在冶铁史上,焦炭与铁矿石、石灰石并列为炼铁三大原料。而开启了现代炼铁史的西方则认为,焦炭与蒸汽机、铁和钢一样,是促成第一次工业革命技术加速发展的四项主要因素之一。
焦炭在冶铁史中的地位是不可动摇的。
在后世,现代化的冶铁,是以大高炉的兴建为标志的。而用大高炉冶铁,必须以机械化炼焦和蒸汽鼓风技术的实现为先决条件的。
石熊虽然知道怎么炼焦,也知道鼓风机是个什么东西,可以他现在的条件而言,机械化炼焦和蒸汽鼓风机他是万万做不出来的。
所以,石熊只能采用最原始的土法炼焦以及木制风箱作为鼓风设备。
这些东西都是前世在博物馆工作的时候学到的,都是华夏的老祖宗们在上千年前就已经掌握的知识。
华夏的冶铁史虽然早于西方,但现代化冶铁,却发端于西方的英国,而机械化炼焦也是肇始于英国。
七世纪的英国,资本主义经济迅猛发展,极大地刺激了对钢铁的需求,但是一个巨大的障碍却困扰着英国的钢铁发展,即冶铁燃料的短缺。
在那个时代,华夏也好,外国也好,用木炭作燃料来冶铁曾是东西方的普遍共识。
可长期的木炭冶铁,导致大量的树木被砍伐,植被被破坏,要发展冶铁业,再加上木炭燃烧产生的热量和温度并不够,因此在十七世纪的时候,一个急切的问题就是新燃料的开发。
当时有人用煤来代替木炭,但煤块所含的硫会导致生铁的热脆性,使之无法锻造成形。后来,又有人用焦炭来代替木炭,并最终获得成功,但这成功却花了八十多年的时间。
为英国解决焦炭问题的人叫亚伯拉罕.达比。
达比先生出生于67年,早年曾在伯明翰的一家麦芽糖厂做学徒,699年他学徒期满后搬到了布里斯托尔,在那里他和别人一起开办公司,制造家用的铜锅。后因铜的成本高,达比决定尝试用铁来铸锅并获得成功,还申请了专利。
现在高树部落中使用的铸铁锅,极有可能就是这位达比先生的公司生产出来的......
铸铁锅给达比先生带来了庞大的利润,但同样,要想大量的生产铸铁锅就得需要大量的生铁。
于是达比创办了自己的铁厂,并进行焦炭炼铁的试验。
实验中,达比发现焦炭不如木炭那么容易燃烧,必须改进鼓风设施和调整炉内结构以获得更充足的风力,焦炭才得以充分的燃烧。因此,他改进了高炉的内径使之适应焦炭炼铁,并为高炉安装了一套新的鼓风设施,改进后的高炉于709年成功用焦炭炼出生铁。
焦炭炼铁成功了,但用的却是水轮机的水力鼓风,这样的风力只适用于小高炉,对于大高炉来说,水力鼓风产生的风力实在太小。
这个难题一直到776年才被解决,在那一年,蒸汽机代替了水力鼓风在高炉炼铁中得到应用。至此,炼铁业不仅摆脱了对木材的依赖,也摆脱了对水力的依赖,从而获得了充分的发展空间。但此时的炼铁,尚不足称为现代化炼铁的实现,这一进程的来临,尚需等到904年。
也就是说,现在包括世界上最发达的英国在内,冶铁也仅仅是使用土高炉。也就是相当于华夏建国后大.炼.钢铁时用的那种土高炉。
可不管用什么高炉来冶铁,都离不开焦炭。
而要想炼焦,在现在这个情况下,只能用土焦炉来炼焦。
石熊之前让族人们挖出来的那个大坑虽然也可以炼焦,但那个大坑算不得土焦炉,不过用来炼焦并烧制耐火砖还是足够的。
石熊打算等这一坑的煤炭炼成焦炭并烧制出足够的耐火砖之后,就开始建设新的土焦炉。
土焦炉也叫土窑,是华夏人民的发明。土窑可不是随随便便挖一个大坑就能建好的,要建一个能够充分炼焦的土窑,那需要很多工序的。
像这个刚刚挖出来没多久的大坑,放进去一万斤煤炭,能炼出三千斤合格的焦炭就很不错了。要不是为了同时烧制耐火砖,石熊才不会采用这么落后的炼焦工艺呢。
前世石熊曾经在东北地区看到过很多二十世纪初建造的炼焦土窑,这些炼焦土窑虽然看起来很落后,但实际的炼焦效率还是不错的。
这些炼焦土窑几乎全都是露天土窑,这种土窑就是用人工先在地面挖出一个深一米多、直径七八米的土坑,周围用石头或土砌高,坑的深度和砌筑的高度相加,土窑的高度差不多能超过两米半。
烟道是建窑的关键程序,并且要建两层烟道。
第一层烟道是在窑的中心用块煤砌成,围绕烟道装煤,这些煤都是粉煤。装到一定的高度时,将煤踩平踏实,然后再砌第二层烟道。
第二层烟道要远远比第一层烟道复杂。这一层烟道同样有一个中心,围绕中心用石头砌成宽六七十厘米,高二十厘米的平面烟道十六个或十条烟道都与中心相通。然后第二次添煤,用粉煤把所有的烟道全部覆盖,厚达半米。
这时开始点火,将容易燃烧的木片点燃并投进中心烟道落到底部烟道,煤块燃烧,粉煤燃烧。等燃烧到第二层的中心烟道时,投入木片助燃。然后是第三次添煤,仍是粉煤,厚度差不多有七八十厘米。
在燃烧的时候,中心烟道会塌陷,火焰由小烟道向外部吐出,愈烧愈旺,就会从中心透出外部。
火候到此,炼焦的人将石块或砖瓦破片围在窑炉周围。待到火焰透出砖外,火焰有蓝烟时,即是成焦征兆。这时候需要立即将洞口塞住,然后用沙土覆盖。
沙土覆盖好之后,再开始喷水降温,等待冷却后取出,炼焦的工序完成。
这种土窑炼制一窑焦炭需要三十多个人,一天能够练两窑焦炭,一窑就能出差不多五十吨的焦炭!
所以,这种土窑炼焦的效率其实还是非常不错的。
以后石熊就打算用这种土窑来炼焦。但是现在,他需要先把那个大坑中的煤炭炼成焦炭,同时顺带着把那些耐火砖烧好。
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