古人是如何炼铁的？ 第1页

写在前面

1.古代炼铁无论在冶金还是在机械都非常冷门，所以要了解的比较正确和系统最好还是到知网或博物馆去找，一般的百度，贴吧，微博的可信度堪忧。

2.为了让行外人看懂这篇答案，我删去了很多公式和原理性的东西，但也列出了引用文献。

3.对于穿越者来说，学习古代炼铁不能让您荣华富贵，还有可能让您丢了小命，古代炼丹学才是您平步青云的利器。

4.本人专业炼丹，招学徒工

炼铁技术的的成熟

人类使用铁器首先是从陨铁开始的.早在公元前3000年以前,人类已开始使用陨铁.古埃及人把铁称为“来自天上的铜”,而在两河流域的苏美尔人则称之为“天上的金属”.我国在商代(公元前14世纪)开始使用陨铁.在出土文物中有用陨铁制成的兵器.这说明公元前14世纪前后,商代的先民对铁的性质有了认识,并掌握了锻打嵌铸技术.但是,尚不知如何炼铁。

春秋时期,铁制农具开始得到使用,但不普遍.

战国中期, 建基于“藕耕俱耘”共耕制之上的奴隶制经济基础发生动摇,井田制瓦解， 我们有理由相信是铁器作为一种新的大规模应用生产力因素,为开发山林,扩大耕地,发展水利灌溉和交通等创造了极其有利的条件从而导致该时期的主流生产方式崩溃。铁制生产工具在生产上已占据主导地位说明战国时期的中国大地上已经有了成熟的冶铁工业。

两种冶铁工艺

世界上其他地区冶铁的发展史都是从块炼铁开始。块炼铁的原料大致是用铁矿石(含铁量较高的富矿)和木炭。木炭燃烧形成高温,井生成具有还原性的一氧化碳气体,使铁矿石中的氧化铁还原成金属铁。理论上这种冶铁要求的温度并不高,但实际上要达到一定的反应速度和使还原出的铁颗粒聚结,冶炼温度当在1000℃左右或稍高一些。原始的炼铁可能利用自然通风或皮囊做的鼓风器。产品是没有熔化的铁块,矿石中其他未还原的氧化物和杂质不能除去,以能趁热锻打挤出一部或大部,仍然有较多的大块夹杂物留在铁里（最高赞的答案说的就是这种冶铁方式）。

而中国的铁矿由于其低品位与高磷就促使我们走上了另一条路，当时的中国古人们在块炼铁的基础上为了提高产量,就要强化鼓风和加高炉身,炉子逐渐从地坑式向竖炉发展。炉身加高以后,炉内上升的煤气流与矿石接触的时间延长,能量利用率提高。鼓风强化有两方面的效果,一方面是使鼓风压力加大,穿透炉内料层的能力增强,因而允许增加炉身高度。另一方面是燃烧强度提高,直接提高了炉内温度,这些都促使产量提高。可是事物总是一分为二的,温度高了,往铁里渗碳的速度也加快了。本来块炼铁含碳量极低,接近于纯铁,质地柔软易于锻造,渗碳超过2%以后,就引起了质变,得到了另外一种产品—生铁。铁的熔点随着它的含碳量变化而变化生铁熔点比含碳很低的块炼铁低得多,最低达1150℃,原料中其它一些元素被还原进入铁中,使生铁的熔点进一步降低,因而容易获得液体产品,并且可以铸造铁器。

矿石上一点点的差别就导致西方各国都是长期使用产量低,费工多,劳动强度大块炼铁,一直到十四世纪才有生铁,欧洲由块炼铁发展到生铁用了二千多年。我国古代钢铁冶金技术带着我们中华民族独特的风格,带着我们的苦难带着我们的贫瘠走着与世界各国不同的块炼铁和生铁同时发展的道路。在这条康庄大道上铁器直接得到了最广泛的应用，让中华民族在东方这片土地上傲视群雄，用战争，用异族的鲜血写就了一个个帝国的历史。

古代的炼铁炉

古代的炼铁炉大致可分为三种:块炼炉、柑塌炉和竖炉。

块炼炉由于结构简单,随拆随建,因此早期的块炼炉是很难保留遗迹的。从较晚期的块炼炉残迹来看,有的依山靠坡,有的就地为穴,用当地的泥石砌筑较矮的炉墙,炉口敞开,便于装料和排出炉气,下部有孔道供风和清渣出铁。炼好一炉,要间断操作,待炉温降低后将铁块取出,然后修炉再装料冶炼。燃料一般用木炭,后来也用煤。随着燃料和矿石资源的变化,块炼炉群的位置不断变迁。炉子可以自然通风,也可鼓风。

增塌炼铁的使用一直延续到近代农村,山西的柑场铁直到解放初期犹存。钳涡用耐火泥、粘土、炭粉打结而成,内装铁矿石和炭末,外面加热冶炼。增涡炼铁设备简单,操作技术易于掌握,产品质量较好,成本不算很高,适于小规模的生产,所以在历史上能长期保留下来（这个没找到古代的图，但估计应该是和大跃进时期的土炉子比较像）。

我国历史上主要的炼铁方法是鼓风竖炉。

古代炼铁竖炉可能是从炼铜炉演变来的,大致在春秋末战国初或更早就产生了,秦汉以后竖炉炼铁得到迅速发展,一直延续到近代的土高炉,仍然基本上属于同一类型。我国炼铁竖炉炉型的发展有一个由小到大,又由大适当变小的辩证过程。现已发掘的十几个汉代冶炼遗址表明,当时的竖炉有圆形和椭圆形两种截面。炉子截面砌筑成椭圆形的原因,可能是认识到在当时鼓风设备简陋的条件下,椭圆形截面可使鼓风和煤气流更易达到炉缸中心,有利于提高炉缸中心温度,避免炉子冻结。郑州市博物馆最近在古荣镇发掘的汉代河南郡官营第一冶铁作坊遗址,出土两座规模相同的炼铁竖炉。炉缸呈椭圆形,长短轴分别为月米和2.7米,炉璧厚约1米,外面还残留有黄土支护层,最厚处为6米。炉缸用耐火泥夯打而成,呈深灰色,是原来在还原气氛下工作的特征。沪底下面是炉基,是具有一定耐火性能的夯土层,厚约3米。在炉前土中埋有许多巨大铁块,重达二十余吨的有三块,其中一块上面有扁圆形向外倾斜的铁柱,粗0.6米,高2,2米。铁块的主要部分形状、尺寸和炉底基本相当,底面还粘有耐火材料。炉壁从底向上向外倾斜,炉底约8.5平方米,高按6米计算,炉子容积约五十立方米。关于汉代的炼铁炉,截至目前,只有《汉书》中有过在公元前91年及27年高炉悬料发生爆炸事故的记载。爆炸前炉前操作的铁工十三人惊走,爆炸后回来发现“地陷数尺,炉分为十”,说明炉子规模是相当可观的。

引用文献

[1]刘培峰,李延祥,潜伟.从文献记载看我国古代焦炭炼铁[J].中国科技史杂志,2014,35(01):41-48.

[2]沈吕宁. 中国古代的炼铁工业[A]. 上海老科学技术工作者协会学术委员会;上海老科学技术工作者协会学术委员会;上海老科学技术工作者协会学术委员会.上海市老科学技术工作者协会一、二、三届学术年会论文选集[C].上海老科学技术工作者协会学术委员会;上海老科学技术工作者协会学术委员会;上海老科学技术工作者协会学术委员会:,2006:3.

[3].中国古代高炉的起源和演变[J].钢铁,1978(04):96.

[4]李飏,李祖德.中国古代块炼铁技术[J].粉末冶金材料科学与工程,1999(01):1-9.