我有一座穿梭门

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第25章 炼铁炼硫还炼硝

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时间是世界上一切成就的土壤,时间给空想者痛苦,给创造者幸福。

时间就是等待能力发展的地盘。

而苏宁需求最多的是时间,同时也是最缺少的,这都是不可避免的一个事实。

想要进一步的突破,必须要培养与投放更多的人才,这类似于种地一般,从生根发芽到开花结果,其中一系列的浇水、施肥、除虫等措施,都是不可避免的。

除非苏宁能够借助另两个世界,帮助谋求发展,将这个发展期的时间大大缩短,来实现飞跃。

放眼未来,着手当下。

苏宁还得一步一个脚印,将所有的产业规划、基础建设都处理好。

这就要用到大量的水泥。

而苏宁所要求的水泥,是由75%混掺物和25%生石灰组成的。

75%的混掺物则是粘土、砖块、陶器土器碎片、铁废料或者矿渣构成的。

其制作方法是——

将以上材料备好,洗净、烘干、磨粉。

就能得到最原始的水泥了。

苏宁为了调节水泥的凝固速度,还往里面加了一些熟石膏粉,而这熟石膏粉也有要求,必须得在150摄氏度左右,这样才能生效,以达到凝固慢的效果。

这种水泥制作完备后,只需悉心养护20天,就可以制作出坚实而又耐用的混合水泥产品。

被用来铺路、建造都是上好的选择。

苏宁的工厂也全用水泥改建与扩建,极大的增加了安全性,同时又能够提供遮风挡雨的好地方,整体环境也是提升了不少。

不仅仅是员工宿舍,还有食堂、浴室……等皆是设施完备,整洁划一。

同样也搭建了几间教室,用以教习新知识、新思想。

知识方面倒是压力不大,而思想方面并不是须臾片刻所能扭转的。

目前的师资力量并不雄厚,只有二爷和一些比较资深的工匠能够担任。

同时苏宁也不断买入工厂周围的田地,凭借着陈忠祥与四大家族这等便利,苏宁很容易就将工厂附近纳为己有。

扩建、规划、再扩建……

一切准备就绪,也是时候要向着工业体系迈出第一步。

工业体系的第一步之说,众说纷纭。

有人说是第一步是健全专利保护法,这个苏宁直接否定,这是对个体创意的保护,从而推动个体更努力的发展创造,但这和苏宁没有任何关系,时代的局限性摆在那儿,人们也根本没有时间去进行发展创造。

还有人说是重工业发展,这一点苏宁很是赞同。

而重工业的基础是什么呢?

它的基础就是炼铁、锻铁、成钢。

锻铁的技术在大庆之前,甚至是更早之前就有了,但是太过落后,以至于铜仍旧是主流金属器具。

曾经也有用石炭(煤炭)炼铁的,但炼出的铁质不好,脆且易断。其原因就是石炭内部含有较多的硫,并不适合锻造。

炼铁并不难,苏宁真正需要的并不是铁,而是钢,炼钢是有所难度的。

古代工匠并不知道钢铁冶炼的化学原理,故而在冶炼的过程中,总是充满了神秘色彩,为人熟知的是干将、莫邪铸剑的故事,铸剑还要拿命来献祭,都为其蒙上了一层神秘的色彩。

不过经过宋朝科技爆发以及后续积累与发展,还是出现了诸如块炼渗碳钢、百炼钢、铸铁脱碳钢、炒钢灌钢等炼钢技术。

现在我们知道,生铁、熟铁、钢的主要区别在含碳量上面。

含碳量超过2%叫做生铁,也就是大庆人十分厌恶的恶金。

含碳量低于0.02%的叫熟铁,熟铁的质地很软,塑性好,延展性好,甚至还可以拉丝,强度与硬度自然也跟不上,但容易锻造与焊接。

而介于二者之间,则被称为钢。

钢的硬度并没有铁大,但是韧性上却远远优于铁,韧性是指材料抵御受力后变形的能力。

如果受到同等打击力,可能铁会碎而钢不会,因为铁更“脆”,这就是为什么建筑物选择用钢筋的原因。

另外炼钢不仅要控制含碳量,还要消除磷,硫等有害元素。

磷会降低钢的韧性和塑性,出现冷脆性,而硫会使钢热脆性变大,换句话来说,就是会使钢变脆,降低品质。

另外还有一些元素可以提升钢的性能,比如说锰元素可以提升钢的坚固性,强度和耐磨性,硅元素可以增加钢的强度。

这些也就非常后期了,现在接触这些还是尚早。就目前而言,只要会搞高炉就可,已经足以大批量生产钢铁。

而炼铁、钢就要有燃料,就算是裸露在地表的泥煤,也不是取之不尽、用之不竭的。

而将其利用到最大化的手段——炼焦。

顾名思义,炼焦就是指炼制焦炭,也被称之为高温干馏。

初期过渡性的土法炼焦并不能作为长久手段,无法回收副产物且焦炭质量略差,后期则需要研发更为先进的炼焦技艺。

将煤炭放在窑炉内,依靠部分煤干馏产生的煤气和部分直接燃烧产生的热量,而批量的生产炼制焦炭。

当然,煤还是最好选择裸露在地表的泥煤,因为它的含硫量低、杂质少,利用价值高,也不愧被称之为黑色的金子,只因它真的很美。

余下的就是高炉炼铁,光是“高”这个字,就可以感觉到它的温度要求十分之高。

而如此高温,锻造出炉壁也是一项困难的活计,是不能用铜的,铜的熔点不会超过1000摄氏度,而铁的熔点也早已经超过这个数字,达到了1538摄氏度。

苏宁则专门打造出用以承受高温的耐火砖,这耐火砖由矾土与粘土制成,可以承受1800度左右的高温。

高炉的整个炉膛近1米高,正下方是进风口,需要用到离心式鼓风机,让氧气进入其中,充分燃烧,以提高冶炼温度。

左右两边分别是炉渣收集装置、生铁铁水收集装置。

除了打造出优质的耐火砖,苏宁还命人打造了许多耐火收集装置,并制造了许许多多的耐火模具。

生铁炼制出来,炼钢手段还不能决定用哪种。是用炒钢、锻钢、还是铸铁脱碳钢,亦或者是块炼法。

这一点上还是实践出真知。

苏宁都让人将所有的炼钢手段都试了试,渗碳炼钢毫无疑问就成了最实用、最好用的炼法。

把生铁与熟铁混合在一起,经由反应,使其碳含量在0.02%—2%之间,就形成了铁合金,也就是钢。

此外,将高温耐火材料打造的耐火桶,放置在接收铁水装置上,吹入氧气使其发生反应,也可以炼成钢。

这是因为炼钢必须氧化,只有氧化才能去除杂质。硫和磷的氧化物在反应条件下确实容易脱离体系,虽然确实会损失一部分铁(被氧化),但相比于能够得手的钢,这都是微不足道的。

钢的用处十分广泛,几乎是一切机械设备与工具生产的原材料。

生铁其实更适用于浇筑一次成型的薄壁铸件,这些铸件更加适合制造武器,尤其是火绳枪、燧发枪和铸铁炮的身管,当然这也是为了降低成本。

最后值得一提的是,还是需要矿石百科全书,来帮助识别矿石,以便使用,不然连基本矿石种类都分不清楚。

矿产种类远比你我想象的要多的多,比如说金属矿石、非金属矿石、宝玉石材料和可燃性有机岩矿产。

其中各项有分类甚广又涉及繁多。

譬如煤属于可燃性有机岩矿产,铁则属于黑色金属矿产,铜则属于有色金属矿产……

在这个时代,百炼武器大概在万钱左右,是不折不扣的奢饰品,按照现当时的物价换算,大概在三十两左右。

而普通士兵的佩刀也才500-700文,他们最高规格的工资,也才一两银子上下,要做上三十年,才足以买下这个宝剑。

这也是一项非常不错的赚钱业务。

优质的铁与钢,不仅可以铸造出削铁如泥的宝物兵器,也是打开热武器大门的一个钥匙。

如果是钢铁是坚不可摧的身子骨,那黑火药就是大振雄风的内在胆。

至于黑火药……

其配比是硝70%、硫25%、木炭5%,这是分子比而不是质量比,放入多少就需要慢慢试验、调整。

这就像硝化甘油一样,你知道原材料却不知道其具体配比。

第一,寻找天然硫矿,可以通过它来大量生产硫磺,不过也可以寻找硫磺,但这个就远不及提纯效率高。

硫磺和硫没有区别,硫磺的学名被称作硫。如果说非要有什么差别的话,硫磺中是含有一些杂质的,而硫是纯净的,

硫磺在古代属于一种药品,可以在药铺中买得到,也可以顺道打听打听,这些硫磺是从哪里得来的,就可以轻而易举的得到硫磺,

而冶炼、提纯硫磺的方法,就要将硫矿堆在砖砌的炉子中,并点燃矿石,利用一部分硫燃烧产生的热,使其熔化流出。

其生成率在75%左右。

硫非常活泼,但却能够以天然硫的形式存在,同样也可以以化合物的形式构成各种矿石,硫是矿物的最丰富的组分之一。

最多见的、与苏宁匹配最好的就是硫铁矿制硫,不仅可以炼出大量的铁、同样也可以制取大量的硫。

硫铁矿的主要成分二硫化亚铁是一种化合物,而不是混合物。从选矿原理上来讲,硫铁矿中硫和铁的分离必须经过化学变化才能够实现。

而仅仅只通过煅烧,就可以使硫铁矿产生复杂的化学变化,而变成二氧化硫和四氧化三铁,这样就实现了硫和铁的分选,这一过程实际上也是制硫酸的主要程序。

硫酸对于苏宁的意义也十分重大。

而二氧化硫制备出硫的方法也有很多,其中用途最多、最广的就是强还原剂置换硫,选用钠在二氧化硫气体中加热,来置换出其中的硫,或是将二氧化硫气体通入硫化钠溶液中(克劳修斯法),然后过滤分离后即可得到硫磺。

这是需要一些工业基础的,甚至是需要一些化合物的。

而土法炼磺工艺也并不繁琐,只需要做出炼磺炉即可,它的原理并不复杂。就是两个炉子(土窑)用通风管连接在一起,其中一个燃烧得到炉气,另一个降温冷却炉气。

硫铁矿和煤块分层装入其中,从下方点火口用木柴点燃,最后封上。留一个风眼让其通风。

等到炉内水分蒸发就将炉口封好,炉气进入冷却炉,其中的硫被冷凝在冷却炉。

经过一个周期停炉,从炉底取出炉渣,剩下的就是毛磺,将其熔化沉淀后去除杂质,就是成品硫。

不论是哪一种方法,都可以获取这不可或缺的重要原料。

而木炭,用窑烧法获取即可。

在这儿可不缺木炭,冬日富贵人家中烧火用的且都是木炭。

有了硫,就可以半只脚踏进热兵器时代,并掀开化学工业的一角……

硝可以去药铺寻得。

也可以用厕所旁边陈年老土混合草木灰,取出滤液煮至结晶析出,趁热过滤,待滤液冷却后析出的晶体就是“硝”。

这是最常见的方法,但是要满足大量使用,这恐怕并不好用。

必须人工培育硝土,其出硝率会更高。

人工培育就是把制过硝的土和碎块按10比1的比例与粪便和猪毛混合,然后把混合物堆放在阴干通风的地上,再搭上棚子放置雨水冲刷,保证通风与日晒,让其堆放二十天,其出硝率大大增加。

制取方法有两种,一是一次热水多次冷水循环法,可以得到硝水。二是蒸发结晶,也可以结晶出硝。

硝有了,黑火药也就不远了。

硝石、硫磺、木炭皆已经完备,也就可以制作黑火药。

将三者磨成粉,并加入一定量的水,搅拌混合成糊状的药粉,就能避免爆炸事故的发生。

加入淀粉或蛋清,阴干成型后,再经过破碎可成颗粒状火药。

这样处理便于运输和实验,同时降低事故的风险。

在此基础上,进行反复试验,甚至可以制作出炸药包、手雷之类的爆炸物品了。

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