看傻了!非洲人“制作炼铁炉”过程大公开(组图)


看傻了! 非洲人“制作炼铁炉”过程大公开。
看傻了!非洲人“制作炼铁炉”过程大公开。(图片来源:视频撷图)

现代炼铁通常使用高炉练铁,炉温之高可以将铁熔化成铁水。我们都认为非洲是相当落后国家,是不大可能会有这种高炉练铁技术,可是事实却让人你大吃一惊。

这个非洲原始部落真的会制作炼铁炉熔铁,来看看他们做到的!看了真让人长见识了……

他们首先要制造熔铁炉,他们找到很多干草干扎成一个圆柱形,然后用粘土贴在草圆柱表面,直到做成粘土圆柱。

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接下来用粘土制作风箱。

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然后制做风管。

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在下来把风箱、风管和熔炉小心组装起来了,一部分一部分组装起来,粘土风管穿过风箱的洞。

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用新的粘土固定住,把风箱和风管连接到熔炉上,让风箱压出的空气能进入熔炉底部。

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风管跟风箱连接好了,必须干燥7天之后才能移动。

然后风箱用一大块动物皮套上,拍打风箱上的皮来产生风。

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再来就是用火镰火石在熔炉内点火,跟祖辈的作法一样,这会烧掉熔炉内的草茬,并烧热熔炉,让它干透。给熔炉里加热,烘干它,这样明天烧矿会更容易。

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最后点燃炼铁炉铁开始熔铁那一刻,整个部落都欢呼了。

来看看整个造炉,选矿,熔练和锻造过程视频:

古人怎样炼铁?

古代的冶炼过程大致可分为四个阶段:一、造炉,二、选矿,三、熔练,四、锻造。

1313年的中国高炉绘画。
1313年的中国高炉绘画。(图片来源:Wang Zhen/维基百科/CC0)

一、造炉

熔炉就是粘土制成的中空圆柱,根据熔炼的规模和地方习惯决定其大小的形状。通常底部有侧门,并附有鼓风装置。燃料则是木碳,那我们先说从木碳说起。

炼铁所需的温度很高,所以要选用热量较高的木料来制炭。首先在地上挖一个很大的浅坑,将大量木块堆入沙坑,点火,等所有的木块都被引燃后盖上松土,让木块在缺少氧气的环境中闷烧,以去除水分并分解有机质。当碳堆自然熄灭,把土扒开,就得到了一批高品质的木炭。

熔炉使用粘土条堆砌:选择纯净的粘土,用筛去除小石,再用水长时间浸泡,打浆成泥,混入碎草,反复捶打揉搓直至均匀,然后搓成细条备用。粘土的纯净度和浸水是否完全保证熔炼过程中炉壁各处受热均匀,而揉入碎草则使得炉壁在烧制过程中形成微孔(碳被烧尽),具有抗缩胀的性能。这些都是为了避免炉壁开裂和崩塌,所以筛选、浸泡、揉打的过程非常关键。

接下来制炉坯:选一块块平整的地面,规划好各种原材料的堆放位置,然后在熔炉位置处挖一个圆形浅坑,并打实基础。然后用之前制造的泥条一圈一圈的围出炉壁外形,并将内外壁都仔细抹光,不留缝隙。底部侧面开一个口,用于鼓风和出渣,这样就制成了炉坯。将炉坯在阳光下晾干后,在里面填充木碳,点燃烧结,就像制陶的过程一样,可以烧成坚硬的炉壁。在烧结过程中如果发现有裂开要及时修补。烧结后,将碳灰取出,这样熔炉就制成了。

然后要制备鼓风设备,原理是:一个进气活门和一个出气口,通过往复运动使空间加压后从出气口排出,多用兽皮、木料和绳索制成。

一种双手交替鼓风的风箱

二、选矿

铁在大自然中不以单质存在,主要是赤铁矿或磁铁矿。赤铁矿的主要成分是Fe2O3,含铁40%~60%,磁铁矿主要成分是Fe3O4,含铁50%~70%。显然,含铁量越高的矿石越容易练出高质量的铁,所以精选矿石的过程直接决定了炼铁的成败。古代经验丰富的熔炼师可以用肉眼区分矿的品位(含铁量),他们有时也会利用一些工具,比如磁石。熔炼主要的任务,就是把铁从铁的氧化物和其它杂质中提取出来。

三、熔炼

将鼓风设备通过耐热的陶管连接到熔炉侧门的上部,然后用粘土将整个侧门封死,仅使得鼓风的气流可以进入。接下来用木炭从熔炉的顶部开始装填,直到填满。然后点火并开始鼓风,等炉温达到一定程度就可以开始熔炼了。

熔练的过程可能会长达数小时乃至数天,而鼓风的工作是一刻不能停歇,所以需要一组工人轮流进行。另一组工人则往炉顶添加原料粉和木碳,每当炉内的木炭烧尽,上层木炭下落,工人就在顶部添加一层新炭,并铺一层原料粉。这个过程一直重复到熔炼完成。

熔炼一段时间后,熔点较低的一些金属和杂质就会以矿渣的形式(像熔岩一样)从流至炉底,在底部打开一个小口可让矿渣流出。而熔点较高无法熔化的铁则被软化,凝结成块状,留在了熔炉中下部。

当铁块和炭灰越积越多,这个熔炉的熔炼过程就要结束了。人们迅速打破熔炉,扒开不能熔化的矿渣和炭灰,就取得了白热的海棉状粗炼铁块。

四、锻造

粗炼铁块被从炉中取出,白热的海棉铁块刚取出时还比较软,可以用凿和锤切分成块,块的大小依据准备打制的器具大小决定。接下来一小块铁就被移入打铁间进行锻造了。

锻台旁边是由风箱驱动,然后趁热打铁,放于锻台上锤打成条或着片,然后在中间凿出凹痕,对折后再烧至白热,锤打成条或片。如此反复,就像揉面一样,经过千锤百炼,大量杂质和碳就被从粗铁块中去除了,成为了比较纯净的铁块,并且因为反复拉伸和折叠,使得铁块具有了更好的性能。

将钢材再次加热,打制成器具形状后,还要进行淬火硬化。简单来说就是将烧至白热的钢料,用水或其它淬火液迅速降温,使得钢表面的晶体在快速冷确的过程中以发生形态的变化,以获得更高的硬度。有时因为淬火后器具变得过脆,还要再进行回火。为了防锈还会进行一些表面处理,这些工艺这里就不再赘述了。


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