李素前世虽然是文科生,但好歹中学化学会考那点知识点还是挺扎实的,纯铁的熔点要一千五百度左右,他还是知道的。
而按照工匠的介绍来估计,李素知道汉末的这种熔炉,估摸着最多只能到一千二百度,居然也能熔出铁水——工匠当然说不出“一千两百度”这个概念,所以当时他们的描述是“炉温可以在纯铜彻底熔汁之后,再提升一成多”。而李素知道纯铜差不多是一千零几十度,再提升一成多炉温差不多就是一千二了。
李素就忍不住逮着现场一位工匠头目咨询:“这位老丈,还未请教高姓大名,这熔炉的温度,似乎不足以熔融纯铁,你们是怎么炼出铁水来的呢?”
工匠头领先不知所措地看了一眼太守陈实,然后连忙下跪:“右将军折煞老朽了,不敢称贵,老朽姓周名炳,右将军此问着实懂行呐,这生铁一物,确实不该如此炉温就能熔化。
不过,根据老朽冶铁三十年的经验,生铁此物愈是杂质繁多,熔为铁水所需的温度就会越低。往昔用优质木炭炼铁时,炉温烧到极致,也只是红热软化,并不流动。但用上无烟泥炭,或是带些硫磺的木炭来炼,出铁的质地较差,杂质生脆,但铁水确是更容易出。
老朽年轻时,大约是桓帝朝末年,在雒阳的荥阳炉也干过些年头,当时我师傅也是这般教我,后来我又摸索数年,才自己掌握了其中分寸。”
李素听了,微微点头,没想到这个姓周的老铁匠,还是个“高级人才”呢,是从雒阳周边的国家顶级工场混过的。
李素就忍不住岔开话题,先问他是怎么混到蜀地来的,后来才知道是刘焉入蜀的时候,重金挖了一些雒阳的军工技术人才。
李素心中忍不住吐槽:“看来刘焉这厮,当年刚入蜀时就有不臣之心呐,连朝廷中枢的军工技术骨干都挖角,而且还挺有眼光,那么重视相关产业。”
然后,李素又问了周炳各种混入杂质的燃料炼铁出铁水的难度对比,琢磨了好久,才总算是用前世的化学原理理解了这事儿:
初中化学课本上有一句基本知识点,那就是“纯质的金属熔点最高,合金熔点较低,合金中混入的杂质种类、分量越多,熔点也越低”。
汉末的熔炉没有一千五百度,炼不了纯铁,就指望掺杂、以牺牲铁的质量和纯度来降低熔化难度。
所以用木炭炼铁,让铁里残留百分之几的碳、磷、硅之后,熔点就能降低到一千两百多,差不多就烧成比较稀的糊糊了。如果用无烟煤,无烟煤还会混入少量的硫,进一步可能降低到一千一百五十度。
所以用无烟煤炼出来的铁质量其实是比木炭的铁还差的,因为有了更多煤里的硫杂质,铁更脆更弱。但好处是产量一下子能提升到二点五倍!
毕竟铁水越稀薄,还原反应效率就越快、铁水跟掺进去的还原剂反应速度也越快,矿石氧化铁里的氧被夺走地也就越快。糊糊一样的优质铁水要两天半时间反应完一炉,稀薄的像纯水一样的铁水一天时间就反应完了。
这是以提升到二点五倍的生产速度,来换取产出更劣质的铁!这也是为什么一直到唐宋,产量稀少的“闽铁”才是优质好铁。浙南地区从春秋末期那些铸剑大师,到后来福建地区的龙泉宝剑,都是用无硫木炭炼的,那里没有煤炭,绝对不沾染煤炭里的硫元素。