炸药工业升级的第一步,便是将简易的大缸法制硫酸升级成为铅室法。事实上无论是工艺还是结构并没有什么区别,不过是将材料从缸变为了铅做的方型反应室,这样密封性更好,反应室容积更大,产量也会更高。制取硝酸也是类似,工艺上无需改变,材料、规模上进行扩大而已。
而第二步则是比较重要的硝化甘油制造。原本一直使用的是人工盆式法的方式,危险性较大,即使唐文郎不断地强调安全,这些日子依然发生了不少爆炸事件,甚至还有死伤产生,只是这时的工匠死伤根本不算事,自然也没有人告诉唐文郎。
而硝化甘油的工业制取,第一步可以借鉴的,便是诺贝尔的温热法,也就是俗称的诺贝尔法,这种方法使得诺贝尔依靠硝化甘油赚的盆满钵满,而随后的达纳炸药、双基炸药等也使他获得了炸药大王的称号,最后成就了诺贝尔奖,名留千古。
温热法实际上在原理上与盆式法区别不大,不过是在大规模生产的前提下,尽量保证安全。
温热法采用的是冷水降温的方式,在铅制的硝化器中放置多个冷水的冷却管,严格控制温度,并在硝化器下端设置一个可以随时开启的开口,如果硝化器内的温度过高,便可以快速将所有产品迅速排入湖中。同时,在硝化器、分离器等位置加装玻璃的观察孔,以确定分离、反应程度等。
但是,即使是最简单的诺贝尔法,对于管道、铅制容器及水冷管道、水泵等的需求,也是现今比较难做到的,即使知道了工艺,但是工业设计远不止工艺那么简单。
唐文郎将温热法的方式与细节万户进行了沟通,建议他派出一部分人来,一步一步实验,在绝对安全的前提下进行小规模的试制,但是盆式绝对不能停。
铅室法硫酸带来的是硫酸产量的提升,但是也带来了两个问题,第一个便是硫磺矿的来源,第二个便是多于硫酸的用途。
硫磺矿的方面,工部已经很配合地要求各地增加了硫磺矿的开采,好在中国的硫磺矿的主要产地就在江苏浙江等东南沿海地带,不过由于传统的开采方法,导致硫磺矿的开采速率一直提不上来。
传统的开采方式,要么是通过人力一镐一镐地敲石头,要么是通过架火堆在矿山上,待表层矿石烧的酥脆后,向矿山上浇冷水,使得矿石在热胀冷缩的作用下变得酥脆,从而可以较为轻松地剥落。
这些传统的方式导致矿石的产量一直跟不上需求,洪武中期及永乐时期,大明曾经数次向日本、朝鲜等地索要硫磺来制造火器就是这个原因。
不过既然唐文郎来了,还制作出了安定炸药这种大杀器,那么它最重要的功能就应该出现了,就是开矿山。
实际上诺贝尔所做的炸药,在军事用途上并没有非常大的贡献,主要的贡献更多的是在矿山的开采上,达纳炸药作为非常优秀且廉价的胶质炸药,直到今天,也被大量矿山所使用。只需要将矿山钻孔,塞入达纳炸药与雷管,通过导火索或电子引爆器,便可以轻松将大块的山石炸塌,来获取宝贵的矿石。
唐文郎拟了折子,将安定炸药的这种用法呈给工部和朱元璋,着重强调的并不是可以提高产能,而是可以节省民力,生怕朱元璋怪自己劳民伤财。
如此一来,硫矿、铁矿、铜矿等比较难以获取的矿石来源便不再是问题,而且此时已经有了相对成熟的黄铁矿制取硫磺的方法,即使硫磺矿少了,但是中国最不缺的就是黄铁矿了。
但是唐文郎接下来又开始面临一个中期的问题,便是能源。
虽然在近现代历史上,煤炭取代木炭成为主要能源还是在十九世纪,甚至直到一战前后,还有大量的钢铁产业采用木炭作为主要能源,但是这与中国的情况不同。中国拥有极其庞大的人口基数,以及广袤的农田。经年累月地砍伐使得京城附近的山大部分都变成了秃山。甚至我们在20世纪初期的照片中还可以看到,明孝陵附近根本不是今天的郁郁葱葱,而是一片荒芜。
木炭的成本原本对于炼铁、炼钢这种国家工业来说,算不得什么,反而劣质的焦炭会对钢铁带来的危害更大,但是一旦唐文郎的小高炉扩产,铅室、水泥厂等扩产,那么木炭将是一笔非常巨大的开支了,所以炼焦的事情,也需要摆在纸面上了。
初期的土法炼焦实际上完全可以满足水泥厂、铅室等的能源需求,同时因为土法炼焦的不充分,唐文郎也不敢将其用于炼铁。但是炼焦的副产品确实是唐文郎非常眼馋的东西,无论是所谓的“含氨废气”,还是煤焦油,还是煤焦油中提炼出来的苯类物质,都可以将化工产业推入一个新的台阶。
如今唐文郎计划先制造一个简单的封闭式反射炼焦炉,并搭配上一个小型水冷凝的煤焦油塔,与一个稀硫酸的氨气收集塔,产能无需高,在没有大量需求的时候,建立一个大型现代化的炼焦炉是没有任何意义且完全不合算的。
煤焦油现在只用于收集,在没有足够钢材建立精馏塔的时候,这些煤焦油实际上只能用于科研。而吸收的硫酸铵,虽然浓度不高,但是用来制造硝酸铵炸药还是非常有意义的,至于化肥,唐文郎不说,又有谁知道从骨头中馏出来的东西,和从煤中馏出来的东西是一种呢?
而炼焦最后的也是非常重要的产物便是煤气,但是现在既没有足够的钢材用来制作煤气输送的管道,也没有制造耐压钢瓶的工艺,所以煤气最多能用于军器厂的部分燃料补充,以及使用牛尿泡、陶罐等装运,用于工厂的照明等。况且初期产能不多,更多的是做技术积累而已。