第967章 制氨法
第967章 制氨法
被父親下令之後，李文全不敢怠慢，第二天便開始著手了解肥料生產的現狀。
他先是去了城外的肥田粉作坊。
說是作坊，其實是附屬於煉鋼廠的一間廠房，占地不大，十幾名工匠守著幾口鉛制的反應釜。
李文全在門口站了一會兒，看到工匠們將煉焦爐出來的煤氣通入硫酸溶液中，反應後結晶出白色的硫酸銨粉末。
整個過程又髒又嗆，煤氣的刺鼻氣味瀰漫整個車間，工匠們臉上都蒙著一層灰黑的粉塵。
這座作坊的主事姓蔣，是京師鋼鐵廠的老工匠，被調過來管這攤子事。
他見李文全親自來了，連忙迎出來，在圍裙上擦了擦手：「李董事長，您怎麼親自來了？這地方髒，屋裡坐。」
李文全疑惑地看向這個主事，這名主事說道：「咱們作坊也是倭銀公司投資的產業之一，我在倭銀公司的董事大會上見過您。」
原來這也是倭銀公司的產業啊。
倭銀公司如今已經不是個簡單的貿易企業，它將利潤投入到京畿地區很多的工廠中，控制了不少產業。
李文全擺擺手說道：「不坐了，你跟我說說，這肥田粉一天能產多少？」
蔣主事撓了撓頭：「實話說，一天也就三五百斤。咱們這作坊全靠煉鋼鐵產生的煤氣，煤氣多的時候能多產點，煤氣少了就沒法干。」
「鋼廠那邊也是看產量說話的，人家煉鋼才是正事，咱們這肥田粉，說到底就是個搭頭。」
他頓了頓說道：「產量上不去，銷量也一直不大。京畿附近的農戶，用肥田粉的也就那些種菜的大戶，種糧食的小農戶嫌貴，一畝田撒個二十斤肥田粉，成本比農家肥高出一大截，他們也捨不得。」
李文全點了點頭，這個和他之前的市場調研結果一樣。
化肥好不好？化肥能不能增產，經過這些年來的宣傳，農戶也明白化肥的作用。
但是化肥的價格對他們來說還是太高了。
李文全又問了幾個細節。
蔣主事告訴他，現在用的方法是「回收法」，就是利用鋼鐵廠煉焦和造煤氣時產生的氨氣廢氣，導入硫酸中反應生成硫酸銨。
這個方法最大的問題就是完全依附於鋼鐵廠，鋼鐵廠不停產，才有氨氣可回收，鋼鐵產量上不去，氨氣的量也就上不去。
而且氨氣在煤氣中的含量本來就不高，提取效率也低，導致產量一直上不去。
離開作坊後，李文全又去了城東的農具鋪子，找鋪主聊了聊肥田粉的銷路。
這座商鋪也是當年東宮旗下的商鋪，李文全在當今皇帝做太子的時候，負責過東宮旗下商鋪的經營。
這掌柜也是李文全的老熟人了，當年籌建倭銀公司的時候，他還想要將這個掌柜帶去倭銀公司，但是對方年事已高，不願意去海外折騰拒絕了李文全。
掌柜說道：「說到底，還是產量太小，價格下不來。」
「要是能把產量翻個幾番，把價格降下來，那農戶肯定搶著買。」
李文全回到馬車上，把今天打聽到的信息在心裡過了一遍。
回收法受制於鋼鐵廠的產量，大規模量產肯定不能靠這個。
如果要用硫酸銨，就得另想辦法，不用廢氣回收。
但這涉及到化學反應工藝和新建工廠，投入和技術門檻都不低。
馬車在長安街上噠噠前行，李文全靠在車壁上，閉上眼盤算著。
父親說得對，化肥這事要是真做成了，不僅是賺錢的事，更是功在社稷的事。
也不知道實學會那邊，陶學士能不能有辦法。
等到李文全回到家中，卻發現家中有客人。
管事的將他引入父親的書房，武清伯李偉正在和一名中年人熱情交談。
「來來來，陶博士，這是犬子文全。」
接著李偉向李文全介紹道：「這是陶學士最器重的弟子，建工學院的博士祭酒陶勘陶博士。」
陶勘雖然是實學研究者，但也不是兩耳不聞天下事的書呆子，知道李文全富可敵國。
而他是陶觀的弟子，也清楚經費對於科研的重要性，熱情地向李文全行禮。
李文全連忙向陶勘回禮。
陶勘向李文全說道：「李世子，實不相瞞，我已經研究了兩年多的肥田粉。」
李文全示意他繼續說。
「肥田粉是民間的叫法，按照陶師的命名方式，應該叫做硫酸銨。」
陶觀能成為學士，除了他的眾多發明之外，最重要的是兩個貢獻。
一個是他統一了化學的命名方法，他在蘇澤的啟發下，建立了一套化學物質命名方法，比如硫酸、硝酸，這套方法已經在化學研究的圈子裡廣泛使用。
第二個是他開始了定量分析，通過定量的分析，確定了物質的構成，將化學反應公式化和定量化。
在如今，這套方法已經被廣泛接納，甚至不是研究實學的產業界人士，比如李文全都能聽得懂了。
陶勘從袖中取出一捲圖紙，鋪在桌上：「硫酸銨這東西，說到底就是氨氣溶於硫酸生成的。」
「我仔細分析過，真正對莊稼起作用的，是氨氣中含有的氮元素。而氨氣這東西，味道和尿味一模一樣。」
李文全皺眉問道：「這和尿有什麼關係？」
陶勘說道：「我做了個小實驗。把新鮮的人尿密封加熱，收集冒出來的氣體，通入硫酸里，同樣得到了硫酸銨的結晶。」
李文全愣了一下：「你是說肥田粉和農家肥，本質上是一樣的東西？」
陶勘點頭說道：「正是如此，農家肥之所以能肥田，是因為其中的含氮有機物在土壤中被微生物分解，緩慢釋放出氨氣。」
「而硫酸銨施入土中，遇水直接溶解，莊稼根系吸收更快。兩者的真正有效成分，都是氨。」
李文全若有所思，手指輕輕敲著桌面。
陶勘繼續說道：「所以問題的關鍵，就是如何大規模製造氨氣。回收法只能依賴鋼鐵廠，產量永遠上不去。」
「我這兩年在建工學院的實驗室里試了不少方法，最後摸索出一條可行的路子。」
李文全問道：「什麼路子？」
陶勘指著圖紙上畫的一個反應裝置圖：「我找到了一種方法，可以用電石製作氨。」
李文全沒有聽懂，示意他詳細解釋。
陶勘說道：「電石這東西，李世子應該知道，京師鋼鐵廠已經開始小規模生產了。它的本名是碳化鈣，是煤和石灰石在電爐中高溫熔煉出來的。」
「我發現的反應是這樣的：把電石磨成粉末，先通入氮氣進行反應生成新的化合物，這種化合物再加水，就能釋放出氨氣。」
「這個反應速度很快，可控性也比回收法強得多。只要把電石準備好了，生產一環接一環，不需要像回收法那樣看鋼鐵廠的臉色。」
李文全眼睛一亮，如果肥田粉能夠脫離鋼鐵廠獨立生產，那產量不就上來了嗎？
他連忙問道：「預計產量能有多大？」
陶勘說道：「如果設備夠大，工藝夠穩定，理論上產量可以比回收法高出幾十倍。關鍵在於反應需要高溫高壓，這一點我目前還沒完全解決。」
「高溫高壓？」李文全面色微緊，「要多少度？」
陶勘說道：「我試過幾次，反應溫度至少要在二百度以上，壓力需要密封的反應容器，這樣的條件，普通的鐵鍋鐵釜承受不住，空氣會膨脹漏氣，甚至會炸開。」
李文全倒吸一口氣：「那是會出人命的。」
陶勘點頭：「是。所以我想建一座專門的容器，用厚壁的鐵罐，罐體要能完全密封，內部要襯一層耐腐蝕的釉面或陶瓷。罐體外面加夾層蒸汽加熱，把溫度升上去。」
「還要裝安全閥，當壓力超過安全線時自動放氣。」
李文全沉默了一會兒，問道：「這東西造得出來嗎？」
陶勘說道：「能。京師鋼鐵廠已經在生產高爐用的鑄鐵件了，造這種厚壁罐體應該問題不大。」
「關鍵是加工精度和焊接手藝。如果季世子能幫我聯繫鋼鐵廠的巧匠，按照我的圖紙鑄造，我有信心造出來。」
李文全看向父親李偉。
李偉說道：「工部那邊，本會長還是能說得上話的，京師鋼鐵廠只要能造出來，咱們下訂單購買就是了。」
李文全畢竟是商人，他更考慮成本問題。
他問道：「這工廠大概需要多少銀元？」
陶勘說道：「我剛才算過，如果只建一座小型的實驗裝置，蓋個廠房，連設備加材料，大約需要這個數。」
他伸出一根手指。
李文全倒吸一口氣問道：「一萬元？」
陶勘點頭：「一萬銀元。如果實驗成功，再擴建到能供應一府之地的大廠，後續投入恐怕要五萬到十萬元。」
這個投入還是超過了李文全的預算，但是他注意到陶勘說的是「一府之地」。
他問道：「一府之地？一座工廠，能夠供應一府之地的農田？陶博士，你知道一府之地多少田嗎？」
陶勘說道：「李世子，在下當然知道一府需要多少，但是這工業生產就是這樣，只要工廠運轉起來，就是日夜不休的生產，產量是非常巨大的。」
「李世子，還記得硫酸的價格嗎？陶師說當年東宮商鋪製作醬油的時候，綠釩是所有原料中最貴的，現在硫酸的價格呢？」
這下子李文全明白了，他點頭。
硫酸是工業的重要原料，他也知道不少京畿的商人投資建設了硫酸工廠。
自從使用鉛室法製作硫酸後，硫酸的產量大增，市場上的硫酸價格也連續走跌。
他也曾經去考察過硫酸工廠，見到一座硫酸工廠的產量後，他才熄滅了投資的想法，這已經是激烈競爭的市場了，不再是以往的暴利行業了。
不僅僅是硫酸，凡是工業化大規模生產的東西，價格很快都會落下來。
李文全咬了咬牙：「行。一萬銀元，我出了。但是陶博士，你要保證半年內看到成果。」
陶勘拱手：「李世子放心，我陶勘既然敢接這個活，心裡是有底的。」
聽到這裡，李文全才算是稍稍安心。
陶勘既然是陶學士的得意門生，他這麼有把握，肯定是能辦成的。
說定了工廠的事情，李偉又說道：「陶博士，再說磷肥的事情吧。」
陶勘說道：「其實會長和世子想錯了，這磷肥反而是最容易的。」
「磷肥的原料不需要複雜的化工合成，直接開採天然礦物就行。」
「當年鎮海伯經度航行時，在南海和東洋海域發現了很多堆積了鳥糞的海島。這些鳥糞經過千百年堆積，已經形成了厚實的礦層，富含磷元素。」
李文全皺眉問道：「鳥糞也能做肥料？」
陶勘點頭：「正是。鳥糞中含有的磷酸鈣，磨成粉末後直接施用到地里，就有一定的肥效。」
「如果用硫酸處理一下，效果更好，可以製成過磷酸鈣。陶師的實驗室現在用的磷，都是從這些鳥糞石中提煉的。」
他頓了頓補充道：「京畿地區的磷肥需求不大，主要是因為產量上不去，價格下不來。但如果能大規模開採這些鳥糞石，成本就能大幅降低。」
「以世子在航海界的威望，組織船隊去那些海島開採運輸，磷肥生產就能配套起來。」
李文全沉思片刻，問道：「這些海島在什麼地方？距離大明遠不遠？」
陶勘答道：「具體航線，宮裡有詳細的海圖，當年宸公公也有所記錄。」
宸昊曾經作為宣慰使，和張敬修一起前往南洲，他的航海記錄也存放在司禮監中。
「據陶師說，最遠的一處距離廣東不過半個月航程，近的就在瓊州府以南。只要派幾艘船，帶足人手和工具，一年之內就能運回幾千噸鳥糞石。」
李偉插話道：「那還等什麼？文全，你趕緊聯繫倭銀公司的舊部，把船和人手調起來」」
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李文全立刻說道：「行。我明日就去倭銀公司，看看還有沒有閒置的船。」
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被父親下令之後，李文全不敢怠慢，第二天便開始著手了解肥料生產的現狀。
他先是去了城外的肥田粉作坊。
說是作坊，其實是附屬於煉鋼廠的一間廠房，占地不大，十幾名工匠守著幾口鉛制的反應釜。
李文全在門口站了一會兒，看到工匠們將煉焦爐出來的煤氣通入硫酸溶液中，反應後結晶出白色的硫酸銨粉末。
整個過程又髒又嗆，煤氣的刺鼻氣味瀰漫整個車間，工匠們臉上都蒙著一層灰黑的粉塵。
這座作坊的主事姓蔣，是京師鋼鐵廠的老工匠，被調過來管這攤子事。
他見李文全親自來了，連忙迎出來，在圍裙上擦了擦手：「李董事長，您怎麼親自來了？這地方髒，屋裡坐。」
李文全疑惑地看向這個主事，這名主事說道：「咱們作坊也是倭銀公司投資的產業之一，我在倭銀公司的董事大會上見過您。」
原來這也是倭銀公司的產業啊。
倭銀公司如今已經不是個簡單的貿易企業，它將利潤投入到京畿地區很多的工廠中，控制了不少產業。
李文全擺擺手說道：「不坐了，你跟我說說，這肥田粉一天能產多少？」
蔣主事撓了撓頭：「實話說，一天也就三五百斤。咱們這作坊全靠煉鋼鐵產生的煤氣，煤氣多的時候能多產點，煤氣少了就沒法干。」
「鋼廠那邊也是看產量說話的，人家煉鋼才是正事，咱們這肥田粉，說到底就是個搭頭。」
他頓了頓說道：「產量上不去，銷量也一直不大。京畿附近的農戶，用肥田粉的也就那些種菜的大戶，種糧食的小農戶嫌貴，一畝田撒個二十斤肥田粉，成本比農家肥高出一大截，他們也捨不得。」
李文全點了點頭，這個和他之前的市場調研結果一樣。
化肥好不好？化肥能不能增產，經過這些年來的宣傳，農戶也明白化肥的作用。
但是化肥的價格對他們來說還是太高了。
李文全又問了幾個細節。
蔣主事告訴他，現在用的方法是「回收法」，就是利用鋼鐵廠煉焦和造煤氣時產生的氨氣廢氣，導入硫酸中反應生成硫酸銨。
這個方法最大的問題就是完全依附於鋼鐵廠，鋼鐵廠不停產，才有氨氣可回收，鋼鐵產量上不去，氨氣的量也就上不去。
而且氨氣在煤氣中的含量本來就不高，提取效率也低，導致產量一直上不去。
離開作坊後，李文全又去了城東的農具鋪子，找鋪主聊了聊肥田粉的銷路。
這座商鋪也是當年東宮旗下的商鋪，李文全在當今皇帝做太子的時候，負責過東宮旗下商鋪的經營。
這掌柜也是李文全的老熟人了，當年籌建倭銀公司的時候，他還想要將這個掌柜帶去倭銀公司，但是對方年事已高，不願意去海外折騰拒絕了李文全。
掌柜說道：「說到底，還是產量太小，價格下不來。」
「要是能把產量翻個幾番，把價格降下來，那農戶肯定搶著買。」
李文全回到馬車上，把今天打聽到的信息在心裡過了一遍。
回收法受制於鋼鐵廠的產量，大規模量產肯定不能靠這個。
如果要用硫酸銨，就得另想辦法，不用廢氣回收。
但這涉及到化學反應工藝和新建工廠，投入和技術門檻都不低。
馬車在長安街上噠噠前行，李文全靠在車壁上，閉上眼盤算著。
父親說得對，化肥這事要是真做成了，不僅是賺錢的事，更是功在社稷的事。
也不知道實學會那邊，陶學士能不能有辦法。
等到李文全回到家中，卻發現家中有客人。
管事的將他引入父親的書房，武清伯李偉正在和一名中年人熱情交談。
「來來來，陶博士，這是犬子文全。」
接著李偉向李文全介紹道：「這是陶學士最器重的弟子，建工學院的博士祭酒陶勘陶博士。」
陶勘雖然是實學研究者，但也不是兩耳不聞天下事的書呆子，知道李文全富可敵國。
而他是陶觀的弟子，也清楚經費對於科研的重要性，熱情地向李文全行禮。
李文全連忙向陶勘回禮。
陶勘向李文全說道：「李世子，實不相瞞，我已經研究了兩年多的肥田粉。」
李文全示意他繼續說。
「肥田粉是民間的叫法，按照陶師的命名方式，應該叫做硫酸銨。」
陶觀能成為學士，除了他的眾多發明之外，最重要的是兩個貢獻。
一個是他統一了化學的命名方法，他在蘇澤的啟發下，建立了一套化學物質命名方法，比如硫酸、硝酸，這套方法已經在化學研究的圈子裡廣泛使用。
第二個是他開始了定量分析，通過定量的分析，確定了物質的構成，將化學反應公式化和定量化。
在如今，這套方法已經被廣泛接納，甚至不是研究實學的產業界人士，比如李文全都能聽得懂了。
陶勘從袖中取出一捲圖紙，鋪在桌上：「硫酸銨這東西，說到底就是氨氣溶於硫酸生成的。」
「我仔細分析過，真正對莊稼起作用的，是氨氣中含有的氮元素。而氨氣這東西，味道和尿味一模一樣。」
李文全皺眉問道：「這和尿有什麼關係？」
陶勘說道：「我做了個小實驗。把新鮮的人尿密封加熱，收集冒出來的氣體，通入硫酸里，同樣得到了硫酸銨的結晶。」
李文全愣了一下：「你是說肥田粉和農家肥，本質上是一樣的東西？」
陶勘點頭說道：「正是如此，農家肥之所以能肥田，是因為其中的含氮有機物在土壤中被微生物分解，緩慢釋放出氨氣。」
「而硫酸銨施入土中，遇水直接溶解，莊稼根系吸收更快。兩者的真正有效成分，都是氨。」
李文全若有所思，手指輕輕敲著桌面。
陶勘繼續說道：「所以問題的關鍵，就是如何大規模製造氨氣。回收法只能依賴鋼鐵廠，產量永遠上不去。」
「我這兩年在建工學院的實驗室里試了不少方法，最後摸索出一條可行的路子。」
李文全問道：「什麼路子？」
陶勘指著圖紙上畫的一個反應裝置圖：「我找到了一種方法，可以用電石製作氨。」
李文全沒有聽懂，示意他詳細解釋。
陶勘說道：「電石這東西，李世子應該知道，京師鋼鐵廠已經開始小規模生產了。它的本名是碳化鈣，是煤和石灰石在電爐中高溫熔煉出來的。」
「我發現的反應是這樣的：把電石磨成粉末，先通入氮氣進行反應生成新的化合物，這種化合物再加水，就能釋放出氨氣。」
「這個反應速度很快，可控性也比回收法強得多。只要把電石準備好了，生產一環接一環，不需要像回收法那樣看鋼鐵廠的臉色。」
李文全眼睛一亮，如果肥田粉能夠脫離鋼鐵廠獨立生產，那產量不就上來了嗎？
他連忙問道：「預計產量能有多大？」
陶勘說道：「如果設備夠大，工藝夠穩定，理論上產量可以比回收法高出幾十倍。關鍵在於反應需要高溫高壓，這一點我目前還沒完全解決。」
「高溫高壓？」李文全面色微緊，「要多少度？」
陶勘說道：「我試過幾次，反應溫度至少要在二百度以上，壓力需要密封的反應容器，這樣的條件，普通的鐵鍋鐵釜承受不住，空氣會膨脹漏氣，甚至會炸開。」
李文全倒吸一口氣：「那是會出人命的。」
陶勘點頭：「是。所以我想建一座專門的容器，用厚壁的鐵罐，罐體要能完全密封，內部要襯一層耐腐蝕的釉面或陶瓷。罐體外面加夾層蒸汽加熱，把溫度升上去。」
「還要裝安全閥，當壓力超過安全線時自動放氣。」
李文全沉默了一會兒，問道：「這東西造得出來嗎？」
陶勘說道：「能。京師鋼鐵廠已經在生產高爐用的鑄鐵件了，造這種厚壁罐體應該問題不大。」
「關鍵是加工精度和焊接手藝。如果季世子能幫我聯繫鋼鐵廠的巧匠，按照我的圖紙鑄造，我有信心造出來。」
李文全看向父親李偉。
李偉說道：「工部那邊，本會長還是能說得上話的，京師鋼鐵廠只要能造出來，咱們下訂單購買就是了。」
李文全畢竟是商人，他更考慮成本問題。
他問道：「這工廠大概需要多少銀元？」
陶勘說道：「我剛才算過，如果只建一座小型的實驗裝置，蓋個廠房，連設備加材料，大約需要這個數。」
他伸出一根手指。
李文全倒吸一口氣問道：「一萬元？」
陶勘點頭：「一萬銀元。如果實驗成功，再擴建到能供應一府之地的大廠，後續投入恐怕要五萬到十萬元。」
這個投入還是超過了李文全的預算，但是他注意到陶勘說的是「一府之地」。
他問道：「一府之地？一座工廠，能夠供應一府之地的農田？陶博士，你知道一府之地多少田嗎？」
陶勘說道：「李世子，在下當然知道一府需要多少，但是這工業生產就是這樣，只要工廠運轉起來，就是日夜不休的生產，產量是非常巨大的。」
「李世子，還記得硫酸的價格嗎？陶師說當年東宮商鋪製作醬油的時候，綠釩是所有原料中最貴的，現在硫酸的價格呢？」
這下子李文全明白了，他點頭。
硫酸是工業的重要原料，他也知道不少京畿的商人投資建設了硫酸工廠。
自從使用鉛室法製作硫酸後，硫酸的產量大增，市場上的硫酸價格也連續走跌。
他也曾經去考察過硫酸工廠，見到一座硫酸工廠的產量後，他才熄滅了投資的想法，這已經是激烈競爭的市場了，不再是以往的暴利行業了。
不僅僅是硫酸，凡是工業化大規模生產的東西，價格很快都會落下來。
李文全咬了咬牙：「行。一萬銀元，我出了。但是陶博士，你要保證半年內看到成果。」
陶勘拱手：「李世子放心，我陶勘既然敢接這個活，心裡是有底的。」
聽到這裡，李文全才算是稍稍安心。
陶勘既然是陶學士的得意門生，他這麼有把握，肯定是能辦成的。
說定了工廠的事情，李偉又說道：「陶博士，再說磷肥的事情吧。」
陶勘說道：「其實會長和世子想錯了，這磷肥反而是最容易的。」
「磷肥的原料不需要複雜的化工合成，直接開採天然礦物就行。」
「當年鎮海伯經度航行時，在南海和東洋海域發現了很多堆積了鳥糞的海島。這些鳥糞經過千百年堆積，已經形成了厚實的礦層，富含磷元素。」
李文全皺眉問道：「鳥糞也能做肥料？」
陶勘點頭：「正是。鳥糞中含有的磷酸鈣，磨成粉末後直接施用到地里，就有一定的肥效。」
「如果用硫酸處理一下，效果更好，可以製成過磷酸鈣。陶師的實驗室現在用的磷，都是從這些鳥糞石中提煉的。」
他頓了頓補充道：「京畿地區的磷肥需求不大，主要是因為產量上不去，價格下不來。但如果能大規模開採這些鳥糞石，成本就能大幅降低。」
「以世子在航海界的威望，組織船隊去那些海島開採運輸，磷肥生產就能配套起來。」
李文全沉思片刻，問道：「這些海島在什麼地方？距離大明遠不遠？」
陶勘答道：「具體航線，宮裡有詳細的海圖，當年宸公公也有所記錄。」
宸昊曾經作為宣慰使，和張敬修一起前往南洲，他的航海記錄也存放在司禮監中。
「據陶師說，最遠的一處距離廣東不過半個月航程，近的就在瓊州府以南。只要派幾艘船，帶足人手和工具，一年之內就能運回幾千噸鳥糞石。」
李偉插話道：「那還等什麼？文全，你趕緊聯繫倭銀公司的舊部，把船和人手調起來」」
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李文全立刻說道：「行。我明日就去倭銀公司，看看還有沒有閒置的船。」
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