Уголь у них с дедушкой Нефёдом, конечно, первосортный выходил, а всё же, как станут разбирать угольные кучи, одна в одну никогда не придётся…
П. Бажов.
Живинка в деле
Последние 150 лет существования металлургической индустрии отмечены постоянным усложнением и специализацией отдельных составляющих её производств.
Практически все издревле доступные человеку химические элементы на нашей планете, кроме благородных металлов, присутствуют в природе в составе соединений с кислородом, реже с серой и другими элементами.
Технологию производства древесного угля можно по праву считать самой консервативной в истории человечества – она просуществовала практически в неизменном виде несколько тысяч лет, со времени своего зарождения до середины XIX века.
Первое описание свойств и способов использования древесного угля принадлежит перу (а точнее – стилосу) древнегреческого философа и естествоиспытателя Тиртама. Тиртам – ученик Платона, а позднее – любимый ученик, друг и преемник Аристотеля.
Благодаря римлянам, технология кучного (как вариант – ямного) выжига древесного угля постепенно распространилась по всему Pax Romana (римскому миру). Кроме того, римляне осуществляли торговлю углём, производимым в «промышленных центрах» в Греции, Македонии, Галлии и других областях, что позволило жителям Империи оценить удобство этого вида топлива по сравнению с дровами.
После падения в 476 г. Западной Римской империи на протяжении всего средневековья технология производства древесного угля не претерпевала существенных изменений.
Рассмотрим подробно кучное углежжение во второй половине XIX в. Несмотря на то что в это время, в результате внедрения изобретений Бессемера, Томаса и Мартена, стремительно увеличивались объёмы металлургического производства, а каменноугольный кокс так же стремительно вытеснял древесный уголь из доменного производства, именно этот период принято считать наивысшим расцветом технологии выжига древесного угля.
Подготовка к выжигу заключалась в организации площадки, укладывании дров в кучу специальным образом и покрытии кучи дёрном и землёй для изоляции от атмосферного воздуха.
При формировании кучи требовалось укладывать дрова как можно плотнее для устранения циркуляции воздуха внутри кучи. Если это нельзя было обеспечить вследствие неправильной формы брёвен, то промежутки засыпали древесной или угольной мелочью.
Обугливание в кучах, ямах и печах представляло собой процесс частичного горения в отличие от перегонки древесины в реторте при полном отсутствии воздуха.
Разбирали кучу сверху, вынимая уголь граблями и одновременно засыпая тлеющий в куче уголь землёй; по другому способу разборка осуществлялась концентрическими окружностями от подошвы к голове.
Помимо выжига угля в «стоячих» кучах существовал способ обугливания в «лежачих» кучах – «балаганах».
Масса полученного в результате выжига угля составляла 20…26 % от массы дров. Содержание углерода увеличивалось приблизительно от 45 % масс. в древесине до 85 % масс. в древесном угле.
В Китае отдавали предпочтение выжигу древесного угля в ямах, при этом применялись два варианта технологии. Если почва была песчаная и хорошо пропускала воздух, обугливание проводили в круглых ямах глубиной примерно 1,5 м и диаметром около 4 м с дымоходом.