煉鐵豎爐

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展起來的。春秋末年已經使用豎爐冶鑄生鐵了，從戰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。
    豎爐煉鐵是一種經濟而有效的煉鐵方法。從上邊裝料，下部鼓風，形成爐料下降，和煤氣上升的相對運動。燃燒產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，爐料被預熱而能達到更高的溫度。
    河南鞏縣鐵生溝發現的6座西漢時的豎爐，表明了當時煉鐵的狀況。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 西漢中晚期冶鐵遺址發現的煉鐵豎爐缸長軸約4米，短軸約2.8米。有關專家估算這樣的豎爐爐高5－6米，有效容積為50平方米，推測爐的兩側各有2個風口，設鼓風器4具。每生產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，日產量500公斤。
    直到14世紀初，豎爐技術才在歐洲得到應用，開始煉生鐵。15世紀時，由于鑄造火炮的需要，較快地發展了生鐵生產，到16世紀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高。爐子多呈方形，用石塊砌成，爐身較矮。到16世紀中葉時，爐缸邊長1米多，有一個鼓風口和一個流出口，每6天產出生鐵4－5噸。到17世紀爐子明顯加大增高，各項指標都有顯著改善。
    豎爐煉鐵，開始一般采用木炭用原料。根據在漢代冶鑄遺址的考察，發現有用煤的痕跡，有人推測漢代可能使用煤炭作治鐵燃料。約公元4世紀的《水經注》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。這個結論還有待實物證實。
    用煤冶煉缺點很多，容易堵塞爐逍，并把煤中硫、磷等雜質帶入鐵中。
    至遲在16世紀時我國就發明了煉焦技術。《開工開物》（1637年成書）中把煤炭分為明煤、碎煤和末煤。碎煤有兩種：飯炭和鐵炭。“炎平者日鐵炭，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，而且焦炭質地堅硬，可以承受較大的壓力，使爐子能夠加高、增大，產量大幅度增長。焦炭又是多孔的，有利于煉鐵過程中化學反應進行，所以是極為理想的燃料和還原劑，自那時起一直使用至今。