如何生产硝石 硝石的重要性不只是用於制造火药；把肉加工要硝石、皮革需要硝化、硝石可利尿、解毒 与消肿；如果你想来一杯冰啤酒，也需要用到硝石来制冰。 关於硝石生产的最清晰描述可追溯到 1561 年，作者是杰勒德-洪里克（Gerard Honrick ）；将黑土（即堆肥，主要是粪便）、尿液（尤其是饮酒者的尿液）、粪便（最好是用燕 麦喂养的马）、巴黎灰泥和牡蛎壳放置在一个铺有砖块的干燥区域；每两周翻动一次，至 少持续一年。墙壁和地板上都要清扫粗硝石，它们 "会像雪一样挂在上面"。 这种看似简陋的方法，就像随後的净化系统一样，有着惊人的复杂性，对那个时代的人来 说，其化学机制是个谜。其化学变化如下:尿液提供了铵离子（NH），随後铵离子升高， 钠离子（Na）降低，铵被亚硝酸单胞菌和亚硝酸杆菌转化为硝酸根离子（NO3）；这些细 菌的生长需要碳酸钙（CaCO3）、营养生长介质（黑土和马粪）、通气（每两周翻动一次 ）以及调节 pH 值范围。 PH 值范围由氢氧化钙（Ca(OH)2）提供，氢氧化钙由石膏中的氧化钙（CaO）形成，值得 注意的是，喂食燕麦的马产生的粪便中钾（K）含量相对较高，而钠（Na）含量较低，因 此，粗硝石主要含有正离子K、Na、Ca 和负离子NO、CO、OH和 CL（後者是氯化物，主要 来自尿液）。 当然，问题在於如何净化 K 离子和 NO3离子，去除氯化物相对简单；将粗硝石（"浸出液 "）煮沸，使所有盐类溶解，然後冷却至室温。在室温下，氯化物比硝酸盐或氢氧化物更 易溶解，因此 NO3会从溶液中析出，而其他阳离子则大部分溶解。这样，冷却容器底部的 盐就得到了部分净化。 早期的火药是粉状的，其实就是把火药的三种成分，即硝石、木炭和硫磺磨成粉，以干燥 的状态混合在一起，所以，黑火药是一种混合物，而不是化合物。粉状火药有几个大缺点 ，其一是制作过程中粉尘四处飘散，许多火药制造商在工作中都遇到过粉尘爆炸事故。其 二是粉状火药的威力难以预测，粉状火药在枪中压得太紧，装药可能会爆炸，也可能会产 生裂缝并爆炸，从而毁坏枪支。其三是制作粉状火药时，是把硝石、木炭、硫磺先磨碎後 再混合，当他们装在火药桶後，在长途运送时，因为路途的颠簸，震动会导致颗粒最小的 火药沉淀在桶底，而颗粒较大的火药则会移动到桶顶，这样会造成火药的威力不均，所以 要使用时，还要再均匀混合过一遍；这是一个危险的过程，会产生爆炸性粉尘云，而且在 战场上也不方便进行。其四就是粉状火药容易受潮。 为何火药容易受潮?原因是产生硝石时会使硝石(硝酸钾)（KNO3）受到 Ca(NO3)2 (硝酸钙 水合物)和 NaNO3(硝酸钠)的污染，硝酸钙水合物与硝酸钠具有吸湿性，即它们会吸收空 气中的水分，除非硝石或火药除非保存在密封的容器中，否则很快就会变得异常潮湿。 所以有人想出一个办法，把火药制成面疙瘩或饼状，这样外层湿润，内层干燥，然後在使 用前将这些火药揉碎或磨碎，降低潮湿带来的影响。 火药的颗粒影响燃速与爆炸的威力 粉状火药在威力上也不如颗粒火药，很多人会觉得怀疑，如果成分比例相同的火药，不是 一样的东西吗?为何形状不同，威力会产生不一样的变化呢?原因是因为火药的爆炸是由两 个不同的过程组成，那就是点火与传播。 在一开始的点火状态，火药只在火药粒表面燃烧，而不在火药粒内部燃烧，燃烧速度恒定 在 0.2 英尺/秒左右；火药颗粒越小，燃烧速度(燃速)就越快（因为它的表面与体积之比 高於大颗粒火药颗粒）；问题是接下来的传播，热能以500 摄氏度的高温下以约30 英尺/ 秒的速度在颗粒与颗粒之间发生的，传播现象带来更多的点火，产生更多的能量；因为粉 状火药颗粒细，缺乏足够的内部空间进行有效的传播，所以传播现象不明显；这也是为何 颗粒火药燃烧得比粉状火药慢，但威力却更大。 根据这两种火药的不同特性，所以能快速燃烧的粉状火药用於引火药，颗粒火药用於发射 药。 如何检测火药的品质 枪炮匠会先目测，优质黑火药的颜色应该是均匀的深灰色（或板岩色）。如果颜色带有蓝 色或非常黑，则表明粉末中含有过多的木炭或水分。红炭制成的粉末（如可可粉）应呈棕 黑色。 之後，他们会用眼睛或放大镜检查一个小样本，正确混合的粉末即使被碾碎也不应该出现 任何颜色差异，如果出现各种颜色，说明粉末没有混合均匀，如果出现尖锐的颗粒，说明 成分没有被正确粉碎。粉末中出现亮点或蓝白色斑点说明硝石在干燥过程中发生了渗出， 这也会影响火药的性能；然後让粉末流过一张纸，再对纸张进行检查。正确制作的粉末不 应该把颜色转移到纸上。如果出现这种情况，说明粉末中的水分或灰尘（粉末）太多。 火药制造商还会检查的是颗粒火药的坚固性，质量好的颗粒火药不容易被手指压碎，它不 应该立刻变成粉末，而应该碎成有棱有角的碎片。 到了19世纪的德国，他们会将 1.1 磅的粉末装入皮袋，然後将皮袋放入离心机中，以每 分钟 15 转的速度旋转 15 分钟，之後，他们会将其取出并再次称重，重量损失不得超 过 1.55%。 在法国，他们会先把样品进行除尘，然後把8公斤的样品装入一个可容纳12公斤的桶中， 这意味着桶内约有1/3的空间是空的。然後，准备两个15度斜角，长5公尺的倾斜木板，排 成V字形，从一边木板滚下去，然後木桶再爬上另一个木板，这个过程重复 100 次，这样 木桶总共走了1000公尺。 然後拿出火药样品，除去粉末，对剩余的颗粒称重，如果火药的重量损失不超过 0.20%， 则被视为质量良好。 还有一个办法是测量火药的密度；这个测量的工具在19世纪的欧洲许多国家都有使用；它 由一个由黄铜或铜制成的测量容器组成，经过精确校准，可精确容纳 1 公升的材料。 在其上方放置一个漏斗，漏斗具有圆锥形底部和正好14公分的孔；漏斗底部与测量容器上 缘之间的高度刚好为 40 公分，漏斗底部放置一块切断板 ，以调节火药的流量；当火药 被倒满後，对容器进行称重，并除去测量容器的重量，然後可得到火药的重量；重复三次 ，以得到平均值；以平均值除以一公升，然後得到火药的密度。 每一个国家，对火药的密度有不同的标准；例如德国，步枪火药必须在0.905到0.925之间 ，加农炮火药必须在0.915到0.935之间，大颗粒火药在0.960到0.980之间；在奥地利，大 颗粒火药的标准必须在0.907到0.951之间；瑞士则是步枪火药火药的密度在0.955到0.975 之间，而火炮火药的密度在0.960到0.970之间；法国的标准则是火枪火药的密度在0.830 到0.870。 --

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