西汉史学家扬雄《蜀王本纪》记载:“临邛有火井一所,纵广五尺,深六十余丈……井上煮盐。”
公元219年,诸葛亮也亲自抵达临邛火井,指导人们用一块中心凿孔的石盘盖住井口,将竹管从石盘孔插进井内,天然气由竹管导出,以此用于煮盐和冶炼。
作为西汉时期,卓程两家富庶的基石,临邛的盐铁矿虽然早在东汉时期就被纳入国家少府,在季汉时期,又成为重要盐铁产出地。
但古代的冶炼效率还是太低。
建兴七年,也就是公元229年11月,太傅方敏亲赴临邛,视察了当地天然气以及露天铁矿的生产和冶炼过程。
在此之前,他已经派遣汉中来的工匠,于当地建设新的冶炼工坊,划出大量的土地,收集黏土、石灰等材料,建造砖窑,烧制用于建造土高炉的砖头。
等到11月的时候,第一批砖石已经烧制了出来,工匠们马不停蹄地利用砖头搭建土高炉,开始进行土高炉炼铁,以及之后的灌钢法炼钢。
方敏来这里视察一是看看进度,二来是看看天然气是否能够利用炼铁。
可看完之后发现还是不行。
天然气最多就是用来冶炼锻造,拿来炼铁是做不到的。
虽然现代天然气用来炼铁是全球公认的主流炼铁工艺之一,广泛用于天然气充足,资源较多的国家,如俄罗斯。
但在古代却很难实现。
一是低压、低流量,导致流量不可控。
二是露天敞口燃烧,无法在上面建造土高炉,更无法实现把气体燃料喷入封闭炉膛内部。
三是无法提纯,里面的含硫量较高,古代技术还是无法做到脱硫。
不过从另一个方面来说,方敏却恰好懂点这知识。
今日的天气晴朗了一些,虽然冷风呼啸,可冶炼厂内却是热火朝天,许多光膀子的工匠正围在一个个火井边上不断地打铁。
炼铁确实不行,古代没有任何记载有用天然气炼铁的事情,但锻造却在《华阳国志》和《天工开物》有记载。
因为已经经过脱硫处理的生铁含硫量较低,直接用来锻造的话,对铁器的影响并不是很大,所以即便可能会造成含硫量提高,为图方便,临邛铁匠都是用天然气锻造。
“太傅。”
临邛县令、县尉等一行人陪同。
其中还包括了当地卓程两家大姓族老,卓公卓伯程公等人都跟随在后。
有当地从事铁匠工艺的老师傅为方敏介绍道:“这就是我们临邛独有的火井锻造,这井中喷出火焰,用以升热锻铁十分方便。”
“嗯。”
方敏点点头。
传统铁匠铺都是用火炉,打造一会儿就得把铁器放入炉内,再用鼓风机加热,等铁器软化再重新锻造。
相比之下直接用露天天然气火焰就方便许多,锻造一会儿就放上去烧,温度也比火炉高得多。
但他即便是离得十多米开外,也能闻到一股臭鸡蛋的味道,因为不仅仅是铁匠工坊内,整个工坊只要有火井的地方都有这种味道。
“锻造出来的铁器是不是有些脆?”
方敏询问道。
“太傅真乃神人也,这种隐秘的事情其实我们不敢说出去。”
老师傅叹道:“咱们临邛打造的铁器的确比其它地方打造的铁器要稍微脆一些,若非价格便宜,恐怕想卖出去也不容易。”
临邛有铁矿、火井,打造农具、菜刀之类的生活用品比一般铁匠铺快得多,但因含硫量稍高,脆也确实脆。
“这是臭味的缘故。”
方敏说道:“此火当中蕴含了一种特殊的气,也就是臭味的来源,用此火锻造的时候,那些气就流入铁器内,使得铁器变脆易折。”
“啊?”
“居然就是这臭味的缘故?”
“我就一直难以忍受这臭味,就说这是个祸害。”
“那能怎么办?有什么法子可以驱除?”
周围工匠们顿时大眼瞪小眼。
他们早就想解决这个问题了,但一直没什么办法。
毕竟不提这臭味是否真的是铁器变脆的关键,单说味道也实在是让人不舒服。
“太傅,真是如此吗?”
老师傅忙问。
“是的。”
“太傅既然如此广识,那是否可有法子?”
“有的,老丈,有的。”
方敏看向那边天然气升出来的火炉。
诸葛亮之前改进过。
虽然是火井,此时却已经用石盘盖上,井侧插着竹管,把天然气引到火炉内生火。
他指着那粗大的竹管说道:“首先你们得用火将白垩石煅烧,煅烧一段时间后再把白垩石泡水,接着打成粉。然后在这竹管当中掺入拌水后的草木灰和煅烧泡水后的白垩石粉,这样虽然不能完全除去这臭味,却能够大量减少,锻造的时候就不会让铁器变脆了。”
说白了就跟土高炉一样,用石灰和草木灰脱硫,只是草木灰需要溶于水成为碱液,天然气经过的时候才会中和一部分硫化物。
而石灰则需要加热到850度生成氧化钙,再冷凝成氢氧化钙变成强碱,与草木灰一起用就能脱硫了。
不过这种古法脱硫技术还是过于原始,天然气在流经草木灰和石灰的时候最多脱硫一部分,至少还有小部分硫化物残留,无法达到完全脱硫效果。
但即便如此,肯定也比现在效果强得多,因为硫的数量太少,锻造铁器的时候就不会因铁器流入太多硫而变得脆弱。
“快,快试试。”
老师傅立即吩咐其他工匠。
当下就有工匠马上开始试验,煅烧石灰和草木。
只是还需要一点时间。
方敏又环顾火井说道:“以后你们可以打造铁管,竹管导气还是不太安全。”
“太傅,打造铁管倒是不难,用模具就行,只是这需要很多铁。”
老师傅挠挠头道:“现在这竹管也能用,只要换得勤就行,何必浪费铁呢?”
方敏说道:“冶炼打造,安全最重要,竹管容易起火,而且经常换也更容易出事,还是铁管好,以后不会缺铁的。”
“唯。”
老师傅应下。
“太傅,这边请。”
县令恭敬地带着方敏又视察了工匠作坊。
大量工匠正在打铁冶炼。
事实上卓程两族本就是靠炼铁与锻造起家。
后来朝廷收走了铁矿,炼铁就成为了东汉朝廷和眼下季汉朝廷的产业,但锻造依旧是宗族支柱产业之一。