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徐光启听说皇帝在军工厂研究炼铁,也急急忙忙的跑来凑热闹。盐业公司那边已经组织了一大波灶丁,在渤海湾的泥滩上开垦盐田,技术上的问题徐光启已经解决了,管理上有林举升管着。
农业公司那边同样如此,水利怎么修,地怎么种,徐光启都做了示范,公司的技术人员也都已经基本掌握。
来到军工厂,徐光启给皇帝当起了下手。
这时候朱由校正好在修编数理化教材,顺便教了徐光启一些化学上的东西。
自然界中的铁大多是以铁的氧化物形态存在于铁矿石中,高炉炼铁就是用还原的方法从铁矿石中提取铁。
这个还原过程是有化学公式的。高炉本体是一种逆流化学反应器,主要作用是将焦炭、铁矿石和熔剂等固体炉料高温熔化成铁水。生产时从高炉炉顶装入铁矿石(包括烧结矿、球团矿、块矿等)、燃料(主要是焦炭)和熔剂(石灰石、白云石、硅石、锰矿等)等,从高炉下部的风口鼓进热风。在高温下焦炭及可燃喷吹物(如重油、煤粉等)燃烧生成一氧化碳和氢气以及固体碳,将铁矿石中的氧夺取出来,从而得到铁。这个过程就叫还原过程。还原出来的铁水从出铁口放出。铁矿石和焦炭中的杂质与加入炉内的熔剂结合生成炉渣,从出渣口捧出。还原过程中产生的煤气从炉顶导出,经过除尘处理后,供热风炉、转炉、焦炉、加热炉等作燃料用。
整个高炉的结构,实际上非常简单,朱由校这次建造的高炉是小高炉,设计为50立方米,可以说是非常小,工程量倒是不大。同时配备三个蓄热室,朱由校一开始尝试着造个非常小的试验了一番,结果出乎意料的顺利,照着模样给这个高炉配备了三个蓄热室,轮着给高炉送风用。
其实用冷风也可以,只是反应时间长一些,生产效率低一些,生铁质量没那么好。
徐光启一头扎进化学当中,简直如同发现了宝藏了一般,学习刻苦到了几乎到了废寝忘食的地步。
徐光启倒也给朱由校带来了比较详细的民间钢铁冶炼技术的信息。
“我大明上好的钢铁,几乎都是出自南方。因为北方冶炼所需的木炭没办法保障,只能用煤炭进行冶炼,但冶炼出来的生铁质量很差,如果用北方钢铁制造枪炮,极易炸膛。”徐光启所说的现象乍听之下极为奇葩,但现实情况就是这样的。
北方用煤炭冶炼钢铁,并非是技术的进步,而是迫不得已。因为北方的森林资源被大量破坏,很多地方被砍得光秃秃的,森林覆盖率可能还不如二十一世纪的中国。毕竟这年头的人们,煮饭做菜、取暖大多都是用木材,冶炼也用木材,砍了之后又不种树,导致北方大片地区的山头就是光秃秃的。
没有木炭,只能用煤炭了。乍看之下确实是技术进步了,但中国的高磷高硫含量的煤炭影响下,就造成了铁产品质量的急剧恶化。在枪炮方面,含硫太多的铁管容易炸裂,无法保证射手的安全。这也是中国火炮落后西方的一个重要因素。
以至于皇家军工厂此时所用的钢铁,几乎全是从南方购买的,都是用木炭冶炼出来的生铁。
中国生铁生产,技术上是领先欧洲人的,欧洲人在十八世纪的时候才超越中国。不过中国的铁矿石资源贫矿多,乱七八糟的杂质也多,并没有欧洲人那么好的发展环境。
钢的生产方面,此时的中国和欧洲,都还无法直接生产钢水。此时中国倒是有坩埚冶炼技术,不过并非是用来炼钢,而是用来炼铁的‘方炉’采用了坩埚技术,是半开放式的,温度不够高。
无法直接得到钢水,就无法精确的把握钢材中各种元素的比例,进而导致钢材质量并不是太稳定,效率太低,成本自然也被拉高了。
从技术上来说,相比明代前期的官营钢铁厂,民营钢铁厂的技术是有很大进步的,从而在成本上占据优势,通过市场价格得到了更强的竞争力,官营钢铁厂才被民营取代。
只要高炉炼铁技术能够试验成功,官营钢铁厂在技术上就能反超民营钢铁厂了,并且是甩出一大截的优势。
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