周懷民後世看多了這高爐煉鐵的短視頻,隻是紙上談兵,也沒實操過,心裡沒底。於是先搭建一個大概兩人高的小爐,先測試一下流程。
幾位長輩都是幾十年的老窯工,不多時,一個用高溫高壓耐火磚做的小高爐就已建好。
從庫窯拉開一車鐵礦,開始對鐵礦石進行預處理。
據《天工開物》記載,“凡砂鐵一拋土膜,即現其形,取來淘洗。入爐煎煉,熔化之後與錠鐵無殊也。”
天工開物是如此記載沒錯,但這世界,就是一個巨大的草台班子。
因為此時的匠人,隻是靠祖輩相傳的一些粗淺經驗,沒有毫無交流平台不說,大多還被圈禁,知識擴散極慢。
在官營或規模較大的冶鐵工坊中,匠人多有經驗豐富之人,會有破碎、淘洗的步驟,但小規模的冶鐵,就不懂這裡麵的門道,直接把礦石倒入爐中完事。
高爐煉鐵,需往高爐中投放鐵礦石、焦炭、石灰石。
明末時的技術,很多都被《天工開物》完整的記載,大多用的是鐵礦石、木炭、石灰石。
為什麼不用焦炭呢?
因為工匠都是經驗主義者,明朝的工匠早就想到用煤代替木炭來當燃燒,但煤中普遍都含硫,冶鐵過程中,一直解決不了硫害問題,煉出的鐵非常脆,難以使用。
工匠又不是發明家,何必冒著殺頭的危險,老老實實用木炭,把鐵煉出來拿工食銀不香嗎?所以還是活在舒適圈裡,不敢創新研究。
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還有一點,雖然焦炭能去除硫含量十中有五,但明朝煉鐵用的豎爐,爐溫也達不到脫硫,溫度是關鍵之處。
而周懷民是精取了後世所有技術的優點,雖然他不是優秀的冶鐵匠,但他站在巨人的肩膀上。
起點就是高爐煉鐵,用鐵礦石、焦炭、石灰石,全部預處理,然後鼓入熱風,提高爐溫,真正的脫硫、脫矽等其他雜質。提高鐵的淨度。
現在葫蘆穀的這一車鐵礦石,先用大鐵錘敲碎,然後用石碾粉碎,籮筐篩掉塵土,再倒入大陶缸中清洗。
焦炭現成的,不用忙活。
還剩石灰石,石灰石好說,後山到處都是,滴醋法即可找到。周家溝窯場因停了燒瓷,有很多廢窯,選幾個直接煆燒石灰石,再預處理粉碎。
一通忙活下來,這三樣預處理,花費了四五天的功夫。
現在還剩一個最關鍵問題,熱風鼓入。
這時代的冶鐵,是沒有熱風鼓入技術的,但其實這個才是關鍵。
用風箱鼓入空氣,特彆是現在正是寒冬,空氣溫度在零下十度左右。進入高爐的冷氣,會持續為高爐降溫,爐溫上不去,那麼鐵礦石中的硫、矽、磷等雜質就不能脫離。
而如果建造一個蓄熱式熱風爐,爐中架設陶瓷管道,為鼓入的空氣加熱至三百度以上,再送入高爐,那麼無論是提升爐溫,和冶煉效率都會大幅度提升和改良。
所謂熱風爐,其實還是饅頭窯,用耐火磚作為內襯,外襯夯土,儘可能提高保暖性,避免熱量損失。窯中用耐火磚支撐陶瓷管,陶瓷管儘可能增加曲折,增大受熱麵積,類似後世的暖氣管。同時也把高爐的排氣孔,接上陶瓷管,把高爐的熱氣導入熱風爐,這樣可以利用高爐的廢氣熱量,節省許多燃料。
熱風爐的燃料,就無需那麼講究,直接燃燒煤球即可。
幾人又忙活了幾日,總算是把這一個小型的熱風爐,高爐,以及礦石預處理全部籌備完畢。
接下來,就是見證奇跡的時刻。紙上談兵行不行,試了就知道。
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