第三十六章建设
盐湖所在的地方会好办一点,物资充足没什么难点,现在最难的是矿山那里,必须得建造熔炉。
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,炼铁所需的温度很高,所以要选用热量较高的木料来制炭,制碳首先要在地上挖一个很大的浅坑,将收集来的大量木块堆入沙坑,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。闷烧的时间由木料多少决定,往往需要几天时间。在覆土里焖烧的碳散发出烟雾。
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。熔炉形状千奇百怪,这是其中一种直桶形的。然后要制备鼓风设备,这套器具则可以说是五花八门各式各样了。当然炼铁所用的风箱和农家的灶具还是有些区别,但原理都是一样的:有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,这里就不展开细说了。一种双手交替鼓风的风箱。其次是选矿铁现在矿是没法选择了,但是在大自然中不以单质存在,主要是赤铁矿或磁铁矿。
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。经验丰富的熔炼师可以用肉眼区分矿的品位(含铁量),但是现在只能利用一些工具,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。现在没有什么大型机械可用,所以要破碎大量的整块矿石是一件比较麻烦的事,又无法寻找铁砂,不管怎样,在最终进炉之前,一直要破碎研磨成很细小的颗粒,并进行多遍筛选,这样可以保证熔炼的效率和成品的质量。
除了矿石,还有一个非常重要的辅料,就是作为助熔剂的灰石(注意,是灰石而不是石灰)。灰石是一种常见的矿物,其主要成分是碳酸钙,在高温下会分解为石灰和二氧化碳。石灰即氧化钙,可以和矿石中的碳、硅、磷等杂质反应生成钙盐,并形成炉渣。
在进炉熔炼之前,矿石粉和灰石粉要按照一个经验比例(比如2:1)进行混合,成为原料粉。再次就是熔炼。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。助熔剂非常重要,它和碳共同作用,不仅将氧化铁还原成了铁,并与杂质形成可分离的钙盐。
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。矿渣从底部流出逐渐的,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。粗炼铁块被从炉中取出。
最后就是锻造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,燃烧木碳的火炉。铁块在炉内被烧至白热(这一过程称为“炼”),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,在这个过程中,铁块的里里外外都被充分暴露在空气中,不能被烧软的杂质就在每一次锤打时和铁块的氧化物一起凝固在表面并剥落,碳等能被氧化为气体的杂质也在高温中逸散。
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。
随着技术进度,炼出来的铁块纯度越来越高,含碳量也逐渐降低,这又导致铁器比较软也不耐磨。为了进一步增强铁的机械性能,还得“渗碳”工艺就是在高温条件下增加铁器表面的含碳量,从而增加硬度。
张妍把炼铁的技术资料和要求交给了矿上负责人,要求每个在矿山工作的人都要牢记流程。她不怕这些人都学会了,而是希望每个人都能学会,这样他就给这个行业培养了一大批的人才,并且郑重警告他们一定做好防护措施,因为挖矿时特别容易塔防,而且在炼铁的所有过程中特别容易得矽肺病,必须保护好口鼻,无论多么热的情况下都要带好口罩。这边交代完,她还有个难题要解决,那就是锻造过程中所需要的冷却水。这里离他们的基地非常远,运水回来不切实际,虽然她有办法让水循环使用减少水用量可是还是得需要大量的水,那么只能就近找水源了。
费劲九牛二虎之力找到了一个可以打井的地方距离虽然不是很远,但是总不能整天挑水吧,她又想了办法在水源处与矿山连接了一个简易的竹子管道,现在她能做的事情都已经做完了,就等结果了。
张妍把硬件条件都准备好之后,就开始了两个施工地点的来往监工,她就怕自己一个不小心功亏一篑。晒盐场用了两个月就建完了,地下建筑是煮盐存储盐和工人居住的地方;矿场可是用了接近半年的时间才可以使用,张妍知道矿场的工作和生活环境都很不好,但是这个也没办法,想要改善得以后再说了,现在只能先将就用了。
两个场地都投入生产之后张妍就决定回赤城,然后把权利都交接一下,她就歹人启程离开。
回到基地后张妍把这里的管理者都召集起来开个会,无规矩不成方圆,所以她决定在赤城中颁布法律,只有这样才能便于管理这里的百姓。
法律法规都传达下去,百姓适应又用了几个月,现在的赤城已经是一个很有规模防御能力很强的隐藏在密林和群山中间的大城,城市运营步入正轨后张妍宣布这新的城市由林大山掌管,所有武装和百姓都听他的调派,并且把自己原来的几个贴身亲兵留下来五人,给他们安排了相应的职位,帮助大山管理赤城,要求他们一切听从林大山的吩咐,惟大山的命是从。
之后张妍又单独找了儿子谈话,交代了这个基地未来的发展方向,告诉他一定要把赤城牢牢地掌握在自己手里,管理一城绝对不可太过仁慈,也不可能刚愎自用,多多听取手下的意见;大山对于让他管理一个城,其实是很排斥的,他和自己娘说了,他宁愿一直出去打仗也不愿意管理一个城市,张妍知道他的性格,但是没有办法,现在也只能让大山先管理,因为另几个都有自己的事情做,其他的孩子还小。张妍又和儿子说了一些私房话,基本上的意思就是大山已经十八岁了到了成亲的年纪,她留下的五个人里有一个女孩子,是她给儿子培养的未来媳妇,让他们好好相处,如果实在处不来,也别勉强,如果他能自己找到符合她标准他自己又喜欢的女孩子,她也会接受的,但是张妍还是明确告诉他留下来的预备儿媳妇就是帮着他管理赤城的,大山一听就知道娘亲的打算,也就没有再推脱。