第148章 高爐鍊鐵 (第2/2頁)

用耐火材料建造一個隔絕空氣的煉焦爐，並在爐內建造內牆，分隔出燃燒室和炭化室，使煉焦煤不直接參與燃燒。

裝爐後開始加熱乾餾。

在乾餾過程中，煤在不同溫度階段發生變化。在約100 - 350c時，煤中的水分和吸附氣體被脫除。

350 - 600c時，煤中的焦油、輕油等揮發分逐漸析出。

（後世可以透過技術手段，將這些氣態輕油收集起來，透過後續分餾、催化重整等手段，從這些輕油中提取出汽油。）

當溫度升高到600 - 1000c，煤中的碳發生聚合、縮合等反應，逐漸形成焦炭，同時產生大量的煤氣。

整個過程中，透過爐壁傳導熱量或其他加熱方式維持溫度，並且持續一定時間（通常10 - 20小時左右，不同爐型和工藝有所不同），保證焦炭質量。

煉焦完成後，將熾熱的焦炭從煉焦爐中推出，透過噴水的方式使其快速冷卻，這種方法簡單，但可能會使焦炭產生一些裂紋，對強度有一定影響。

後世是利用惰性氣體（如氮氣）與熾熱焦炭進行熱交換，回收焦炭的熱量，同時使焦炭冷卻。

此法可提高焦炭質量，減少環境汙染，並且回收的熱量可以用於發電等用途。

有了焦煤後，鍊鐵就容易多了。

首先製作一個用耐高溫材料砌成的高爐。

耐高溫材料對於古人來說製作其實沒有多麼困難。

因為部分陶瓷的耐火能力就非常高。

古人可利用當地已有的黏土、高嶺土、石英砂等礦物資源，對這些原料進行篩選，去除明顯的雜質提高原料質量。

透過試驗不同比例的黏土、石英砂，找到能提高耐火效能的配方。

最後製作成需要的耐火磚形狀即可。

有了耐火磚就可砌築鍊鐵所需的高爐。

高爐的底座要有足夠的厚度，保證熱量不會從地面流失。

隨後就是以圓形往上一圈一圈砌築。

最下部位要預留出鐵水流出的口。

再往上要預留出浮渣流出的口，以及鼓風口。

最後就是高爐頂端的注料口。

高爐要有足夠的高度，讓爐料在下降過程中有更充足的時間與上升的高溫煤氣充分接觸。

從爐頂裝入的鐵礦石、焦炭和熔劑等爐料，在自上而下的運動中，被煤氣逐漸加熱。

在高爐上部低溫區，爐料可以吸收煤氣的熱量進行預熱，隨著爐料繼續下降，在中部和下部高溫區，能更好地完成鐵礦石的還原反應。

爐體越高，燃料熱量就能更充分地被利用，同時爐體下部的熱量也能被更好地保留。

因為鐵的熔點非常高，同時鐵礦還摻雜著很多二氧化矽雜質。

熔鍊過程中，便要在原料中加入石灰石降低鐵的熔點，同時石灰石與二氧化矽發生反應形成爐渣。

因為鐵水的密度遠大於爐渣，鐵水會沉降在最底部，爐渣會漂浮在鐵水之上。

當爐渣足夠多時就會從出渣口流出。

這時再開啟底部的出鐵口，炙熱發亮的鐵水就能流出。

不過這時的鐵水仍然含有很多的雜質，含碳量也很高。

需要再經過氧化脫碳與除雜，便能製造出比生鐵硬度、強度都要高的鋼了。】