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这是一个技术停滞不前的年代。水印广告测试 水印广告测试
在这个年代,由于大明帝国的国土面积广阔,人口相对稀疏,再加上路引制度导致陆路交通极为闭塞,这个帝国在建立之初的三十余年,一直没有进行有效的、大规模的技术交流,匠户制度下不管是父死子继还是师死徒继,都存在着“代代留一手”的情况,有的技术留着留着就断了传承,这使得冶金领域的技术发展速度极其缓慢,几乎是凝滞,甚至是倒退的状态。
这时候,在冶金领域使用最广泛的燃料,其实就是煤炭。
说来很奇怪,但其实一点都不奇怪的一件事,那就是在这个时代,几乎没有人想过,煤炭还能变成什么。
“煤炭的产物”这个命题,放到后世,很多人都能想到一大堆,汽油、柴油、煤油、尿素、甲醛、沥青、塑料、合成纤维.
但这都是第二次工业革命以后的科技产物了,在第一次工业革命阶段,其实煤炭最重要的产物,就是焦煤。
焦煤其实就是煤在隔绝空气的条件下,加热到一千度左右,然后经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成的,这一过程叫高温炼焦,然后炼制出来的焦煤主要用于高炉炼铁和用于铜、铅等有色金属的鼓风炉冶炼,姜星火虽然化学学的一般,但也大概记得,是起还原剂、发热剂的作用。
而炼铁的高炉采用焦煤代替煤炭和木炭,为现代高炉的大型化奠定了基础,是冶金史上的一个重大里程碑。
但在现在的工匠眼里,却完全意识不到这一点,原因也很简单,煤炭的主要作用就是在冶炼过程中,作为跟木炭一样的燃料,起到给冶铁高炉加热的作用。
而对于工匠来说,他们用的煤炭的价格其实是很贵的,不能随意浪费,是必须要爱惜一点使用的,随意给霍霍了那就太可惜了,毕竟这玩意儿比木炭要难获得,大明南方的煤矿并不多,产量也不高。
但工匠们哪知道,如果不霍霍一下,把煤炭扔进密闭空间去干烧,是无法获得焦炭的。
总而言之,之所以没人尝试,或者有人尝试了但是没有传播出来,主要原因就是煤炭对于工匠们来说,就已经足够了。
不过工匠们考虑的问题,对姜星火来说都不是问题。
这就像是对于一个家庭来说,一袋米、一捆柴都很重要,不能轻易浪费,但对于一个国家来说,如果能用这种微小的代价就尝试出新的技术路线,是完全可以通过“浪费”来试错的。
“派人去袁珙负责的化肥工坊,那里是不是有小规模的制备焦炭设置?让他们送焦炭过来,如果没有就现在开始炼制。”
虽然现在的化肥工坊,主要的生产过程就是把从万里石塘的鸟粪岛定期运来的鸟粪稀释,加入各种有用没用的其他物品,制成化肥装袋贴签然后售卖。
但在最初试验的时候,为了获得合成氨来展示化肥的功效,是有一条土法炼焦线的,当时只是为了通过绿矾液体来收集氨气,并非是为了炼制焦炭,焦炭只是副产物,姜星火也从来没想过用焦炭来提高炉温,继而制造液态钢的事情。
毕竟穿越者也不是百科全书,很多串联的知识点,在只想做一件事情的时候,是很难意识到它的其他作用的,所以姜星火也下意识地忽略了这一点,直到现在才想起来。
虽然现在的化肥工坊,已经不需要这种低效的制取手段,但是怎么说呢这种有纪念意义的装置,还是被保留了下来,就像是很多名人保存完好的故居,意思是差不多的。
炼焦有两种,一种是土法炼焦,一种是正经的焦炉炼焦。
化肥工坊里保存的,就是土法炼焦的小炉子和长条埋焦设施。
土法炼焦的实际过程,只能用“朴实无华”四个字来形容,所谓的长条埋焦设置,不过是一个堆放成长方形的池子,四周顶底都用耐火砖密封,然后点燃煤炭,经一段时间把煤气全部烧完,不再冒烟,就炼成焦炭了
有什么技术难点?也没啥,最多就是弄个侧壁的导火道,让煤炭燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流,经长条埋焦设置侧壁的导火道继续燃烧,并将部分热传入里面,然后从孔洞里注水熄焦,冷炉,扒焦。
土法炼焦结焦的时间相对比较长,成焦率也低,煤耗更是高的没眼看,而且环境污染贼严重。
但是无所谓,正经的冶铁场,姜星火肯定会让他们想办法改进出来专门用于炼焦的焦炉的,对于这些人的聪明才智和动手能力,姜星火没有怀疑过,他们缺的或许只是思路上的指引。
这些拿过来用的焦煤,只是姜星火用来给他们看,怎么用新的燃料,把炉火的温度提高到足以熔化出钢水的地步的。
姜星火和胡元澄出去说话了,内里的工匠们议论纷纷。
“焦炭?听着是把煤炭又烧了一次,是不是跟木头烧成木炭,是一个道理?”
“木头烧成木炭还能接着烧,煤炭烧成焦炭,那不就是一堆黑疙瘩了?还能接着烧?”
“谁知道呢,不过上头这些大人物要怎么弄,咱就怎么弄吧,混口饭吃,计较那么多干嘛。”
“我们这些熟铁不够吧?还需要往里放生铁?”
有人立即说道,他们刚刚也看了,若是大规模的炼,怕是这里的不够,因为刚刚送走了一批熟铁。
虽然这个时代,工匠们无法直接得到液态钢,但是基本常识还是知道的,生铁含有其它杂质较熟铁要多些,同样的道理,把生铁回炉的话,最后得到的铁水,里面的杂质也要比熟铁的铁水要多些.事实上在现代炼钢也是,除非是特种钢,不然的话理论上都是可以用熟铁回炉的,只不过很少有人这么做就是了,都是有成套的设备和工艺几步就到位的。
“老师傅,你说这能行不?”
这时候,工匠们看向了一直在角落里没说话的那个面色蜡黄,穿着棉袄的老人。
老人皱了皱眉,对那个瞎折腾的安南人,他看不顺眼,因为他一眼就能判断出来,想要靠着减少冶铁炉的对空气接触面积来提高炉温是不可行的,以前不是没人想过这个法子,早就折腾个遍了,却无一人成功。
但国师不一样。
国师的威望,又岂是这些安南人能够比的?
所以,他并不敢质疑姜星火的决定,只是努了努嘴,说道:“且看看吧。”
这时候,姜星火正在和胡元澄讨论炼焦设施的建设。
毕竟总用土法炼焦,产出比实在是太低,想要实现正规化的持续冶炼,肯定是要弄正儿八经的炼焦炉。
但这东西姜星火也不太懂,只是翻书的时候有个大概的概念,嗯,原子弹他也有个大概的概念.总之吧,先描述出来,然后让胡元澄去弄就是了。
事实上,焦炉也不是只有一个模样,毕竟煤焦化技术的应用在他前世已经有了几百年的历史,炉子的结构形状也经历了许多变化,一开始的炼焦是仿造烧木炭的过程采用成堆干馏,还比较原始;到了后来开始演变成砖砌的半封闭式长窑炉,也就是类似于现在化肥工坊用的土法炼焦;再往后,开始采用全封闭式圆窑,即俗称的“蜂窝炉”,其技术特点是炭化和燃烧在一起,靠燃烧一部分煤和干馏煤气直接加热其余的煤而干馏成焦。
而姜星火认知里的小时候在农村见的焦炉,则是十九世纪中期以后的产品了,也就是从窑炉发展到外部加热的炭化室炼焦阶段,并且出现了倒焰炉,这个版本的焦炉是将成焦的炭化室和加热的燃烧室用墙隔开,在隔墙上部设有通风通道,炭化室内煤的干馏气经此通道直接流入燃烧室,并且与来自燃烧室顶部风道的空气混合,自上而下地流动燃烧.至于后来的版本,也就是一个逐步完善的过程,比如回收化学品的改动,还有利用烟气废热的改动,总体来讲变动不大了。
“要建一个炼焦的工房,你准备怎么做?”
“还请国师示下。”胡元澄恭谨地回答道。
姜星火闻言摇了摇头,说道:“说说你自己的想法。”
胡元澄对此基本可以称得上一无所知,当然不会有什么太好的想法,但姜星火之所以这么问他,就是暗示他,自己不需要他表现成为一个提线木偶来让自己放心。
胡元澄大概说了说想法,姜星火不置可否地点了点头,然后说道。
“找个房间,先给伱画个图纸。”
到房间门口的时候,他止住了脚步。
姜星火这时候在脑海里想了想,才进到屋子里,然后就坐在桌案前,提笔画了起来。
一支毛笔,一迭宣纸,姜星火花费了小半个时辰的时间,总算把自己能想到的图样都画好附上标注了,然后交给了胡元澄。
胡元澄仔细看了一番后,点点头说道:“明白国师的意思了。”
“焦煤到了吗?”
“刚到,没敢打扰国师。”
姜星火满意地说道:“那就赶紧拿焦煤试试吧。”
几车还冒着热乎气的新鲜焦煤被送了过来,然后就在众人的注视目光中,送入了冶铁炉里。
所有人都在猜测,这种新燃料,能否将炉火的温度,加热到足以把钢材熔化成水的地步。
胡元澄也不例外,虽然他觉得这样从未有人尝试过,但既然是姜星火如此郑重其事吩咐的事情,哪怕在别人看来希望渺茫,也必须要去尝试。
但在此之前,胡元澄还有点事情,他出门吩咐外面的小吏道:“马上去找人,按照图纸,赶紧在那边修一个炼焦室出来,记住,要快,这几日就要弄出来。”
小吏转身欲走,胡元澄又拉住他的袖子,想了想补充道。
“另外,都要用最好的材料,最快速度,最坚固的砖石,来干活的人,我要求是最精细机灵的。”
胡元澄对着他又叮嘱了几句,然后挥了挥手,示意小吏离开。
随后,重新回到熔铁炉旁的胡元澄,他的目光也跟着众人一起看向炉子。
“轰—!”
“滋啦—!”
熔铁炉里突如其来的响动声震耳欲聋,吓得站在旁边围观的人一跳。
毕竟,这个时代的炼铁炉,是从来不用焦煤的,所以有点状况,也实属平常。
胡元澄愣了半晌,然后转头看向身侧的人:“国师?”
熔铁炉里什么情况谁都不知道,因为只有顶部的进料口,和下面的出料的小孔,所以这时候拿着铲子在天桥送料的工匠,也不敢继续有动作了。
“继续加。”
姜星火神情自若地说道:“炸不了,往里加,除了送料的人都往外站点就是了。”
胡元澄连忙应道:“是!”
然后众人便继续投入到了工作中。
姜星火静默地等待着。
片刻后,熔铁炉的火焰果然出现了以前从未有过的异常!
嗯,其实一般人不知道的是,炉火的颜色,是能够直观地判断出温度的。
虽然这时候的工匠们没有具体摄氏度之类的概念,但老祖宗口口相传下来的东西,还是形成了口诀。
直观一点,按不同的摄氏度,其实就是这种演进。
600摄氏度:暗红色
700摄氏度:深红色
1000摄氏度:橘红色
1100摄氏度:纯橘色
1200摄氏度:金橘色
1300摄氏度:金白色
1500摄氏度:纯白色
1600摄氏度:白蓝色
在场的所有工匠所背诵的口诀,最多,就是到金白色。
饶是如此,也极少有人在实际冶炼过程中见过金白色的火焰。
这当然不是玄幻或是修仙小说里小喽啰们没见过异火,而是现实世界真的没人见过,原因就在于,生铁的熔点是1100-1200摄氏度,杂铁的熔点是1200摄氏度,而煤炭或木炭所能提供的热量,也只够加热到这个范围,所以这些工匠平常最多就是把生铁给熔炼了,根本没有熔炼钢材(1400摄氏度)或是熟铁(1400-1500摄氏度)的能力。
而今天令他们震惊的是,跟木炭和煤炭完全不同,随着焦煤的使用,刚一开炉,下面的火焰就直接变成了金白色!