第286章 炼丹炼出无烟发射药
第286章炼丹炼出无烟发射药
脱脂棉比普通棉花的包扎、卫生效果更好,其原理显然是因为普通棉花中的部分油脂、蛋白质成分,并非包扎材料所需要的。
油脂和蛋白质容易被细菌分解利用、变成培养细菌和病毒的“培养基、营养液”,所以医用棉就该尽量脱脂脱蛋白,留下更纯的纤维素就好。
但是,制作硝化棉的棉花要求,和医用棉显然不同。
医用棉中被脱掉的那部分成分,在制作硝化纤维时,有些反而是需要的。脱得太干净了,反而会导致反应失败。
所以,看到方以智搞出医用脱脂棉时,沈树人内心在庆幸于这一发明的同时,也泛起了更多的隐忧,以为硝化纤维的研发,暂时陷入了南辕北辙的歧途。
好在,方以智太了解他了,仅仅看他神色变化,就知道他在郁闷什么,原本方以智还想卖个关子的,这下也就直接和盘托出:
“贤弟真是博闻强识,莫非你也知道,医用棉和硝化用棉,对原料的要求并不一样么?”
沈树人闻言,不由一喜,生出了几分期待:“为什么要说‘也’?那就是你本就知道了?宋先生也知道?莫非,你们两种棉都搞出来了?”
方以智这才露出一个得意的表情:“那是自然,这又不难。处理脱脂棉时,可能石灰碱面用多了,脱出来的东西,确实少了不少有用的成分。
但咱既然知道其中道理,还知道红毛夷人的学者已经用这个思路造出了火棉,咱就可以反复试验反复改的嘛,几个月还能琢磨不明白这点事儿?”
沈树人终于有些肃然起敬了:这方以智不得了啊,被自己点拨了一番,这是悟了么,竟能理解酸碱平衡的粗浅原理,略窥酸碱平衡的化学常识。
就算这次新火药的研发暂时没有突破,光凭这份心得,好好总结记录下来,对于这个时代的化学发展,也绝对是大有帮助了。
他还是有些不敢期待地问:“所以……伱最后试出来了,哪种预处理的棉花,适合进行酸化?那你是怎么做实验的,难道你们搞出了那种用硝石制出的强酸?”
方以智也不说话,只是和旁边的宋应星相视一笑,先给沈树人看了一点神秘的成品。
那是一些灰黄色的粉末,颜色略深,但绝不是焦黑色的,跟沈树人的想象不太一样。
也可能是沈树人前世化学学得不扎实,或者他前世看过现代枪械子弹里拆出来的底火装药,知道都是偏黑色的,就误以为硝化纤维也是黑色的了。
实际上,硝化纤维就是偏灰黄色的,跟现代子弹的底火并不完全同色,现代底火里面还有掺杂一部分其他成分。
另一方面,早期硝化棉生产制造中,如果出现了黑色,一般就是反应太剧烈,发热散热控制不好,升温碳化了,掺入了杂质。
方以智此刻展示的这些硝化棉,显然也不纯净,以明末的科技水平,也不可能做出太纯的。
沈树人拿在手上,小心翼翼地观察了一下,也看不出真伪,只好让人拿了一点,用于装到子弹里试射。
方以智也早有准备,立刻让人拿来一把大冶军工厂生产的转轮手枪,还有一把后膛装填的短管双管喷,然后现场演示,让一名心腹工匠,把纸弹壳里的装药从黑火药换成这种灰黄色的粉末,最后再交给沈树人身边的一名亲卫,开枪试射。
沈树人全程看得全神贯注,直到最后开火的那一刻,几声与黑火药略有不同的轰鸣之下,略微有些白烟飘散开来,但绝对比黑火药的烟雾要小得多。
而且,明火的火光,也比黑火药要小一些,枪口的枪口焰短促急速得多,能看见火光,但绝不是黑火药那种直接往外喷火的样子。
这一切,都说明新的装药在爆燃速率和气体膨胀速率方面,都比黑火药强得多,才能爆燃得那么充分彻底,瞬间完成。
很显然,作为一款新式的发射药,这种灰黄色的粉末非常合格。依然还残留的少量烟雾,应该只是纯度不够,反应时控制不好,碳化掺入了杂质。
这些问题都不大,再给个几个月甚至一年半载,慢慢优化改良,甚至在实战使用中不断吸取经验,边用边反馈边改,也都是可以接受的。
沈树人只是好奇:方以智他们从哪儿搞来的浓硝酸?
把硝酸加到棉花里,这一步地球人都会,但硝酸本身在古代可不好搞啊。
……
一刻钟之后,在火药局的实验室里,一切总算是真相大白,揭开谜底。
而沈树人也不得不叹服,古代人在化学实践方面其实是有一手的,缺的只是系统的理论总结。
方以智一边给他看一堆实验器材,一边显摆似地丢给他一本古书。
“这是唐代神医孙思邈的笔记,算是千金方的残篇吧,主要是纪录孙思邈验证东晋葛洪用于炼丹药的一部分矿物,实际的药用价值。
这是宋先生找出来的,当初你提到,要用硝石和其他强酸制一种新的酸,宋先生试了一阵子后,便怀疑你说的红夷人用的酸,是硝石和绿矾油反应的产物。
绿矾油,是东晋葛洪就有记载的,但他没说绿矾油如何制取,如何得到,只说有这种东西,可遇不可求。
唐孙思邈更进一步,在医书药方笔记上就写了,绿胆矾煅烧,加入别的一些矾吸取其灼烧出来的精华,可得绿矾油,于是我和宋先生就照着这个思路摸索。
一开始,试了几十次,都不得要领,做不出来,后来发现貌似是古今对于‘绿矾’、‘绿胆矾’的记载,认知多有差异,就又找了好多种来源的绿矾,以及形似绿矾的矿物,都加以煅烧、对比其产物,这才知道孙思邈和葛洪的误会在哪儿了——
天底下的绿矾、绿胆矾,应该不只是一种东西,有的煅烧后可以得到绿矾油烟,有的却怎么也烧不出来,或者烧出来的毒气,只跟普通硫磺燃烧的气味近似,并不能烧出绿矾油烟。我们反复试验,才找到了可以用的绿矾——我还决定,从此把绿矾和绿胆矾区分开来记载。绿矾和胆矾应该是完全不同的东西,有些胆矾发绿,只是混入了杂质。”
方以智这番分析,听到后来,着实让沈树人肃然起敬。
饶是他前世学过中学化学,也是过了好一会儿,才在脑中把方以智的发现,给一一印证了。
明朝人说的绿矾、绿胆矾,应该有硫酸亚铁,也有含杂质的硫酸铜——纯的硫酸铜晶体应该是水蓝色的,这个学过初中化学的都知道,但是自然界的硫酸铜容易混入杂质,尤其是黄色杂质比如天然硫磺,黄蓝混合后偏绿,就很正常了。
以至于唐宋乃至直到明朝,古人都不知道硫酸亚铁和含硫磺杂质的硫酸铜,不是一种东西。那些炼丹家们烧绿矾烧胆矾时,烧出来的产物每次不一样,他们自己也无法解释。
从东晋大炼丹家葛洪,到唐代神医孙思邈,他们都记载过煅烧这些矾类,却不知道自己烧的是几种不同的东西。
硫酸亚铁当然是能煅烧出三氧化硫气体的,然后再用专门的工艺吸收一下,就能得到硫酸,也就是古书记载的“绿矾油”。
有了硫酸后,再制取硝酸就容易了,直接拿硫酸和硝石或者别的硝酸盐再反应,最好是能产生硫酸盐沉淀的,这样剩下的就是硝酸了。
具体过程有些复杂,但毕竟是古人就已经掌握的科技,没什么好赘述的,最关键的一步,还是从没有强酸的环境下,无中生有制造出硫酸。
沈树人原本也是被思路局限住了,因为现代工业化大生产造硫酸,基本上都是直接拿硫磺燃烧出二氧化硫,再加入一定的催化剂进一步氧化到三氧化硫、然后吸收。这样效率非常高,用的原材料也便宜,硫磺到处都是。
甚至现代化工业为了治理二氧化硫排放超标,很多有排含硫废气的工厂,直接在废气处理环节加催化剂,氧化成三氧化硫再吸收为硫酸。那硫酸直接就是环保废气处理的产品了,廉价得不要不要的。
但沈树人穿越回明末,他没办法简单搞出“把二氧化硫气体进一步催化氧化为三氧化硫”的操作,故而迟迟想不到如何工业化大生产六价硫和硫酸。
没想到,方以智和宋应星却压根儿没想过“工业化大生产”,他选择了直接从自然界现成的六价硫酸盐里,煅烧出三氧化硫气体,然后吸收成硫酸。
这样的好处,是再也不用操心怎么把四价硫催化反应成六价硫了,硫酸盐里的硫本身就是六价的。
缺点则是对生产原料提出了很高的要求——如果用工业化大生产,要求用硫磺甚至含硫废气直接就能生产硫酸,极为便宜。现在却要找硫酸亚铁矿物,原材料不知道贵了多少倍。
指望硫酸亚铁煅烧那一丁点产量,要供应大规模的火枪部队发射药,是不太可能了。最多只能供应一下最嫡系的精锐部队,或者是亲卫侍从。
沈树人简单问了一下这种硫酸的造价,果然也是非常昂贵,比直接烧硫磺要贵了十几倍。或者说其用到的硫化物成本,比黑火药那点用硫,贵了至少十几倍。
而在硝化物的使用成本方面,也至少比黑火药用硝石,贵了好几倍,反正就是因为中间复杂的反映环节,硝酸盐参与反应率比较低,每一次反应都有损耗。
综合算下来,这种硝化纤维无烟火药,目前制造成本大约是黑火药的八到十倍!
未来如果能搞定直接用含硫废气或硫磺燃烧制硫酸,并且把硝酸盐利用率也提升一下,那倒是可以在目前状态下,把成本再降低到三分之一甚至四分之一。那样的话,生产成本依然是黑火药的两到三倍。
“不管了,虽然贵了点,但能把东西先做出来,就是好事。工艺和降低成本,可以慢慢再想办法的。这批火药,就先给我的侍卫队使用吧。
目前先全部给转轮手枪队用,毕竟转轮手枪最精密,对发射药残留和漏火的控制要求也最高,以后有便宜的,再给长枪队用。”
沈树人很快就想到了如何部署这种新式发射药。
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脱脂棉比普通棉花的包扎、卫生效果更好,其原理显然是因为普通棉花中的部分油脂、蛋白质成分,并非包扎材料所需要的。
油脂和蛋白质容易被细菌分解利用、变成培养细菌和病毒的“培养基、营养液”,所以医用棉就该尽量脱脂脱蛋白,留下更纯的纤维素就好。
但是,制作硝化棉的棉花要求,和医用棉显然不同。
医用棉中被脱掉的那部分成分,在制作硝化纤维时,有些反而是需要的。脱得太干净了,反而会导致反应失败。
所以,看到方以智搞出医用脱脂棉时,沈树人内心在庆幸于这一发明的同时,也泛起了更多的隐忧,以为硝化纤维的研发,暂时陷入了南辕北辙的歧途。
好在,方以智太了解他了,仅仅看他神色变化,就知道他在郁闷什么,原本方以智还想卖个关子的,这下也就直接和盘托出:
“贤弟真是博闻强识,莫非你也知道,医用棉和硝化用棉,对原料的要求并不一样么?”
沈树人闻言,不由一喜,生出了几分期待:“为什么要说‘也’?那就是你本就知道了?宋先生也知道?莫非,你们两种棉都搞出来了?”
方以智这才露出一个得意的表情:“那是自然,这又不难。处理脱脂棉时,可能石灰碱面用多了,脱出来的东西,确实少了不少有用的成分。
但咱既然知道其中道理,还知道红毛夷人的学者已经用这个思路造出了火棉,咱就可以反复试验反复改的嘛,几个月还能琢磨不明白这点事儿?”
沈树人终于有些肃然起敬了:这方以智不得了啊,被自己点拨了一番,这是悟了么,竟能理解酸碱平衡的粗浅原理,略窥酸碱平衡的化学常识。
就算这次新火药的研发暂时没有突破,光凭这份心得,好好总结记录下来,对于这个时代的化学发展,也绝对是大有帮助了。
他还是有些不敢期待地问:“所以……伱最后试出来了,哪种预处理的棉花,适合进行酸化?那你是怎么做实验的,难道你们搞出了那种用硝石制出的强酸?”
方以智也不说话,只是和旁边的宋应星相视一笑,先给沈树人看了一点神秘的成品。
那是一些灰黄色的粉末,颜色略深,但绝不是焦黑色的,跟沈树人的想象不太一样。
也可能是沈树人前世化学学得不扎实,或者他前世看过现代枪械子弹里拆出来的底火装药,知道都是偏黑色的,就误以为硝化纤维也是黑色的了。
实际上,硝化纤维就是偏灰黄色的,跟现代子弹的底火并不完全同色,现代底火里面还有掺杂一部分其他成分。
另一方面,早期硝化棉生产制造中,如果出现了黑色,一般就是反应太剧烈,发热散热控制不好,升温碳化了,掺入了杂质。
方以智此刻展示的这些硝化棉,显然也不纯净,以明末的科技水平,也不可能做出太纯的。
沈树人拿在手上,小心翼翼地观察了一下,也看不出真伪,只好让人拿了一点,用于装到子弹里试射。
方以智也早有准备,立刻让人拿来一把大冶军工厂生产的转轮手枪,还有一把后膛装填的短管双管喷,然后现场演示,让一名心腹工匠,把纸弹壳里的装药从黑火药换成这种灰黄色的粉末,最后再交给沈树人身边的一名亲卫,开枪试射。
沈树人全程看得全神贯注,直到最后开火的那一刻,几声与黑火药略有不同的轰鸣之下,略微有些白烟飘散开来,但绝对比黑火药的烟雾要小得多。
而且,明火的火光,也比黑火药要小一些,枪口的枪口焰短促急速得多,能看见火光,但绝不是黑火药那种直接往外喷火的样子。
这一切,都说明新的装药在爆燃速率和气体膨胀速率方面,都比黑火药强得多,才能爆燃得那么充分彻底,瞬间完成。
很显然,作为一款新式的发射药,这种灰黄色的粉末非常合格。依然还残留的少量烟雾,应该只是纯度不够,反应时控制不好,碳化掺入了杂质。
这些问题都不大,再给个几个月甚至一年半载,慢慢优化改良,甚至在实战使用中不断吸取经验,边用边反馈边改,也都是可以接受的。
沈树人只是好奇:方以智他们从哪儿搞来的浓硝酸?
把硝酸加到棉花里,这一步地球人都会,但硝酸本身在古代可不好搞啊。
……
一刻钟之后,在火药局的实验室里,一切总算是真相大白,揭开谜底。
而沈树人也不得不叹服,古代人在化学实践方面其实是有一手的,缺的只是系统的理论总结。
方以智一边给他看一堆实验器材,一边显摆似地丢给他一本古书。
“这是唐代神医孙思邈的笔记,算是千金方的残篇吧,主要是纪录孙思邈验证东晋葛洪用于炼丹药的一部分矿物,实际的药用价值。
这是宋先生找出来的,当初你提到,要用硝石和其他强酸制一种新的酸,宋先生试了一阵子后,便怀疑你说的红夷人用的酸,是硝石和绿矾油反应的产物。
绿矾油,是东晋葛洪就有记载的,但他没说绿矾油如何制取,如何得到,只说有这种东西,可遇不可求。
唐孙思邈更进一步,在医书药方笔记上就写了,绿胆矾煅烧,加入别的一些矾吸取其灼烧出来的精华,可得绿矾油,于是我和宋先生就照着这个思路摸索。
一开始,试了几十次,都不得要领,做不出来,后来发现貌似是古今对于‘绿矾’、‘绿胆矾’的记载,认知多有差异,就又找了好多种来源的绿矾,以及形似绿矾的矿物,都加以煅烧、对比其产物,这才知道孙思邈和葛洪的误会在哪儿了——
天底下的绿矾、绿胆矾,应该不只是一种东西,有的煅烧后可以得到绿矾油烟,有的却怎么也烧不出来,或者烧出来的毒气,只跟普通硫磺燃烧的气味近似,并不能烧出绿矾油烟。我们反复试验,才找到了可以用的绿矾——我还决定,从此把绿矾和绿胆矾区分开来记载。绿矾和胆矾应该是完全不同的东西,有些胆矾发绿,只是混入了杂质。”
方以智这番分析,听到后来,着实让沈树人肃然起敬。
饶是他前世学过中学化学,也是过了好一会儿,才在脑中把方以智的发现,给一一印证了。
明朝人说的绿矾、绿胆矾,应该有硫酸亚铁,也有含杂质的硫酸铜——纯的硫酸铜晶体应该是水蓝色的,这个学过初中化学的都知道,但是自然界的硫酸铜容易混入杂质,尤其是黄色杂质比如天然硫磺,黄蓝混合后偏绿,就很正常了。
以至于唐宋乃至直到明朝,古人都不知道硫酸亚铁和含硫磺杂质的硫酸铜,不是一种东西。那些炼丹家们烧绿矾烧胆矾时,烧出来的产物每次不一样,他们自己也无法解释。
从东晋大炼丹家葛洪,到唐代神医孙思邈,他们都记载过煅烧这些矾类,却不知道自己烧的是几种不同的东西。
硫酸亚铁当然是能煅烧出三氧化硫气体的,然后再用专门的工艺吸收一下,就能得到硫酸,也就是古书记载的“绿矾油”。
有了硫酸后,再制取硝酸就容易了,直接拿硫酸和硝石或者别的硝酸盐再反应,最好是能产生硫酸盐沉淀的,这样剩下的就是硝酸了。
具体过程有些复杂,但毕竟是古人就已经掌握的科技,没什么好赘述的,最关键的一步,还是从没有强酸的环境下,无中生有制造出硫酸。
沈树人原本也是被思路局限住了,因为现代工业化大生产造硫酸,基本上都是直接拿硫磺燃烧出二氧化硫,再加入一定的催化剂进一步氧化到三氧化硫、然后吸收。这样效率非常高,用的原材料也便宜,硫磺到处都是。
甚至现代化工业为了治理二氧化硫排放超标,很多有排含硫废气的工厂,直接在废气处理环节加催化剂,氧化成三氧化硫再吸收为硫酸。那硫酸直接就是环保废气处理的产品了,廉价得不要不要的。
但沈树人穿越回明末,他没办法简单搞出“把二氧化硫气体进一步催化氧化为三氧化硫”的操作,故而迟迟想不到如何工业化大生产六价硫和硫酸。
没想到,方以智和宋应星却压根儿没想过“工业化大生产”,他选择了直接从自然界现成的六价硫酸盐里,煅烧出三氧化硫气体,然后吸收成硫酸。
这样的好处,是再也不用操心怎么把四价硫催化反应成六价硫了,硫酸盐里的硫本身就是六价的。
缺点则是对生产原料提出了很高的要求——如果用工业化大生产,要求用硫磺甚至含硫废气直接就能生产硫酸,极为便宜。现在却要找硫酸亚铁矿物,原材料不知道贵了多少倍。
指望硫酸亚铁煅烧那一丁点产量,要供应大规模的火枪部队发射药,是不太可能了。最多只能供应一下最嫡系的精锐部队,或者是亲卫侍从。
沈树人简单问了一下这种硫酸的造价,果然也是非常昂贵,比直接烧硫磺要贵了十几倍。或者说其用到的硫化物成本,比黑火药那点用硫,贵了至少十几倍。
而在硝化物的使用成本方面,也至少比黑火药用硝石,贵了好几倍,反正就是因为中间复杂的反映环节,硝酸盐参与反应率比较低,每一次反应都有损耗。
综合算下来,这种硝化纤维无烟火药,目前制造成本大约是黑火药的八到十倍!
未来如果能搞定直接用含硫废气或硫磺燃烧制硫酸,并且把硝酸盐利用率也提升一下,那倒是可以在目前状态下,把成本再降低到三分之一甚至四分之一。那样的话,生产成本依然是黑火药的两到三倍。
“不管了,虽然贵了点,但能把东西先做出来,就是好事。工艺和降低成本,可以慢慢再想办法的。这批火药,就先给我的侍卫队使用吧。
目前先全部给转轮手枪队用,毕竟转轮手枪最精密,对发射药残留和漏火的控制要求也最高,以后有便宜的,再给长枪队用。”
沈树人很快就想到了如何部署这种新式发射药。
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