炼铁竖炉


炼铁竖炉

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炼铁竖炉(高炉)
    中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家 。我国古代冶炼生铁主要使用竖炉,炼铁竖炉是从炼铜竖炉发展起来的 。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了,从战国到西汉随着铁器需要量的大幅度增加,炼铁竖炉建造得越来越大 。
    竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法 。从上边装料,下部鼓风,形成炉料下降,和煤气上升的相对运动 。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料 。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用 。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用 。下层的炉料被逐渐还原以至溶化,上层的炉料便从炉顶徐徐下降,炉料被预热而能达到更高的温度 。
    河南巩县铁生沟发现的6座西汉时的竖炉,表明了当时炼铁的状况 。这些炼铁炉呈圆形 。炉缸直径从0.8-1.8米不等 。徐州利国驿东汉炼铁竖炉是椭圆形的 。炉缸长轴2.5米,短轴1.4米 。河南郑州市古荥镇 西汉中晚期冶铁遗址发现的炼铁竖炉缸长轴约4米,短轴约2.8米 。有关专家估算这样的竖炉炉高5-6米,有效容积为50平方米,推测炉的两侧各有2个风口,设鼓风器4具 。每生产1吨生铁,约需铁矿石2吨,石灰石130公斤,木炭7吨,出渣600公斤,日产量500公斤 。
    直到14世纪初,竖炉技术才在欧洲得到应用,开始炼生铁 。15世纪时,由于铸造火炮的需要,较快地发展了生铁生产,到16世纪欧洲已普遍采用竖炉冶炼 。
    欧洲在早期竖炉冶炼生铁时还不懂得加熔剂 ,因而往往不能获得流动性良好的炉渣,渣中铁的含量也相当高 。炉子多呈方形,用石块砌成,炉身较矮 。到16世纪中叶时,炉缸边长1米多,有一个鼓风口和一个流出口,每6天产出生铁4-5吨 。到17世纪炉子明显加大增高,各项指标都有显著改善 。
    竖炉炼铁,开始一般采用木炭用原料 。根据在汉代冶铸遗址的考察,发现有用煤的痕迹,有人推测汉代可能使用煤炭作治铁燃料 。约公元4世纪的《水经注》一书中也记有:“屈茨(新疆库车)二百里有山,夜则火光,昼则旦烟,人取此山石炭冶此山铁,恒充三十六国用 。”辩明用煤炼铁已传出西北边陲 。这个结论还有待实物证实 。
    用煤冶炼缺点很多,容易堵塞炉逍,并把煤中硫、磷等杂质带入铁中 。
    至迟在16世纪时我国就发明了炼焦技术 。《开工开物》(1637年成书)中把煤炭分为明煤、碎煤和末煤 。碎煤有两种:饭炭和铁炭 。“炎平者日铁炭,用以冶锻” 。铁炭“炎平”是无烟煤,是炼焦的煤 。
【炼铁竖炉】    大量使用焦炭炼铁始于1709年 。英国人达比先把煤炼成焦炭,然后用焦炭炼铁 。这样不仅解决了燃料问题,而且焦炭质地坚硬,可以承受较大的压力,使炉子能够加高、增大,产量大幅度增长 。焦炭又是多孔的,有利于炼铁过程中化学反应进行,所以是极为理想的燃料和还原剂,自那时起一直使用至今 。

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