土炸药是如何炼成的?
2019年12月20日 信息来源:毛汗青 目前浏览:565次

——张家界硝洞遗址的口述史与相关历史文献


一、前言

炸药是我国的四大发明之一,一直在日常生活与工业生产中扮演重要的角色。在实现正规的工业化生产之前,土炸药到底是如何炼成的呢?在湖南省张家界市永定区王家坪镇石堰坪村内有一处硝洞遗址,前人曾在其中生产土炸药的成分之一——土硝。让我们走进石堰坪村,了解这段被尘封的历史。

二、硝洞简介

图一  区位图


图二  金鸡洞位置图


硝洞遗址所在洞穴名称为金鸡洞,位于湖南省张家界市永定区王家坪镇石堰坪村,西北距张家界市65公里,东南距桃花源70公里,南距沅陵五强溪50公里。因其隐蔽性良好,前人曾在洞内进行制硝活动,故又被当地百姓称为硝洞。硝洞遗址属于清代晚期的制硝遗址,直到20世纪80年代,仍有当地人到硝洞内取土制硝。后因洞内环境改变导致土体硝含量减少,以及现代制硝工业取代了传统制硝方法,当地人不再进入硝洞内取土制硝,硝洞被废弃。


图三  硝洞内部照片


硝的学名为硝酸钾(KNO3),为无色透明斜方晶体或白色粉末,无臭、无毒,有咸味和清凉感,易溶于水。硝酸钾是一种强氧化剂,易燃烧和爆炸,民间常用于制土炸药。由于具有高溶解性,其有效成分氮和钾均能迅速被作物吸收,无化学物质残留,可用于花生、马铃薯等本地氯敏感作物,是本地常用的无氯氮钾肥。硝被清政府严格管制,前人通过制硝并出售补贴家用。

制硝过程其实就是将硝酸钾从土壤中提取结晶的过程。在石堰坪村走访的过程中,我们找到一位曾在硝洞内取土制硝的老人。根据老人对制硝流程的描述,结合硝洞内相关遗迹,我们还原了他年轻时的制硝流程,并与同时期文献中记载的制硝流程进行对比。

二、老人口述的制硝流程

①选址:由于硝受到清政府管制,故前人选择遗址隐蔽性良好的金鸡洞作为制硝场所。

图四


②制作硝池:在硝洞内开挖硝池,池壁为泥土抹砌,局部有块石垒砌。硝池由一级滤池(大)与二级滤池(小)组成,两级滤池之间由排水孔连接。

图五


图六  硝池照片


③挖取硝土:在硝洞内挖取硝土。硝土中硝含量比普通土壤高,表面有一层霜状白色结晶。

图七


图八  硝洞内仍能清晰看到挖取硝土留下的锄头印痕


④将硝土倒入硝池:在一级滤池底部铺一层干稻草,然后分多次倒入硝土,每次倒入后需压实硝土,直至硝土距一级滤池顶部约三十厘米。

图九


⑤往硝土上淋水:从硝洞内水渠中取清水,缓缓倒入一级滤池。

图十


图十一  硝洞内水渠旁发现人工踏步


⑥挖取滤池内渣土:淋水五小时后,将一级滤池内渣土挖出,重新倒入渣土并淋水。

图十二


⑦舀取硝水:待二级滤池内硝水充分静置后,取上层清液。

图十三


⑧将硝水挑回家:由于后续步骤需要用火,硝洞内空气流通较差,故在家中完成后续步骤。

图十四


⑨生火熬硝:将硝水倒入于铁锅中烧开,加入用本地棕榈树杆烧成灰后兑水制成的碱水,再大火煮半小时,过滤。滤去杂质后烧开,再次加入碱水并大火煮半小时。

图十五


⑩得到成品土硝:充分冷却后,表面有一层冰状固体析出,即为土硝。土硝与下层固体有明显分层,将其轻轻剥落,在干燥处存放,随用随取。

图十六


三、同时期文献中记载的制硝流程

上世纪五十年代末,大跃进活动在全国范围内展开,为了“支援钢粮元帅升帐”,各地人民公社大搞火药工厂以满足生产需要。硝作为黑色火药的原料之一,其纯度直接影响火药的质量,许多省份总结制硝经验并编写成册以供学习交流。通过查找与老人制硝同一时期的文献,我们总结出人民公社时期工厂制硝的流程。(参考书目为《土法制造炸药与爆破方法》,人民交通出版社出版,1960)


图十七


①寻找硝土:硝土来源为天然硝土和人工培育硝土。天然硝土表面有一层白色霜状结晶,可通过焰色反应直观判断含硝量。人工培育法是指先把制过土硝的碎砖块和泥土等按10:1的比例与粪便或猪毛水混合,然后把混合物堆在阴干通风的平地上,厚约一到两尺,再在混合物上搭盖草棚,以防被雨水淋湿,但要保证空气流通且有日光照射,让其堆放二十天。人工培育的硝土出硝量往往更高。

②拌灰加入滤池:把桐子壳、荞麦秆等烧成灰,拌入硝土中。在水缸底部开一小孔,用木塞塞住,并铺上一层棕皮,于孔下放一水盆,制成滤池。将拌灰后的硝土分层填入滤池,压实后方可继续填入硝土,直至距滤池顶部三寸。

③一次热水多次冷水循环浸泡法:往滤池中加入煮沸的热水浸泡15-30分钟,打开小孔得到溶液1,然后倒入冷水浸泡3-5小时,得到溶液2,再次倒入冷水浸泡,得到溶液3。将溶液2煮沸后倒入滤池浸泡15-30分钟,得到下一组溶液1,然后倒入溶液3浸泡3-5小时,得到下一组溶液2,再倒入清水浸泡,得到下一组溶液3。依次类推,将上一组溶液2煮沸后浸泡得到下一组溶液1,上一组溶液3浸泡得到下一组溶液2,最后用清水浸泡得到溶液3。将多组溶液1混合,即为硝水。

④蒸发结晶:将硝水倒入锅中烧开煮沸,随时捞出附在表面的杂质,用竹筷浸液,滴在铁器上能迅速凝固并成晶体时,停止加热。熬好的溶液过筛后冷却,静置一天,有大量针状结晶析出,即为毛硝。把毛硝溶于热水,再次蒸发,滤去析出的氯化钠等杂质,冷却后结晶出土硝。

四、对比分析

硝洞遗址中制硝流程所用硝土均为硝洞内天然硝土,同期文献中制硝流程还可使用人工培育的硝土。硝易溶于水,在南方梅雨季节,天然土壤在雨水的冲刷下含硝量变低,无法制硝,而人工培育可打破这一气候限制。

硝洞遗址中制硝流程仅淋一次冷水,同期文献中制硝流程使用一次热水多次冷水循环浸泡法。一次淋水不能充分溶解硝土中的硝,导致硝土利用率低,造成原料浪费,多次挖废土、填新土也是对劳动力的浪费。

硝洞遗址中制硝流程所产土硝纯度较低,同期文献中制硝流程所产土硝纯度较高。纯度高低直接决定了土硝的适用面。纯度较低的土硝只能用于打枪、炸岩石、施肥等,纯度较高的土硝可用于生产工业炸药。

综上,文献中记载的制硝流程受气候等外部条件影响较低,原材料利用率高,产物纯度高,加之运输成本降低等因素,硝洞遗址所产土硝失去竞争力,硝洞故而被废弃。

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