第一步精選硝石:選取純度高、雜質少的硝石。
第二步粉碎硝石:將硝石粉碎成較小的顆粒,可以增大硝石與空氣的接觸面積,使乾餾反應更加充分,有助於提高硝酸的產量。因為硝石顆粒越小,其內部的成分就越容易與外界的熱量和氧氣發生反應,從而更有效地轉化為硝酸。
第三步乾鍋熬煮:選用一口乾淨的鐵鍋,將磨好的硝石粉末放入鐵鍋中,加入適量的水。生火開始熬煮,加熱時要控制火候,溫度要逐漸升高,不能一下子過高。姒啟還沒有溫度計測量,只能透過觀察火焰的顏色、大小和鐵鍋的熱度來大致判斷溫度。
第四步等待反應:隨著溫度的升高,硝石和水會發生反應。硝石主要成分是硝酸鉀會分解產生氧氣和亞硝酸鉀,進一步加熱亞硝酸鉀會繼續分解產生氧化鉀、一氧化氮和氧氣,部分一氧化氮會與空氣中的氧氣反應生成二氧化氮,產生的二氧化氮氣體與水反應,生成硝酸和一氧化氮。
第四步收集硝酸:在加熱過程中,要注意觀察鐵鍋上方的氣體變化。當看到有紅棕色氣體產生時,說明二氧化氮已經形成。可以用一個陶瓷罐放在鐵鍋上方,收集產生的氣體。隨著氣體與容器中的水接觸,就會生成硝酸。
第五步提高純度:此刻收集到的硝酸溶液中可能含有一些雜質,如未反應完全的硝石、一氧化氮等。可以透過靜置、過濾等方法去除雜質,提高硝酸的純度。
這種方法制作硝酸是非常危險和困難的,首先反應過程中會產生有毒氣體,如二氧化氮和一氧化氮,姒啟必須選擇在寬廣的場地下進行。其次加熱過程需要控制好溫度和火候,否則可能會導致反應失控甚至爆炸。
因為危險性極大,以上流程姒啟打算先自己嘗試一番,再做成傻瓜式生產流程。他招呼了幾個接觸過鍊金術的人便開始了製作硝酸。不過還好姒啟前世的化學學位不是白拿的。他十分自信自己對於溫度的把控,花了兩天的時間,姒啟終於製作好五十斤的硝酸溶液;
接下來就是製作硫酸,姒啟在擁有了大量的硫磺礦後,直接選擇使用硫黃礦石來製作硫酸。
當然在沒有硫磺礦之前,他也想過用溼毛巾在煙囪口收集煤煙,用煤煙製作硫酸,但是這種方式製作出來的硫酸純度低,效率低下是下下策。好在找到了硫磺礦,而且硫磺礦石製作的硫酸濃度高,產量也比煤煙法大太多了;
隨著一車一車的硫磺礦從赤土坡運送到青龍城,姒啟讓人們對其根據純度進行分類。
製作硫酸理論上簡單截說,就是將精選過的優質硫磺礦石放在密封乾鍋中乾燒,乾燒的硫磺礦石在高溫下會升華,變成硫磺蒸汽。硫磺蒸汽會進入乾鍋上方的玻璃導管,跟隨玻璃導管硫磺蒸汽會經過一個很大的冰水桶,冰水會將玻璃導管內的硫磺蒸汽快速冷卻冷凝,使其變為液體,這種液體就是液態硫磺。接下來最重要的一部分來了,那就是需要對液態硫磺進行兩次氧化反應,形成二氧化硫和三氧化硫,之後加水就是硫酸溶液了;
但是最難的就是氧化反應這個階段,為了完成這個階段,姒啟在熬煮硝石的過程中,對乾鍋進行改裝。經過化學方程式測算,硝石在熬煮過程中會產生氧氣;因此他對硝石乾鍋周圍進行密封,密封蓋頂部插入一根竹筒,竹筒連線牛馬動物的膀胱。硝石在熬煮過程中產生氧氣,氧氣透過竹子進入膀胱進行儲存。因為正常大氣壓下氧氣比空氣重,所以姒啟在從動物膀胱下方再插上一根帶閥門的出氣管,出氣管將氧氣不斷匯入裝有液體硫磺溶液的反應罐中。
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