為了讓煤炭的利用更經濟更環保,李志堅決定把他在將作監閑置的工程隊拉過來修建煉焦設施。
現在的山西,煉焦廠比比皆是。雖然煉焦從經濟和環保上講是好的,直接在煤礦所在地建立煉焦廠,會極大的減少運輸成本和運輸消耗,通過把精煉的焦炭運送出去,可以更大的發揮運輸效率。
但如果在一個地方密集修建煉焦廠,那在環境上,必然是個極大的負擔。現在山西工業污染,大多來源于此。
世界上最早的煉焦工業和焦炭冶金的應用,是在1961年,廣東新會發掘出的。遺跡的年代是南宋末年,大概1270年前後,遺跡上發現了爐渣,石灰石,鐵礦石和焦炭。石灰石可以起熔劑和月兌硫的效果。焦炭冶金相比煤炭中,雜質減少了,達到了提高煉鐵品質的目的。
到了今天,中國是世界上焦炭產量最大的國家,佔到全球產量的60%。焦炭的價格一般在每噸1000元人民幣左右,相比之下動力煤的價格一般在每噸500元。(今年的煤炭行情比去年下跌了能有20%。能源行業價格波動如此劇烈,說明我國能源安全問題堪憂啊。你想想能源對于現代工業社會的意義,就如同糧食對于人類的意義一樣。米價一年能跌漲20%,你會有安全感嗎?工資每年能跌漲20%,你受得了嗎?)
煉焦過程,說到底,就是把煤隔絕空氣加熱,把煤中的水分和碳氫化合物都蒸發降解出來,形成氣體,液體揮發物和剩下的固體焦炭的過程。經過干餾,煤炭中幾乎形成了純粹的碳元素。這樣的焦炭去煉鐵,產生的雜質少,品質也很高。
考慮到唐代的技術工業水平,李志堅參考了工程隊里對燒炭窯的施工經驗,修建了兩口內熱式的中低溫煉焦爐。
煉焦過程現代的分類有三種,低溫干餾(600度),中溫干餾(800度)和高溫干餾(1000度)。其中高溫干餾生產的主要是煉金用焦炭。低溫干餾的的焦炭就柔軟的多,相比之下,它的主要產品集中在煤焦油上。
在二戰時期,納粹德國石油短缺,他們就主要通過低溫干餾來制造煤焦油和煤制氣,這樣可以取得最大的人造汽油的產率。
內熱式的中低溫煉焦爐的構造是這樣的︰在主要的爐體,它的構造和燒磚窯,燒炭窯很相似,就是一個經過耐火粘土加固和保溫的半圓球形的爐窯。在周圍均勻分布著好幾個出風口。在出風口附近,堆放著幾個細長型的燃料堆。堆放在這里的原煤作為燃料,加熱爐體內的其他原煤。
煤干餾和燃燒的廢氣,經過爐頂的排氣口,進入煙道。煙道也是經過耐火粘土密封保溫的。煙道之後就是鑄鐵做成的長長的熱交換管道。加熱的氣體在這里被鼓風機送來的新鮮的冷空氣所冷卻,同時把余熱再傳遞給新鮮空氣,達到熱能回收,節約燃料的目的。
很長的熱交換管道的形狀經過精心設計。每一段都有一個最低點,用以集中接收煤氣中冷凝下來的煤焦油成分。
使用中低溫干餾煤炭,產品的產率大概是80%的焦炭,9%的煤焦油。而煤焦油的成分中,具有60%的中性油,25%的酚類,12%的瀝青。
中性油可以分離出人造汽油,煤油,潤滑油。瀝青可以用作建築材料。酚類是一種重要的化合物,著名**苦味酸就是一種酚(就是一個苯酚加三個硝基)。當然煤焦油里的酚主要是甲酚。
只要再找到合適的催化劑,利用熱催化生產出硝酸,那麼生產苦味酸**的基本條件就都具備了。到時候,李志堅知道自己這一切費盡心思的努力,都是極其值得的。
苦味酸在很長一段時間內都是作為主要的軍用**和火藥,它的爆炸當量比tnt還要高5%。
除此之外,煤焦油里的甲酚本身是一種很好的消毒防腐劑。俗稱來蘇爾的消毒水,曾用于皮膚,器械的消毒。
牛典事不清楚為什麼李志堅要費這個力氣,把煤變成這麼多東西。在他看來,只要是能燒的……那就直接去燒好了,弄這麼多東西出來,多麻煩啊。
「李錄事,你看著個東西,生產出這麼多稀奇古怪的玩意兒,到底能有啥用啊?」他終于鼓起勇氣問了。
「用處可大了!」李志堅被他從各種美好的暢想中打斷,不僅有點不高興。
「遠的就不說了,近的我就說著個瀝青吧……有了瀝青,我們下水道工程的地下隔水層就不成問題了。而且,所有驛道的路面硬化也就有了便宜的材料!」
牛典事不解︰「路面硬化是什麼東西?為毛要路面硬化?」
唐代的驛道都是夯土路面。所以……
「牛典事,你有沒有發現,沒到雨天,路上就泥濘不堪,很不好走?而每到晴天,又是灰塵漫天?」李志堅問。
「哎呦,這不是很正常的嗎?除非你在路上鋪上磚石。可是這道路這麼長,你去哪里找這麼多磚石?就算能找到,那也花費不起這個錢啊!就算你花得起這個錢,你也找不到那麼多人工給你鋪好啊!」牛典事嘟囔道,雖然他別的地方笨了點,可是干活確實是門清。
「你知道這瀝青,加熱了是什麼情況嗎?」李志堅問。
「恩,瀝青這玩意,我知道。加熱了就化了,和糖汁一樣,但也是粘的很。冷了以後,又硬又韌又防水。當初秦始皇修長城,就有一段用瀝青,又便宜,又結實。可惜不太好找。」牛典事回答道。
「我們這個煤的干餾爐,就可以造瀝青。白鹿原煤礦稍稍大于小店村煤礦,每天能產兩三百噸的煤,這些煤,可以制得差不多3噸的瀝青,15噸的中性油,6.3噸的酚類。每天的產量是少了點,不過呢,省著點用,把三公里長的地下水滲水段的下水道工程修起來,還是沒問題的。以後,瀝青有的是!」李志堅想到這個美好前景,不禁的又裂開嘴傻笑起來。
只要把唐代遍布全國的驛道都用瀝青做了路面硬化,那要省多少維護的人工啊!而且,在雨天也能保障交通效率,這會直接提高了交通能力,提高了中央政權對地方的控制。
以後的這些瀝青路面,還能無縫過度到橡膠輪胎,有了煉焦產業的人造汽油,只要把內燃機整出來,連汽車都能在路上跑了!那該是多拉風的場面呀!
工地上一片喜氣洋洋的場景。工匠們是因為有活干了,不僅東家管飯,算工時,還有點津貼。白老頭是因為自己的煤礦沒白開,這下煤炭有了去處,不僅有了新產品,也可以把處理過的焦炭產品繼續賣出去了。李志堅則是把煤炭產業當作了強國大業一塊新的基石,以後會有越來越多的工業產品出現。他能不高興嗎?
長安東南的白鹿原高地上,這里正是一處別致的風景。
分割線
老黃頭正在將作監他的專用作坊里,實驗李志堅吩咐的活塞氣缸壽命試驗。
為了將冷氣機推向市場,一個急需解決的問題就是維護費用問題。
活塞和氣缸之間的摩擦,會帶來持續的磨損。一旦磨損過度造成密封失效,冷氣機的效率就會大大降低。
作為當時頂級的家用電器,它的售價必定不菲。但如果維護費用也很高的話,比如會讓它淪落為一個貴族專用的「玩物」,而不是一個能惠及百姓,形成大型產業的產品。
在當初設計的時候,確實給活塞和氣缸預留了潤滑油的油路。可是一個嚴峻的問題擺在面前,那就是潤滑油的性能。
在運行的測試過程中,發生了很奇怪的情況。
那就是空氣壓縮機在運行過程中,會偶爾發生踫踫的響聲,帶來巨大的震動和運轉不暢。空氣中也帶來燃燒的味道。拆開氣缸檢查,發現有燒焦的痕跡。
這到底是怎麼一回事呢?
老黃頭想不明白,只得向李志堅求助。