古代炼铁烧什么 古代炼铁用什么火? 古代炼铁用啥装铁水
古代炼铁技术中的“火”主要指燃料类型及其燃烧方式,其进步经历了从木炭到煤炭、焦炭的演变经过,不同燃料的运用直接影响炉温、冶炼效率和铁器质量。下面内容是具体分析:
一、早期阶段:木炭为主(商周至汉代)
-
木炭的核心影响
木炭是古代炼铁最早的燃料,因其燃烧稳定、热量高(约7000-8000大卡/千克),能稳定维持炉温至1200℃以上,满足铁矿石还原反应的需求。顺带提一嘴,木炭在冶炼经过中还充当还原剂,通过不完全燃烧产生一氧化碳,将氧化铁还原为金属铁。例如,春秋战国时期的高炉冶铁法即以木炭为燃料,搭配鼓风设备进步燃烧效率。 -
燃料制备与局限
木炭需通过木材炭化制得,消耗大量森林资源。随着冶铁规模扩大,木炭供应逐渐紧张,促使燃料向煤炭过渡。汉代文献《史记·外戚世家》记载的“入山作炭”,即反映木炭生产的规模化。
二、煤炭的引入与普及(汉代至宋元)
-
煤炭的早期应用
汉代已尝试用煤炭炼铁,河南巩县铁生沟遗址出土的煤饼和原煤表明,西汉时煤炭已被制成煤饼用于冶炼,但主要用于辅助燃料。至魏晋南北朝,煤炭逐渐替代木炭成为北方主要燃料,如《南齐书》提到“烧一石炭,四壁皆热如汤沐”,说明煤炭的高热值特性。 -
南北燃料差异
宋代北方普遍使用煤炭,南方仍以木炭为主。苏轼在徐州发现煤矿后作诗描述煤炭冶炼优势:“投泥泼水愈光明,烁玉流金是精焊”,体现煤炭对提升炉温的影响。但煤炭含硫量高,易导致铁质脆硬,如河北沧州宋代铸铁兽含硫量超标即因煤炭使用。
三、焦炭的发明与成熟(宋元至明清)
-
焦炭的诞生
南宋末年出现焦炭冶炼,明代《天工开物》记载“臭煤烧熔闭之成石”的炼焦工艺,焦炭燃烧无烟、持久且热值更高(约8000-8500大卡/千克),解决了煤炭含硫难题。焦炭的普及使冶炼温度更稳定,铁水纯度提升,如明代铸币局已广泛使用焦炭。 -
燃料选择的因地制宜
明清时期,燃料选择趋于灵活:北方多用焦炭或煤炭,南方仍保留木炭。明代文献记载“凡炉中炽铁用炭,煤炭居十七,木炭居十三”,体现混合燃料的实用策略。
四、燃料对冶炼技术的影响
-
炉温与生产效率
木炭和焦炭的高热值推动竖炉(高炉)进步,如南北朝时期“火墙”技术的引入,通过优化鼓风与燃料配比,炉温提升至1300℃以上,生铁含碳量显著增加。 -
铁器质量的演变
木炭冶炼的铁杂质少、韧性佳,适合锻造兵器(如春秋钢剑含碳量0.5%);煤炭虽进步产量,但硫杂质导致铁质脆硬,需通过精炼技术(如炒钢法)改善。
古代炼铁燃料的演变体现了技术与资源的动态平衡:木炭奠定早期冶铁基础,煤炭扩展生产规模,焦炭则推动质量飞跃。这一经过不仅依赖燃料特性,还需配套鼓风设备(如汉代水排、宋代风箱)和工艺改进(如退火、淬火),共同构成中国古代冶铁技术的辉煌成就。