第14章 探矿和硫酸

    染料的事倒是让白戈把探矿提上了日程，白戈现在的位置在后世马鞍山地区，这附近铁矿资源很丰富，有赤铁矿、磁铁矿、硫铁矿等铁矿藏，其中硫铁矿可以用来制造硫酸，有了硫酸三酸两碱就可期了。

    眼下身边没有可用的探矿人才，自己也出不去，只能矬子里拔大个，从铁匠里找了。白戈把所有的铁匠都叫到一起，挨个选拔，最后终于勉强选出来两个用铁矿石炼过铁的铁匠，算是粗懂一点矿石的知识。

    白戈又对这两个铁匠进行了简单的培训，介绍了几种白戈急需的矿石的特点和性质，最后实在不放心干脆给他们画了几张图，培训完后又从附近村子找了两个猎户做向导，再加上几个学徒和侍卫，组成一个探矿小队。

    白戈相信探矿小队一定不会让自己失望的，这附近的矿产资源，不仅丰富而且多是露天矿藏，在后世可是著名的矿产资源城市。虽然硫铁矿石还没影呢，但是硫酸的制备能拖着，白戈决定立即设计建造硫酸的生产设备，宁让设备等矿石，不能让矿石等设备。

    使用硫铁矿制造硫酸，在白戈之前的现代化工，效率最高的是接触法制取硫酸，简单的流程就是要先把硫铁矿磨碎，放入沸腾炉燃烧，再在产生的SO2中加入过量空气，经过五氧化二钒催化剂后用硫酸吸收三氧化硫，制成发烟硫酸，再稀释。这些原理高中化学都会讲到，自然难不住白戈。但现在不是在工业齐全的现代，而是科技水平低下的封建社会，那要完成上述工艺流程就不可能了。单是把铁矿石破碎成颗粒就要耗费大量人力，更不用说大体积的密闭沸腾炉和没处找的五氧化二钒了，白戈只能因地制宜，想办法利用现有条件土法制硫酸。

    白戈也在参考古人的做法，其实古人很早就能从硫铁矿中提取硫磺了。明末宋应星所著《天工开物》中，较具体记述了用硫铁矿作原料烧取硫磺的技术。煅烧硫磺的大致步骤是：先用煤饼包裹矿石并堆垒起来，外面用泥土夯实并建造熔炉。每炉的石料和煤饼都有千斤左右，炉上用烧硫黄的旧渣掩盖，炉顶中间要隆起，空出一个圆孔。燃烧到一定程度，炉孔内便会有金黄色的气体冒出。预先请陶工烧制一个中部隆起的盂钵，盂钵边缘往内卷成像鱼膘状的凹槽，烧硫黄时，将盂钵覆盖在炉孔上。硫黄的黄色蒸气沿着炉孔上升，被盂钵挡住而不能跑掉，于是便冷凝成液体，沿着盂钵的内壁流入凹槽，又透过小眼沿着冷却管道流进小池子，最终凝结而变成固体硫黄。但这种古法太过原始，制取的效率太低，大量的二氧化硫都消散到空气中去了，既不安全也不环保。

    受限于材料，白戈最终决定采用现代早已淘汰的铅室法制造硫酸。典型的铅室法的生产流程是首先在燃烧室煅烧硫铁矿，产生二氧化硫，然后通过管道让热的含二氧化硫气体进入充有填料的脱硝塔，与淋洒的含硝硫酸逆流接触。由于酸温升高，含硝硫酸中的氮氧化物得以充分脱除。塔顶引出的含二氧化硫、氮氧化物、氧和水蒸气的混合气体，依次通过若干个铅室。在铅室中，二氧化硫充分氧化而成硫酸。最终通过两座串联的填料式吸硝塔，塔内淋洒经过冷却的脱硝硫酸，以吸收氮氧化物，所得的含硝硫酸送往脱硝塔。

    由于部分氮氧化物会随废气和产品带出，需不断补充。早期是将硝石加入焚硫炉内使受热分解，取得二氧化硫和氮氧化物的混合气体。后来，都是将氨氧化成氮的氧化物，再将后者引入第一个铅室，或将硝酸直接补加在含硝硫酸中，用以淋洒脱硝塔。

    潮湿的二氧化硫氮氧化物的混合气体和浓度在70%以下的稀硫酸具有很强的腐蚀性，设备需用铅制。在铅室中，二氧化硫的氧化与成酸反应大部分是在气相中进行，因而不可避免地会形成大量的硫酸雾。这种气溶胶状态的细微颗粒需经较长进间才能凝聚成液滴，坠落至铅室底部。为此必须拥有很大的反应空间，才能保持较高的生产效率。再者，生产过程中释放的大量反应热也须经铅室表面及时散去。大部分硫酸从铅室制得(浓度为65％HSO)。适量的铅室产品可注入脱硝塔，因多余的水分被蒸发以及塔内也进行部分成酸反应，从而可由脱硝塔取得浓度达76%硫酸产品

    白戈现在能建的只能是简易版的铅室法，就是把硝石和硫铁矿石一起煅烧，获得的气体直接进入铅室反应，这种方法制备效率低，浓度低，只能等以后逐步完善了。但后来得知这个时候铅也不好买，买也买不到这么大的量，而且铅的纯度也很成问题。白戈只好参考当年八路军制酸，采用水缸做反应容器，把若干个水缸密封，通过陶瓷管路串并联，充当铅室。

    这就需要烧陶的师傅，正好白戈还想着制作玻璃，干脆派人去多找几个制陶制瓷的工匠。除此之外，铅室制酸法还需要大量的硝石，这附近没有硝石矿产，也只能从外购入。大周王朝已经有了火铳、火炮等火药武器，虽然比较原始，有射程短威力不足等问题，但军中也有装备。硝石作为黑火药的主要原料，大量购入肯定会惹人注意，白戈为防有人阻扰，特意下了懿旨给采办的太监。

    摊子越铺越大，白戈事事亲为感觉有点有点力不从心，但是很多技术问题除了自己又没有人懂，看来自己也得培养一批技术人才了，短期内不太可能替代自己，但从长远来看要有人能接替自己继续研发适合这个时代的新技术。