鐵器時代是任何文明的發展都繞不過去的坎。為此,孫一特地讓王爾牛召集耒耜廳的博士們研討這個問題。
二十多人聚集在大楸樹下的樹蔭裏,圍成一個大圈子。不少人胸前都佩戴著錫製的太極陰陽魚徽章,那是有了鐵木官方博士功名的標誌。
一個顯眼的例外是小石榴,她別說博士,就連口語中的把式稱呼都沒有,小丫頭自己也不知道一哥喊自己來目的是什麼。
孫一簡單介紹了一下背景:
鐵木要想有噴水推進的筏子,最好有鐵製的螺絲釘;
要想有鐵製的螺絲釘,就得有優質的鐵,甚至是鋼。
要想有優質鐵,又牽扯出兩個必要條件:一是優質的鐵礦原料,二是能夠溫度到達1500度的煉鐵爐。
中國的鐵礦品質普遍低下,為了解決原料問題,孫一提出繞道走:把普通鑄鐵大規模地電解,得到電解純鐵。
眾位博士不約而同地看了小石榴一眼。
小石榴照顧的電解鐵規模目前就是一隻瓦罐,孫一的目標是成百上千的瓦罐。
電解鐵的技術關鍵是電解溶液,目前鐵木采用混合鏹水同鐵反應就可以得到硫酸鐵和氯化鐵電解液,而且作廢的鐵罐電池中的廢液正好是就是電解鐵的電解液。
理論上電解鐵溶液不會隨電解過程消耗。在電解罐子中,電解液中的鐵離子在電壓的作用下不斷析出成為純鐵的同時,鐵電極會不斷地被腐蝕補充電解液中的鐵離子。
這個方案唯一的缺點就是需要大量的電力,製造出來的純鐵將十分昂貴。但終歸解決了優質原料的有無問題。
電解得到的純鐵是鐵粉或小鐵片的形狀,要把純鐵顆粒變成鐵塊有兩個辦法,一是把純鐵加熱到1100到1200度左右,在純鐵變紅變軟時鍛打,二是老老實實地把溫度升高到純鐵的熔點,即1500度,純鐵融化成鐵水在冷卻為鐵塊。
孫一選擇第二種方案。
第一種方案純鐵加熱到變紅變軟時鍛打,仍然難以保證純鐵不在加熱過程中混入木炭或煤炭中的硫磷等礦物質,鍛打過程中的純鐵火星子損耗鐵木也承擔不起。
第二種方案把溫度升高到1500度,目前明朝的燃料中,除了把煤炭煉成焦炭別無它法。而鐵木目前連煤炭都沒有,而且煤炭中的硫磷雜質同樣會減低電解純鐵的品質,所以孫一決定不采用明朝的燃料。
孫一的方案是采用電!
電弧的溫度可以達到3600攝氏度,純鐵的熔點不過才1500度,鐵木的電弧點焊就是利用了這個原理瞬間融化鐵和銅。
孫一的方案很簡單,以純鐵顆粒為一個電極,以其它材料為另一個電極,當兩種電極靠近時產生電弧融化純鐵,整個過程十分幹淨,不會引入新的雜質。
問題是這麼高的溫度,用什麼來盛純鐵顆粒?
由於純鐵融化吸熱,整個過程的溫度被固定在1500度。這就好比用爐火融化冰,隻要冰沒有化完,冰水混合物的溫度都會被鉗製在冰的熔點,即0度。