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焦炭 让历史拐了个弯
2015-03-25    点击:

本文摘要:一个新的时代,不只是一个纪年的开始,而是多种时代元素的构成。炼铁现代化的来临,不只是一座炼铁炉建成,而是诸种元素的排列组合。1915年的1月,是本钢一号高炉建成生产的日子,是中国几千年炼铁历史的改变,但...
一个新的时代,不只是一个纪年的开始,而是多种时代元素的构成。

炼铁现代化的来临,不只是一座炼铁炉建成,而是诸种元素的排列组合。

1915年的1月,是本钢一号高炉建成生产的日子,是中国几千年炼铁历史的改变,但不等于是中国现代化炼铁历史的全面到来。这话听来有点玄虚,但事实就是如此。

有人会因此问:“本溪现代化炼铁历史从什么时间开始?”

应是从1926年开始。

1926年,一件什么事情的发生,才让本溪现代化炼铁历史真正开始了?

1926,现代化炼焦技术袭来本溪

1926年7月29日,在溪湖的骸炭工场,一号焦炉建成投产。

建焦炉,目的当然是为了生产焦炭了。生产焦炭,在本溪人的眼中不算个稀奇事,很多人见惯了这个产品,很多人甚至就从事这项工作,但今天的一号焦炉让很多人充满了好奇,也充满了期盼。

为什么呢?机械化生产焦炭,是本溪人前所未见的稀奇事,是“大姑娘上轿,头一遭”。

因为稀奇,引来不少看热闹的人。

五大三粗的老杨,是长期从事土法炼焦工作的职工,听说现代化炼焦不用人工配煤、装煤、推焦,心里就十分好奇,跑来凑热闹。看着炼焦炉像个庞大的火车车厢倒扣在地上,难以想象现代化的炼焦是个什么模样。

这时就听旁边有个懂行的人向别人介绍,这个黑乎乎的焦炉叫“黑田式焦炉”,外边看不见里边,里边分为60孔,一昼夜装煤量达587吨,产焦440吨。

听到这个产量,老杨倒吸一口气,他熟悉的土法炼焦,一昼夜才能产90吨焦炭呢。

配煤机械化,进煤机械化,炼焦机械化,出焦机械化,连凉焦和筛焦都是机械化。那产品呢,土法炼焦,得到的产品只有单一的焦炭,而机械化炼焦,焦炭分为冶金焦炭、小块焦炭和焦丁焦粉。还有其它产品如硫酸铵、煤焦油、粗苯、黄血盐、轻粗吡啶、粗酚盐和焦炉煤气。

本溪地区的炼焦历史,如从明初算起,已有400多年的历史了,400多年来,炼焦的方式基本没改变过,产品只有单一的焦炭的现状也没变过,可现在,整个的生产方式改变了,产品也由单一的焦炭变得丰富了。

如此的变化,对本溪人来说,是振聋发聩的。

如此先进的技术,让本溪人眼界大开。

在冶铁史上,焦炭作为与铁矿石、石灰石并列的炼铁三大原料,被开启了现代炼铁史的西方认为与蒸汽机、铁和钢一样,是促成第一次工业革命技术加速发展的四项主要因素之一。

现代化冶铁,是以大高炉的兴建为标志的,用大高炉冶铁,必须以机械化炼焦和蒸汽鼓风技术的实现为先决条件的。

中国的冶铁史虽然早于西方,但现代化冶铁,却发端于西方的英国,机械化炼焦也是肇始于英国。

大家都知道,中国也好,外国也好,用木炭作燃料来冶铁曾是东西方的普遍共识。

17世纪的英国,资本主义经济迅猛发展,极大地刺激了对钢铁的需求,但是一个巨大的障碍却困扰着英国的钢铁发展,即是燃料的短缺。

长期的木炭冶铁,导致大量的树木被砍伐,植被被破坏,要发展冶铁业,一个急切的问题就是新燃料的开发。

有人用煤来代替木炭,但煤块所含的硫会导致生铁的热脆性,使之无法锻造成形。

后来,又有人用焦炭来代替木炭,并最终获得成功,但这成功却花了80多年的时间。

为英国解决这问题的人是亚伯拉罕·达比,达比出生于1678年,早年在伯明翰的一家麦芽糖厂做学徒,1699年他学徒期满后搬到了布里斯托尔,在那里他和别人一起开办公司,制造家用的铜锅。后因铜的成本高,达比决定尝试用铁铸锅并获得成功,还申请了专利。

后来达比创办了自己的铁厂,并进行焦炭炼铁的试验。实验中,达比发现焦炭不如木炭那么容易燃烧,必须改进鼓风设施和调整炉内结构以获得更充足的风力,焦炭才得以充分的燃烧。因此,他改进了高炉的内径使之适应焦炭炼铁,并为高炉安装了一套新的鼓风设施。改进后的高炉于1709年成功用焦炭炼出生铁。

焦炭炼铁成功了,但用的是水轮机的水力鼓风,这样的风力只适用于小高炉,对于大高炉来说,风力实在太小。直到1776年,蒸汽机代替了水力鼓风在高炉炼铁中得到应用。至此,炼铁业不仅摆脱了对木材的依赖,也摆脱了对水力的依赖,从而获得了充分的发展空间。但此时的炼铁,尚不足称为现代化炼铁的实现,这一进程的来临,尚需等到1904年。

1904年,德国人考贝斯在前人基础上,完成了横蓄热室焦炉的设计。这种焦炉的结构是在每个炭化室下部设置一个单独的蓄热室,形成了横向蓄热室结构。因而解决了纵向大蓄热室存在的缺点,进一步提高了热效率。这样,焦炉自身炼焦所发生的煤气除自用外,有了较大的剩余量。这种焦炉结构形式一直沿用至今。

发端于1709年的焦炭炼铁革命,经过近200年的发展完善,风力实现了蒸汽动力,炼焦实现了机械化,一个全新的现代化冶铁的面貌才被生动地塑造出来。

被国外孕育200年的机械化炼焦的技术于1926年袭来本溪,被称为全国洋式高炉鼻祖的本溪一号炼铁炉,至此,才表现出完全的西洋风貌。

行文到此,一些熟悉本钢历史的人会说,你说炼铁历史、炼焦历史从1926年才得以改变,那这之前的11年一号高炉炼铁的燃料难到不是焦炭吗?

本溪土法炼焦的历史追寻

1915年一号高炉建成投产,炼铁使用的燃料就是焦炭,不过那时的焦炭生产采用的是土窑炼焦。

炼焦土窑是在1914年11月29日建成的,共有56座。

土窑炼焦,完全是手工方式。

装煤工需要10人,挑石头的工人需要5人,盖土的、挑焦的人数20人,还有1人专门负责喷水。

露天土窑,先是人工在地面挖出深1.33米、直径8米的土坑,周围用石头或土砌高,坑的深度和砌筑的高度相加,土窑的高度2.67米。

一座土窑需要36人,56座土窑,需要1000多人。

烟道是建窑的关键程序,并且要建两层烟道。第一层烟道是在窑的中心用块煤砌成。围绕烟道装煤,这些煤都是粉煤。装到一定的高度,将煤踩平踏实,然后再砌第二层烟道。这一层烟道比第一层复杂,有一个中心,围绕中心用乱石砌成宽0.67米,高0.17米的平面烟道16个或18个,每一条烟道都与中心相通。然后第二次添煤,用粉煤把所有的烟道全部覆盖,厚达半米。这时开始点火,将容易燃烧的木片点燃并投进中心烟道落到底部烟道,煤块燃烧,粉煤燃烧。等燃烧到第二层的中心烟道时,投入木片助燃。然后是第三次添煤,仍是粉煤,厚度达到0.83米。燃烧中,中心烟道塌陷,火焰由小烟道向外部吐出,愈烧愈旺,就会从中心透出外部。火候到此,一番忙碌:众人跑着将石块或砖瓦破片围在窑炉周围。待到火焰透出砖外,火焰有蓝烟时,即是成焦征兆,又是一番忙碌:数十人中有人立即将洞口塞住,有人忙着扬沙盖土,沙土覆盖好之后,众人又忙着喷水。等待冷却后取出,炼焦的工序完成。

56座土窑,每天能出两窑,产焦炭90余吨。一个月共产焦2700吨。

从1915年一号高炉投产,土窑即在忙碌中供应着高炉的所用焦炭。

土窑炼焦,应是中国几千年发展的结果,也是冶铁发展的趋势所致。

早期,冶铁的燃料是木炭,南北大地,冶铁的地方,最后的结果一定是森林被砍光,翠绿变成了荒野。寻求新的燃料,也一直是一代一代冶铁人的追求。到宋时,北方开始用煤炭冶铁,南方仍用木炭冶铁,四川一带用竹炭冶铁。

煤的发现,当然有很悠久的历史,但用煤来冶铁,有关的记载是魏晋南北朝以后的事了,到宋时才成为普遍。要不,大文学家苏轼也不会留诗《石炭行》:

岂料山中有遗宝,磊落如莹万车炭。

流膏迸液无人知,阵阵腥风自吹散。

根苗一发浩无际,万人鼓舞千人看。

投泥泼水愈光明,烁玉流金是精悍。

南山栗林渐可息,北山顽矿何劳锻。

为君铸作百炼刀,要斩长鲸为万段。

明代以后,多数冶铁业已用煤做燃料,但用煤炼铁存在缺点,古人对此的说法是“性燥不可用”。性燥即是容易迸裂、炸裂。特别是用在制造火铳上,发射时容易炸裂。

追求就在不如人意时开始。

炼焦的路就在追求中开始。

记者看到有关记载,唐时的长安,很多人家在生炉子做饭时,煤块投进炉子,烧到快没烟时夹出,以后再用,就不会有烟了。这种方法,解放初的一段时间内,用煤做饭的地方都见过。这也是一种简陋的炼焦法。

焦炭炼制成功,在我国至少起于明代。

我国用焦炭冶铁的历史,最早当在南宋末年。1961年,广东新会发掘南宋末年(大约1270年前后)炼铁遗址时,除找到炉渣、石灰石、铁矿石外,还找到了焦炭,这是世界上冶铁用焦炭的最早实例。

本溪炼焦,从什么时候开始?

1870年前后,李希霍芬在调查本溪地区冶铁史时,较为详细地记载了当地的坩埚炼铁技术,该技术是两步法坩埚炼铁,第一步使用坩埚,所用的燃料就是焦炭。

1910年左右,日本相关人员来本溪所做的调查中非常详细地介绍了本溪地区的坩埚炼铁技术,与李希霍芬的记录的不同之处是第一步冶炼所用燃料是煤炭。从这些对技术的调查记录中可以看出,本溪地区的冶铁技术是典型的两步法,先用坩埚冶炼出渣、铁混合物,再用竖炉熔炼出较纯净的生铁。

如果本溪的炼焦史起于坩埚冶铁技术,时间应在明初。

1411年三万卫的炒铁军来到本溪王官沟炒铁,使用的也是坩埚技术,炼焦即于此开始。在数百年时间的流转中,炼焦发展到了规模庞大的土窑技术。到1915年,本溪现代化的高炉建起来了,但配套的现代化炼焦一时半会还实现不了,只好将传统利用起来。

从1915到1926年的11年时间中,土窑炼焦如老式破旧的车厢,紧跟紧赶地追着前边现代化的高炉机车,不匹配的步调成为了太子河畔的独特景观。

西方焦炭炼铁的发明引发了钢铁业及相关行业的巨大发展,人类也由此被带入了“钢铁时代”,英国的工业革命因此得以全面展开。1926年,西方先进炼焦技术的引进,60孔黑田焦炉的建成,使流传本溪地区数百年手工作坊式的炼焦历史从此改变,冶铁历史也从而真正改写。

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