当青山镇的捷报传到苏卫耳中时,他还在柳沟跟工人们加班加点的筹备新子弹工作。+l/a+n\l_a¨n^w\e¨n+x!u^e^.\c¨o~m¢
最近几天工人们都是三班倒,无论是他,还是老王、老高和老陆,都没怎么休息,为的就是早日能让我军用上全新子弹!
造全新子弹,面对的第一个根本问题是弹壳材料——黄铜。
它是铜和锌组成的合金,延展性和硬度两方面都合适,所以能冲压、抽拔成弹壳,又能承受枪膛内发射的高温高压。
尝试生产黄铜的办法,目前是在柳沟厂附近的山脚下修了一座反焰炉,之所以选在山脚下,是因为可以利用山坡修筑烟囱提高温度,更好的对含铜物件精炼、提纯,其工作原理核心在于利用火焰方向与物料的逆向流动来提升加热效率和精炼效果。
结构上有一个较长的炉膛,燃料如采用煤炭、木炭等,在炉前端的燃烧室燃烧,产生的高温火焰和烟气并非首接冲刷物料,而是通过炉顶或侧墙的通道折返,向炉体后方流动,即与物料放置方向相反,因此称为反焰炉。
它的作用就是火焰逆向流动可延长高温烟气在炉内停留时间,使热量更充分地传递给物料,同时避免火焰首接接触物料导致局部过热或损耗。
精炼过程是将回收的含铜物件放入炉内特定反应区,加热与氧化,燃料燃烧产生的高温烟气逆向流经铜料,使铜料熔化。\3-疤-墈?书.网¢ \庚~芯^醉`全^
同时,炉内空气中的氧气与铜料中的杂质,如锌、铁等,发生氧化反应,形成氧化物化为炉渣,浮于铜液表面。
随后再进行分离与提纯,通过控制炉温与空气通入量,杂质被氧化成炉渣后可手动清除,剩余的铜液经冷却后得到纯度较高的精铜,用于子弹弹头生产。
其中旧干电池的锌皮,也是一种好原料,可利用蒸锌法从废旧电池、锌合金零件中提取锌,用于复装子弹的黄铜弹头,锌与铜熔炼成黄铜,解决金属原料匮乏问题,同样是一种技术创新。
就反焰炉而言,原理优势与战时价值在于效率提升,相比普通熔炉能更均匀地加热物料,减少热量损耗,提高铜的熔化和提纯效率。
在缺乏专业精炼设备的抗战时期,反焰炉利用简易材料,如耐火砖、黏土等建造,可就地取材处理民间回收的杂铜,解决了原料纯度不足的问题,体现了军工生产的因地制宜。
在我军军工生产中,这一设计以低成本解决了铜料精炼难题,为弹药生产提供了关键支持,是战时技术创新的典型案例。
晋察冀军区军工部技术研究室就曾这样试验过,还实验、研制出了比较完善的蒸锌装置,不过那都是几年后的事了。¢p,o?m_o\z/h-a′i·.?c~o^www.
蒸锌法主要就是对一些含锌量较高的铜料使用,特别是从农村收集来的制钱。
古代铜钱由于古代炼铜技术的局限性,采取传统炼铜工艺,如土法炼铜,难以完全提纯铜矿石,矿石中常伴生锌、铅、铁等金属矿物,如闪锌矿与铜矿共生。
冶炼时,锌元素易随铜一起融入溶体,形成天然含锌铜。
再加上农村制钱多是由民间小炉坊铸造,原料常来自于废旧铜器、铜料边角料或含锌的铜合金,回收重熔时锌元素自然保留在铜钱中。
还有的是为了降低成本的掺锌策略,因为锌矿石,如炉甘石比纯铜矿石更易获取且成本低,民间铸钱为节省成本,会有意在铜料中掺入炉甘石或含锌废料,熔炼成铜锌合金铸钱。
但这样做也有好处,在铜中加锌形成的黄铜硬度高于纯铜,制成的铜钱更耐磨损,适合日常流通。
例如,明清时期部分铜钱,如黄钱,己采用黄铜铸造,含锌量可达10%-30%。
在古代大部分官铸铜钱中,如唐宋通宝,通常按铜、铅、锡配比铸造,含锌量普遍较低,可在清末民初机制铜钱,如铜元,为降低成本,普遍采用黄铜铸造,含锌量可达20%以上,农村流通的旧铜元成为含锌制钱的典型代表。
大清亡了,但大清的铜钱还在,就为我大华夏后世太平做点贡献吧。
除了以上因素,制钱含锌也有地域原料特性的影响,我国部分地区锌矿丰富,若当地铜矿伴生锌矿或炉甘石资源丰富,民间冶炼时易因原料天然含锌而使铜钱含锌量升高,例如,我国西南、华南部分矿区的铜矿石本身含锌量较高,影响铸币成分。
总结来说,农村制钱含锌量高,本质是冶炼技术限制、成本控制与原料特性共同作用的结果,民间铸币为节省成本、利用本地资源,常使用含锌的杂铜或主动掺入锌料,形成黄铜铸币,既降低造价,又提升钱币耐用性。
这一现象在官方监管薄弱的农村地区更为普遍,也反映了传统冶金中因地制宜的实用主义特点,或者说是上有政策,下有对策,农民式‘狡猾’的表现。
永远不要低估老祖宗的智慧,虽然古钱币有些是含锌量高,却也有专门的精炼提纯法,比如蒸锌法最早就可追溯到明朝。
《天工开物》记载,古人用密闭蒸馏和冷凝工艺从炉甘石,即碳酸锌矿石中炼锌,比欧洲早约200年,是我国古代冶金技术的重要成就。
跟反焰炉一样,蒸锌法也有战时简易应用的特点,关键优势就是对设备要求不高,可利用简易土炉和燃料实现,在资源匮乏条件下更易实施,这也是当下被我军采用的重要原因。
只是,要想研制出比较完善的蒸锌装置,中间是有许多困难曲折的,我军首到1943年初才完备。
而且蒸锌法又分为湿法炼锌和火法炼锌两大体系,在后世,火法中的蒸馏法仍用于处理低品位锌矿或锌废料,具有工艺简单、能耗相对较低的特点。
其是一种利用锌的低沸点特性,通过加热使其汽化再冷凝提纯的冶金方法,常用于从含锌原料中提取单质锌。
锌的沸点为907℃,远低于多数金属,如铁、铜等。
当含锌物料,如氧化锌矿石、锌合金废料等,在高温下加热至超过锌的沸点时,锌会汽化为蒸气,而其他高沸点杂质,如铅、铁、硅等仍保留为固态或液态,从而实现分离。
汽化的锌蒸气经导管引入冷凝装置,遇冷后重新凝结为液态或固态锌,达到提纯目的。
主要流程不用苏卫交代,老陆就是这方面的专家,关于原料预处理、高温蒸馏、化学反应式、冷凝收集等程序他都事无巨细的罗列出了方案,最终经苏卫和老高几人共同敲定。
“接下来的难题就是怎么研制出完善的蒸锌装置了,老苏,你有什么想法?”
苏卫不假思索道:“什么法,土法呗。”