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第048章:建造高炉

    决定发展重工业,以调剂北方经济的朱由校,第一个想到的自然就是采矿和钢铁冶炼了,北方发展钢铁冶炼显然是比较有优势的。

    作为一个理科研究僧,对钢铁冶炼方面虽然并不是专业,但钢铁冶炼,无非就是化学反应上的问题,以及温度上的问题。基本上的高炉炼铁,原理十分简单,朱由校对高炉结构还是懂的。

    很快朱由校就把高炉图纸详细的画了出来,不过这年头还没有蒸汽机进行鼓风,所以高炉没办法造得太大。

    朱由校为了探索技术,所以也没想着要造得很大,打算先造个小高炉,把技术先摸索出来再说。

    同时还有炼焦、蓄热技术。朱由校决定先用土法炼焦,污染大一点也无所谓了。蓄热室有没有暂时都还无所谓,高炉用冷风也能生产,只是用热风效率更高,而且有了蓄热室,就具备发展平炉钢的基础了,所以蓄热室也要研究。

    有了高炉,生铁生产成本就能完爆民资钢铁厂了。

    发展实业,重在速度。

    事不宜迟,朱由校立即跑到皇家军工厂,专门在边上划了一块地皮出来,开始亲自督造高炉。

    皇家军工厂当初在郊外选址,周围地皮应有尽有,倒也甚是方便。同时还造了一批炼焦用的炉窑出来。这种土窑子,建造极为简单。在炉窑内不隔绝空气的条件下,借助窑炉边墙的点火孔人工点火,将堆放在窑内的炼焦煤点燃,这个过程延续8~11天,焦炭成熟,从人工点火孔注水熄焦,冷炉,扒焦。

    这就是土法炼焦,缺点很明显,污染比较大,周期比较长,耗煤也比较高。优点更为明显了,那就是生产技术极为简单。

    皇帝突然要炼铁、炼焦,整天住在军工厂,很快军工厂就变得禁卫森严。

    朱由校搞了几天之后,发现紧靠自己来发展技术,实在有点太过繁琐,毕竟要发展的技术太多了。

    培养人才的念头再次冒了出来。

    于是朱由校立即下旨成立‘皇家科技学院’,并且在北方各省张贴招募告示,只要十五岁以上,三十岁以下的童生,都可以报名参加皇家科技学院的录取考试,录取之后,学院免除学费,并且每月给银一两作为补贴,第一届招募300人。

    发展重工业自然需要大量人才的,徐光启等这批最先接触到西方数学、机械的人确实是人才,但是理论上还比较低级,还不如重新培养一大批人才出来。为了培养人才,朱由校开始着手编写数理化教材。

    这些教材,绝对就是超越世界几百年的超级利器,只要用这批教材培养出一批人才,搞出工业革命是非常简单的。

    朱由校把招生工作交给锦衣卫去做了,这次招生的要求是比较严格的,必须‘根正苗红’,只招收寒门士子,世家豪门的一律不要,有大宗族背景的也同样不要。因为这些群体,在面临问题的时候,往往率先考虑自家利益,就算是不想,也很可能被宗族、家族力量所裹挟,无法将国家利益摆在第一位。

    招生考题方面,也就是一些算术题,题目很有层次,低难度的有,高难度的也有,可以很好的看出一个考生的水平。

    徐光启听说皇帝在军工厂研究炼铁,也急急忙忙的跑来凑热闹。盐业公司那边已经组织了一大波灶丁,在渤海湾的泥滩上开垦盐田,技术上的问题徐光启已经解决了,管理上有林举升管着。

    农业公司那边同样如此,水利怎么修,地怎么种,徐光启都做了示范,公司的技术人员也都已经基本掌握。

    来到军工厂,徐光启给皇帝当起了下手。

    这时候朱由校正好在修编数理化教材,顺便教了徐光启一些化学上的东西。

    自然界中的铁大多是以铁的氧化物形态存在于铁矿石中,高炉炼铁就是用还原的方法从铁矿石中提取铁。

    这个还原过程是有化学公式的。高炉本体是一种逆流化学反应器,主要作用是将焦炭、铁矿石和熔剂等固体炉料高温熔化成铁水。生产时从高炉炉顶装入铁矿石(包括烧结矿、球团矿、块矿等)、燃料(主要是焦炭)和熔剂(石灰石、白云石、硅石、锰矿等)等,从高炉下部的风口鼓进热风。在高温下焦炭及可燃喷吹物(如重油、煤粉等)燃烧生成一氧化碳和氢气以及固体碳,将铁矿石中的氧夺取出来,从而得到铁。这个过程就叫还原过程。还原出来的铁水从出铁口放出。铁矿石和焦炭中的杂质与加入炉内的熔剂结合生成炉渣,从出渣口捧出。还原过程中产生的煤气从炉顶导出,经过除尘处理后,供热风炉、转炉、焦炉、加热炉等作燃料用。

    整个高炉的结构,实际上非常简单,朱由校这次建造的高炉是小高炉,设计为50立方米,可以说是非常小,工程量倒是不大。同时配备三个蓄热室,朱由校一开始尝试着造个非常小的试验了一番,结果出乎意料的顺利,照着模样给这个高炉配备了三个蓄热室,轮着给高炉送风用。

    其实用冷风也可以,只是反应时间长一些,生产效率低一些,生铁质量没那么好。

    徐光启一头扎进化学当中,简直如同发现了宝藏了一般,学习刻苦到了几乎到了废寝忘食的地步。

    徐光启倒也给朱由校带来了比较详细的民间钢铁冶炼技术的信息。

    “我大明上好的钢铁,几乎都是出自南方。因为北方冶炼所需的木炭没办法保障,只能用煤炭进行冶炼,但冶炼出来的生铁质量很差,如果用北方钢铁制造枪炮,极易炸膛。”徐光启所说的现象乍听之下极为奇葩,但现实情况就是这样的。

    北方用煤炭冶炼钢铁,并非是技术的进步,而是迫不得已。因为北方的森林资源被大量破坏,很多地方被砍得光秃秃的,森林覆盖率可能还不如二十一世纪的中国。毕竟这年头的人们,煮饭做菜、取暖大多都是用木材,冶炼也用木材,砍了之后又不种树,导致北方大片地区的山头就是光秃秃的。

    没有木炭,只能用煤炭了。乍看之下确实是技术进步了,但中国的高磷高硫含量的煤炭影响下,就造成了铁产品质量的急剧恶化。在枪炮方面,含硫太多的铁管容易炸裂,无法保证射手的安全。这也是中国火炮落后西方的一个重要因素。

    以至于皇家军工厂此时所用的钢铁,几乎全是从南方购买的,都是用木炭冶炼出来的生铁。

    中国生铁生产,技术上是领先欧洲人的,欧洲人在十八世纪的时候才超越中国。不过中国的铁矿石资源贫矿多,乱七八糟的杂质也多,并没有欧洲人那么好的发展环境。

    钢的生产方面,此时的中国和欧洲,都还无法直接生产钢水。此时中国倒是有坩埚冶炼技术,不过并非是用来炼钢,而是用来炼铁的‘方炉’采用了坩埚技术,是半开放式的,温度不够高。

    无法直接得到钢水,就无法精确的把握钢材中各种元素的比例,进而导致钢材质量并不是太稳定,效率太低,成本自然也被拉高了。

    从技术上来说,相比明代前期的官营钢铁厂,民营钢铁厂的技术是有很大进步的,从而在成本上占据优势,通过市场价格得到了更强的竞争力,官营钢铁厂才被民营取代。

    只要高炉炼铁技术能够试验成功,官营钢铁厂在技术上就能反超民营钢铁厂了,并且是甩出一大截的优势。
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