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铁矿的发现,犹如一剂强心针,注入了周明和整个部落的心脏。在经历了食物危机和流民涌入的焦虑之后,这赤红色的山体,无疑是文明进步的希望之光。周明知道,从石器时代迈向铁器时代,是人类文明发展史上的一个里程碑,而他,将亲手在这片苦寒之地,开启这个伟大的进程。然而,从“发现”到“利用”,中间隔着万丈深渊。周明前世虽然是材料科学博士,理论知识储备惊人,但对于这种原始的冶炼工艺,他毕竟缺乏实践经验。他脑海中浮现的是现代冶金工厂里巨大的高炉和精确的控温设备,而他现在所拥有的,只有最简陋的工具和一群对“冶铁”一无所知的猎户。
周明没有浪费任何时间。回到营地的第二天,他便召集了铁山和几名壮年猎户。
“我们要把那些红色的石头,变成我们能用的铁!”周明指着勘探队带回来的铁矿石样本,语气坚定。
猎户们好奇地围拢过来,小心翼翼地触摸着那些沉甸甸的矿石。他们仍旧无法理解,这些普通的石头,如何能变成比石头更坚硬的利器。
“周小郎,那……那要怎么做?”铁山问道,眼中带着一丝兴奋,又带着一丝茫然。
“第一步,我们要建造一个炉子!”周明说着,便带着众人来到山谷靠近铁矿山体的一处平坦地带。“炉子要足够高,足够结实,这样才能达到我们需要的温度!”
他指点猎户们,就地取材,用黏土和石块搭建炉壁。周明回忆着高炉的基本结构,在地上画出炉体的雏形:一个高约一人,底部逐渐收窄的圆锥形土炉。他指导猎户们如何将黏土和碎石混合,如何夯实炉壁,确保炉体能够承受高温而不会轻易垮塌。
“炉壁要厚实!越厚越能保温!”周明反复强调着,他甚至亲自上手,用手感受黏土的湿度,指导猎户们一遍遍地夯实。
猎户们虽然不明白原理,但对周明的指令言听计从。他们挥汗如雨,用最原始的方式,一点点地堆砌着这座“希望之炉”。翠儿也带着妇孺们,负责搬运石块和黏土,小脸上虽然沾满了灰尘,却充满了干劲。
足足花了三天时间,一座粗糙的土炉才勉强成型。炉子底部留了一个小小的出渣口,炉身则预留了进料口和鼓风口。
“下一步,准备燃料!”周明指着堆积如山的煤炭,“把这些煤炭敲碎,越碎越好!”
猎户们用石锤将煤炭敲打成大小不一的碎块,虽然没有焦炭,但煤炭的燃烧热值远高于木炭,周明希望这能弥补一部分不足。
“然后是鼓风设备。”周明皱起眉头。这是最关键的一步,也是最困难的一步。没有现代的鼓风机,如何能为炉膛持续提供氧气,达到冶炼所需的高温?
他想起了古代最原始的皮囊鼓风。他指导猎户们,用两张完整的、柔软的兽皮,缝制成两个巨大的囊袋,底部用木棍支撑,顶部留孔连接木质风管。再用两块木板作为活塞,套在囊袋上。
“这个活塞,要上下抽动!”周明一边示范,一边向猎户们解释,“这样,空气就会被压入风管,送入炉膛,让火烧得更旺!”
猎户们费了九牛二虎之力,终于制成了两套简陋的皮囊鼓风机。每套需要两个人协作,一人负责抽动活塞,一人负责按压皮囊,将空气挤压出去。
一切准备就绪,周明站在土炉前,心情既兴奋又忐忑。他知道,理论和实践之间,往往隔着巨大的鸿沟。
“好了!点火!”周明一声令下。
猎户们将碎煤炭投入炉膛,引燃。熊熊的煤火很快在炉膛内燃烧起来,发出炽热的光芒。两名壮年猎户负责鼓风,他们卖力地抽动着活塞,皮囊发出“呼哧呼哧”的声响,将空气源源不断地送入炉膛。
炉膛内的温度开始迅速攀升,红色的火光从炉口喷涌而出,热浪扑面。周明甚至能感受到那股灼热的气息,烤得他脸上生疼。他不断地指示猎户们投入矿石,他甚至要求他们将矿石提前在火上烤过,去除其中的水分。
时间一分一秒地过去。周明紧张地盯着炉口,他脑海中不断回放着冶金的原理。**铁矿石中的铁氧化物,在高温下,需要通过碳的还原作用,才能将氧剥离,得到纯净的铁。**而这个过程,对温度和还原气氛的要求极为苛刻。
炉内的煤炭越烧越旺,渐渐地,炉口开始冒出浓烈的黑烟,带着硫磺和焦油的刺鼻气味。猎户们被呛得咳嗽连连,但周明却毫不在意,他只是死死地盯着炉膛。
终于,当炉内的温度达到周明判断的极限时,他命令停止加料,等待结果。
漫长的等待,仿佛过了几个世纪。当炉膛内的火焰渐渐熄灭,只剩下焦炭的余温时,周明的心提到了嗓子眼。他小心翼翼地打开出渣口,用一根木棍探入炉内,试图掏出期待已久的铁块。
然而,当他从炉膛里掏出东西时,脸上的期待瞬间凝固了。
那不是闪着金属光泽的铁块,而是一堆**黑色的、粗糙的、硬邦邦的废渣!**这些废渣中,还夹杂着未完全燃烧的煤炭,以及一些呈现玻璃状的光滑物体,那是炉壁熔化的产物。
“失败了……”周明的心中涌起一股巨大的失落。他仔细检查着那些废渣,用手掰开,里面依然可以看到铁矿石的红色颗粒,它们并没有被完全还原。
猎户们也围了过来,当他们看到炉子里掏出来的只是一堆无用的石头时,脸上都露出了失望的神色。
“周小郎……这是什么啊?没……没炼出来?”铁山的声音带着一丝沮丧。
周明将那块废渣重重地摔在地上,发出一声沉闷的响声。他没有说话,只是走到一旁,深吸一口气,努力平复内心的挫败感。
他脑海中迅速分析着失败的原因:
“炉温不够高!”这是最主要的原因。虽然煤炭燃烧热值高,但皮囊鼓风的效率太低,无法为炉膛提供足够的氧气,导致煤炭不能充分燃烧,炉膛内的温度没有达到铁的熔点和还原所需的高温。
“还原气氛不足!”在高温下,铁矿石需要碳的强还原作用。如果炉膛内氧气过多,或者煤炭与矿石的配比不对,就无法形成足够的还原性气体,导致铁氧化物无法被有效还原。
“矿石太杂!”这里的褐铁矿和赤铁矿,杂质含量高,需要更高的温度和更精细的配比才能有效分离。
周明闭上眼睛,揉了揉太阳穴。他知道,这仅仅是开始。冶金学本身就是一门复杂的学科,更何况是在这种原始条件下。但他绝不会气馁!
他想起前世实验室里,多少次实验失败,多少次从头再来。每一次的失败,都是通往成功路上的垫脚石。
他再次拿起一块废渣,仔细观察着它的断裂面,仿佛能从中读出失败的秘密。
“我们需要更强的鼓风!”周明猛地睁开眼睛,眼中再次燃起了坚定的光芒,“皮囊鼓风效率太低,我们需要一个能持续、稳定、更强力地送风的设备!”
他脑海中浮现出活塞式风箱的构想。那比皮囊鼓风更高效,也更易于大规模制造。
“我们还需要更高的炉温!”周明又走到土炉旁,仔细检查炉壁的结构,“炉壁的保温性还需要提高,炉膛的尺寸也需要调整,让煤炭能更充分地燃烧!”
他甚至想到了焦炭。如果能将煤炭进行干馏,制成焦炭,不仅能提高燃烧热值,还能去除硫化物等杂质,提升冶炼效果。但那又是另一个复杂的工艺了。
“失败了……但这不是终点!”周明转身看向那些失望的猎户们,声音洪亮而有力,带着一种不容置疑的信念,“这只是第一次尝试!我们发现了问题,下次就能改进!我们不会放弃!你们相信我吗?”
猎户们看着周明脸上虽然带着疲惫,但眼中却闪烁着狂热光芒的样子,心中被深深地震撼了。他们从未见过一个人,在遭遇挫折后,还能如此坚定,如此充满斗志。
“相信!我们相信周小郎!”铁山第一个吼道,他的声音带着对周明无条件的信任。
其他猎户和流民也纷纷响应,虽然他们不懂冶金,但他们懂得信任。周明一次又一次地带领他们走出绝境,他们相信,这一次,他也能做到。
周明看着那些信任的眼神,心中涌起一股暖流。他知道,他不是一个人在战斗。他有知识,他有技术,他更有这些对他寄予厚望的追随者。
“我们明天继续!”周明大声宣布,“把这些废渣清理掉!我们要重新搭建一个炉子!一个更大的,更坚固的炉子!”
冶金之路,才刚刚开始。前方的道路,注定布满荆棘。但他有信心,他有毅力,他有知识,他终将用炉火,炼出这乱世的第一炉钢铁,点燃文明的熊熊烈火!
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