当前线的战报牵动着京城每一根神经,当朝堂的暗流在捷报的刺激下涌动得愈发诡谲时,位于西苑深处、被高墙环绕的格物院工坊区,却仿佛自成一方天地,沉浸在一片与厮杀呐喊截然不同的、属于火焰、矿石与执着追求的喧嚣之中。这里的胜负,不取决于刀剑的锋芒,而在于对物质本质的洞察与驾驭。
宋应星几乎将全部的精力都投入到了那座尚在襁褓中的“皇家西山钢铁厂”的前置技术上。西山蒸汽机那日渐规律的轰鸣,如同一声紧似一声的催促,让他深知,为那座即将崛起的钢铁巨兽提供合格“食粮”的任务,已迫在眉睫。而“食粮”的关键,首在燃料——必须将西山丰富的原煤,转化为适合高炉冶炼的、纯净而高效的焦炭。
之前的试验焦窑虽然成功炼制出了焦炭,证明了原理的可行性,但其质量不稳、成品率低的问题始终如同跗骨之蛆,困扰着宋应星和李福。小规模试验的成功,并不意味着能够稳定、大批量地生产出合格的工业“粮食”。
“问题究竟出在哪里?”宋应星眉头紧锁,反复翻阅着厚厚一叠试验记录。上面密密麻麻地记载着每一次开窑的数据:煤种、窑温、干馏时间、鼓风量、成焦率、焦炭的色泽、硬度、孔隙率、乃至燃烧后的灰分……数据庞杂,看似无序。
李福指着记录上几组数据,黝黑的脸上带着疲惫与困惑:“宋先生,您看,同样是西山甲号煤,上次窑温高了五十度(此时尚无精确摄氏度概念,用相对温度描述),烧出的焦炭虽然更硬,但孔隙反而少了,燃烧时似乎没那么‘旺’;上次鼓风量加大了两成,焦炭产量是上去了,可碎末也多了不少,强度似乎有所下降……这其中的平衡,实在难以把握。”
宋应星没有立即回答,他起身走到工坊一角,那里摆放着数十块从不同批次试验中取出的焦炭样品,每一块都贴着标签,注明其“出身”。他拿起两块对比鲜明的焦炭,一块银灰坚硬,敲击有金属声;另一块则颜色晦暗,结构酥松。
“格物之要,在于由表及里,探寻其‘理’。”宋应星的声音平静而专注,仿佛外界的一切纷扰都已远离,“温度、时间、鼓风……这些皆是‘表’。其‘里’,在于煤在密闭窑中,受热分解之过程。挥发分何时析出?析出多少?何种温度下,煤体方能结焦而不化为灰烬?孔隙之多寡、大小,又与何种因素相关?”
他命人取来一套改进后的、带有更多观察孔和测温点的中型试验焦窑模型。“我们不能只知其然,不知其所以然。李匠头,我们需再做一组对照试验。此次,不追求产量,只求明晰过程!”
在他的亲自设计下,一组极其繁琐,却目标明确的试验开始了。他们选取了同一批西山甲号煤,分成数份,分别置于结构相同的小型试验窑中。然后,精确控制每一座窑的升温曲线——有的缓慢升高,有的快速达到高温并维持,有的则在特定温度段长时间保温。同时,记录下不同温度点时,从观察孔逸出的气体颜色、气味(虽然无法精确分析成分,但经验丰富的工匠能分辨差异),并定时抽取少量半成品进行观察。
这是一项极其考验耐心和细致的工作。宋应星和李福带着几个最得力的助手,几乎是寸步不离地守在窑旁,日夜轮值,记录着每一个细微的变化。
“看!三百二十度(约值)左右,有大量黄烟冒出,气味刺鼻,此时煤体开始软化……”李福指着观察孔,低声道。
“记下!此阶段挥发分大量析出,需有足够烟道将其引出,否则易在焦炭中形成空腔或杂质。”宋应星一边说,一边在笔记本上飞速记录。
“五百度以上,烟气转淡,煤体明显收缩,开始结块……”
“七百五十度左右,结焦基本完成,色泽转为银灰,此时保温时间长短,直接影响焦炭最终硬度与反应性……”
汗水浸湿了他们的衣衫,烟尘沾染了面容,但所有人的眼神都越来越亮。他们仿佛一个解剖匠人,正在一层层剥开煤炭在烈火中蜕变的神秘外衣,窥探着其内在的规律。
在一次关键的试验中,他们尝试了一种新的“阶梯式升温-恒温焖烧”法:缓慢升温至挥发分大量析出阶段,保持足够时间让气体充分排出;然后快速升温至结焦温度,并在此温度下恒温焖烧一段时间,使焦炭结构更加均匀稳定。
当窑火熄灭,窑温逐渐冷却后,李福亲自用铁钳取出了这次试验的成品。
焦炭块呈现出均匀的银灰色,结构致密,孔隙均匀细密,拿在手中沉甸甸的,敲击之声清脆悠长。将其投入特制的测试炉中燃烧,火焰稳定而炽白,热值明显高于以往任何一批试验品,燃烧后留下的灰分也少了许多。
“成了!就是这种感觉!”李福激动得声音发颤,将这块焦炭递给宋应星。
宋应星仔细端详着这块堪称“完美”的焦炭样品,脸上终于露出了如释重负的、发自内心的笑容。他轻轻摩挲着焦炭那略带粗糙却均匀的表面,仿佛在抚摸一件绝世的艺术品。
“就是此‘法’!”他肯定地说道,随即转向助手,“立刻将此次试验的所有数据——升温曲线、恒温时间、鼓风量、观测现象,详细记录,整理成文!命名为‘甲字柒号焦炭烧造法’!”
他拿着这块焦炭,对李福和周围的工匠们说道:“诸位,此非只是一块能烧的石头。此乃我大明未来万千高炉之精血,是锻打利刃、铸造巨炮、铺设铁轨之根基!今日我等所定之法度,便是未来大规模烧造之圭臬!自此,焦炭有‘法’可依,有‘标’可循!”
成功的消息和那份详尽的“甲字柒号焦炭烧造法”规程,被立刻抄送一份,快马送往京西山谷的钢铁厂建设工地。李福收到后,如获至宝,立刻组织人手,按照新规程,开始建造第一批正式的生产型焦炉。
格物院的工坊内,宋应星并未停歇。他望着那块作为样品的焦炭,目光似乎已经穿透了时空,看到了西山脚下,那即将被优质焦炭点燃的、更加炽烈的烈焰,以及那必将随之奔涌而出的、滚烫的铁水洪流。
燃料的基石,至此,算是真正奠定。工业革命的火种,在经历了无数次的失败与摸索后,终于在这看似不起眼的焦炭上,燃起了稳定而旺盛的火焰。
(本章完)
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