63.硝石的歷史（五）：美國內戰時期南方盟軍是如何生產硝石的？

硝石的歷史（五）：美國內戰時期南方盟軍是如何生產硝石的？
到美國內戰前期，美國主要的火藥工廠，除了杜邦外，還有三家，這些公司都位於美國北部地區。
當內戰開始時，大多數工廠都站在北方聯邦一邊。
南方聯盟軍隊發現他們嚴重缺乏戰爭物資：他們只有幾個小型軍火庫、一家大型鋼鐵製造商和幾艘海軍艦艇。
為了累積所需的材料，成立了硝石和採礦局，負責取得銅、鐵、鉛、硫磺、硝石等材料。
當然，最重要的就是硝石生產工作。
南部的一些洞穴有石灰岩地板，這些洞穴的泥土富含蝙蝠和其他洞穴居民的硝石沉積物。
阿拉巴馬州塞爾瑪、田納西州沙利文縣和馬里恩縣的洞穴硝石被開採使用，但依舊無法滿足需求。
因此，同盟軍求助於南卡羅來納州哥倫比亞市南卡羅來納學院的化學和地質學教授約瑟夫·勒孔特（JosephLeConte），請求指導如何從硝石床製造硝石。
勒孔特教授編纂了手冊，供農民在其種植園生產硝石時使用。
他首先說明：人工製造硝石是一個緩慢的過程，在最適合的情況下，硝石也要超過六個月才能生產出來。
但不要氣餒，因為戰爭可能持續幾年。
如果我們現在開始儲備黑土，就可以確保有足夠和長久的硝石供應。
勒孔特教授首先解釋了硝石在自然界中是如何形成的：
形成硝石所必需的一般條件是：
1.存在腐爛的有機質、可以是動物屍體或植物枯枝敗葉，動物的屍體較好。
2.鹼性環境的土壤，如含有鉀鹽或石灰。
3、充足的水分。
4、充足的氧氣。
5.避免日曬雨淋。
這些條件在自然界中也有很多地方具備，例如所有洞穴中的土壤，尤其是石灰岩地區的土壤。
又例如潮濕的地下室、馬廄、糞堆等。
在地下室的牆壁變乾的時候，就會形成一層白色的殼，透過味道很容易檢測出這就是硝石。
在羊圈和牛圈的土壤中也是如此，糞堆下方的土壤中也含有硝石，特別是如果添加了石灰或灰燼，農民在製作堆肥時很常見。
因此，對上述洞穴、地窖、馬厩、圍欄和糞堆的土壤進行硝石檢測非常重要。
如果鹽的含量相當高，可以透過味道來檢測。
如果還有任何疑問，任何化學家或受過教育的醫生都可以檢測。
如果泥土中含有足夠數量的硝石，就可以將其結晶。
上面這是天然硝石產生的原因和條件。
一般來說硝酸鹽就是硝酸鹽，人工生產硝石最主要的就是得到硝酸鹽。
那麼人工生產硝石有哪些重要步驟呢？
最主要的是硝床的創建。
建造硝酸鹽床的最重要的先決條件是充分供應最豐富的徹底腐爛的糞便，通常稱為黴菌或黑土。
首先找到大量發酵成熟的糞便，要么是大自然準備好的，要么是農民和園丁為農業和園藝目的準備的。
為了製作硝床，需要用黏土鋪好地板，並夯實，避免水分流失。
然後，用腐爛的糞便、粗磨的草木灰與樹葉、稻草、小樹枝等製成緊密的混合物。
如果在原來的糞肥堆中沒有充分添加的話，則要使團塊具有孔隙度，並添加相當數量的普通土。
將混合物輕輕地丟在黏土地板上，以形成1.5公尺高、2公尺寬、5公尺長的多孔堆。
然後，整個堆被一個粗糙的棚子覆蓋，以免受天氣影響。
每周用最豐富的液體肥料對堆肥進行澆水，例如尿液、糞水、廁所、污水池、排水溝等裡面的水。
液體的量應使堆始終保持濕潤。
排水溝的建造也應能夠將多餘的液體引導到水池中，在那裡保存液體並用於澆灌堆肥。
每週將材料翻動至15公分的深度，每月將整堆翻動一次。
這將大大加速硝化過程。
最後幾個月，不得再使用尿液或任何類型的液體肥料，僅添加適量的水以保持堆肥濕潤。
原因是，未分解的有機物會幹擾硝酸鹽的分離。
當堆成熟時，硝酸鹽會透過蒸發被帶到表面，並呈現出白色的花狀，可以透過味道來檢測。
當白色的硝石足夠多時，將它從堆的表面除去，深度為三到六厘米，放在遮蔽處，並用水保持濕潤。
當白色外殼再次出現時，再次將其除去，直到獲得足以浸出的量。
由此留下的小土堆通常被用作新堆的核心。
透過這種方法，可以在秋季或初冬獲得充足的硝化土供應。
到目前為止，我們以及知道創建硝酸鹽床的方法，任何農民或園丁都可以輕鬆準備。
但在大規模生產硝石的地方，如硝石種植園，會製作許多這樣的硝床並對稱佈置，以節省空間。
所有這些都在同一場地，有規則排列的排水溝，都通往一個大水箱。
在這樣的種植園裡，一切都可以更經濟地進行，利潤也隨之增加。
勒孔特教授也給了幾種來自歐洲硝石床的製備方法：法國方法、普魯士方法、瑞典方法和瑞士方法。
法國人製備硝床的方法：
首先準備一塊夯實的黏土地板。
在這個地方鋪上一層普通土，混有破碎的舊砂漿或草木灰，厚10到12公分。
然後是一層稻草、樹葉、雜草等。
然後是一層動物的糞便、肉、皮等。
然後再舖一層混合土和砂漿或灰燼，依此類推，直到堆成2公尺高。
通常還會加入小樹枝或稻草來增加空隙。
整個系統受到保護，不受大雨淋和曝曬，每週或每兩週用尿液或糞水澆水，直到有機物完全分解成黑色物質。
那麼要取得硝石需要多久呢？
如果已經收集到了硝化的泥土，那麼馬上就可以得到硝石。
如果已經形成的黑土製作硝酸鹽床，那麼大概需要六到八個月，才能獲得硝石。
如果剛創造好硝床，那麼大約需要十八個月到兩年的時間才能獲得硝石。
普魯士製備硝床的方法。
將五份黑土和一份草木灰泥漿與大麥稈混合，使整個堆留有許多空隙。
然後將混合物堆成2米高、5米長的堆，一側垂直，另一側通過一系列台階規律地傾斜。
通常從上面插入直棍，透過這種方式，空氣和水被引入到堆的內部。
堆上用稻草薄薄地蓋著，以防日曬雨淋。
整個過程經常用尿液和糞水澆灌。
垂直的一側轉向盛行風的方向，該側蒸發最快。
澆灌堆的液體透過毛細作用和蒸發被吸引到這一側，並攜帶硝石，硝石在那裡風化成白色的外殼。
當白色結殼出現時，垂直的壁就會被削掉5到8厘米深，這樣去除的材料就會被保留下來用於結晶硝石。
結晶後留下的土與少量新鮮黑土混合，被丟回堆的傾斜一側，繼續發酵。由於不停地挖掉含有硝石的土和在有階梯的一側補充新材料進來，所以堆的原始形狀基本上保持不變。但是，堆得位置慢慢往有階梯的一側移動。
這種方法大約需要一年的時間才能得到硝石，而這個時間遠超過八個月。
瑞典製備硝床的法。
瑞典為了鼓勵人們參與製造硝石，把硝石當作稅金的一部分，可以拿來抵扣一部分稅金。所以幾乎每一家瑞典人都會小規模的製作一個硝床。
首先是粘土地板。上面放著泥土、黴菌、廢灰、各種動物和植物垃圾的混合物。
添加小樹枝、稻草和樹葉，使其變得多孔。
一層薄薄的覆蓋物，以防止天氣影響，經常用尿液或糞水澆水，並每兩週翻一次。
其製程與法國人一模一樣，只是製備過程和硝化過程沒有分開。
透過這種方法，兩年後苗床就成熟了。
瑞士製備硝床的法。
瑞士小農採用的方法非常簡單，幾乎不需要或不需要管理，並且非常適合美國的丘陵地區。
一個木質地板的馬厩建在山坡上，北坡最好，一端擱在地面上，另一端抬高數米，這樣可以讓下面的空氣自由流通。
馬厩下面挖了一個深兩三英尺、與山坡相符的坑，並用多孔沙子填滿，並摻入灰燼。
動物的尿液被多孔沙吸收，被硝化，大約兩年後即可製取硝石晶體。
耗盡的泥土被送回坑中，再次經歷同樣的過程。這種瀝濾土比新鮮土更快引發硝化作用。
這樣，在第一季作物收穫後，每年都會定期對土壤進行瀝濾。中等規模的馬厩每次浸出約450公斤硝石。
浸出。
當硝化過程完成後，必須對堆土進行瀝濾。
製造商習慣於透過味道來粗略判斷土壤中硝酸鹽的含量。
更準確的方法是浸出少量泥土，煮乾，然後稱量鹽。
對於硝石的萃取需要多少百分比才能有利可圖，有許多不同的意見。
關於這個主題的最佳作家的估計各不相同，每立方米硝化土含鹽量從10公斤到40公斤不等。
在浸出過程中，為了節省燃料，必須努力獲得盡可能濃的溶液，同時提取全部或幾乎全部的硝酸鹽。