炼铁竖炉

　　炼铁竖炉（高炉）
　　中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。我国古代冶炼生铁主要使用竖炉，炼铁竖炉是从炼铜竖炉发展起来的。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了，从战国到西汉随着铁器需要量的大幅度增加，炼铁竖炉建造得越来越大。
　　竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法。从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。下层的炉料被逐渐还原以至溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。
　　河南巩县铁生沟发现的6座西汉时的竖炉，表明了当时炼铁的状况。这些炼铁炉呈圆形。炉缸直径从0。81。8米不等。徐州利国驿东汉炼铁竖炉是椭圆形的。炉缸长轴2。5米，短轴1。4米。河南郑州市古荥镇西汉中晚期冶铁遗址发现的炼铁竖炉缸长轴约4米，短轴约2。8米。有关专家估算这样的竖炉炉高56米，有效容积为50平方米，推测炉的两侧各有2个风口，设鼓风器4具。每生产1吨生铁，约需铁矿石2吨，石灰石130公斤，木炭7吨，出渣600公斤，日产量500公斤。
　　直到14世纪初，竖炉技术才在欧洲得到应用，开始炼生铁。15世纪时，由于铸造火炮的需要，较快地发展了生铁生产，到16世纪欧洲已普遍采用竖炉冶炼。
　　欧洲在早期竖炉冶炼生铁时还不懂得加熔剂，因而往往不能获得流动性良好的炉渣，渣中铁的含量也相当高。炉子多呈方形，用石块砌成，炉身较矮。到16世纪中叶时，炉缸边长1米多，有一个鼓风口和一个流出口，每6天产出生铁45吨。到17世纪炉子明显加大增高，各项指标都有显著改善。
　　竖炉炼铁，开始一般采用木炭用原料。根据在汉代冶铸遗址的考察，发现有用煤的痕迹，有人推测汉代可能使用煤炭作治铁燃料。约公元4世纪的《水经注》一书中也记有：屈茨（新疆库车）二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用。辩明用煤炼铁已传出西北边陲。这个结论还有待实物证实。
　　用煤冶炼缺点很多，容易堵塞炉逍，并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。
　　至迟在16世纪时我国就发明了炼焦技术。《开工开物》（1637年成书）中把煤炭分为明煤、碎煤和末煤。碎煤有两种：饭炭和铁炭。炎平者日铁炭，用以冶锻。铁炭炎平是无烟煤，是炼焦的煤。
　　大量使用焦炭炼铁始于1709年。英国人达比先把煤炼成焦炭，然后用焦炭炼铁。这样不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。