元至正年间,以琉璃、煤炭闻名的山东博山,一处经营琉璃生意的作坊。
由于琉璃烧造需高温且火焰纯净,这位老师傅对燃料特性非常敏福
他听到幕描述用曲颈甑收集焦油、竹管引气,这位老师傅若有所思地对徒弟:“咱烧药玉,最怕窑火不净,沾了杂烟,器色便浑浊。那炼焦的臭煤,烟大油重,向来少用。若真能如幕所,用甑把黑油接走,再用竹管把余气引到别处烧掉,那剩下的礁火是不是就清净了?或许咱也能试试,就算接来的黑油不知何用,引走毒气,也让窑场清爽些。”
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南宋时期,福建泉州,一位见识广博的海商。他常出海贩货,听闻此法,他对船匠伙伴:“那黑油若真能防水,涂于船缝,或比桐油更耐咸水浸泡?至于那引燃之气,若可稳定,置于舱底照明,岂不省却许多脂烛?虽眼下看来繁琐,可寻访城中是否有精于炼丹、制露之匠人,与此法相参详,或能试制一二。”
……
明初洪武年间,朱元璋下令迁徙工匠至京师后,某处集中管理的官营冶铁或制陶工坊。 一位负责管理燃料供给的低级官吏,正为柴炭供应紧张、价格高昂发愁。
他听到煤气可利用,他大感兴趣,召来老窑工询问:“尔等常年烧窑,可知那炼焦窑旁散出的烟气,真能引燃?若能将其导引至坯胎预热炉或匠人伙食灶下,岂非省下不少柴炭?纵有些许风险,心操作便是。可择一偏僻旧窑试之,命胆大心细者专司其事,记录其火力强弱、节省几何。若果有成效,报于上官,或可嘉奖。”
……
“当你看到那一块块成功的焦炭时,你就知道可以开始下一步了。”
“你可能需要经过许多次的实践,浪费许多煤,才能锻炼出一批有经验的窑工,这批人可是好宝贝,可千万要珍惜。”
“有了焦炭和优质铁矿石你就能大量冶铁了。想要大量冶铁需要先建造高炉,由于高炉内的温度需要很高,所以一般的砖石和黄土是不行的,用砖石和黄土建造的高炉无法承受太高的温度,而温度上不去,冶炼的效率就要大打折扣,甚至只能炼出根本不能用的海绵铁。”
“想要建造能大量冶炼的高炉,先要烧制耐火砖。耐火砖简称火砖。用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料。淡黄色或带褐色。耐火砖其实也不难找,众所周知,我们自古以来就是玩火的好手,精美的瓷器更是独一份的好宝贝。”
“烧陶器可以是人类文明的共识,几乎每个地区都有过独立的陶器发明。但为什么只有中国人能把陶器玩出花样,进化到瓷器呢?其中关键,就在于温度!比起随便在地上架一堆柴火就能烧陶器的右手就能干的事,瓷器需要的技术就要高多了。”
“瓷器需要超高温的烧制技术,能承受高温的窑炉自然必不可少,这些好东西完全可以用在高炉上面,所以你可以去一些烧制瓷器的地方或者家族咨询,花钱买也好,直接把那个家族的人打包带走也好,总是不难搞到的。”
“现在你有了耐火砖,可以搭建那座能吃下矿石、吐出铁水的高炉了。”
“首先,你得找一块结实的高地,最好是硬实的粘土坡地,远离工棚和柴草堆。在地上画一个直径六七尺的圆圈,沿着圈往下挖,挖出一个三尺来深、底部平整的圆坑。这坑底就是根基,要让一群大汉用夯锤一遍遍砸得比石板还硬实。”
“然后,去搬那些从瓷窑弄来的宝贝——青灰色的耐火大砖。这砖头摸着手感粗糙沉实,能扛住寻常泥土见了就化的高热。用细密的耐火土掺了熟料粉和盐调成稠泥浆,在夯实的坑底中心,开始用这些大砖一圈圈、一层层地往上砌。”
“炉子的形状是关键。从炉底往上,头三四尺要砌成直筒,砖缝必须用泥浆抹得极薄极严。再往上,砖层便开始缓缓地、均匀地向内收拢,砌成一个巨大的、倒扣的碗似的炉腹。这收拢的弧度全凭老师傅的眼和手,不能急,每层只收进半寸许,保证内壁光滑如陶碗的内膛,这样炉料才能顺顺当当往下坐,火焰和高温气流也能稳稳当当往上走。”
“砌到约莫一人高的时候,收拢停止,再往上砌两三尺的直筒,这便是炉身了。在炉身靠近顶赌位置,要预留出两个相对的方口,一个用来投进矿石和焦炭,一个用来探看炉内火情、引出烟气。”
“炉子的“喉咙”和“肚肠”更要紧。在炉底侧下方,你得预先留好一个“出铁口”,这口子外宽内窄,像个喇叭,内部要用耐火泥仔细塑形,确保铁水能流得畅快,平时则用湿泥堵死。在出铁口上方约一尺半处,斜斜向上地开凿出风口。”
【“这个高炉,实际上融合了汉代竖炉、宋代高炉和明代鼓风炉的部分特征。倒扣的碗似的炉腹是为了让炉料顺利下降并充分预热;出铁口和风口的位置与角度决定了炉内燃烧区和熔炼区的效率。最关键的是意识到了耐火材料的重要性,这确实是古代大型化、连续化冶铁的前提。没有耐高温的炉膛,一切高产量的构想都是空中楼阁。”】
【“古代钢铁巨兽的诞生,从一块砖开始。”】
【“考古发现的汉代河南巩义铁生沟冶铁遗址,已有较为完整的炼铁竖炉,炉壁用石英砂和耐火粘土夯筑。宋代河北邢台、河南荥阳等地的高炉遗迹显示,炉体更大,结构更优化,可能已使用黑土(一种耐火粘土)作为炉衬材料了。”】
【“确实啊,我刚想反驳古代没有耐火砖,搞不了高炉,但我突然想起了烧瓷器也是需要高温的,所以我们其实很早就有了耐火砖了。”】
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