煉鐵豎爐

　　煉鐵豎爐（高爐）
    中國是世界最早使用豎爐煉鐵的國家。我國古代冶煉生鐵主要使用豎爐，煉鐵豎爐是從煉銅豎爐發(fā)展起來的。春秋末年已經(jīng)使用豎爐冶鑄生鐵了，從戰(zhàn)國到西漢隨著鐵器需要量的大幅度增加，煉鐵豎爐建造得越來越大。
    豎爐煉鐵是一種經(jīng)濟(jì)而有效的煉鐵方法。從上邊裝料，下部鼓風(fēng)，形成爐料下降，和煤氣上升的相對運(yùn)動。燃燒產(chǎn)生的高溫煤氣穿過料層上升把熱量傳給爐料。其中所含一氧化碳同時對氧化鐵起還原作用。這樣燃燒的熱能和化學(xué)能同時得到比較充分的利用。下層的爐料被逐漸還原以至溶化，上層的爐料便從爐頂徐徐下降，爐料被預(yù)熱而能達(dá)到更高的溫度。
    河南鞏縣鐵生溝發(fā)現(xiàn)的6座西漢時的豎爐，表明了當(dāng)時煉鐵的狀況。這些煉鐵爐呈圓形。爐缸直徑從0.8－1.8米不等。徐州利國驛東漢煉鐵豎爐是橢圓形的。爐缸長軸2.5米，短軸1.4米。河南鄭州市古滎鎮(zhèn) 西漢中晚期冶鐵遺址發(fā)現(xiàn)的煉鐵豎爐缸長軸約4米，短軸約2.8米。有關(guān)專家估算這樣的豎爐爐高5－6米，有效容積為50平方米，推測爐的兩側(cè)各有2個風(fēng)口，設(shè)鼓風(fēng)器4具。每生產(chǎn)1噸生鐵，約需鐵礦石2噸，石灰石130公斤，木炭7噸，出渣600公斤，日產(chǎn)量500公斤。
    直到14世紀(jì)初，豎爐技術(shù)才在歐洲得到應(yīng)用，開始煉生鐵。15世紀(jì)時，由于鑄造火炮的需要，較快地發(fā)展了生鐵生產(chǎn)，到16世紀(jì)歐洲已普遍采用豎爐冶煉。
    歐洲在早期豎爐冶煉生鐵時還不懂得加熔劑 ，因而往往不能獲得流動性良好的爐渣，渣中鐵的含量也相當(dāng)高。爐子多呈方形，用石塊砌成，爐身較矮。到16世紀(jì)中葉時，爐缸邊長1米多，有一個鼓風(fēng)口和一個流出口，每6天產(chǎn)出生鐵4－5噸。到17世紀(jì)爐子明顯加大增高，各項指標(biāo)都有顯著改善。
    豎爐煉鐵，開始一般采用木炭用原料。根據(jù)在漢代冶鑄遺址的考察，發(fā)現(xiàn)有用煤的痕跡，有人推測漢代可能使用煤炭作治鐵燃料。約公元4世紀(jì)的《水經(jīng)注》一書中也記有：“屈茨（新疆庫車）二百里有山，夜則火光，晝則旦煙，人取此山石炭冶此山鐵，恒充三十六國用。”辯明用煤煉鐵已傳出西北邊陲。這個結(jié)論還有待實物證實。
    用煤冶煉缺點(diǎn)很多，容易堵塞爐逍，并把煤中硫、磷等雜質(zhì)帶入鐵中。
    至遲在16世紀(jì)時我國就發(fā)明了煉焦技術(shù)�！堕_工開物》（1637年成書）中把煤炭分為明煤、碎煤和末煤。碎煤有兩種：飯?zhí)亢丸F炭�！把灼秸呷砧F炭，用以冶鍛”。鐵炭“炎平”是無煙煤，是煉焦的煤。
    大量使用焦炭煉鐵始于1709年。英國人達(dá)比先把煤煉成焦炭，然后用焦炭煉鐵。這樣不僅解決了燃料問題，而且焦炭質(zhì)地堅硬，可以承受較大的壓力，使?fàn)t子能夠加高、增大，產(chǎn)量大幅度增長。焦炭又是多孔的，有利于煉鐵過程中化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，所以是極為理想的燃料和還原劑，自那時起一直使用至今。