第345章 初中化学从未如此通俗易懂（2 / 2）

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。

“闹了半天，宋朝人因为引入煤炭而让铁产量暴涨到几乎三倍，是以牺牲一定的铁的质量为代价的啊……这可不是好事儿，咱要兼顾质量和产量，用来造兵器的铁肯定还得除硫，要不就是在反应的最后环节加入别的工序……”

李素心中对这个问题很是警觉，他觉得不可以听之任之。

想来想去，李素发现最好的兼顾的解决办法，还是继续提升炉温。

毕竟，炼铁的铁水最后之所以凝固，其实就是一个煤炭等还原剂投入之后、氧化铁里的氧元素被还原出来，铁的纯度越来越高、熔点也越来越高，最后超过一千两百度了，于是在一千两百度的炉子里也就凝固了，没法继续以液态的高交换比快速反应。

而李素跟周炳了解之后，得知目前的“百炼法”，乃至初具雏形的“炒钢法”，其实目的就是一个，那就是“在粗铁不再是铁水状态后，依然尽量让铁与还原剂的接触面积和反应面积尽可能大，让还原反应继续进行，进一步反应掉里面的杂质”。

当然周炳的原话当然不是这么说的，这是李素根据工匠的经验、结合自己的化学常识脑内翻译的。

历史书上说过，唐朝到了“灌钢法”，炼钢的反应效率比炒钢法更好很多，原因就是液体铁水反应面积大、渗透率高嘛。

炉温高就可以让液态的高效率反应时间持续更久！搅动铁水还原一个时辰，除杂效果抵得上“液态还原剂淋灌在固态粗铁上”反应三四个时辰，抵得上“固体细颗粒还原剂撒在固态粗铁上”反应半天，更抵得上“固体大块还原剂砸在固态粗铁上锻打”好几天。

想来想去，李素想到了最朴素的一招：提升不了燃料的火焰温度，那就减少燃烧时的热量损失嘛。