బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ అనేది ఒక రకమైన లోహశాస్త్ర సంబంధితమైన ఫర్నేస్. ఇది పారిశ్రామిక లోహాలు, సాధారణంగా ఇనుము ను, ఉత్పత్తి చేయుటకు మట్టితో కలిసిన లోహమును శుద్ధిచేయుట కొరకు ఉపయోగింపబడుతుంది.
ఒక బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లో, ఇంధనము మరియు ముతకలోహము అవిరళంగా ఫర్నేస్ యొక్క పైభాగము నుండి సరఫరా చేయబడతాయి. గాలి (కొన్నిసార్లు ఆక్సిజన్ వృద్ధితో) కక్ష్య యొక్క క్రింది భాగములోనికి పంపబడుతుంది. ఇలా చేయడం వలన లోపలి పదార్థము క్రిందికి కదిలి ఫర్నేస్ అంతటా రసాయన ప్రతిచర్యలు జరిగుతాయి. సాధారణంగా ఈ ప్రతిచర్యలలో అంతిమ పదార్థాలు క్రింది నుండి టాప్ చేయబడే కరిగిన లోహము మరియు చిట్టెము మరియు ఫర్నేస్ యొక్క పైభాగము నుండి ఉన్న చిమ్నీ వాయువులు.
బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులకు గాలి ఫర్నేసులకు ఒక ముఖ్యమైన వ్యత్యాసము ఉంది. (రివర్బరేటరి ఫర్నేస్ ల లాగా). ఈ గాలి ఫర్నేసులు సాధారణంగా ఒక చిమ్ని గొట్టంలో వేడి వాయువుల ఉష్ణసంవాహనం వల్ల సహజ ఒత్తిడి కలిగి ఉంటాయి. ఈ విస్తృత వివరణ ప్రకారము, ఇనుము కొరకు బ్లూమేరీలు, టిన్ కొరకు బ్లోయింగ్ హౌస్ లు మరియు సీసము కొరకు స్మేల్ట్ మిల్లులు బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులుగా విభజించబడతాయి. అయినప్పటికీ, ఈ పదము ముతక ఇనుమును కరిగించి పిగ్ ఐరన్ ఉత్పత్తి చేసే వాటికి పరిమితం చేయబడింది. ఈ పదార్థము వాణిజ్య ఇనుము మరియు ఉక్కు ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే మాధ్యమిక పదార్థము.
బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు చైనాలో సుమారు క్రీ.పూ. 5వ శతాబ్దము నుండి మరియు పశ్చిమాన హై మిడిల్ ఎజేస్ నుండి ఉన్నాయి. వాల్లోనియా (బెల్జియం) లోని నామర్ పరిసర ప్రాంతాలనుండి ఇవి 15వ శతాబ్దము చివరికి వ్యాపించాయి మరియు 1491లో ఇంగ్లాండ్ లో ప్రవేశపెట్టబడినాయి. వీటిలో ఉపయోగింప బడిన ఇంధనము స్థిరముగా బొగ్గు మాత్రమే. బొగ్గు స్థానంలో కోక్ యొక్క విజయవంతమైన వాడకము 1709లో అబ్రహం డార్బికి అన్వయించవచ్చు. ప్రక్రియ యొక్క సామర్ధ్యము తరువాత బ్లాస్టును ముందుగా వేడి చేసే పద్ధతితో మరింతగా పెంచబడింది. ఈ పనికి జేమ్స్ బ్యుమొంట్ నీల్సన్ 1828లో పేటెంట్ పొందాడు.
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ మరియు బ్లూమారి మధ్య ఎంతో వ్యత్యాసము ఉంది. బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ అనేది కరిగించిన లోహమును ఫర్నేస్ నుండి టాప్ చేసుకునే విధంగా ఉత్పత్తి చేయుటకు వాడబడేది కాని బ్లూమారిలో కర్బనం ఇనుములో కలిసిపోకుండా లోహము కరగకుండా చూడటము ప్రధాన ప్రయత్నము. బ్లూమరీలు కొలిమితిత్తుల సహాయంతో గాలి అందించబడుతుంది కాని "బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్" అనే పదము సాధారణంగా ముతక లోహము నుండి ఇనుము (లేక ఏదైనా లోహము) శుద్ధి చేసే ఫర్నేసులకు వాడబడుతుంది.
చాల పురాతనంగా ఉన్న బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు చైనాలో క్రీ.పూ.1వ శతాబ్దములో హాన్ రాజవంశము కాలములో కట్టబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, కాస్ట్ ఇనుము వ్యవసాయ పనిముట్లు మరియు ఆయుధాలు చైనాలో క్రీ.పూ. 5వ శతాబ్దము నాటికి ఎక్కువగా వ్యాపించాయి. క్రీ.పూ. 3వ శతాబ్దపు ఇనుము స్మేల్టర్లు సుమారుగా రెండు వందల మందికి పైగా పనివారిని పనిలో పెట్టుకున్నారు.. ఈ తొలి ఫర్నేసులకు మట్టి గోడలు ఉండేవి మరియు ఫ్లక్స్ వంటి భాస్వరము ఉన్న ఖనిజాలు ఉపయోగించింది. చైనీస్ బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క సామర్ధ్యమును ఈ కాలములో డ్యూ షీ అనే ఇంజనీరు పెంచారు. (c. 31 AD), ఈయన కాస్ట్ ఇనుమును కొలిమిలో కాల్చుటకు నీటిచక్రాల శక్తిని పిస్టన్-బెల్లోలకు ఉపయోగించారు.
చైనీయులు బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులను అభివృద్ధిపరిచారని మరియు కాస్ట్ ఇనుము వారి మొదటి ఇనుము ఉత్పత్తి పద్ధతని చాలా కాలం నుండి అనుకున్నారు. కాని డోనాల్డ్ వాగ్నర్ (పైన ప్రస్తావించిన విషయాల రచయిత) ఇంతకు ముందు ప్రస్తావించిన విషాయలను కొట్టివేస్తూ ఒక నవీన పేపరును ప్రచురించారు. కొత్త పేపరు ఇంకా మొదటి కాస్ట్ ఇనుము తయారీలను క్రీ.పూ. 4వ మరియు 5వ శతాబ్దమునకు అన్వయిస్తుంది. కాని తొలి బ్లూమేరి ఫర్నేసుల యొక్క వాడకమునకు సంబంధించిన రుజువులను కూడా అందిస్తుంది. ఈ ఫర్నేసులు చైనా యొక్క లాంగ్‌షన్ సంస్కృతి (2000 క్రీ.పూ.) చివరలో మరియు బ్రాంజ్ యుగము తొలి రోజులలో పశ్చిమము నుండి వలస వచ్చినట్టు చెప్పారు. తొలి బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు మరియు ఫర్నేసుల నుండి కాస్ట్ ఇనుము ఉత్పత్తి చేసేటప్పుడు కంచును కరిగించేవారని ఆయన సూచించారు. నిశ్చయంగా స్టేట్ అఫ్ క్విన్ చైనాను (క్రీ.పూ.221) ఒక తాటి పైకి తెచ్చే సమయానికి సైన్యము యొక్క విజయములో ఇనుము చాలా అవసరమయ్యింది. 11వ శతాబ్దము నాటికి, సాంగ్ రాజవంశపు చైనీస్ ఇనుము పరిశ్రమ, ఇనుము మరియు ఉక్కు పోతపనులకు బొగ్గు వనరుల వాడకము బదులు శిలాజిత్తు బొగ్గు వాడకము ప్రారంభించారు. ఇది క్రీ.శ. 4వ శతాబ్దము తొలి రోజులలో జరిగింది.
చైనాలో తప్ప మరెక్కడా బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ (ప్రాపర్) యొక్క వాడకము గురించి ప్రస్తావన లేదు. ప్రత్యామ్నాయంగా, బూమెరీలలో సరాసరి తగ్గింపులో ఇనుమును తయారు చేసారు. వీటిని బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులుగా సరిగ్గా వివరించలేదు అయినప్పటికీ ఈ పదము కొన్నిసార్లు వాటి ప్రస్తావనకు ఉపయోగింప బడింది.
యూరోప్ లో, గ్రీకులు, సెల్ట్ లు, రోమనులు మరియు కార్తగినియన్స్ అందరు ఈ ప్రక్రియను ఉపయోగించారు. ఫ్రాన్స్ లో ఎన్నో ఉదాహరణలు ఇవ్వబడ్డాయి మరియు ట్యునీషియాలో దొరికిన పదార్థాలు సూచించిన మేరకు అవి అక్కడ వాడబడ్డాయి మరియు హెల్లెనిస్టిక్ కాలములో ఆన్టియోక్ లో కూడా వాడబడ్డాయి. డార్క్ ఏజెస్ కాలములో వీటి గురించి చాల తక్కువ తెలిసినా ఈ ప్రక్రియ వాడకములో ఉంది. అలాగే, పశ్చిమ ఆఫ్రికాలో బ్లూమేరి-రకపు ఫర్నేసులలో స్మెల్టింగ్ మరియు పనిముట్ల కొరకు కొలిమిలో కాల్చుట వంటివి ఆఫ్రికా లోని 500 క్రీ.పూ. నాటి నాక్ సంస్కృతి వలె కనిపిస్తాయి. తూర్పు-ఆఫ్రికా లోని బ్లూమేరి-రకపు ఫర్నేసుల తొలి రికార్డులు నబియా మరియు ఆక్సం లోని స్మెల్టెడ్ ఇనుము మరియు కార్బన్ ల ఆవిష్కరణలు. ఇవి 1,000-500 BCE కాలమునకు చెందినవి. ముఖ్యంగా, మేరో లో. ఇక్కడ నబియన్లు/కుసిట్స్ లకు లోహపు పనిముట్లు ఉత్పత్తి చేసే ప్రాచీన బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు ఉన్నాయి మరియు ఆ దేశపు ఆర్థిక వ్యవస్థకు అధిక మిగులును ఉత్పత్తి చేసాయి.
అభివృద్ధి పరచబడ్డ బ్లూమేరి, కాటలాన్ ఫోర్జ్, స్పెయిన్ లోని కాటలోనియాలో 8వ శతాబ్దములో కనుగొన్నారు. సహజ డ్రాట్ యొక్క వాడకమునకు ప్రత్యామ్నాయముగా, కొలిమి తిత్తుల ద్వారా గాలి పంపబడేది. దీని ఫలితంగా ఇనుము నాణ్యతా మరియు సామర్ధ్యము పెరిగాయి. ఇలా కొలిమి తిత్తుల సహాయంతో గాలిని అందించడాన్ని "కోల్డ్ బ్లాస్ట్" అంటారు మరియు ఇది బ్లూమేరి యొక్క ఇంధన సామర్ధ్యమును పెంచుతుంది తద్వారా ఉత్పత్తిని పెంచుతుంది. కాటలాన్ ఫోర్జీలను సహజ డ్రాట్ బ్లూమేరీల కంటే పెద్దవిగా కూడా కట్టవచ్చు.
ఆధునిక ప్రయోగాత్మక పురాతత్వము మరియు చారిత్రిక పునః-శాసనము చూపిన ప్రకారము కాటలాన్ ఫోర్జ్ నుండి నిజ బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ కు చాలా చిన్న మార్పు మాత్రమే ఉంది. ఇక్కడ ఇనుము పిగ్ ఇనుముగా ద్రవ్య రూపములో లభిస్తుంది. సాధారణంగా ఇనుమును ద్రవ్య రూపకంగా తీసుకోవటం వాంఛనీయము కాదు మరియు ఉష్ణోగ్రత ఇనుము యొక్క ద్రావక బిందువు కంటే తక్కువగానే ఉంచబడుతుంది. ఎందుకంటే ఘన బ్లూమును యాంత్రికంగా తీయడము చాలా శ్రమతో కూడుకున్నది మరియు అవిచ్ఛిన్న ప్రక్రియగా కాకుండా ప్రక్రియను విడతలుగా చేయవలసి వస్తుంది. ఇది ఇంచుమించు స్వచ్ఛమైన ఇనుము మరియు వెంటనే వాడకమునకు పనికి వచ్చేది. మరోవైపు, పిగ్ ఇనుము కార్బన్ మరియు ఇనుముల మిశ్రమము. ఉక్కు కాని చేత ఇనుమును కాని ఉత్పత్తి చేయుటకు దీనిని డీకార్బోరైజ్ చేయవలసి వస్తుంది. ఈ పని మధ్య యుగములో చాల శ్రమతో కూడుకున్నది.
పశ్చిమాన చాలా పురాతనమైన బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు స్విట్జెర్లాండ్ లోని డుర్స్టెల్ లో, జర్మనీలోని మార్కిస్చే సాఎర్లాండ్ లో మరియు స్వీడెన్ లోని లాప్పిట్టాన్ లో కట్టబడ్డాయి. ఇవి 1150 నుండి 1350 వరకు క్రియాశీలకంగా ఉన్నాయి. జామ్బోఅస్ యొక్క స్వీడిష్ దేశములో ఉన్న నోరస్కోగ్ లో కూడా ఇంకా పురాతనమైన బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు కనుగొనబడ్డాయి. ఇవి సుమారు 1100 కాలమునాటివి. ఈ తొలి బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు, చైనీస్ ఉదాహరణల లాగా, ఇప్పుడు వాడబడుతున్న వాటికంటే తక్కువ సామర్ధ్యము కలిగినవి. లాప్పిట్టాన్ కాంప్లెక్స్ నుండి వచ్చిన ఇనుము ఆస్మండ్స్ అనబడే చేత ఇనుము గుండ్లను ఉత్పత్తి చేయుటకు ఉపయోగింపబడేది. ఇవి అంతర్జాతీయంగా వాణిజ్యం చేయబడేవి. దీనికి సంబంధించిన ప్రస్తావన 1203 నుండి నొవ్గోరోడ్ తో చేసుకొన్న ఒప్పందాలలో కనపడుతుంది మరియు కొన్ని ప్రస్తావనలు ఆంగ్లేయుల అకౌంట్లలో 1250లు మరియు 1320ల నుండి కనపడుతుంది. 13వ శతాబ్దము నుండి 15వ శతాబ్దము వరకు ఉన్న కొన్ని ఇతర ఫర్నేసులు వెస్ట్‌ఫాలియాలో గుర్తించబడ్డాయి.
సిస్టెర్షియన్ సన్యాసుల యొక్క జనరల్ చాప్టర్ ఫలితంగా కొన్ని సాంకేతిక అభివృద్ధికి చెందిన విషయాల పరిజ్ఞానం అందించబడింది. ఇది బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ గురించి ప్రస్తావించి ఉండవచ్చు, ఎందుకంటే సిస్టెర్షియన్లు ఎంతో నైపుణ్యం కలిగిన లోహశాస్త్రజ్ఞులు. జీన్ గింపెల్ ప్రకారము, వారి ఉన్నతమైన పారిశ్రామిక సాంకేతికత కొత్త ప్రక్రియల వ్యాప్తికి దోహద పడింది: "ప్రతి మఠము ఒక నమూనా కర్మాగారము కలిగి ఉండేది, తరచుగా చర్చ్ అంత పెద్దది మరియు కొన్ని అడుగుల దూరంలో ఉండేది. ఇక్కడ నెలకోల్పబడిన వివిధ పరిశ్రమలలోని యంత్రాలు నీటిశక్తిచే నడపబడేవి." ముతక ఇనుము నిక్షేపాలు సన్యాసులకు ఇనుమును వెలికితీసే కొలిములతో సహా విరాళముగా ఇవ్వబడేవి మరియు కాలక్రమమున మిగులు అమ్మకమునకు ఇవ్వబడేవి. మధ్య-13వ శతాబ్దము నుండి 17వ శతాబ్దము వరకు ఫ్రాన్సులోని చంపగ్నెలో సిస్టెర్షియన్లు ఇనుము ఉత్పత్తిదారులలో అగ్రగాములయ్యారు. వీరు తమ ఫర్నేసుల నుండి వచ్చే ఫాస్ఫేట్-ఎక్కువగా గల చిత్తమును వ్యవసాయ ఎరువుగా ఉపయోగించేవారు.
పురాతత్వవేత్తలు ఇంకా సిస్టెర్షియన్ సాంకేతికత పరిధి గురించిన ఆవిష్కరణలు జరుపుతున్నారు. రీవాల్క్స్ అబ్బే యొక్క ఔట్‌స్టేషన్ అయిన లాస్కిల్ వద్ద, మరియు ఇంతవరకు బ్రిటన్ లో గుర్తించిన ఒకే ఒక మధ్యయుగపు బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లోనూ ఉత్పత్తి చేయబడ్డ చిత్తేములో ఇనుము శాతము చాల తక్కువగా ఉండేది. ఆ కాలములోని ఇతర ఫర్నేసుల నుండి వచ్చిన చిట్టెములో ఇనుము వాస్తవ సాంద్రత ఉండేది కాని లాస్కిల్ కాస్ట్ ఇనుము ఎంతో సమర్ధవంతంగా ఉత్పత్తి చేసేదని నమ్మిక. దాని కాలము ఇప్పటికీ స్పష్టంగా లేదు, కాని అది 1530ల చివరిలో హెన్రి VIII యొక్క డిసొల్యూషన్ ఆఫ్ ది మొనాస్టరీస్ వరకు ఉండలేదు. ఎందుకంటే "స్మిత్స్"కు సంబంధించి 1541లో ఎర్ల్ ఆఫ్ రూట్లాండ్ తో ఒక ఒప్పందములో (దాని వెంటనే) బ్లూమ్స్ యొక్క ప్రస్తావన ఉంది. అయినప్పటికీ, బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ మధ్యయుగపు ఐరోపాలో ఏ విధంగా వ్యాపించిందో నిర్ణయించ బడలేదు.
ఫ్రాన్సు మరియు ఇంగ్లాండ్ లో వాడబడిన బ్లాస్ట్ ఫర్నేసుల యొక్క పూర్వికులు ఇప్పుడు వల్లోనియా (బెల్జియం) అని పిలువబడే నామార్ ప్రాంతములో ఉన్నాయి. అక్కడి నుండి, మొదట నార్మండి యొక్క తూర్పు సరిహద్దులలో ఉన్న పేస్ డే బ్రేకు వ్యాపించాయి. తరువాత అక్కడి నుండి సస్సేక్స్ యోక్క్ వీల్డ్ కు వ్యాపించాయి. ఇక్కడ మొదటి ఫర్నేస్ (క్వీన్స్టాక్ అని పిలువబడేది) బక్స్తేడ్ లో సుమారు 1491లో కట్టబడింది. దీని తరువాత ఆష్దౌన్ అడవి లోని న్యూబ్రిడ్జ్ వద్ద 1496లో కట్టబడింది. 1530 వరకు ఇవి చాల కొద్ది సంఖ్యలో ఉండేవి కాని ఆ తరువాతి దశాబ్దాలలో వీల్డ్ వద్ద ఎన్నో కట్టబడ్డాయి. ఇక్క ఇనుము పరిశ్రమ 1590 నాటికి అత్యున్నత స్థానానికి చేరుకొంది. ఈ ఫర్నేసుల నుండి వచ్చే పిగ్ ఐరన్ చాలామటుకు ఫైనారి ఫోర్జ్ కు తరలించబడి బార్ ఇనుము యొక్క ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడేది.
వీల్డ్ బయట మొదటి బ్రిటీషు ఫర్నేసులు 1550ల కాలములో కనిపించాయి మరియు ఆ శతాబ్దపు మిగిలిన కాలములో మరియు ఆ తరువాతి శతాబ్దాలలో చాలా కట్టబడ్డాయి. 1620లో పరిశ్రమ యొక్క ఉత్పత్తి అత్యున్నతంగా ఉంది కాని ఆ తరువాత తొలి 18వ శతాబ్దము వరకు తగ్గుముఖం పట్టింది. దీనికి స్పష్టమైన కారణము ఏమిటంటే సుదూర బ్రిటీష్ ప్రాంతాలలో తయారు చేయుటకంటే స్వీడెన్ మరియు ఇతర దేశముల నుండి ఇనుమును దిగుమతి చేసుకోవడం మితవ్యయముతో కూడినది కావడం. పరిశ్రమకు ఎంతో తక్కువ వ్యయంతో దొరికే బొగ్గు, కట్టెల కంటే ఎక్కువగా ఉపయోగించబడింది. కంబ్రియా లోని బాక్బర్రో బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ 1711లో మొదటి సమర్ధవంతమైనదిగా ఉదహరించబడింది.
మొదటి బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ రష్యాలో 1637లో టులా వద్ద ప్రారంభించబడింది. దీనిని గోరోడిస్చే వరక్స్ అని పిలిచారు. బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ఇక్కడి నుండి మధ్య రష్యాకు మరియు అక్కడి నుండి అంతిమంగా ఉరల్స్ కు వ్యాపించింది..
బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు మధ్యయుగపు పశ్చిమ ఆఫ్రికాలో కూడా కనుగొనబడి అక్కడ తయారు చేయబడినవని, బంయోరో సామ్రాజ్యము మరియు న్యోరో ప్రజల కొన్ని లోహపనితనాల బంటు సంస్కృతుల నుండి తయారైనదని కనుగొన్నారు.
1709లో ఇంగ్లాండ్, ష్రోప్షైర్ లోని కొల్బ్రూక్దేల్ వద్ద అబ్రహం డార్బి ఒక బ్లాస్ట్ ఫర్నేసును బొగ్గు బదులుగా కోక్ తో నడిపాడు. కోక్ ఇనుమును తొలిగా ఫౌండ్రి పనులలో, ఘటముల తయారీ మరియు ఇతర కాస్ట్ ఇనుము వస్తువుల తయారీలో ఉపయోగించేవారు. ఫౌండ్రి పనులు పరిశ్రమ యొక్క చిన్న విభాగముగా ఉండేది. కాని డార్బి కొడుకు హార్స్‌హేకు దగ్గరగా ఒక కొత్త ఫర్నేసును కట్టించి ఫైనరి ఫోర్జ్ యాజమాన్యానికి బార్ ఇనుము ఉత్పత్తికి అవసరమయ్యే కోక్ పిగ్ ఇనుమును సరఫరా చేయడము మొదలుపెట్టాడు. బొగ్గు పిగ్ ఐరన్ కంటే అప్పట్లో కోక్ పిగ్ ఐరన్ చవకగా ఉండేది. బ్రిటీష్ పారిశ్రామిక విప్లవంలో ఇనుము పరిశ్రమలో బొగ్గు-ఉత్పన్న ఇంధనము యొక్క వాడకము ఒక ప్రధాన అంశము. డార్బి యొక్క పాత బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ పురావస్తుశాఖ తవ్వకాలలో బయటపడింది. దీనిని ఐరన్‌బ్రిడ్జ్ జార్జ్ మ్యూజియంలలో ఒక భాగమైన కొల్బ్రూక్దేల్ వద్ద చూడవచ్చు. ఫర్నేస్ నుండి వచ్చిన కాస్ట్ ఇనుమును 1779లో ప్రపంచపు మొదటి ఇనుప వంతెన కొరకు గ్రిడ్డర్ల తయారీ కొరకు ఉపయోగించారు. ది ఐరన్ బ్రిడ్జ్ సేవేర్న్ నదిని కొల్బ్రూక్దేల్ వద్ద దాటుతుంది మరియు పాదచారులకు ఉపయోగకరంగా ఉంది.
ఇంకొక ముఖ్యమైన అభివృద్ధి హాట్ బ్లాస్ట్ కు మారడము. దీనిని స్కాట్లాండ్ లోని విల్సన్‌టౌన్ ఐరన్వర్క్స్ లో 1828లో జేమ్స్ బ్యుమొంట్ నీల్సన్ చే పేటెంట్ చేయబడింది. ఇది ఉత్పాదక ఖర్చులను మరింతగా తగ్గించింది. తరువాత కొన్ని దశాబ్దాలలో, ఫర్నేస్ అంత పెద్దదైన ఒక "స్టౌ"ను దాని ప్రక్క ఉంచి దానిలోనికి ఫర్నేసు నుండి వెలువడే వ్యర్ధ వాయువులను (CO కలిగినవి) మళ్ళించి ఆ వాయులను మండింపజేసేవారు. దీని ఫలితంగా విడుదలయ్యే వేడిని ఫర్నేసులోనికి పంపే గాలిని వేడి చేయుటకు ఉపయోగించబడుతుంది.
తరువాతి ముఖ్యమైన అభివృద్ధి బ్లాస్ట్ ఫర్నేసుకు ముడి అంత్రాసైట్ బొగ్గును వర్తింప చేయడము. దీనిని మొదట జార్జ్ క్రేన్ చే 1837లో సౌత్ వేల్స్ లోని నిసెడ్విన్ ఐరన్వర్క్స్ లో విజయవంతంగా ప్రయత్నించబడింది. దీనిని అమెరికాలో కాటాసాక్వా, పెన్సిల్వేనియా లోని లెబీ క్రేన్ ఐరన్ కంపెనీ చే 1839లో తీసుకొనబడింది.
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ఆధునిక ఇనుము ఉత్పత్తిలో ఒక ముఖ్య పాత్ర పోషిస్తుంది. ఆధునిక ఫర్నేసులు ఎంతో సామర్ధ్యము కలిగినవి. వీటిలో బ్లాస్ట్ గాలిని ముందుగా వేడిచేయుటకు ఉపయోగపడే కాపర్ స్టౌలు ఉన్నాయి. ఇవి ఫర్నేసులో ఉండే వేడి వాయువుల నుండి వేడిని సేకరించే సేకరణా పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాయి. పరిశ్రమలో ఉన్న పోటీ ఆధిక ఉత్పత్తి క్రమమునకు దారి తీస్తుంది. అతిపెద్ద బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు సుమారుగా 5580 m (190,000 cu ft) ఘనపరిమాణము కలిగి ఉండి దాదాపుగా 80,000 టన్నుల (88,000 చిన్న టన్నులు) ఇనుమును ప్రతి వారము ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
18వ శతాబ్దపు ఫర్నేసుల కంటే ఇది చాలా పెద్ద పెరుగుదల. ఇది సగటున 360 టన్నులు (400 చిన్న టన్నులు) ప్రతి ఏడాదికి. స్వీడిష్ ఎలెక్ట్రిక్ బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ వంటి బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క వ్యత్యాసాలు బొగ్గు వనరులు లేని దేశాలలో కూడా అభివృద్ధి పరచబడ్డాయి.
ఆధునిక ఫర్నేసులు వివిధ రకాలైన ఉపయోగక వసతులు ఉంటాయి. బర్జేస్ ను దించేందుకు ఉపయోగపడే స్టోరేజ్ యార్డ్స్ వీటిల్లో ఒకటి. ముడిపదార్ధాలను స్టాక్ హౌస్ కాంప్లెక్స్ కు చేరవేసేందుకు ముతకలోహము బ్రిడ్జులు లేక రైల్ హోప్పర్ మరియు ముతకలోహము బదిలీ కార్ లను ఉపయోగిస్తారు. రైల్-మౌన్టేడ్ స్కేల్ కార్లు లేక కంప్యూటర్ నియంత్రిత బరువు హాప్పర్లు వివిధ ముడి పదార్థాలను తూకము వేసి కావలసిన వేడి లోహాలు మరియు చిట్టేముల రసాయనములు ఉత్పత్తి యగుటకు తోడ్పడతాయి. బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క పై భాగమునకు ముడి పదార్ధాలను కన్వేయర్ బెల్టులు లేక విన్చేస్ సహాయముతో స్కిప్ కార్ ద్వారా చేరవేయబడతాయి.
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లోనికి ముడి పదార్థాలను అందిచేందుకు ఎన్నో రకముల పద్ధతులు ఉన్నాయి. కొన్ని బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు "డబల్ బెల్" పద్ధతిని వాడతారు. ఇక్కడ రెండు "గంటలు" బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లోనికి ముడి పదార్థము వేసే ప్రక్రియను నియంత్రించేందుకు ఉపయోగించబడతాయి. రెండు గంటలు ఉపయోగించడము లోని అంతరార్ధము బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లోనికి పంపే వేడి వాయువుల నష్టము జరుగకుండా చూడటము. మొదట ముడి పదార్థాలు పైన ఉన్న లేక చిన్న గంటలోనికి వేయబడతాయి. గంట ఆ తరువాత నిర్దుష్ట సమయమునకు త్రిప్పబడుతుంది. దీనివలన చార్జ్ కచ్చితంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది. చిన్న గంట ఆ తరువాత చార్జ్ ను పెద్ద గంటలోనికి వేస్తుంది. చిన్న గంట ఆపై బ్లాస్ట్ ఫర్నేసును సీల్ చేసేందుకు మూసివేయబడుతుంది. పెద్ద గంట చార్జ్ ను బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లోనికి పంపుతుంది. "గంట-లేని" పద్ధతిని ఉపయోగించడము ఇప్పటి సరికొత్త ఆకృతి. ఈ పద్ధతులు ముడి పదార్థాలను పట్టి ఉంచేందుకు బహుళ హాప్పర్లను ఉపయోగిస్తాయి. దీని తరువాత ముడి పదార్థము బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లోనికి కవాటాల ద్వారా పంపబడుతుంది. స్కిప్ లేక కన్వేయర్ పద్ధతులకంటే ఈ కవాటాలు ఏ పదార్థము ఎంత వేయాలో నియంత్రించుటలో చాల కచ్చితమైనవి తద్వారా ఫర్నేస్ యొక్క సామర్ధ్యమును పెంచుతాయి. ఈ గంట-లేని పద్ధతులు కొన్ని చార్జ్ ఎక్కడ ఉంచాలో కచ్చితంగా నియంత్రించేందుకు ఒక చ్యూట్ ను ఆచరణలో ఉంచుతాయి.
ఇనుము తయారు చేసే బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ఒక పొడవాటి చిమ్నీ లాంటి ఆకారముతో రెఫ్రాక్టరి ఇటుకలతో కట్టబడింది. కోక, సున్నపురాయి ఫ్లక్స్ మరియు ముతక ఇనుము (ఐరన్ ఆక్సైడ్) మూడు ఫర్నేస్ యొక్క పైభాగములో ఒక తీరిన నింపే పద్ధతిలో చార్జ్ చేయబడతాయి. దీని వల్ల వాయు ధారా మరియు ఫర్నేస్ లోపలి రసాయన ప్రతిచర్యలు నియంత్రించబడతాయి. నాలుగు "అప్‌టేక్స్" వేడి, మురికి వాయువును ఫర్నేస్ గుమ్మటము నుండి బయటికి పంపిస్తాయి. "బ్లీదర్ వాల్వ్స్" ఫర్నేస్ యొక్క పైభాగమును అకస్మాత్తు వాయు పెదానముల సర్జుల నుండి కాపాడుతుంది. ప్లగ్ చేయబడినపుడు, బ్లీదర్ కవాటాలు బ్లీదర్ క్లీనర్ తో శుభ్రపరచవలెను. వాయువులో ఉన్న ముతక నలుసులు "డస్ట్ కాచర్"లో ఉండిపోతాయి మరియు వీటిని రైల్రోడ్ కార్ లేక ట్రాక్ లోనికి వేసి బయటపడవేయుటకు డంప్ చేయబడతాయి. వాయువు వెంటురి స్క్రబ్బర్ మరియు ఒక వాయు కూలర్ గుండా ప్రవహించడముతో శుభ్రపరచిన వాయువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత తగ్గించబడుతుంది.
ఫర్నేస్ యొక్క కింది భాగములో కాస్ట్ హౌస్ ఉంటుంది. దీనిలో బుస్టిల్ పైపులు, టువీర్లు మరియు ద్రవ ఇనుము, స్లాగ్ లను కాస్ట్ చేసేందుకు వాడే పరికరాలు ఉంటాయి. రిఫ్రాక్టరి క్లే ప్లగ్ ద్వారా "టాప్ హొల్" రంధ్రము చేసిన తరువాత, "స్కిమ్మర్" రంధ్రము ద్వారా ద్రవ ఇనుము మరియు చిట్టెము బయటికి వస్తాయి. దీనితో ఇనుము మరియు చిట్టెము వేరుపడతాయి. ఆధునిక మరియు పెద్దవైన బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లకు నాలుగు టాప్ హొల్స్ మరియు కాస్ట్ హౌసెస్ ఉంటాయి. పిగ్ ఇనుము మరియు చిట్టెములను టాప్ చేసిన తరువాత, టాప్ హొల్ ను రిఫ్రాక్టరి మట్టితో మూస్తారు.
బ్లాస్ట్ యొక్క సామర్ధ్యతను పెంచే హాట్ బ్లాస్ట్ ను అమలుపరచడానికి టుఏర్ లను వాడతారు. హాట్ బ్లాస్ట్ ను టువీర్స్ ద్వారా ఫర్నేస్ లోకి పంపుతారు. బేస్ దగ్గర ఉంది, నీటితో చల్లగైన కాపర్ రంధ్రాలను టువీర్స్ అంటారు. స్టవ్ ఆకృతి మరియు పరిస్థితుల బట్టి వేడి బ్లాస్ట్ ఉష్ణోగ్రత 900 °C నుండి 1300 °C (1600 °F నుండి 2300 °F) వరకు ఉండవచ్చు. వీటితో చర్యలు జేరిపే వాటి ఉష్ణోగ్రతలు సుమారుగా 2000 °C నుండి 2300 °C (3600 °F to 4200 °F) వరకు ఉండవచ్చు. టుయీర్ స్థాయిలో నూనె, తారు, సహజ వాయువు, పొడిచేసిన బొగ్గు మరియు ప్రాణ వాయువు లను ఫర్నేస్ లోకి పంపవచ్చు. ఇవి కోక్ తో కలిసి ఉత్పాదకతను పెంచేందుకు అవసరమైన శక్తిని విడుదలచేస్తాయి.
కరిగించిన ఇనుమును ఉత్పత్తి చేసే ముఖ్యమైన రసాయన ప్రతిచర్య:
ఈ ప్రతిచార్యను వివిధ స్థాయిలుగా విభజించవచ్చు. దీనిలో మొదటిది ఫర్నేసులోకి పంపబడ్డ ముందుగా వేదిచేయబడ్డ గాలి కోక్ రూపంలో కార్బానముతో చర్యకు గురై కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది:
వేడి కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ముతక ఇనుముకు అణచివేత కర్త పనిచేసి ఐరన్ ఆక్సైడ్ తో చర్యకు గురై కరిగిన ఇనుమును మరియు బొగ్గుపులుసు వాయువు ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఫర్నేసులోని వివిధ భాగాలలో ఉన్న ఉష్ణోగ్రత ఆధారంగా (అడుగు భాగంలో అతి వెచ్చగా) ఇనుము వివిధ స్థాయిలుగా తగ్గించబడుతుంది. పై భాగంలో, ఎక్కడైతే ఉష్ణోగ్రత సాధారణంగా 200 °C మరియు 700 °C ల మధ్య ఉంటుందో, ఐరన్ (III) ఆక్సైడ్, ఐరన్ (II) మరియు ఐరన్ (III) ఆక్సైడ్ లుగా తగ్గించబడుతుంది, FeO.
సుమారు 850 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఫర్నేసులో మరింత క్రింది భాగములో, ఐరన్ (II) మరియు ఐరన్ (III) ఐరన్ (II) ఆక్సైడ్ గా తగ్గించ బడుతుంది:
తాజా ఫీడ్ పదార్థము యందు ప్రతిచర్య మండలానికి చేరేటప్పుడు వేడి బొగ్గుపులుసు వాయువు, ప్రతిచార్యకు గురికాని కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు గాలి నుండి నత్రజని ఫర్నేస్ గుండా వెళ్తాయి. పదార్థము క్రిందికి పయనిస్తుండగా, ప్రతికూల-ప్రవాహములో ఉన్న వాయువులు రెండు ఫీడ్ చార్జ్ ను ముందుగా వేడి చేసి సున్నపురాయిని కాల్షియం ఆక్సైడ్ మరియు బొగ్గుపులుసు వాయువుగా విభజిస్తాయి:
ఐరన్ (II) ఆక్సైడ్ క్రిందికి కదిలి అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రాంతానికి చేరుకొని ఇనుము ఖనిజంగా మారుతుంది. ఇక్కడ ఉష్ణోగ్రత 1200 °C వరకు ఉంటుంది.
ఈ ప్రక్రియలో తయారైన బొగ్గుపులుసు వాయువు కోక్ చే కార్బన్ మోనాక్సైడ్ గా తిరిగి తగ్గించబడుతుంది:
ఫర్నేస్ లో వాయు వాతావరణము నియంత్రించే ముఖ్యమైన ప్రతిచార్యను బౌడౌర్డ్ ప్రతిచర్య అంటారు:
ఫర్నేస్ యొక్క మధ్య మండలాలలో సున్నపురాయి యొక్క చివికిపోవడం క్రింది ప్రతిచర్యల వలన సాగుతుంది:
ఈ డీకంపోసిషన్ వలన ఏర్పడిన కాల్షియం ఆక్సైడ్ ఇనుములో ఉన్న వివిధ ఆసిడిక్ కల్మషాలతో చర్యకు గురై (ముఖ్యంగా సిలికా) ఫయాలిటిక్ చిట్టెముగా ఏర్పడుతుంది. ఇది నిశ్చయముగా కాల్షియం సిలికేట్.CaSiO:
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ వలన ఉత్పత్తి చేయబడ్డ "పిగ్ ఇనుము" అధిక కర్బనము కలిగి ఉంటుంది - సుమారుగా 4-5%. దీనితో ఇది చాలా పెళుసుగా తయారౌతుంది మరియు వెంటనే వాడుకొనే వాణిజ్య ప్రయోజనము ఉండదు. కొంత పిగ్ ఇనుము కాస్ట్ ఇనుము తయారీలో వాడుతారు. బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులచే ఉత్పత్తి చేయబడ్డ పిగ్ ఇనుములో ఎక్కువ శాతం కార్బానమును తగ్గించుటకు మరియు పనిముట్లు మరియు కట్టడాల పదార్థముల తయారీలో ఉపయోగపడే వివిధ శ్రేణుల ఉక్కును ఉత్పత్తి చేయుటకు ఇంకా కొంత ప్రక్రియ చేయబడుతుంది.
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క సామర్ధ్యము స్థిరంగా పెరుగుతున్న, దానిలో జరిగే రసాయన ప్రతిచర్యలు మాత్రము ఒకటిగానే ఉంటాయి. అమెరికన్ ఐరన్ అండ్ స్టీల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ప్రకారము: "బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు తరువాతి మిలీనియంలో కూడా ఉంటాయి ఎందుకంటే పీడవైన, సమర్ధవంతమైన ఫర్నేసులు వేడి లోహాన్ని ఇతర ఇనుము తయారీ సాంకేతికతల కంటే సరసమైన ధరకు ఉత్పత్తి చేయగలవు." బ్లాస్ట్ ఫర్నేసుల యొక్క అతిపెద్ద ఆక్షేపణ ఏమిటంటే, ఇనుము ఐరన్ ఆక్సైడ్ ల నుండి కార్బన్ చే తగ్గించబడటముతో, తప్పని బొగ్గుపులుసు వాయువు యొక్క ఉత్పత్తి మరియు దీనికి వేరే మితవ్యయ ప్రత్యామ్నాయము లేకపోవడం - ఉక్కుతయారీ అనేది ప్రపంచంలోనే CO యొక్క ఒక అనివార్య పారిశ్రామిక కంట్రిబ్యూటర్ (గ్రీన్హౌస్ గ్యాసేస్ చూడండి)
బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క గ్రీన్హౌస్ గ్యాస్ ఎమిషన్స్ నెలకొల్పిన పోటీ ఒక నడుస్తున్న యురోపియన్ ప్రోగ్రాం అయిన ULCOS (అల్ట్రాలో CO స్తీల్మేకింగ్) ఎన్నో కొత్త ప్రక్రియా పద్ధతులు అనుకొనబడ్డాయి మరియు చాల లోతుగా వాటి నుండి వచ్చే నిర్దిష్ట ఏమిషన్స్లను కనీసం 50% వరకు తగ్గించాలని ప్రయత్నాలు జరిగాయి (CO ఒక తన్ను ఉక్కుపై). కొంతమంది CO యొక్క పట్టుకొనుటపై ఆపై నిలువపై (CGS) ఆధారపడితే మరికొంతమంది ఇనుము మరియు ఉక్కు ఉత్పత్తిలో హైడ్రోజెన్, ఎలెక్త్రిసిటి మరియు బయోమాస్ కు మారడము ద్వారా డీకార్బొనైజింగ్ పద్ధతిని ఎంచుకున్నారు. మరింత చేరువైన పదజాలంలో, బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ప్రక్రియలో CCS ను ఇనుమడింపజేసే సాంకేతికతను టాప్-గ్యాస్ రీసైక్లింగ్ బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ అని అంటారు. ఇంకా అభివృద్ధి దశలో ఉన్న ఈ సాంకేతికత వాణిజ్యపరమైన బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ల తయారికి ఉపయోగించవచ్చు. పెట్టిన గడువులోగా ఈ సాంకేతికత 2010 నాటికాల్ల పూర్తిగా పదర్శింపబడాలి. ఉదాహరణకు, EU చే ఏమిషన్లను చాలా వరకు తగ్గించుకోవాలి. 2020 నుండి బోర్డ్ యొక్క తొలగింపు జరగవచ్చు.
స్టోన్ ఊల్ లేక రాక్ ఊల్ అనేది స్పన్ మినరల్ ఫైబర్. ఇది ఇన్సులేషన్ పదార్థముగా ఉపయోగింపబడుతుంది మరియు హైడ్రోపోనిక్ లలో కూడా ఉపయోగింపబడుతుంది. ఇది ఒక డయాబేస్ రాక్ కలిగిన మరియు చాలా తక్కువ స్థాయి లోహపు ఆక్సైడ్లు కలిగిన బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ లో తయారు చేయబడుతుంది. దీని ఫలితాంశామైన చిట్టెమును తీసుకొని రాక్ ఊల్ పదార్థము దీనితో తయారు చేయబడుతుంది. చాల చిన్న మొత్తంలో లోహాలు కూడా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి కాని ఇవి అవసరములేని ఉప-ఫలితాలు మరియు వ్యర్ధమునకు పంపబడతాయి.
చాలా కాలంవరకు, ఒక సామాన్య ప్రక్రియ అంటే పని చేయని బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులను పడగొట్టటముకాని, వాటి స్థానంలో కొత్తవాటిని ఉంచడముకాని, అభివృద్ధి పరచిన వాటిని ఉంచడముకాని, లేకపోతే మొత్తం స్థలమును పడగొట్టి ఆ ప్రాంతమును వేరొక ఉపయోగమునకు అనుకూలముగా చేయుట కాని జరిగేది. ఈ మధ్య దశాబ్దాలలో, చాలా దేశాలు బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ విలువను తమ పారిశ్రామిక చరిత్రలో భాగముగా గుర్తించాయి. ఈ పని చేయని ఉక్కు మిల్లులను పడగొట్టుట బదులు వాటిని మ్యూజియములగా మార్చటముగాని లేకపోతే బహుళార్ధక పార్కులుగా తయారు చేయుటగాని జరుగుతోంది. పదిలపరచబడ్డ చారిత్రాత్మక బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు ఎక్కువ సంఖ్యలో జర్మనీలో ఉన్నాయి; ఇటువంటి సైట్లు మరిన్ని ఉన్న ప్రాంతాలు స్పెయిన్, ఫ్రాన్స్, ది క్రెచ్ రిపబ్లిక్, జపాన్, లక్సెంబర్గ్, పోలాండ్, మెక్సికో, రష్యా మరియు ది యునైటెడ్ స్టేట్స్.