冶炼坊常年哼哧哼哧的鼓风箱,这几天终于安静了下来,匠人们敲击铁锭的声音,偶尔回荡在高炉区,显得很是清脆。
入冬以来,因为冶炼坊准备调整生产技术,所以在熊山的命令下,从前两天开始,八座高炉都已经停了下来,做进一步的改造。
整个冶炼坊里面的温度也低了不少,一些匠人正钻到高炉里面,清理炉壁上附着的杂物,疏通鼓风口,在里面重新砌上新的耐火砖。
趁着熊山去参加部落集议,牙黑等人临时负责起冶炼坊的管理,此时正带着冶炼坊里面资深的匠人们,来到冶炼坊专门修建的议事堂,在这里对高炉的改造以及新冶炼技术的运用进行商议。
目的只有一个,提升冶炼的效率和质量。
“要说冶炼前需要准备什么,大家都很清楚,无非就是铁矿石破碎、清洗、煤炭炼焦……这些大家都知晓的,顶多新增加了一个步骤,就是将铁矿石、焦炭放到一起先烧成块,族长称为烧结块。烧结完成后,再放到高炉里,按照一层烧结块、一层焦炭一层石灰石的顺序,一层层铺到炉子里。”
这是目前部落新改进的的冶炼堆料方法,事先通过验证,效果还不错,能够提升近半成的金属产量,故而才在冶炼坊推广起来。
这样做也是逼不得已。
首先,部落露天开采的铁矿石矿脉,多为赤铁矿,虽然储量很大,但品位并不算高,熊洪估计差不多含铁量在35%左右,按照之前简单粗暴的冶炼方式,如果去掉损耗和技术限制,差不多十斤铁矿石只能熔炼出来两斤铁。
故而在熔炼之前,需要先进行选矿,也就是破碎之后,用水流的办法,来冲洗掉一些较轻的杂质,将含有铁的粉末颗粒留下来。
水选出来的铁矿石含铁量就上升了不少,但此时也多为颗粒状,直接放到高炉里,由于间隙太小,没有空气又无法完全熔炼,故而需要烧结,烧结需要焦炭共同来参与,会烧成一个个核桃大小的块状原料,方便高炉进一步冶炼。
当然了,部落开采的煤炭,自然也需要提前处理。开采出煤炭后,需要将一块块煤炭,破碎成拳头大小,放到专门的炉子里闷烧,就像是制作木炭一样,外面用木柴煅烧,保持炉子的温度和缺氧环境,通常要烧上一整天,才能将煤炭里面的大部分杂质给干馏出去,得到较为纯净的焦炭。
这种焦炭,可以将煤炭里面含有的硫、磷等去除很多,不然用这种煤炭直接冶炼,冶炼出来的铁,很脆,一碰就断。
一般刚刚出炉的焦炭,温度很高,甚至都已经烧了起来,就需要快速冷却,这个时候会有专门的车,将这些焦炭放到车上的罐子中,迅速运到冷却区冷却——通常是密封后再用水浸泡,等焦炭熄灭后,再收集起来准备下一步使用。
另外还需要添加一种矿石,主要用于造渣,这种参与冶炼的原料就是石灰石,它可以将铁、焦炭里面的杂质给吸附掉,成为炉渣后会浮在铁水表面,铁水在倒进浇铸模具之前需要先清理掉。
光是这些冶炼前的准备,需要很多专门的设备,操作这些设备的匠人,必须要有丰富的经验和默契的配合。单从这个方面来说,这就不是一般部落能完成的,甚至可以说,除了熊部落能投入如此大量的粮食、原料和人工,没有任何一个部落可以做到。
这也让部落里有些聪明的族人反应过来,熊洪族长说过的,部落越来越大,个人的作用就会越来越小,因为最终的发展,都将是一个系统性的建立和发展。
“烧结的时候,煤炭粉和铁粒的大小,最好都是差不多的,这样烧结后放到高炉里面分层堆放,它们就能充分煅烧。”
有工匠说道,这些高炉的堆料,也是一个技术活。
“之前烧结出来的原料,大大小小都不一样,放到炉子里烧起来,就有快有慢,这样肯定会发生同样的材料下,有时候这炉铁水质量好,有时候就不行的情况。”
堆料的方式不同,高炉里面反应的速度、效率就不一样,甚至连温度都有相当大的差别,虽然部落冶炼坊里面没办法直接观察相应的温度,但从火焰的颜色、铁水的状态以及烟雾的状态,有经验的匠人们还是能分辨出来些许不同。
温度越高,反应越充分,高炉里面产生的铁水质量就越好,含有的各种杂质就越少,这是匠人们的共识。
“不错,烧结出来的原料大小,应该也会对铁水的熔化有些影响。还有,炉子里面你们进去看过没有,底部粗顶部细,底下能让火烧的地方不算大。就像烧柴一样,木柴要架起来才能烧的更快更热。”
“所以我觉得,烧结块不仅仅是作为铁水和燃烧的来源,也能给高炉底部作为支撑,让底部的空间更大。另外有有个想法,要是能解决冶炼过程中持续放料的问题,那铁水是不是就能不断地流出来了?”
“这个想法很不错,现在这些高炉,每次冶炼完,还要重新装料,很是麻烦,而且需要不短的时日。”
在座的匠人们之前不是没想到这些,只不过没有任何经验能证明这样的可行性,而部落的金属一直比较缺,作为产出金属的唯一渠道,常年需要不停冶炼的高炉,就不可能让族人们去拆解研究。
毕竟要冶炼一炉铁水,至少需要几天的准备,而部落对金属制品的需求,几乎是无时无刻不在的。
现在冶炼坊常用的冶炼工艺,就是将一座炉子里面填满原料,再进行煅烧,炉子的设计和堆料的方式,导致中途是不能添加任何原料的,故而高炉在点燃后,只能等待这一炉原料烧完,冷却清理后才能再次填充原料。
而很多匠人也都发现了,等待自然冷却的时日太长了,至少需要一两天,再加上清理炉渣、堆放原料,这一炉熔炼完成到开始下一炉,居然要等待三天以上的时日,这对于冶炼坊来说,太长了一些。
但没办法,技术和程序就摆在这里,根本没办法改变,只能通过增加高炉的数量来进行轮流冶炼。
之前不是没有人提出中途不间断冶炼的想法,但从炉子壁上开个窗子填充原料,会破坏高炉里面的环境,冶炼出来的铁水质量更差;而要是从顶部加入的话,会导致加料不均匀,也会让高炉里面反应不充分,铁水出产的质量不高。
如今这个问题又被重新提起,况且匠人们也有了休息的时候,故而在座的匠人中,便有人开始考虑这个问题,甚至设想如何在冶炼的过程中,添加原料放进去。
“的确是个好想法,我觉得如果再修建一座高炉的话,可以在高炉的炉口,放一条斜道,通过这个斜道,将原料给添加进去。”
“怕是不行吧?高炉里面烧结块、焦炭、石灰石都是按照原料的要求,一层层码上去的,不是简单的混合到一起的。你从上面添加原料,如何能保证这三样原料,能够按照我们码上去的次序一样,每层的厚度都能控制好呢?”
“不错,要是直接从炉口倒进去,虽然简单,但跟之前那种冶炼方式相比,又有什么区别?最终消耗的原料会更多,而铁水却会变得更少,而且冶炼出来后也用不了。”
“况且,高炉在冶炼过程中,炉子很热,尤其是炉口,就算半刻,我都感觉撑不住,谁能站在炉口那里,顶着这么热的热气,将原料一点点加进去呢?”
有人提出新的想法,就有人会出于本能,去驳斥这个想法的“荒谬”之处。事实上,这种在冶炼过程中增添原料的想法甚至做法,之前在冶炼青铜的时候,就已经出现了,只不过目前还是无法解决温度和烧制均匀的问题,故而还是只能用老办法,等炉子冷却后,进入炉子内部,再一层层堆料。
“可以先计算好高炉每一层需要多少原料,这个斜道我觉得还是非常有用的,现在就算用不了,以后还是有用的,不过我觉得用这种办法,需要改造一下器械。”
又有匠人发表了自己的看法他,顺便走到黑板前,画了一个简单的图,“你们看,如果我们沿着炉口这里,做一圈滑道,上面放个车,车上的车厢有三个隔间,用来装焦炭、烧结料和石灰石。使用的时候,将这三个隔间依次打开,里面的矿石,就可以顺着斜道掉下去,而且斜道可以在高炉口的边缘沿着轨道旋转,只要控制进料口均匀漏下原料,这些原料就能平铺在上面。”
众人看着简单的图,纷纷陷入了沉思,这个想法倒是很巧妙,防止了一下子倾倒原料会造成厚薄不一的可能,也能让高炉在冶炼过程中不断地增加原料,减少开炉、清炉的时间。
“嗯,这个想法……可以试一试。”
土尘和牙黑思考了一会,发现这个想法还是有很大可能实现的。
首先,它对整个炉子的结构并没有什么破坏,就是从炉子顶部添加原料,添加完一次之后,车子便可以停下来;
其次,它能保证进料均匀,冶炼时,底部的热量从下往上,原料从上往下,如此一来,高温会将底部的原料熔化,形成铁水落到下方的导流槽里,在这里将铁水和杂质初步分离,会源源不断地流出铁水;
最后,这种不断料的方式,一直保持着炉子里面的温度,如果再鼓入热空气的话,消耗的燃料变少、节省更多的时间。
得到两人的认可,提出解决办法的匠人很是高兴,而其他匠人看到如此,也都活跃了起来。