宋子曰：五行之內，土為萬物之母。子之貴者，豈惟五金哉。金與水相守而流，功用謂莫尚焉矣。石得燔而成功，蓋愈出而愈奇焉。水浸淫而敗物，有隙必攻，所謂不遺絲發(fā)者。調和一物以為外拒，漂海則沖洋瀾，粘則固城雉。不煩歷候遠涉，而至寶得焉。燔石之功，殆莫之與京矣。至于礬現五金色之形，硫為群石之將，皆變化于烈火。巧極丹鉛爐火，方士縱焦勞唇舌，何嘗肖像天工之萬一哉！
○石灰
凡石灰經火焚煉為用。成質之后，入水永劫不壞。億萬舟楫，億萬垣墻，窒隙防淫，是必由之。百里內外，土中必生可燔石，石以青色為上，黃白次之。石必掩土內二三尺，掘取受燔，土面見風者不用。燔灰火料煤炭居什九，薪炭居什一。先取煤炭泥和做成餅，每煤餅一層疊石一層，鋪薪其底，灼火燔之。最佳者曰礦灰，最惡者曰窯滓灰。火力到后，燒酥石性，置于風中久自吹化成粉。急用者以水沃之，亦自解散。
凡灰用以固舟縫，則桐油、魚油調厚絹、細羅，和油杵千下塞念。用以砌墻石，則篩去石塊，水調粘合。墁則仍用油灰。用以堊墻壁，則澄過入紙筋涂墁。用以襄墓及貯水池，則灰一分，入河沙、黃土二分，用糯粳米、羊桃藤汁和勻，輕筑堅固，永不隳壞，名曰三和土。其余造淀造紙。功用難以枚述。凡溫、臺、閩、廣海濱石不堪灰者，則天生蠣蠔以代之。
○蠣灰
凡海濱石山傍水處，咸浪積壓，生出蠣房，閩中曰蠔房。經年久者長成數丈，闊則數畝，崎嶇如石假山形象。蛤之類壓入巖中，久則消化作肉團，名曰蠣黃，味極珍美。凡燔蠣灰者，執(zhí)椎與鑿，濡足取來，（藥鋪所貨牡蠣，即此碎塊。）疊煤架火燔成，與前石灰共法。粘砌成墻、橋梁，調和桐油造舟，功皆相同。有誤以蜆灰（即蛤粉）為蠣灰者，不格物之故也。
○煤炭
凡煤炭普天皆生，以供鍛煉金石之用。南方禿山無草木者，下即有煤，北方勿論。煤有三種，有明煤、碎煤、末煤。明煤大塊如斗許，燕、齊、秦、晉生之。不用風箱鼓扇，以木炭少許引燃，熾達晝夜。其傍夾帶碎屑，則用潔凈黃土調水作餅而燒之。碎煤有兩種，多生吳、楚。炎高者曰飯?zhí)?，用以炊烹；炎平者曰鐵炭，用以治鍛。入爐先用水沃濕，必用鼓鞲后紅，以次增添而用。末煤如面者，名曰自來風。泥水調成餅，入于爐內，既灼之后，與明煤相同，經晝夜不滅，半供炊爨。半供熔銅、化石、升朱。至于燔石為灰與礬、硫，則三煤皆可用也。
凡取煤經歷久者，從土面能辨有無之色，然后掘挖，深至五丈許方始得煤。初見煤端時，毒氣灼人。有將巨竹鑿去中節(jié)，尖銳其末，插入炭中，其毒煙從竹中透上，人從其下施拾取者?；蛞痪拢靠v橫廣有，則隨其左右闊取。其上枝板，以防壓崩耳。
凡煤炭取空而后，以土填實其井，以二三十年后，其下煤復生長，取之不盡。其底及四周石卵，土人名曰銅炭者，取出燒皂礬與硫黃。（詳見后款）凡石卵單取硫黃者，其氣薰甚，名曰臭煤，燕京房山、固安、湖廣荊州等處間有之。凡煤炭經焚而后，質隨火神化去，總無灰滓。蓋金與土石之間，造化別現此種云。凡煤炭不生茂草盛木之鄉(xiāng)，以見天心之妙。其炊爨功用所不及者，唯結腐一種而已。（結豆腐者用煤爐則焦苦。）
○礬石 白礬
凡礬燔石而成。白礬一種，亦所在有之。最盛者山西晉、南直無為等州，值價低賤，與寒水石相仿。然煎水極沸，投礬化之，以之染物，則固結膚膜之間，外水永不入，故制糖餞與染畫紙、紅紙者需之。其末干撒，又能冶浸淫惡水，故濕瘡家亦急需之也。
凡白礬，掘土取磊塊石，層疊煤炭餅鍛煉，如燒石灰樣。火候已足，冷定入水。煎水極沸時，盤中有濺溢如物飛出，俗名蝴蝶礬者，則礬成矣。煎濃之后，入水缸內澄，其上隆結曰吊礬，潔白異常。其沉下者曰缸礬。輕虛如棉絮者曰柳絮礬，燒汁至盡，白如雪者，謂之巴石。方藥家鍛過用者曰枯礬云。
○青礬 紅礬 黃礬 膽礬
凡皂、紅、黃礬，皆出一種而成，變化其質。取煤炭外礦石（俗名銅炭）子，每五百斤入爐，爐內用煤炭餅（自來風不用鼓鞲者）千余斤，周圍包裹此石。爐外砌筑土墻圈圍，爐巔空一圓孔如茶碗口大，透炎直上，孔傍以礬滓厚罨。（此滓不知起自何世，欲作新爐者，非舊滓罨蓋則不成。）然后從底發(fā)火，此火度經十日方熄。其孔眼時有金色光直上。（取硫，詳后款。）
鍛經十日后，冷定取出。半酥雜碎者另揀出，名曰時礬，為煎礬紅用。其中清淬如礦灰形者，取入缸中浸三個時，漉入釜中煎煉。每水十石煎至一石，火候方足。煎干之后，上結者皆佳好皂礬，下者為礬滓。（后爐用此蓋。）此皂礬染家必需用。中國煎者亦惟五六所。原石五百斤成皂礬二百斤，其大端也。其揀出時礬（俗又名雞屎礬）每斤入黃土四兩，入罐熬煉，則成礬紅。圬墁及油漆家用之。
其黃礬所出又奇甚，乃即煉皂礬爐側土墻，春夏經受火石精氣，至霜降、立冬之交，冷靜之時，其墻上自然爆出此種，如淮北磚墻生焰硝樣。刮取下來，名曰黃礬，染家用之。金色淡者涂炙，立成紫赤也。其黃礬自外國來，打破，中有金絲者，名曰波斯礬，別是一種。
又山、陜燒取硫黃山上，其滓棄地，二三年后雨水浸淋，精液流入溝麓之中，自然結成皂礬。取而貨用，不假煎煉。其中色佳者，人取以混石膽云。
石膽一名膽礬者，亦出晉、隰等州，乃山石穴中自結成者，故綠色帶寶光。燒鐵器淬于膽礬水中，即成銅色也。
《本草》載礬雖五種，并未分別原委。其昆侖礬狀如黑泥，鐵礬狀如赤石脂者，皆西域產也。
○硫黃
凡硫黃，乃燒石承液而結就。著書者誤以焚石為礬石，逐有礬液之說。然燒取硫黃，石半出特生白石，半出煤礦燒礬石，此礬液之說所由混也。
又言中國有溫泉處必有硫黃，今東海、廣南產硫黃處又無溫泉，此因溫泉水氣似硫黃，故意度言之也。
凡燒硫黃石，與煤礦石同形。掘取其石，用煤炭餅包裹叢架，外筑土作爐。炭與石皆載千斤于內，爐上用燒硫舊渣罨蓋，中頂隆起，透一圓孔其中。火力到時，孔內透出黃焰金光。先教陶家燒一缽盂，其盂當中隆起，邊弦卷成魚袋樣，覆于孔上。石精感受火神，化出黃光飛走，遇盂掩住不能上飛，則化成汁液靠著盂底，其液流入弦袋之中，其弦又透小眼流入冷道灰槽小池，則凝結而成硫黃矣。
其炭煤礦石澆取皂礬者，當其黃光上走時，仍用此法掩蓋以取硫黃。得硫一斤則減去皂礬三十余斤，其礬精華已結硫黃，則枯滓逐為棄物。
凡火藥，硫為純陽，硝為純陰，兩精逼合，成聲成變，此乾坤幻出神物也。
硫黃不產北狄，或產而不知煉取亦不可知。至奇炮出于西洋與紅夷，則東徂西數萬里，皆產硫黃之地也。其琉球土硫黃、廣南水硫黃，皆誤紀也。
○砒石
凡燒砒霜，質料似土而堅，似石而碎，穴土數尺而取之。江西信郡、河南信陽州皆有砒井，故名信石。近則出產獨盛衡陽，一廠有造至萬鈞者。凡砒石井中，其上常有濁綠水，先絞水盡，然后下鑿。砒有紅、白兩種，各因所出原石色燒成。
凡燒砒，下鞠土窯，納石其上，上砌曲突，以鐵釜倒懸覆突口。其下灼炭舉火。其煙氣從曲突內熏貼釜上。度其已貼一層厚結寸許，下復息火。待前煙冷定，又舉次火，熏貼如前。一釜之內數層已滿，然后提下，毀釜而取砒。故今砒底有鐵沙，即破釜滓也。凡白砒止此一法。紅砒則分金爐內銀銅腦氣有閃成者。
凡燒砒時，立者必于上風十余丈外，下風所近，草木皆死。燒砒之人經兩載即改徙，否則須發(fā)盡落。此物生人食過分厘立死。然每歲千萬金錢速售不滯者，以晉地菽麥必用拌種，且驅田中黃鼠害，寧、紹郡稻田必用蘸秧根，則豐收也。不然火藥與染銅需用能幾何哉！
關鍵詞：天工開物,中篇,燔石
宋子說：在水、火、木、金、土這五行之中，土是產生萬物之根本。從土中產生的眾多物質之中，貴重的豈止有金屬這一類呢！金屬和火相互作用而熔融流動，這種功用真可以算是足夠大的了。但是石頭經過烈火焚燒以后也都有它的功用，而且越來越奇特。水會浸壞東西，凡是有空隙的地方，水都可以滲透，可以說水連一根頭發(fā)大小的裂縫都不放過。但是，有了石灰這一類填補縫隙的東西，用它來填補船縫就能確保大船安全漂洋過海，用來砌磚筑城也能使城墻堅固。這種寶物，并不需要經過長途跋涉的艱苦努力就能得到。因此，大概沒有什么東西比燒石的功用更大的了。至于礬能呈現出五色的形態(tài)，硫能夠成為群石的主將，這些也都是從烈火中變化生成的。煉丹術可以說是最巧妙的了，然而，盡管煉丹術士唇焦舌爛地吹噓，又怎能比得上自然力的萬分之一呢！
石灰
凡是石灰都是由石灰石經過烈火煅燒而成的。石灰一旦成形之后，即便遇到水也永遠不會變壞。多少船只，多少墻壁，凡是需要填隙防水的，一定要用到它。方圓百里之間，必定會有可供煅燒石灰的石頭。這種石灰石以青色的為最好，黃白色的則差些。石灰石一般埋在地下二三尺，可以挖取進行煅燒，但表面已經風化的石灰石就不能用了。煅燒石灰的燃料，用煤的約占十分之九，用柴火或者炭的約占十分之一。先把煤摻和泥做成煤餅，然后一層煤餅一層石相間著堆砌，底下鋪柴引燃煅燒。質量最好的叫做礦灰，最差的叫做窯滓灰。火候足后，石頭就會變脆。放在空氣中會慢慢風化成粉末。著急用的時候灑上水，也會自動散開。
石灰的用途有很多，它能與桐油、魚油調拌后同時加上舂爛的厚絹、細羅，則可以用來塞補船縫；用來砌墻時，則要先篩去石塊，再用水調勻黏合；用來砌磚鋪地面時，則仍用油灰；用來粉刷或者涂抹墻壁時，則要先將石灰水澄清，再加入紙筋，然后涂抹；用來造墳墓或者建蓄水池時，則是一份石灰加兩份河沙和黃泥，再用粳糯米飯和獼猴桃汁拌勻，不必夯打便很堅固，永遠不會損壞，這就叫做三和土（按原文稱謂）。此外，石灰還可以用于染色業(yè)和造紙業(yè)等方面，用途繁多而難以一一列舉。大體上說，在溫州、臺州、福州、廣州一帶，沿海的石頭如果不能用來煅燒石灰，可以尋找天然的牡蠣殼來代替它。
蠣灰
海濱一些背靠石山面臨海水的地方，由于成質的海浪長期沖擊，生長出一種蠣房，福建一帶稱為“蠔房”。經過長時間積累而形成的這種蠔房可以達到幾丈高、幾畝寬，外形高低不平，如同假石山一樣。一些蛤蜊一類的生物被沖入像巖石似的蠣房里面，經過長久消化就變成了肉團，名叫“蠣黃”，味道非常珍美。煅燒蠣灰的人，拿著椎和鑿子，涉水將蠣房鑿取下來（藥房銷售的牡蠣就是這種碎塊兒），去肉后，將蠣殼和煤餅堆砌在一起煅燒，方法與燒石灰的方法相同。凡是砌城墻、橋梁等工程，將蠣灰調和桐油造船，功用都與石灰相同。有人誤以為蜆灰（即蛤蜊粉）是牡蠣灰，是因為沒有考察客觀事物的緣故。
煤炭
煤炭各地都有出產，供冶金和燒石之用。南方不生長草木的禿山底下便有煤，北方卻不一定是這樣。煤大致有三種：明煤、碎煤和末煤。明煤塊頭大，有的像米斗那樣大，產于河北、山東、陜西及山西。明煤不必用風箱鼓風，只需加入少量木炭引燃，便能日夜熾烈地燃燒。明煤的碎屑，則可以用干凈的黃土調水做成煤餅來燒。碎煤有兩種，多產于江蘇、安徽和湖北等地區(qū)。碎煤燃燒時，火焰高的叫做飯?zhí)?，用來煮飯；火焰平的叫做鐵炭，用于冶煉。碎煤先用水澆濕，入爐后再鼓風才能燒紅，以后只要不斷添煤，便可繼續(xù)燃燒。末煤呈粉狀的叫做自來風，用泥水調成餅狀，放入爐內，點燃之后，便和明煤一樣，日夜燃燒不會熄滅。末煤有的用來燒火做飯，有的用來煉銅、熔化礦石及升煉朱砂。至于燒制石灰、礬或者硫，上述三種煤都可使用。
采煤經驗多的人，從地面上的土質情況就能判斷地下是不是有煤，然后再往下挖掘，挖到五丈深左右才能得到煤。煤層出現時，毒氣冒出能傷人。一種方法是將大竹筒的中節(jié)鑿通，削尖竹筒末端，插入煤層，毒氣便通過竹筒往上空排出，人就可以下去用大鋤挖煤了。井下發(fā)現煤層向四方延伸，人就可以橫打巷道進行挖取。巷道要用木板支護，以防崩塌傷人。
煤層挖完以后，如果用土把井填實，二三十年后，煤又會重生，取之不盡。煤層底板或者圍巖中有一種石卵，當地人叫做銅炭，可以用來燒取皂礬和硫黃（在下文詳述）。只能用來燒取硫黃的銅炭，氣味特別臭，叫做臭煤，在北京的房山、固安與湖北的荊州等地有時還可以采到。
煤炭燃燒的時候，煤質全部燒完，不會留下灰燼，這是自然界中介于金屬與土石之間的特殊品種。煤不產于草木茂盛的地方，可見自然界安排得十分巧妙。如果說煤在炊事方面還有不足之處的話，那它僅僅是不適合用于做豆腐而已（用煤爐煮豆?jié){，結成的豆腐會有焦苦味）。
礬石白礬
明礬是由礬石燒制而成的。白礬到處都有，出產最多的是山西的晉州和安徽的無為州等地，它的價錢十分便宜，同寒水石的價錢差不多。然而，當水煮開之后，將明礬放入沸水中溶化并用它來染東西時，它就能夠固結在所染物品的表面，使其他的水分永不滲入。所以，制蜜餞、染畫紙、染紅紙都要用到明礬。此外，用干燥的明礬粉末撒在患處，能治療流出臭水的濕疹和皰瘡等病癥，因此也是皮膚科急需的藥品。
燒制明礬時，先挖取礬石，用煤餅逐層壘積再行燒煉，燒制的方法與燒石灰大體相同。等到火候燒足的時候，讓它自然冷卻，再放入水中進行溶解。再將水溶液煮沸，當看見有一些俗名叫做“蝴蝶礬”的東西飛濺出來之時，明礬便可算制成功了。煮濃之后，要裝入缸內澄清。上面凝結的一層，顏色非常潔白，叫做吊礬；沉淀在缸底的叫做缸礬；質地輕如棉絮的叫做柳絮礬。溶液蒸發(fā)干之后，剩下的便是雪白的巴石。經方藥家煅制后用來當做藥的，叫做枯礬。
青礬 紅礬 黃礬 膽礬
皂礬、紅礬、黃礬，都是由同一物質變化而來，性質卻各不相同。先收取五百斤煤炭外層的礦石子（俗名“銅炭”）放入爐內，將一千多斤煤餅（不必鼓風就能燃燒的那種煤粉，因此名叫“自來風”）放在銅炭周圍并包住這些礦石。在鍋爐外修筑一個土墻繞圈圍著，在爐頂留出一個圓孔，孔徑好像茶碗口大，讓火焰能夠從爐孔中透出，爐孔旁邊用礬渣蓋嚴實（不知是從什么時候開始有的礬渣。奇妙的是，凡是起新爐子，不用舊渣掩住爐孔就會燒不成功），然后從爐底發(fā)火，大概估計這爐火要連續(xù)燒十天才能熄滅。燃燒時爐孔眼不時會有金色光焰冒出來（后文將詳細敘述具體如何取硫），煅燒十天以后，等待礬石都冷卻了這才取出。其中半酥碎的另外挑出，名叫“時礬”，用來煎煉紅礬。將礦灰樣的精華部分放進缸里，用水浸泡約六個小時，把它過濾后再放入鍋中煎煉，要將十石水熬成一石水，這才說明火候夠足。等水快干時，上層結成的是優(yōu)質的皂礬，下層便是礬渣了（下一爐用另外一只孔）。這種皂礬是印染業(yè)所必需的原料，整個中國制礬的也不外五六家。大概每五百斤石料可以煉出二百斤皂礬來。另外挑出的“時礬”（俗名又叫“雞屎礬”），每斤加進黃土四兩，再入罐熬煉，便成紅礬了。泥水工和油漆工經常用到這兩種礬。
至于黃礬的出現就更加奇異了。在每年春夏煉皂礬時，爐旁的土墻因為吸附了礬的蒸氣，到了霜降與立冬相交的季節(jié)，土墻干冷，礬便析出來就好像淮北的磚墻上生出火硝一樣，刮取下來，便是黃礬了，染坊經常會用到它。如果金色太淡了，把黃礬涂上去放在火上一烤，立刻就會變成紫赤色。此外，還有外國運來的黃礬，打破以后中間會現出金絲來，名叫波斯礬，這是另外一個品種。
山西、陜西等地燒硫黃的山上，隨地丟棄廢渣兩三年后，其中的礬質經過雨水的淋洗溶解后流到山溝里，經過蒸發(fā)也能結成皂礬。這種皂礬，取用或拿去出售時就不必再煉了，其中色澤美麗的，聽說還可以用來冒充石膽。
石膽又叫做膽礬，產自陜西省隰縣等地。膽礬是在山崖洞穴中自然結晶的，因此它的綠色具有寶石般的光澤。將燒紅的鐵器淬入膽礬水中，鐵器會立刻現出黃銅的顏色。
明朝李時珍的《本草綱目》中雖然記載了礬有五類，但并沒有區(qū)別它們的來源和關系。昆侖礬好像黑泥，鐵礬好像赤石脂，都是西北出產的。
硫黃
硫黃是由燒煉礦石時得到的液體經過冷卻后凝結而成的，過去的著書者誤以為硫黃都是煅燒礬石而取得的，就把它叫做礬液。事實上，煅燒硫黃的原料，有的是來自當地特產的白石，有的是來自煤礦的煅燒礬石，礬液的說法就是這樣混雜進來的。又有人說中國凡是有溫泉的地方就一定會有硫黃，可是，東南沿海一帶出產硫黃的地方并沒有溫泉，這可能是因為溫泉的氣味很像硫黃而猜想到的吧。
燒取硫黃的礦石與煤礦石的形狀相同。煅燒硫黃的大致步驟是：先用煤餅包裹礦石并堆壘起來，外面用泥土夯實并建造熔爐。每爐的石料和煤餅都有千斤左右，爐上用燒硫黃的舊渣掩蓋，爐頂中間要隆起，空出一個圓孔。燃燒到一定程度，爐孔內便會有金黃色的氣體冒出。預先請?zhí)展埔粋€中部隆起的盂缽，盂缽邊緣往內卷成像魚膘狀的凹槽，燒硫黃時，將盂缽覆蓋在爐孔上。硫黃的黃色蒸氣沿著爐孔上升，被盂缽擋住而不能跑掉，于是便冷凝成液體，沿著盂缽的內壁流入凹槽，又透過小眼沿著冷卻管道流進小池子，最終凝結而變成固體硫黃。
用含煤黃鐵礦燒取皂礬，當黃色的蒸氣上升時，也可以用這種方法收取硫黃。得硫一斤，就要減收皂礬三十多斤，因為皂礬的精華都已經轉化為硫了，剩下的枯渣便成了廢物。
火藥的主要原料是硫黃和硝石，硫黃是純陽，硝石是純陰，兩種物質相互作用能引起爆炸，產生巨大的聲響，這真是自然界變化出來的奇物。北方少數民族居住的地方不出產硫黃，或者也有可能是有硫黃出產而不會煉取。新式槍炮出現在西洋與荷蘭，這說明由東往西數萬里，都有出產硫黃的地方。但是所謂琉球的土硫黃、廣東南部的水硫黃，卻都是一種錯誤的記載。
砒石
燒砒霜的原料好像泥土卻又比泥土硬實，類似石頭但又比石頭堅脆，向下掘土幾尺就能夠獲取到。江西信郡（今天的上饒地區(qū)）、河南信陽一帶都有砒井，因此砒石又名信石。近來生產砒霜最多的則是湖南衡陽，一間工廠的年產量，能有達到上萬斤的。砒井中，常常積有綠色的濁水，開采時要先將水除盡，然后再往下鑿取。
砒霜有紅、白兩種，各由原來的紅、白色砒石燒制而成。燒制砒霜的時候，先在下面挖個土窯堆放砒石，在上面砌個彎曲的煙囪，然后把鐵鍋倒過來覆蓋在煙囪口上。在窯下引火焙燒，煙便從煙囪內上升，熏貼在鍋的內壁上。估計累計達到約有一寸厚時就熄滅爐火，等煙氣已經冷卻，便再次起火燃燒。這樣反復幾次，一直到鍋內貼滿砒霜為止，才把鍋拿下來，打碎鍋而剝取砒霜。因此接近鍋底的砒霜常留有鐵渣，那是鍋的碎屑。白砒霜的制作方法只有這一種，至于紅砒霜，則還有在冶煉含砷的銀銅礦石時，由分金爐內析出的蒸氣冷結而成的。
燒制砒霜時，操作者必須站在風向上方十多丈遠的地方。風向下方所觸及的地方，草木都會死去。所以燒砒霜的人兩年后一定要改行，否則就會須發(fā)全部脫光。砒霜有劇毒，人只要吃一點點就會立即死亡。然而，每年卻都有價值千百萬的砒霜暢銷無阻，這是因為山西等地鄉(xiāng)民都要用它來給豆和麥子拌種，而且還用它來驅除田中的鼠害；浙江寧波紹興一帶，也有用砒霜來蘸秧根而使水稻獲得豐收的。不然的話，如果砒霜僅僅是用于火藥和煉銅方面，那又能用得了多少呢！
