冶金用燃料的发展

燃料在冶金生产中占有特殊的地位。它既是一种发热剂,也是一种还原剂;既要为冶炼过程创造必要的高温,也直接参与冶金的物理化学过程。因此,人们对冶金燃料提出了许多特殊要求。

人类最早使用的冶金燃料是木炭。木炭的优点是:第一,容易获得。第二,气孔度比较大,使料柱具有良好的透气性。在鼓风能力不强、风压不高的条件下,这点具有尤其重要的意义。第三,所含硫、磷等有害杂质比较低。一直到现在,木炭还是冶炼高级生铁的理想燃料。

木炭的最大缺点是资源有限,所以人们一直在努力寻找新的燃料。首先找到的是煤。

我国冶炼生铁用煤的起始年代大约可以上推到南北朝时期。北魏郦道元

(约 466—527)《水经注·河水篇》说:今新疆库车县北二百里有山,人们取山上的煤来冶炼山上的铁,供给周围的广大地区 使用。一般认为,宋代以后,冶炼用煤又有了一些发展。

但是用煤冶炼也有缺点:一是所含硫、磷等有害杂质成分比较高,它们在冶炼过程中会渗入生铁而引起金属加工过程中的热脆和冷脆。二是所含其他杂质也比较多,因此炼渣多,炉子容易发生故障。三是煤的气孔度小,热稳定性能比较差,容易爆裂,影响料柱透气性。于是人们又进行新的探索, 终于找到了另一种冶金燃料,就是焦炭。焦炭是由煤干馏得到的,它保留了煤的长处,避免了煤的缺点。直到现在,仍旧是冶金生产的主要燃料。

我国冶炼用焦的记载最早见于明末清初方以智的《物理小识》卷七,说把发臭味(挥发分多)的煤烧熔封闭起来,就成焦炭(“礁”)了;用它“煎矿煮石”,都“殊为省力”。在《戒庵漫笔》、《颜山杂记》、《会理州记》等书上,也有关于炼焦的记载。

冶金用燃料由木炭到煤,由煤到焦,都是重大的转变,这每一次转变对冶金生产都产生过重大的影响。欧洲人到十八世纪初才使用焦炭,才解决了冶炼用焦的问题。在生铁冶炼用煤和冶金用焦上,我国都比欧洲早得多。