他们都是按照此时钢铁厂内的一些炼钢工人的基因进行组合的,身材高大健壮,耐热,胆大心细,并且普遍加载了一系列金属冶炼的知识。
有了这些研究员配合后,他的研究就步入正轨了。
此时他结合脑海里收集到的各种金属冶炼研究资料,以及智子对这些资料的吸收整合,已经有了一个初步的新型炼铁工艺出来了,那就是“闪速炼铁”。
“闪速冶金”其实有好几个国家已经展开了研究,而已经进行了工业应用的只有日本,他们已经对炼铜工艺进行了“闪速化”,炼铜流程大大缩短,耗费的煤极大的减少。
不过目前他们还没有大力推广,因为“闪速炼铜”用到的设备非常精密,又因为要在高温下工作,所以设备制造成本极大,维修保养需要的费用也不低。
所以虽然日本已经有“闪速炼铜”的工业化生产设备,但是在成本上还是比传统的火法炼铜或者湿法炼铜高很多。
王建昆和智子重点参考了日本的“闪速炼铜”工艺,设计了一种“闪速炼铁”设备,那是一个相对传统炼铁高炉来说非常精密的还原塔。
它总体高18米,塔身具有沿上下方向贯通的反应腔,是进行反应的主要场所。
塔顶安装在塔身的上端且封盖反应腔的上端,塔顶的内周壁设有第一换热件,第一换热件沿塔顶的周向延伸且具有第一进口和第一出口。
第一换热件可以起到换热作用,有助于控制反应温度。
连接部安装在塔身的下端且与反应腔连通,用于连接塔身和其他设备;
吊挂用于悬挂塔身,包括纵向支梁和横向支梁,纵向支梁的下端与塔顶相连,横向支梁的中部与纵向支梁的上端相连。
这种闪速炼铁的基本原理就是“爆炸性化学反应”,将干燥的铁矿砂研磨成粉末,通过涡流喷枪喷到闪速炉还原塔内,在高温高还原的环境中,铁矿砂瞬间发生爆炸性化学反应,只需3-6秒就能完成从矿石到铁的转变。
这种炼铁方式相较于传统的高炉炼铁,大大加快了炼铁速度,减少了煤炭的消耗,因为其内部的还原气体主要是氢气和一氧化碳,前者可以用电解水制氢获得,后者可以用一些质量稍差的煤炭制作。
传统的高炉炼铁需要高品质煤炭,还要将煤炭进行焦化,这个过程浪费了很多煤炭的热能,也损失了很多的碳,而制造一氧化碳就可以让煤炭在缺氧环境下进行气化就行,产生的污染很少,碳元素的利用率极高,损失的热能极少。
这座反应炉除了炉腔能让铁矿粉进行“爆炸性化学反应”外,智子还利用目前只有王建昆能制造的常温超导体制造了收集铁水的磁约束装置。
铁矿粉进行了“爆炸性化学反应”时,铁矿粉里的铁立刻融化蒸发,气相体积大大高于固相,形成爆炸,气相纯铁(可以看作铁蒸汽)在空间冷凝成液滴,其会在重力的作用下下降,到了磁约束装置时会被汇聚起来形成铁水球然后导入到冷却区。
冷却后的铁含碳量极少,如果这边的矿石的钴和镍含量极少的话,那么这种铁可以算得上是纯铁了。因为磁约束装置只对铁钴镍三种元素起作用。
这种冷却后的纯铁就可以用来进行炼钢了。
如果需要的是普通的碳钢,那么可以在精炼炉里加入碳粉就可以了,需要多少含量的碳都可以很方便的调制出来。
如果是需要合金钢,那么往精炼炉里加入各种其他金属或者非金属元素,也能很方便的制造出来。
因为精炼路炼钢是用电的,不会用到煤炭,所以闪速炼铁结合电炉精炼,全解阵几乎可以摆脱对煤炭的依赖,大力发展钢铁工业了。
第217章 闪速炼铁下
1984年4月28号,星期六,基地上空白云飘动,靠近山脚的航天研究所那里,高空飞艇正带着“启航号”航天飞机升上天空。
而在河道边上,一座10层楼高的闪速炼铁还原炉已经拔地而起,那是王建昆头一天傍晚用超能力建造出来的。
除了这座闪烁着银色金属光泽的还原炉外,旁边还有铁粉准备池,蓄水池,铁水冷却车间,而在更远处则是氢气储存罐,一氧化碳储存罐这两种易燃易爆品的存放点,好几根管道将这些罐子和还原炉连接,并由阀门控制着开闭。
因为还在试验阶段,所以前期的原料准备工作还是王建昆用超能力自己来,等到后续试验完成,冶炼流程都摸索完毕后,就要到靠近铁矿的地方建设新的铁厂。
王建昆吃完早饭后,来到这处临时的闪速炼铁试验场,开始准备原材料。
首先是对铁矿进行处理,这些铁矿都是东部山区的铁矿场开采出来,只进行了简单的粉碎和清洗,所以他需要用超能力对这些粗颗粒进行粉碎。
在用超能力进行粉碎铁矿时,王建昆不断的查看矿粉内的元素种类和含量,发现这个铁矿出产的矿石里,铁的含量在38%左右波动,如果这些铁矿石用常规的高炉来冶炼的话,那么需要耗费大量的焦炭和造渣剂,冶炼时间也会长达4~6小时。
这些铁矿石里面除了铁的氧化物外,还有硅的氧化物,钙氧化物和一些硫,碳,铝等,王建昆目前还不确定这里面的硅,钙,硫,铝等能不能跟铁水完全分离,所以为了试验的精准,他特意对这些矿石进行了处理,将这些杂质元素控制在相同的比例,这样他在冶炼时就可以很方便的观察了。
将铁矿石粗颗粒都粉碎成成分一致的铁矿粉后,王建昆接着来到了氢气和一氧化碳储存罐附近。
此时罐里已经被抽干空了,就等着王建昆用超能力将这些罐子填满。
因为靠近河流,所以制取氢气非常方便,他调动超能力将水里的氢元素剥离放到氢储存罐里。
随着液态氢不断的在罐子里聚集,罐子周边的温度也在缓慢的降低,虽然有很好的密封层和保温层了,但是氢气这种极小的分子还是不可避免的有一些跑出来,导致罐子外壁开始降温,空气中的水蒸气在遇到低温的罐子外壁时,露珠开始不断在罐子上凝结。
王建昆在制取氢气的同时也在观察这氢气的渗漏情况,计算一番后确认泄露量是在预期范围内的,不会有什么危险,于是不再管它,专心的制取氢气然后放到罐子里。
氢气制取完成后,就轮到一氧化碳了。
一氧化碳储存罐不远处已经准备好了20吨的煤炭,王建昆发动超能力,从这些煤炭中提取出碳元素,然后和空气中的氧元素结合,制得的一氧化碳被他不断的存放到罐子里。
一氧化碳的沸点也是非常低的,常压下是-191.5℃,为了让其液化,王建昆制造的罐子是能耐200个大气压的,跟液氢储存罐一样,所以罐子内部的温度并没有那么低,大概在-60摄氏度左右。
同时因为一氧化碳分子比较大,几乎不能通过钢铁和多种复合材料制造的耐压罐,所以填充满一氧化碳的罐子外壁并没有出现露珠。
3种原材料都准备好后,王建昆开始准备正式闪速炼铁试验了。
“各小组注意,闪速炼铁第一次实验即将开始,请再次过一遍操作手册,一旦试验开始,各小组需严格按照流程操作。”
“气体控制组收到。”
“铁粉控制组收到。”
“铁水和矿渣收集组收到。”
“磁约束控制组收到。”
……
待各小组都明确回复后,王建昆自己再次检查了下原料,还原炉和各管道阀门,确保第一次实验不出现意外情况。
10分钟后,王建昆用脑波控制头盔发布实验开始的命令。
首先是气体控制组按照流程先打开液氢罐,液氢在气化室气化升温后被输送到还原炉内,随后是一氧化碳储存罐被打开,在另外一个气化室气化升温后通过管道来到还原炉。
在废气出口处,气体检测装置检测到排出的气体里已经没有氧气和氮气等空气中的成分后,铁粉控制组按照流程开始输送铁粉到达还原炉的第一腔室内。
紧接着负责点火的人启动了点火开关。
原本比较安静的试验现场瞬间传来轰隆声,那声音持续不断,几乎盖住了那些输送气体和铁粉的设备的工作噪声。
王建昆用超能力观察到,随着点火开关被按下,火花塞发出电火花,氢气跟铁粉被引爆了,铁粉中的氧与氢气和一氧化碳发生着爆燃。
在王建昆的脑海里,一粒粒铁粉与众多的氢气分子和一氧化碳分子接触,然后铁粉瞬间破碎,里面的氧元素被氢气和一氧化碳夺走,在高温下脱离了氧元素束缚的铁元素变得特别活跃。
另外的一些硅,铝等金属元素也活跃起来,这一个个不同种类的元素不断聚合下降,硅元素和铝元素因为沸点比铁要低一些,所以他们在接近2700度的高温下不能液化,所以被吸气装置吸走到造渣池去了,留下的几乎都是纯铁元素。
这些液态铁水在重力作用下下降,到达了磁约束装置,在这里短暂的停留,内部极少的其他金属元素被分离出来掉落到下方的渣池内。
进一步纯化后的铁水被导入到出铁口,温度也降低到了1800摄氏度,颜色是赤红色的。
这时铁水和矿渣收集组已经开始了工作,将一个个模具对接到出铁口,让其在模具内冷却。
王建昆在观察了一番还原炉内的情况后,发现这炉子已经比较完美了,进去的铁粉几乎都被还原了,就是氢气和一氧化碳的用量后续可以再减少一些,因为富余太多了,出气口那剩下的超过原有的预计。
不过这需要后续不断的实验,同时也要做好不同铁氧含量矿石的对照,因为还原剂的用量是跟矿石成分相关联的。
因为准备的原料比较多,这第一炉就顺便测试一下炉子内各耐高温高压设备的寿命,于是实验就持续的进行,铁水也不断的产出。
此时一开始出来的铁水已经凝固降温到几百度了,王建昆踱步来到铁块存放区,看到已经有好几块银白色的纯铁块被参与试验的新人类炼铁工人码放到成品区了。
王建昆没有用手去触摸,因为这些银白色像银子的纯铁块虽然不冒热气了,但是温度还是有200多摄氏度的。
他用超能力仔细的检查了一番,发现出来的铁块里,其他元素几乎可以忽略不计,这些都是极好的纯铁块。
这一结果表明智子设计的这款闪速炼铁还原炉非常的优秀。
实验一直持续了半个小时,准备好的400吨铁粉全部用光,总共制备得到了152吨的纯铁,铁粉里的铁元素几乎被完全收集制成了纯铁了。
按照现有的数据计算,这么一个还原炉半小时内用含铁量38%的铁粉制得了152吨铁,那么如果24小时持续运行,一天的制铁量将达到3648吨,一个月的时间将制得10万吨。
这个速度相较于传统的高炉炼铁那是极大的提升了,而且这种炉子占地面积小,需要的还原剂极少,几乎不需要造渣剂。
另外这闪速炼铁还原炉可以使用各种含铁量的铁矿,这就非常适合缅北和缅甸地区使用了。
接下去的几天里,王建昆不断的准备原材料,试验不同含铁量的铁矿粉需要的还原剂输送量。
到了5月3号左右,闪速炼铁工艺已经基本成熟,王建昆结束了第一阶段的试验,开始将这一成果和小舅汇报,准备让全解阵开始全力准备这种新的炼铁厂的建设。
第218章 准备建设钢铁城
1984年5月6号这天,王建昆的小舅岑勇腾出了时间来到了基地,来参观王建昆制造的新型炼铁炉。
“建昆,这就是你说的新型炼铁炉吗?”
岑勇看着这精简小巧的还原炉正快速的输出铁水,有些震惊的问道。
“没错,小舅,这炼闪速炼铁还原炉已经经过了多次迭代,现在眼前的这座还原炉的出铁速度达到了200吨,如果人歇炉不停的持续工作的话,那么这样一座还原炉每个月可以出纯铁或者低碳钢14万吨。”
“这么小巧的一座还原炉每月能出纯铁14万吨,那年产量岂不是有170万吨了,这可抵得上现在咱们现有的那3座炼铁厂一大半的产能了啊!”
“没错,这闪速炼铁突出的就是一个速度快,小舅,咱们好好合计下要布置多少座这种还原炉吧,下半年就要开始统一之战了,咱们的钢铁产能必须尽快提升上去了。”
“是啊,之前我已经让货运飞艇和远洋船队加大钢铁等基础原料的运输了,不过这种大宗物资用飞艇运输其实效率挺低的,现在既然有了这种闪速炼铁还原炉,那我就可以让运输队先抢运其他物资了。”
随后岑勇向王建昆仔细的了解了一番这种闪速炼铁的工艺,得知这种还原炉目前已经能冶炼含铁量20%及以上的各种铁矿石,只是铁矿石的含铁量低于40%时,出铁速度会慢一些罢了。
“建昆,既然这种还原炉能冶炼这么低含铁量的铁矿石,那我们的那几座低品位的铁矿就可以开采利用了,它们的位置倒是都挺优越的,都在河道边上30公里范围内,开采出来后运输到河边的距离非常短。”
“小舅,这种还原炉主要用氢气和一氧化碳,氢气可以用电制取,一氧化碳可以用煤炭来气化,用量不是很大,所以这种炼铁还原炉最好是布置在铁矿边上,开采出来的铁矿石就近粉碎筛选,然后送到这种还原炉里炼成纯铁或者低碳钢出来,这样运输量能大大的减少。”
“那氢气可不好运输啊,最好还是把这种还原炉布置在河道边上。”
王建昆于是让小舅把那几座品位较低但是储量巨大的铁矿在地图上标示出来,他仔细对照了一番之前脑海中投射的缅北地区地形图,决定还是在铁矿和河道之间的位置建设炼铁还原炉。
“小舅,你看把炼铁厂建在这个位置怎么样,距离铁矿20公里,距离河道10公里左右,地势相对高出河面20来米,不会有洪水侵袭的危险。
至于制取氢气,可以埋设输水管道从河道那取水,电解制氢厂放在炼铁厂边上3公里左右,制取的氢气储存起来然后用管道输送到炼铁厂。
一氧化碳制取在电解制氢厂附近,水也从那边接一个水管过来,煤炭就用短程铁轨从河道码头那运输。
冶炼出来的纯铁或者低碳钢也用短程铁轨运到河道码头上。
另外如果地形可以的话,咱们可以在炼铁厂附近建锻造厂和机械厂,就近用冶炼出来的铁制造半成品或者成品。
这样围绕着这3个大铁矿建设3个钢铁产业链。”
“建昆你这提议不错,那咱们去实地考察下?”
“好啊,去空军基地,咱们坐Y-1运输机去,从空中查看比较快一点。”
于是两人又驾驶着越野车往空军基地开去。
此时的空军基地已经修建了3条飞机跑道,还有多个停放不同种类飞机的停机坪。
其中有1条飞机跑道长达7公里,是按照能起降800吨级大飞机的标准修建的。
虽然目前基地内最大的飞行器就是那些飞艇,用不上这么长的跑道,但是不久之后就能慢慢用上了。
此时跟国内的上海航空工业公司商谈采购2架运10大飞机已经接近尾声了,上海航空工业公司已经同意了全解阵的请求,就等着上海政府以及BJ方面的同意了。
从其他方面收集来的情报显示上海政府和BJ方面不会进行阻拦,因为运10项目已经几乎放弃了,他们正在跟美国的麦道公司进行最后的谈判。
不出意外的话,跟麦道公司的合作谈判一旦达成,你们运10项目将彻底失去国家的支持,那么采购已经制造出来的4架运10中的两架肯定会放行。
为此王建昆已经让小舅派人跟运10项目的一些骨干人员进行联系,希望他们能来缅甸参与后续的研究。
为此不惜透露出全解阵已经有了多台15000吨自由锻水压机和10多台8千吨级精锻机。
这两种设备是制造飞机大梁,起落架和一些需要承受极大压力的零部件必须要的,国内目前正在制造的最大的水压机才只有12000吨,制造完成还不知道要多久。
因此运10的飞机大梁是采用3段短梁拼接的,短梁和起落架用的是国内现有的6千吨级水压机锻造的,这就导致这款飞机的大梁和起落架寿命较低,最开始制造的那架完全体目前已经探测到有轻微裂痕了,所以那架已经被停止飞行,只用了做地面静止实验。
王建昆和岑勇敢透露15000吨级水压机是因为已经有了基本的武力保障,另外4万吨级的水压机已经由王建昆制造出来了第一台,在进行了一系列试验后,设计已经定型。
目前正在让新人类研究员配合安装脑机芯片的自然人进行第二台4万吨级水压机的制造。