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节13炼铜
知道了基本的原理之后,金属的冶炼其实并不神秘。
比如想要冶炼氧化亚铜为主的赤铜矿,那么只需要加上碳去置换掉氧化亚铜中的氧就可以了。当然,在反中用需要很高的温度才能从从稳定的分子结构中置换出氧原子。
高温,是金属冶炼之中除了碳之外的第二个要素。
原理上很简单,也没有什么神秘之处,但高温这一点却难倒了从古至今无数的科学家与工程师。即便是在被认为科学发达的地球上,如何达到足够的高温依然是个巨大的难题。
当然古人的纠结是如何让温度达到青铜、钢铁融化的程度,而现代人所纠结的是如何产生太阳般的高温,如何增加核心温度,如何提高高温所持续的时间,如何让高温变得可控……
……围绕着温度,由无数世界性的难题困扰着人类,阻碍着人类前进的步伐。
而困扰着陈征前进步伐的,同样是在现代人看来无比简单,而对身处异星的陈征来说却无比艰难的事情——如何才能用木炭达到一千两百度以上的高温。
铜单质的熔化温度高达1300多度,铁单质的熔化温度为1500多度。
相对于单质来说,合金的熔化温度就低得多了,比如青铜就只有900至1000度,虽然根据配方的不同,青铜的熔点也不尽相同,但一般来说都低于1000摄氏度。
如果没记错的话,氧化亚铜的熔化温度应该在1200度左右,远高于一般的青铜。
普通的煤炭燃烧温度大概在900度左右,优质褐煤在民用锅炉中的燃烧温度也不过是1000度。炼钢厂中无烟煤在鼓风机的帮助下燃烧温度可以达到1700至1900度,而使用焦炭的高炉才能到达2300度的高温。
可以看得出,即便是在科技发达的现代,普通的民用温度也很难超过1000度,况且这还是在使用煤炭为燃料的情况下。
至于木炭的燃烧温度就更低了,只有区区700度,在有着“先进”的泥胚炉膛、鼓风设备(风箱)的情况下,木炭的燃烧温度可以勉强达到1000度。
中原地区古代很少有使用“石炭(煤)”的纪录,即便是冶炼金属也多使用木炭。
青铜的冶炼温度很低,在使用木炭的条件下也可以使其溶化。而铁就不一样了,即便是开始普遍使用的铸铁(主要成分为铁、碳、硅),其熔点也要超过1200度。
别看这差距只有区区200多度,这200多度就是区分铁器时代与青铜时代天堑般的鸿沟。人类文明用了数千年的时间才跨越了这区区200度的瓶颈。
比较一下上述所说就不难发现,为什么古代先经历了“青铜时代”,然后才是“黑铁时代”。
用区区木炭来冶炼熔点1200度的氧化亚铜其中的难度不言而喻。不过对于陈征来说,他与摸石头过河的古代人不同,既然有着前人之慧,那么他要做的只是弯腰去拾就好了。
比起简单粗暴的碳化池,接下来陈征要做的事情既是人类文明曾经迈过的重要一步——冶炼高炉。
准确的说,其实是类似土法炼钢时期的小高炉。
当然,由于没有优质无烟煤,用木炭代替的话陈征还需要做一些结构上的调整。
在这些调整中最重要的部分,可以说是占了整个工程百分之50以上工程量的,就是鼓风设备以及热回收系统。
没错,为了用木炭达到更高的温度,陈征需要更加复杂的系统。
首先要做的是设计工。
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