自己造碱?众人闻言,皆面面相觑,脸上写满了难以置信。盐、石头、煤,这些寻常之物,怎能变成那洁白如雪、能增火药威力的“纯碱”?
王磊不再多言,他取来一根木炭,就在地上粗略却清晰地画出了路布兰法的核心反应流程:第一步:食盐(NaCl)与硫酸(H?SO?)反应,生成硫酸钠(Na?SO?)和剧毒、强腐蚀性的盐酸气(HCl)——此步关键在于耐酸容器和尾气处理;第二步:硫酸钠与粉碎的石灰石(CaCO?)、煤粉(C)混合高温煅烧,生成黑灰色的“黑灰”(主要含碳酸钠Na?CO?和硫化钙CaS)——此步关键在于高温窑炉和配比;第三步:用水浸取“黑灰”,将可溶的碳酸钠与不溶的硫化钙分离,得到碳酸钠溶液;第四步:溶液浓缩、结晶、干燥,得到纯碱固体。
每一步都看似简单,实则暗藏无数技术陷阱和危险:浓度足够的硫酸如何稳定获得?如何安全收集和处理那“蚀金腐铁”的盐酸气?高温煅烧需要多高的温度?何种材质的耐火砖能承受?浸取、浓缩、结晶如何提高效率和纯度?
“李师傅!”王磊的目光最终落在经验最丰富、最具钻研精神且敢于任事的李三才身上,“此事关乎我军战力根本,成败在此一举!我欲将此千斤重担交予你!由你牵头,抽调精干人手,组建‘化工坊’,专司研制此‘纯碱’!要人给人,要钱给钱,物料优先供应!但我要快!必须尽快给我拿出可用的、足量的纯碱来!”
李三才看着地上那匪夷所思的流程图,再看向王磊那充满信任和期望的目光,一股久违的豪情与使命感涌上心头。他深吸一口气,将所有的疑虑和畏惧压下,重重抱拳:“总镇放心!此乃利军利国之大业!小老儿便是拼了这条命,不吃不睡,也定要将这‘纯碱’给您弄出来!”
第二节:化工初啼与专利文书
李三才领受将令,立刻以惊人的热情和效率投入了这场前所未有的化学攻坚之战。王磊兑现承诺,从各工坊抽调了最心灵手巧、胆大心细的工匠作为他的班底,划拨了沙河所边缘一处相对独立、通风良好的区域作为专用场地,并给予了几乎不限量的资金支持。一座冒着古怪气味、被视为“危险之地”的化工坊,很快便拔地而起。
研制过程,其艰难与危险程度,远超所有人的想象。这无异于在黑暗中摸索一套完全陌生的、涉及高危化学反应的工业流程。
第一步,制备关键原料硫酸。他们采用了当时已有雏形、但极不成熟的“铅室法”。工匠们冒着风险,在巨大的铅制容器(王磊设法筹集到的)中燃烧硫磺,并小心翼翼地引入由硝石加热产生的含氮氧化物气体,用水吸收反应生成稀硫酸。这一步便事故频发:铅室焊接处密封不严,导致刺激性二氧化硫和氮氧化物泄漏,熏得人头晕眼花,咳嗽不止;温度控制不当曾引发数次小规模爆燃,幸未造成严重伤亡。
第二步,是最为凶险的一步:让硫酸与食盐反应。当浓硫酸与食盐在耐酸石器(内壁涂有王磊建议的厚厚一层特殊胶泥)中混合加热时,瞬间产生大量剧烈沸腾的酸雾和那令人窒息、具有强烈刺鼻气味且对任何金属、人体组织都有极强腐蚀性的盐酸气(HCl)!最初尝试的陶制导管和收集罐迅速被腐蚀穿孔。李三才带着工匠们,戴着浸湿的布巾蒙住口鼻,双眼被刺激得通红流泪,不断试验各种材料,最终采用了内衬铅皮的石槽和大型陶缸盛水来吸收盐酸气,勉强制得了危险的稀硫酸钠和副产品稀盐酸(这些酸液也被小心收集起来,王磊隐约觉得它们将来必有用处)。
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第三步,将得到的硫酸钠与精心粉碎的石灰石粉末、煤粉按一定比例混合,放入特砌的、以焦炭为燃料的高温反射炉中进行煅烧。温度必须高达近千度,且需持续相当时间,才能得到那黑乎乎、成分复杂的“黑灰”(主要含碳酸钠和硫化钙)。煅烧的火候控制至关重要,工匠们凭着经验观察火焰颜色和物料状态,稍有不慎,便前功尽弃,得到无用的废料。
第四步,用水浸取冷却后的“黑灰”,将可溶的碳酸钠与不溶的硫化钙残渣分离开来。然后需要将得到的浑浊碱液进行沉淀、过滤、蒸发、浓缩,最终在结晶池中析出白色的、块状或粉末状的纯碱粗产品。
每一天,化工坊都如同一个危险的炼金术士实验室。工匠们的衣物被酸液烧出无数窟窿,手上布满灼伤和疤痕,吸入各种刺激性气体导致喉咙沙哑、双眼红肿已成为常态。李三才更是以身作则,吃住在工坊,日夜守在那冒着各色烟雾和古怪气味的反应器旁,仔细观察、记录着每一次微小的变化,调整着各种物料的配比、反应的温度与时间。失败了一次又一次,昂贵的原料成堆地浪费,悲观和质疑的情绪时有弥漫,但李三才在王磊的持续鼓励和支持下,咬牙坚持着。
转机在一个午后悄然来临。经过又一次对煅烧温度和浸取程序的细微调整后,李三才小心翼翼地用木勺从结晶池中捞起一层刚刚析出的、略显泛黄但质地均匀的白色晶体。他心脏狂跳,用颤抖的双手将其烘干、碾碎。这一次的产物,看起来比以往任何一次都更纯净。
他没有声张,亲自取了一小撮这宝贵的白色粉末,严格按照最佳比例,添加入一批经过他亲手精心提纯的硝、硫、炭粉中,反复研磨、拌匀,制成了一份特殊的新火药。