長見識!非洲人「製作煉鐵爐」過程大公開(組圖)


看傻了! 非洲人「製作煉鐵爐」過程大公開。
看傻了!非洲人「製作煉鐵爐」過程大公開。(圖片來源:視頻擷圖)

現代煉鐵通常使用高爐練鐵,爐溫之高可以將鐵熔化成鐵水。我們都認為非洲是相當落後國家,是不大可能會有這種高爐練鐵技術,可是事實卻讓人你大吃一驚。

這個非洲原始部落真的會製作煉鐵爐熔鐵,來看看他們做到的!看了真讓人長見識了……

他們首先要製造熔鐵爐,他們找到很多乾草幹紮成一個圓柱形,然後用粘土貼在草圓柱表面,直到做成粘土圓柱。

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接下來用粘土製作風箱。

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然後製做風管。

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在下來把風箱、風管和熔爐小心組裝起來了,一部分一部分組裝起來,粘土風管穿過風箱的洞。

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用新的粘土固定住,把風箱和風管連接到熔爐上,讓風箱壓出的空氣能進入熔爐底部。

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風管跟風箱連接好了,必須乾燥7天之後才能移動。

然後風箱用一大塊動物皮套上,拍打風箱上的皮來產生風。

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再來就是用火鐮火石在熔爐內點火,跟祖輩的作法一樣,這會燒掉熔爐內的草茬,並燒熱熔爐,讓它乾透。給熔爐里加熱,烘乾它,這樣明天燒礦會更容易。

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最後點燃煉鐵爐鐵開始熔鐵那一刻,整個部落都歡呼了。

來看看整個造爐,選礦,熔練和鍛造過程視頻:

古人怎樣煉鐵?

古代的冶煉過程大致可分為四個階段:一、造爐,二、選礦,三、熔練,四、鍛造。

1313年的中國高爐繪畫。
1313年的中國高爐繪畫。(圖片來源:Wang Zhen/維基百科/CC0)

一、造爐

熔爐就是粘土製成的中空圓柱,根據熔煉的規模和地方習慣決定其大小的形狀。通常底部有側門,並附有鼓風裝置。燃料則是木碳,那我們先說從木碳說起。

煉鐵所需的溫度很高,所以要選用熱量較高的木料來製炭。首先在地上挖一個很大的淺坑,將大量木塊堆入沙坑,點火,等所有的木塊都被引燃後蓋上鬆土,讓木塊在缺少氧氣的環境中悶燒,以去除水分並分解有機質。當碳堆自然熄滅,把土扒開,就得到了一批高品質的木炭。

熔爐使用粘土條堆砌:選擇純淨的粘土,用篩去除小石,再用水長時間浸泡,打漿成泥,混入碎草,反覆捶打揉搓直至均勻,然後搓成細條備用。粘土的純淨度和浸水是否完全保證熔煉過程中爐壁各處受熱均勻,而揉入碎草則使得爐壁在燒製過程中形成微孔(碳被燒盡),具有抗縮脹的性能。這些都是為了避免爐壁開裂和崩塌,所以篩選、浸泡、揉打的過程非常關鍵。

接下來製爐坯:選一塊塊平整的地面,規劃好各種原材料的堆放位置,然後在熔爐位置處挖一個圓形淺坑,並打實基礎。然後用之前製造的泥條一圈一圈的圍出爐壁外形,並將內外壁都仔細抹光,不留縫隙。底部側面開一個口,用於鼓風和出渣,這樣就製成了爐坯。將爐坯在陽光下晾乾後,在裡面填充木碳,點燃燒結,就像製陶的過程一樣,可以燒成堅硬的爐壁。在燒結過程中如果發現有裂開要及時修補。燒結後,將碳灰取出,這樣熔爐就製成了。

然後要製備鼓風設備,原理是:一個進氣活門和一個出氣口,通過往復運動使空間加壓後從出氣口排出,多用獸皮、木料和繩索製成。

一種雙手交替鼓風的風箱

二、選礦

鐵在大自然中不以單質存在,主要是赤鐵礦或磁鐵礦。赤鐵礦的主要成分是Fe2O3,含鐵40%~60%,磁鐵礦主要成分是Fe3O4,含鐵50%~70%。顯然,含鐵量越高的礦石越容易練出高質量的鐵,所以精選礦石的過程直接決定了煉鐵的成敗。古代經驗豐富的熔煉師可以用肉眼區分礦的品位(含鐵量),他們有時也會利用一些工具,比如磁石。熔煉主要的任務,就是把鐵從鐵的氧化物和其它雜質中提取出來。

三、熔煉

將鼓風設備通過耐熱的陶管連接到熔爐側門的上部,然後用粘土將整個側門封死,僅使得鼓風的氣流可以進入。接下來用木炭從熔爐的頂部開始裝填,直到填滿。然後點火併開始鼓風,等爐溫達到一定程度就可以開始熔煉了。

熔練的過程可能會長達數小時乃至數天,而鼓風的工作是一刻不能停歇,所以需要一組工人輪流進行。另一組工人則往爐頂添加原料粉和木碳,每當爐內的木炭燒盡,上層木炭下落,工人就在頂部添加一層新炭,並舖一層原料粉。這個過程一直重複到熔煉完成。

熔煉一段時間後,熔點較低的一些金屬和雜質就會以礦渣的形式(像熔岩一樣)從流至爐底,在底部打開一個小口可讓礦渣流出。而熔點較高無法熔化的鐵則被軟化,凝結成塊狀,留在了熔爐中下部。

當鐵塊和炭灰越積越多,這個熔爐的熔煉過程就要結束了。人們迅速打破熔爐,扒開不能熔化的礦渣和炭灰,就取得了白熱的海棉狀粗煉鐵塊。

四、鍛造

粗煉鐵塊被從爐中取出,白熱的海棉鐵塊剛取出時還比較軟,可以用鑿和錘切分成塊,塊的大小依據準備打製的器具大小決定。接下來一小塊鐵就被移入打鐵間進行鍛造了。

鍛臺旁邊是由風箱驅動,然後趁熱打鐵,放於鍛台上錘打成條或著片,然後在中間鑿出凹痕,對折後再燒至白熱,錘打成條或片。如此反覆,就像揉麵一樣,經過千錘百煉,大量雜質和碳就被從粗鐵塊中去除了,成為了比較純淨的鐵塊,並且因為反覆拉伸和折疊,使得鐵塊具有了更好的性能。

將鋼材再次加熱,打製成器具形狀後,還要進行淬火硬化。簡單來說就是將燒至白熱的鋼料,用水或其它淬火液迅速降溫,使得鋼表面的晶體在快速冷確的過程中以發生形態的變化,以獲得更高的硬度。有時因為淬火後器具變得過脆,還要再進行回火。為了防銹還會進行一些表面處理,這些工藝這裡就不再贅述了。


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