與熬糖試驗相比,炭窯裡的“黑土項目”,遇到了更大的技術瓶頸:氣氛保護燒結。
西北的要求很明確:要嘗試在氮氣或氬氣等惰性氣氛下燒結,以防止材料在高溫下被氧化,獲得更純淨、性能更可控的產物。
可“惰性氣氛”這四個字,在1951年的山溝炭窯裡,聽起來像天方夜譚。
氮氣?空氣中倒是有,但怎麼把它分離出來,並通入密封的爐膛?氬氣?那更是聽都沒聽過。
魏萊苦思冥想,回憶著2025年參觀小型實驗室時的見聞。簡易的製氮方法…對了,有一種“燃燒除氧法”:讓燃料在不充分燃燒的情況下,消耗掉空氣中的氧氣,剩下的主要是氮氣和二氧化碳,再設法除去二氧化碳…
原理簡單,實現起來卻困難重重。首先需要一個基本密封的爐膛或容器,其次要控製燃料(木炭)的燃燒速度,使其處於不完全燃燒狀態,產生大量一氧化碳和少量氮氣,然後還要將產生的一氧化碳(有毒)安全導出或處理…
張鐵匠帶著徒弟們,按照魏萊畫的草圖,開始改造炭窯裡那個最核心的試驗爐。他們用耐火磚和粘土,砌了一個帶有進氣口、出氣口、觀察孔和測溫孔的“密閉”腔室(實際上仍有很多縫隙)。進氣口連接一個自製的手動鼓風裝置,出氣口則通到窯外一個水封罐(用水隔絕空氣,並觀察氣泡判斷氣流)。
第一次試驗,點燃木炭,封閉爐門,開始鼓風。很快,觀察孔裡就看到爐膛內火焰呈暗紅色,煙霧很大。但溫度始終上不去——不完全燃燒釋放的熱量太低。
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“加氧!稍微開大點風門!”魏萊指揮。
風門開大,火焰變亮,溫度上升,但煙霧減少——說明燃燒更充分了,氧氣消耗不完全,氣氛保護效果變差。
反複調試,不是溫度不夠,就是氣氛不對。而且,爐膛密封性差,總有外部空氣滲入。
折騰了五六天,浪費了不少木炭和原料,得到的樣品要麼氧化嚴重,要麼根本沒燒結。
“鎮長,這法子…太玄乎了。”張鐵匠擦著汗,滿臉煤灰,“咱這土窯,不是搞這個的料啊。”
魏萊也知道難。但西北那邊催得緊,最新來信(通過密渠道)明確要求加快“氣氛燒結”探索,並暗示這可能是項目成敗的關鍵一步。
“再想想辦法。”魏萊蹲在爐前,盯著那跳動的火焰,“也許…我們不需要完全密封。可以嘗試在樣品表麵覆蓋一層保護劑,比如碳粉,或者某種鹽類,在燒結時形成局部保護氣氛。”
這是退而求其次的思路。在材料表麵製造一個微小的“保護層”,比控製整個爐膛的氣氛要容易得多。
他們開始嘗試各種“保護劑”:木炭粉、石墨粉(從廢舊電池裡摳出來的)、硼砂(托鄭懷遠從縣裡醫院廢藥庫裡找到的一點)、甚至食鹽…
一次次試驗,一次次失敗。覆蓋不均勻、保護層太厚或太薄、保護劑本身汙染樣品…
七月中旬的一天深夜,魏萊留在炭窯,和張鐵匠一起分析白天失敗的樣品。窯裡悶熱,煤油燈煙霧繚繞。連續的高強度工作和焦慮,讓魏萊感到一陣陣頭暈。
“鎮長,你臉色不好,回去歇歇吧。”張鐵匠勸道。
“沒事…”魏萊話沒說完,忽然聽到窯外傳來一聲輕微的、類似樹枝斷裂的聲響。
炭窯在深山,夜晚極其安靜,這聲響格外清晰。
“誰?”張鐵匠警覺地抄起身邊的鐵釺。
魏萊示意他噤聲,悄悄挪到窯口,從縫隙往外看。月光下,山林影影綽綽,似乎沒什麼異常。
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