30.发展科学靠太监
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春节后，朱伟迪再次去兵仗局转了转，此时兵仗局制作出鸟铳可以改进的地方已经没有多少，经过杖弊那一出后，兵仗局的质量管理也做得非常严格，比之大明朝任何时代都要严格，已经不会再有开两枪就炸膛的残次品。
看着试射后的穿甲效果，朱伟迪满意地点了点头。让他头疼的只是这玩意的哑火率实在有点高，在无风的时候都超过了一层还要多一点，起风的日子就更高，战争前景有点堪忧。
至于遂发枪，工匠们只是找出了合用的燧石，那个撞击式的遂发火枪还是没有工匠有能力做出，此时也没有官员呈上进口的西方遂发枪。朱伟迪郁闷地估计了下，这种新武器就算研发出后的性能估计也不是很稳定，要达到量产的程度也不知还要等几年。
别说遂发枪，就是火绳枪的产量现在也堪忧，兵仗局的熟练工匠现在只有千人不到，新招的学徒们还在锻炼学习中，按照掌印太监张德宝估计，以目前的进度，兵仗局这一年撑死了能有个六千支不左右的产量。还不够装备卢象升那个新军。
火枪的问题需要时间，朱伟迪也只好把精力放到在火药技术改进方面，本来他还以为火药定装是新的先进技术，不想一问才知道，当年戚家军老早就有一套自己的火药分类定装方法，只不过他们用的是小竹筒。
至于火药配方，朱伟迪倒是记得黑火药的准确化学反应方程式和哪几种元素的相对原子量，不过用那个算出的配比是原材料纯度99%以上才适用，要制出威力最大的火药，只得在原材料提纯等方面去想法子。
在工匠们迟迟想不出黑火药还有什么可改进的方面后，朱伟迪亲自去瞧了瞧**流程。
硝石的提纯方法当然是重中之重，此时的硝石提纯分三步：
（一）将天然硝石放在无杂质的淡水中进行溶解，将其中的泥沙等颗粒性杂质初步沉淀后剔除。
（二）用一定数量的鸡蛋清、红萝卜作为吸附物，放入硝溶液多次煮沸，吸附其中的渣滓及盐碱成分，尔后将之用爪篱捞出。
（三）将水胶放入经过前两步工艺提纯后的硝溶液中再次煮沸，尔后将硝溶液倒入瓷瓮中冷却凝固，使废水浮在瓮上，泥末沉于瓮底，纯硝居于中央，去水除渣滓后，取出纯硝晒干。
上述三步工艺后，每100斤天然火硝只能取30斤合用的火硝，提纯后的纯硝呈白色结晶状。在手工业时代，没有合格的过滤装置，这种耗费不小的方法也是无奈之举。
了解了硝酸钾提纯的工艺后，朱伟迪果断把自己所学的物理知识用上，想琢磨出进一步的改进和提纯方法。
朱伟迪在第一步让工匠们抛弃了淡水而采用了纯度更高的蒸馏水，试用过后发现火药威力也没有太明显的提升，只得放弃了这个多余的步骤。
至于过滤工艺，朱伟迪也没有好办法，只得吩咐太监们去想办法。他初步的想法是制造滤纸或者一些纤维制品等过滤用材料，这个实验已经在太监官理的工坊里展开，不过要看到成效，也不知要到哪一年。
此时的工艺提纯的硝酸钾，其实还有进一步提纯的方法——冷却热饱和溶液结晶法。加热到80摄氏度左右，加入已经精炼的硝酸钾，使溶液饱和，再降温到20摄氏度左右，用上述方法提纯后的硝酸钾纯度显然会更高。
硫磺的提纯方法。此时的主要工艺有四步：
（一）将天然硫块捣碎，去沙粒和杂质。
（二）将捣碎的硫块放入大锅加淡水煮沸，去除杂质后倒入瓷盆内沉淀一日后，将沉淀物剔除，取得粗硫。
（三）按10斤粗硫、2.5斤牛油、1斤麻油的比例，将粗硫放入牛油和麻油混合液中煎煮，使油不粘糊硫黄，再用柏叶加入锅中与硫黄同煮，吸去锅中成黑色的渣滓。
（四）将去渣的粗硫放入沸油中煎煮，待油面泛起黄沫后放入盆中冷却，最后除去面上的黄沫和杂质，取得无渣滓、去油性的纯硫黄。
上述三步工艺后，提纯后的硫黄呈柠檬色块状结晶，利用硫的熔点沉降杂物提纯取的硫纯度其实还算是不错。不过这种方法要用到并不便宜的食用油，朱伟迪自然还是想改进下。
亲自上马试验了下硝酸钾的提纯技术改进后，朱伟迪发现要开展研究还是群策群力比较好，正好各地收钱的太监被召回了不少，这些人闲着也是浪费，于是便下令让他们去研究硝酸钾和硫的提纯。
至于碳粉，这个明人的方法制作的效果已经很不错，朱伟迪看了后也不觉得有什么可改进的。
至于进一步的制作，由于考虑安全因素，随从们都不让朱伟迪去看。
不过他也懒得看，大明的黑火药制法《纪效新书》等书籍上有详细的记载，此时大明已经掌握了湿制法和非常粗糙的颗粒化处理工艺。
想进一步提高黑火药威力，朱伟迪能记得的方法只有石墨抛光表面，还有用更先进标准的机械粉碎磨制原材料等。
这些技术也不是随便说说便能有，只得让有让火药制作工坊的太监和字涵普那个机械设计作坊合作想想法子，短时间也出不来成效，只有砸钱慢慢去研究。
想短时间出成效的方法朱伟迪也知道，弄出高浓度的无水酒精，把火药放入酒精用湿压法把火药压缩后把火药晾干，威力便会有很大的提升，据说最大可以达到tnt炸药60%的威力。
无水酒精其实好弄，要提纯酒精，最大的难点在除水，古人不知道方法，朱伟迪却是很清楚，把酒加热后的气体通过生石灰便可除去水蒸气。经过几个月的研究，下面的工匠们已经造出了合适的装置，无水酒精此时已经可以量产。
在酒精工坊上报了无水酒精已经可以小规模批量生产后，朱伟迪便决定把这种新的湿法压制的黑火药弄出来，理所当然地，他又想起了那个他派去研究硝化甘油的倒霉太监高起潜，而巧的是高起潜此时也主动上书上报了研发硝化甘油的困难。
高起潜上书说：他无能，他惶恐，实验了好几百次，皇帝给的蒸馏绿矾油法都没能造出浓绿矾油。第一步就完成不了，后面那些什么硝酸更是无法弄出。
看了高起潜的上书后，朱伟迪自己亲自动手试了试，发现自己介绍的方法果然不行，此时他才把自己还给老师的物理化学知识想起。
此时能得到的都是天然绿矾，并不是纯硫酸铁，里面有大量杂质，高温煅烧后得到的绿矾油是由水、硫酸、悬浮物、胶体、溶解物构成的混合体，成分极其复杂，用来做伏打电堆没问题，要制浓硫酸是不可能的。
浓硫酸也不是稀硫酸加热蒸馏能得到的，硫酸浓度越大沸点越大，到最后还会与水成为共沸物，压根就没法蒸馏得到出达到硝化反应要求的浓硫酸。
想了想后，朱伟迪痛苦地发现要制取浓硫酸，只有用接触法或者铅室法。接触法的催化剂朱伟迪倒是知道化学成分，不过，没有工业时代的化学分析仪器和提纯技术，那玩意还是不要去想，只有考虑下十八世纪出现的铅室法制硫酸。
在什么都没有的手工业时代，要用铅室法制取硫酸，也不是不可能。铅室法的材料也不是没有，大量的铅，这玩意以大明的技术也不难弄出，只是铅室法还需要的纯度不错的硫和硝石，以现在的提纯技术也勉强合用。只是具体的技术细节还有些难度，还要经历长时间的技术改进。
经过这么一出，朱伟迪很快意识到自己的错误。高起潜暂时也不用去碰什么硝化甘油了，但是他接下来的任务却比制造硝化甘油还要危险，他的新任务现在变成了去把黑火药放入无水酒精中压制。
不过这种压制黑火药的方法，却比制造硝化甘油还要危险。黑火药和高纯度酒精都是极度易燃易爆的玩意，一点点摩擦，振动，压制时力度稍大，都可能会产生爆炸。
高起潜本来以为自己逃过一劫，在看到朱伟迪写给他的新实验注意事项后，差点没吓晕过去。
硝化甘油高起潜没见过，也不知道威力，还不是特别害怕，而黑火药的威力他就很清楚了，大明朝的火药厂爆炸事件也不是只有一起两起，远的不说，就去年的王恭厂大爆炸，他至今还是记忆犹新。
一想到去年那场恐怖的大爆炸，他当时就起了逃跑的念头。只不过，逃跑只是痴心妄想，别说大明没有他的容身之地，就是这一座小山，周围布置的锦衣卫几乎达到了三步一岗五步一哨的程度，连耗子都不见得逃得出去，何况他这么一个大活人，只有硬着头皮做下去。
铅室法制取硫酸朱伟迪也没放弃，另外找了个识字的太监，告诉他大致的原理，画出一些设备的形状，让他在京师慢慢试验，硝化甘油只有等浓硫酸和浓硝酸制取成功之后再说。
朱伟迪此时才发现，没有工业化，果真是做什么都难，连个浓硫酸都让他一筹莫展。
捣鼓了许多新玩意之后，朱伟迪也发现，此时大明的科学发展完全是靠他这个皇帝领导着一群太监在推动着。于是他脑子里突然有了一个奇怪的念头——要不要组建一个大明皇家太监科学院？
春节后，朱伟迪再次去兵仗局转了转，此时兵仗局制作出鸟铳可以改进的地方已经没有多少，经过杖弊那一出后，兵仗局的质量管理也做得非常严格，比之大明朝任何时代都要严格，已经不会再有开两枪就炸膛的残次品。
看着试射后的穿甲效果，朱伟迪满意地点了点头。让他头疼的只是这玩意的哑火率实在有点高，在无风的时候都超过了一层还要多一点，起风的日子就更高，战争前景有点堪忧。
至于遂发枪，工匠们只是找出了合用的燧石，那个撞击式的遂发火枪还是没有工匠有能力做出，此时也没有官员呈上进口的西方遂发枪。朱伟迪郁闷地估计了下，这种新武器就算研发出后的性能估计也不是很稳定，要达到量产的程度也不知还要等几年。
别说遂发枪，就是火绳枪的产量现在也堪忧，兵仗局的熟练工匠现在只有千人不到，新招的学徒们还在锻炼学习中，按照掌印太监张德宝估计，以目前的进度，兵仗局这一年撑死了能有个六千支不左右的产量。还不够装备卢象升那个新军。
火枪的问题需要时间，朱伟迪也只好把精力放到在火药技术改进方面，本来他还以为火药定装是新的先进技术，不想一问才知道，当年戚家军老早就有一套自己的火药分类定装方法，只不过他们用的是小竹筒。
至于火药配方，朱伟迪倒是记得黑火药的准确化学反应方程式和哪几种元素的相对原子量，不过用那个算出的配比是原材料纯度99%以上才适用，要制出威力最大的火药，只得在原材料提纯等方面去想法子。
在工匠们迟迟想不出黑火药还有什么可改进的方面后，朱伟迪亲自去瞧了瞧**流程。
硝石的提纯方法当然是重中之重，此时的硝石提纯分三步：
（一）将天然硝石放在无杂质的淡水中进行溶解，将其中的泥沙等颗粒性杂质初步沉淀后剔除。
（二）用一定数量的鸡蛋清、红萝卜作为吸附物，放入硝溶液多次煮沸，吸附其中的渣滓及盐碱成分，尔后将之用爪篱捞出。
（三）将水胶放入经过前两步工艺提纯后的硝溶液中再次煮沸，尔后将硝溶液倒入瓷瓮中冷却凝固，使废水浮在瓮上，泥末沉于瓮底，纯硝居于中央，去水除渣滓后，取出纯硝晒干。
上述三步工艺后，每100斤天然火硝只能取30斤合用的火硝，提纯后的纯硝呈白色结晶状。在手工业时代，没有合格的过滤装置，这种耗费不小的方法也是无奈之举。
了解了硝酸钾提纯的工艺后，朱伟迪果断把自己所学的物理知识用上，想琢磨出进一步的改进和提纯方法。
朱伟迪在第一步让工匠们抛弃了淡水而采用了纯度更高的蒸馏水，试用过后发现火药威力也没有太明显的提升，只得放弃了这个多余的步骤。
至于过滤工艺，朱伟迪也没有好办法，只得吩咐太监们去想办法。他初步的想法是制造滤纸或者一些纤维制品等过滤用材料，这个实验已经在太监官理的工坊里展开，不过要看到成效，也不知要到哪一年。
此时的工艺提纯的硝酸钾，其实还有进一步提纯的方法——冷却热饱和溶液结晶法。加热到80摄氏度左右，加入已经精炼的硝酸钾，使溶液饱和，再降温到20摄氏度左右，用上述方法提纯后的硝酸钾纯度显然会更高。
硫磺的提纯方法。此时的主要工艺有四步：
（一）将天然硫块捣碎，去沙粒和杂质。
（二）将捣碎的硫块放入大锅加淡水煮沸，去除杂质后倒入瓷盆内沉淀一日后，将沉淀物剔除，取得粗硫。
（三）按10斤粗硫、2.5斤牛油、1斤麻油的比例，将粗硫放入牛油和麻油混合液中煎煮，使油不粘糊硫黄，再用柏叶加入锅中与硫黄同煮，吸去锅中成黑色的渣滓。
（四）将去渣的粗硫放入沸油中煎煮，待油面泛起黄沫后放入盆中冷却，最后除去面上的黄沫和杂质，取得无渣滓、去油性的纯硫黄。
上述三步工艺后，提纯后的硫黄呈柠檬色块状结晶，利用硫的熔点沉降杂物提纯取的硫纯度其实还算是不错。不过这种方法要用到并不便宜的食用油，朱伟迪自然还是想改进下。
亲自上马试验了下硝酸钾的提纯技术改进后，朱伟迪发现要开展研究还是群策群力比较好，正好各地收钱的太监被召回了不少，这些人闲着也是浪费，于是便下令让他们去研究硝酸钾和硫的提纯。
至于碳粉，这个明人的方法制作的效果已经很不错，朱伟迪看了后也不觉得有什么可改进的。
至于进一步的制作，由于考虑安全因素，随从们都不让朱伟迪去看。
不过他也懒得看，大明的黑火药制法《纪效新书》等书籍上有详细的记载，此时大明已经掌握了湿制法和非常粗糙的颗粒化处理工艺。
想进一步提高黑火药威力，朱伟迪能记得的方法只有石墨抛光表面，还有用更先进标准的机械粉碎磨制原材料等。
这些技术也不是随便说说便能有，只得让有让火药制作工坊的太监和字涵普那个机械设计作坊合作想想法子，短时间也出不来成效，只有砸钱慢慢去研究。
想短时间出成效的方法朱伟迪也知道，弄出高浓度的无水酒精，把火药放入酒精用湿压法把火药压缩后把火药晾干，威力便会有很大的提升，据说最大可以达到tnt炸药60%的威力。
无水酒精其实好弄，要提纯酒精，最大的难点在除水，古人不知道方法，朱伟迪却是很清楚，把酒加热后的气体通过生石灰便可除去水蒸气。经过几个月的研究，下面的工匠们已经造出了合适的装置，无水酒精此时已经可以量产。
在酒精工坊上报了无水酒精已经可以小规模批量生产后，朱伟迪便决定把这种新的湿法压制的黑火药弄出来，理所当然地，他又想起了那个他派去研究硝化甘油的倒霉太监高起潜，而巧的是高起潜此时也主动上书上报了研发硝化甘油的困难。
高起潜上书说：他无能，他惶恐，实验了好几百次，皇帝给的蒸馏绿矾油法都没能造出浓绿矾油。第一步就完成不了，后面那些什么硝酸更是无法弄出。
看了高起潜的上书后，朱伟迪自己亲自动手试了试，发现自己介绍的方法果然不行，此时他才把自己还给老师的物理化学知识想起。
此时能得到的都是天然绿矾，并不是纯硫酸铁，里面有大量杂质，高温煅烧后得到的绿矾油是由水、硫酸、悬浮物、胶体、溶解物构成的混合体，成分极其复杂，用来做伏打电堆没问题，要制浓硫酸是不可能的。
浓硫酸也不是稀硫酸加热蒸馏能得到的，硫酸浓度越大沸点越大，到最后还会与水成为共沸物，压根就没法蒸馏得到出达到硝化反应要求的浓硫酸。
想了想后，朱伟迪痛苦地发现要制取浓硫酸，只有用接触法或者铅室法。接触法的催化剂朱伟迪倒是知道化学成分，不过，没有工业时代的化学分析仪器和提纯技术，那玩意还是不要去想，只有考虑下十八世纪出现的铅室法制硫酸。
在什么都没有的手工业时代，要用铅室法制取硫酸，也不是不可能。铅室法的材料也不是没有，大量的铅，这玩意以大明的技术也不难弄出，只是铅室法还需要的纯度不错的硫和硝石，以现在的提纯技术也勉强合用。只是具体的技术细节还有些难度，还要经历长时间的技术改进。
经过这么一出，朱伟迪很快意识到自己的错误。高起潜暂时也不用去碰什么硝化甘油了，但是他接下来的任务却比制造硝化甘油还要危险，他的新任务现在变成了去把黑火药放入无水酒精中压制。
不过这种压制黑火药的方法，却比制造硝化甘油还要危险。黑火药和高纯度酒精都是极度易燃易爆的玩意，一点点摩擦，振动，压制时力度稍大，都可能会产生爆炸。
高起潜本来以为自己逃过一劫，在看到朱伟迪写给他的新实验注意事项后，差点没吓晕过去。
硝化甘油高起潜没见过，也不知道威力，还不是特别害怕，而黑火药的威力他就很清楚了，大明朝的火药厂爆炸事件也不是只有一起两起，远的不说，就去年的王恭厂大爆炸，他至今还是记忆犹新。
一想到去年那场恐怖的大爆炸，他当时就起了逃跑的念头。只不过，逃跑只是痴心妄想，别说大明没有他的容身之地，就是这一座小山，周围布置的锦衣卫几乎达到了三步一岗五步一哨的程度，连耗子都不见得逃得出去，何况他这么一个大活人，只有硬着头皮做下去。
铅室法制取硫酸朱伟迪也没放弃，另外找了个识字的太监，告诉他大致的原理，画出一些设备的形状，让他在京师慢慢试验，硝化甘油只有等浓硫酸和浓硝酸制取成功之后再说。
朱伟迪此时才发现，没有工业化，果真是做什么都难，连个浓硫酸都让他一筹莫展。
捣鼓了许多新玩意之后，朱伟迪也发现，此时大明的科学发展完全是靠他这个皇帝领导着一群太监在推动着。于是他脑子里突然有了一个奇怪的念头——要不要组建一个大明皇家太监科学院？