一锭的银锭。文中提到炼成精银大致要经过六道工序，其中，“过水池”是指用水淘洗矿末，过“铅池”是指“用面糊团入铅”，但文内并没有述及过“灰池”
的情况，因此赵彦卫的记述并没有完整地反映出银矿冶炼的全过程。
洪咨夔在他所作的《大冶赋》中对冶银生产过程也有一段描述，其文日：
余宦游东楚，密次冶台，职冷官闲，有闻见悉纂于策。垂去，乃辑而赋之。其词曰：……银城有场，银斜有坑，银玉有坞，银嶂有山。宝积张万窦之空洞，天寿倚一柱之躜坑。立岩墙而弗顾，慨循利而忘安。谎路深入，阁道横蹑。篝灯避风而上照，梁杠插水而下压。戽枵深穿之腹，炮泐骈石之胁。捷跳蛙其不系，磔苍髯而可镊。碓山籍矿而殷雷，淘池搅粘而飞霎。流景倒烛，星星晔晔。烧窖熟，盒炉裂。铅驰沸，灰窠发。
气初走于烟云，花徐翻于霜雪。它山莫优，朱提则劣；于以供王府匪颁之用，于以补冶台贷本之阙。