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39.高炉炼铁(求推荐,求收藏)(2/2)

    蒋七去吩咐炼铁的事了,姜明便带着孙皓四处看看。

    姜明也是第一次建高炉,所以高炉的容积不是很大,算是第一个试验性高炉。高炉修建在1米高的底台上,总高度约3米,底部直径1米,顶部的投料口直径为0.3米,腹部最宽1.4米,总容积约1.3立方米。高炉内部的形状像啤酒瓶,外部则是圆柱形,顶部外侧有一根烟囱。

    底台、高炉全都由耐火砖和耐火水泥砌成,高炉旁边还修了一条倾角15度的斜坡,长约11米,工人可将翻斗车推到坡顶,直接将原料倒进投料口。

    高炉的前、后、左、右分别有四个孔洞,左、右两个孔洞都是鼓风口,距离底台约0.5米;前面的孔洞为出铁口,距离孔洞0.3米;后面的孔洞为出渣口,距离底台约0.4米。

    孙皓是第一次来钢铁厂,见过到都好奇,刚才一直缠着姜明问高炉的事。现在又指着高炉前面的大灶,问道:“姐夫,这是什么灶啊?怎么在你刚才说的高炉前面?”

    孙皓背着姐姐的时候,习惯叫姜明姐夫,正好又满足某人的虚荣心。所以,姜明便耐心道:“这不是什么灶,是用来炒铁的炉子。。。。”

    这就是反射式炒铁炉,建在高炉出铁口前面,炒铁炉是一个中型的坩锅,它的左侧是燃煤室,右侧则是烟囱,三者上面都由一个“弧形拱洞”罩着,而坩锅的前面开有炉门,用于搅炼。反射式炒铁炉全部用耐火砖修建。

    其实明朝宋应星的《天工开物》也有炒铁炉的记载,不过中国古代的炒铁炉类似于农村的土灶,它的受热部位是坩锅下面的煤炉,上面是开放的,无法产生足够的高温,所以炒的是半液态的铁。

    真正将炒铁炉发扬光大的还是英国人享利?科特,他在1784发明了反射式搅炼炉,并申请了专利。

    东西方的差异还是体现在科学理论上,欧洲更重视理论指导科学,一旦技术突破就申请专利,加速推广;中国则是纯粹的技术摸索,可能这个工匠能够炒出熟铁,另一个就不行,所以国人总喜欢找很多似是而非的证据,证明某朝很早就掌握了某项技术,但又拿不出铁证。

    欧洲每项技术都有传承和实证,天朝的很多工艺则遗失在历史长河当中,像陌刀、神臂弩、郑和宝船,很多人只能去猜想它的威力,而按照文人的春秋笔法又复制不出来,所以又有很多人否认它们的存在。

    实际上,国人的很多东西记载实在太夸张,神臂弩只有脱离地球引力才能射到书中记载那么远,郑和宝船除非脱离工程力学的束缚才能像书中那么大。

    欧洲就是生产出来了能够耐1600度以上高温的耐火坩锅,才可以在液态状态下,将生铁炼成熟铁,因为生铁的熔点是1100度左右,熟铁则超过1500度。找到高岭土后,姜明就让泥瓦匠做了几个坩锅,预备修炒铁炉用。

    反射式炒铁炉的原理是:煤炭在燃烧室燃烧,产生的热量通过拱洞,传递到炒铁炉,炒铁炉上面是球形弧面,可以反射热量和光线。生铁水流到炒铁炉后,高温热量向四周辐射,被炉顶的球形弧面反射回来,球形弧面设计要严格计算,它能将热量和光反射后,聚焦到一点,从而在炒铁炉中产生足够的高温。最后,尾气则通过很小的拱洞,从烟囱排出。

    姜明以前看很多穿越小说,瞎扯什么反射式炒铁炉像功夫茶杯,根本就没搞清它的原理。它的核心原理是利用炉上的球面弧顶将光和热聚集到一点,从而产生高温超过1500度的高温。只有学过大学物理中的光学,懂得球面反射原理,才能设计出反射炒铁炉。

    姜明的炒铁炉不大,直径0.4米,容积约0.16立方米,按照铁水的密度每立方米7.1吨计算,每次可以炒铁100公斤左右。当然,姜明并不清楚铁水的密度,只能从铁的密度7.9吨/立方米出发,大致推算需要建多大的炒铁炉。

    。。。。。。

    离开高炉区,来到不远处的木炭窑,看到不少人正在劈砍木材,孙皓问道:“姐夫,他们在干什么?那座房子是干吗的?”

    姜明越来越喜欢这个小舅子了,不但姐夫叫的好听,而且人聪明好学,特别是对自然科学很感兴趣,便道:“你平时看见的木炭,实际是用木材干馏得到的,方法是。。。”然后姜明便耐心地给孙皓解释木材干馏的工艺。

    “炼铁、炼铜都需要木炭,铁矿石、铜矿石和木炭在高温下会进行复杂的反应,然后就炼出了铁和铜。将来你把数学和物理都学好了,我再教你化学,你就知道其中的奥秘了。”

    孙皓点点头,心中暗自决定,一定要加倍努力,学好姐夫的本领。

    木炭窑就建在高炉和炒铁炉的旁边。煤炭含有硫、磷等损害钢铁质量的有害成分,不能直接用来炼铁,炼铁还是用木炭最好。

    后世用焦炭替代木炭冶炼钢铁,主要也是出于成本的考虑,木炭需要大量砍伐森林,既不环保,成本也高。

    儋州的煤炭主要是褐煤,根本没法炼成焦炭,而且五代时期的海南森林茂密,也不需要刻意保护森林环境。

    木炭窑比较简单,底下是圆柱形的矮房子,顶部成拱形,直径4米,墙高3米,全部用红砖和水泥砌成,墙体每隔2米开一扇小窗,总共6个,后面还竖起一根高高的烟囱。

    烧制木炭时,将木材砍成条块状,堆放在炭窑内,点火燃烧后,等烧到三分之一时,封闭窑门和窗口,让其在缺氧的状态下慢慢燃烧分解,分解出一氧化碳、木焦油、木醋液等有害气体,剩下的就是木炭。
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