中国古代火药配方的演变

所以说它有爆炸性火器的萌芽。

    由此可见，北宋初期的火药，一方面已经有了相当的发展，另一方面配方成份也很复杂，还是一种低级火药。北宋末期所出现的“霹雳炮”、“铁火炮”，其中装药则肯定已经是具有爆炸性能的火药了。

    宋元两朝，战场上出现了各种火器，应用日益广泛。战争的需求促进了火药性能的不断改良。到了元代，火药配方中硝的含量已经明显增加，达到了60%，硫磺和炭各占20%左右。制造工艺也有所改良，减少了杂质，剔除了火药中的缓燃物质，成品多为颗粒状，具有了较大威力。

    到了明代，火药的发展取得很大的进步，达到了更高的水平。成书于明代前期的《火龙神器阵法》，记载了多种火药配方，并提出“必要知药性之宜”才能“得火攻之妙”，较《武经总要》已有较大的发展。戚继光于公元1560年（嘉靖三十九年）写成的《纪效新书布城诸器图说》中，对铳用发射火药的配方和制造工艺，记载的更为详细。其配方为“硝一两，磺一钱四分，柳炭一钱八分”，这种组配率，是硝石75.75%，硫磺10.6%，木炭13.65%，和现代黑色火药的标准组配率已经基本一致。

    不同组配比率的传统火药配方，在《武备志制火器法》中多有记载。其中，用作火箭流星及浸泡药线的火药配方是“磺居硝六分之一，炭居硝五分之一，折算的组配比率为硫磺硝73.2%、硫磺12.2%、木炭14.6%。爆炸药配方是“磺居硝三分之一或四分之一，炭居硝四分之一，折算的组配比率为硝66.6%、硫磺16.7%、木炭16.7%。火炮及鸟铳发射药的配方是“磺居硝十分之一，炭同之”，折算的组配比率为硝83.3%、硫磺8.35%、木炭8.35%。

    用硫或炭的同种异性原料组成的火药配方甚多，可以配制成不同的火药。如《兵录火攻药性》中说，“雄黄气高而火焰”，可以配制燃烧强烈的火药；“石黄气猛而火烈”，可以配制烈性火药；“砒黄气臭而毒”，可以配制致毒药剂。又如《武备志制火器法》中说，“柳枝灰、茄秕灰最轻而易引火”，能配制容易引燃的火药；“飘灰、蜂窝灰则又轻”，能配制极易引燃的火药；用葫芦灰能配制燃烧猛烈的火药，用箬叶灰能配制爆裂的火药。

    在火药中加入其他原料组成的火药配方更多，仅在《兵录火攻药性》中就记载了50多个。例如，加入金针、硇沙、制铁子、磁锋等物，配制成使人肌肉腐烂的“烂火药”；加入草乌头、芭豆、雷藤、水马等物，配制成使人说不出话来的“见血封喉药”；加入江子常山、半夏、川黄等物，配制成使人昏迷不醒的“喷火药”；加入桐油、豆粉、松香等物，配制成烧夷敌军粮草和营寨的“飞火药”；加入头发、铁汁、巴油等物，配制成焚烧敌军革车、皮帐的强烧剂；加入猛火油等物，配制成得水愈炽能燃烧湿物的水战用火药；加入九尾鱼脂等物，配制成因风蔓延的燃烧剂；加入狼粪等物，配制成昼发烟、夜发光的报警焰火；加入江豚骨、江豚油、狼粪、艾肭等配制的“逆风火药”；分别加入青黛、铅粉、紫粉、木煤后，配制成能发出青烟、白烟、紫烟、黑烟等报警火药。

    在《武备志》稍后，公元1637年出版的《天工开物》中的《佳兵篇》所载的《火药料》中，把其区分为直击的火药和横击的火药，相当于发射和爆炸的概念。说直击的火药是硝九、磺一的比率，横击的火药是硝七、磺三的比率。这说明，这时的火药成份已较单纯，人们对发射用火药和爆炸用的火药的组配规律，已经确实地掌握了。

    明代火药的配制工艺也有了极大的进步，其主要包括对原料的精选、提炼及配制、检验等方面。

    硝是配制火药的主要原料，它的纯度对火药威力的影响很大。明代制硝的工艺流程分为三步。第一步是将天然硝石放在没有杂质的淡水中溶解，把其中的泥沙等颗粒性杂质沉淀并剔除。第二步是用一定数量的鸡蛋清、红箩卜等吸附物放入硝溶液中多次煮沸，吸附其中的渣滓及盐碱等成份，然后用笊篱将吸附物捞出。第三步是将水胶放入硝液中再次煮沸，尔后将硝液倒入瓷瓮中冷却凝固，使废水浮在瓮上，泥末沉于瓮底，纯硝居于中央，最后去水除渣，取出纯硝晒干。经过上述工艺流程，每百斤天然硝大致只能提炼出30斤纯硝。这种纯硝呈白色结晶，。

    硫磺是一种快速燃爆物，它纯度对火药爆发力的影响很大。明代硫磺的提炼工艺流程分为四步。第一步是将硫块捣碎，拣去沙粒、杂物。第二步是将捣碎的硫磺放入锅中加淡水煮沸，去除杂质，倒入瓮盆内沉淀一天后，将沉淀物剔除，取得粗硫。第三步是按10斤硫磺倒入2.5斤牛油和1斤麻油的比例，进行煎煮，使油不粘糊硫磺，再用柏叶加入锅中与硫磺同煮，吸去锅中成黑色的渣滓。第四步是将去渣的粗硫放入沸油中煎煮，待油面泛起黄沫后，放入盆中冷却，最后除去面上的黄沫和杂质，取出无渣滓、去油性的纯净硫磺，这种硫磺呈柠檬色块状结晶。

    木炭粉是火药中的助燃物，其质量优劣能影响火药的燃烧速度。焙制木炭时，最好选用清明前后的柳条，因为此时的柳条叶芽将萌未萌，养分集中在柳条上。如果将这种枝直条匀的柳条取下，去皮除节，自然封干，尔后再焙制成炭，碾成粉末。用这种木炭粉配制的火药，因木炭的去皮而无烟，去节而无树脂，从而提高了燃烧速度和的各向均匀性，增强了瞬时爆发力。

    配制火药的工艺流程共四步。第一步是将精选和提炼过的硝、硫、炭，按配制火药的要求，秤准份量，按配方比例，分别放入石臼或木槽中，反复捣碾多次，使之成为细末。第二步是将碾细的硝、硫、炭三种粉末，按比例混合放入木臼中，再加入量的纯水或烧酒，将混合物拌合成湿泥形态，并用木杵捣碾成千上万次。在捣碾过程中，严禁沙石杂入臼中，以免磕碰后生火成灾。当混合物将干时，加水再捣，使混合物充分匀和细腻，尔后取出日晒。第三步是对成品进行质量检查。选取一部分晒干的火药样品，放在纸上燃烧，如果迅速燃尽而纸张完好无损，则是合格制品。或者将样品放在手心中燃烧，火药燃毕而手心不觉热者，说明成品燃速快，是合格制品。反之，如果火药燃毕后在纸上留有黑心白，或手心感到烧灼者，则为不合格制品，需要反工再次捣碾，直到合格为止。其四是筛选合格药粒，赵士祯在写成于公元1598年（明神宗万历二十六年）的《神器谱》中说：火药的颗粒，“粗大者不用，下细者不用，止取如粟米一般者入铳”，说明当时对火药颗粒大小与火药燃烧速度的关系，已经有了深刻的认识。将经过检验合格的药块破碎成粒，用粗细不同的箩筛，分别筛出大铳（炮）、佛郎机和鸟铳所用的大中小各种火药粒，不成粒状的可以用作火门引火药，剩下的细粉末全部剔除。这种按枪炮口径和药室大小，选用相应档次的粒状火药的目的，既是为了提高发射威力，也是为了保证发射时的安全。

    中国古代火器的发展自18世纪初叶逐渐衰萎，清代在第一次鸦片战争前所用的火药，大体仍按明代火药配制理论和技术，采用人工操作的办法配制而成。而同期西方工业革命，极大地促进了火药和火器技术的发展。

    清军在第一次鸦片战争中战败后，清朝一些统兵将领导和火药研制人员，发现了旧制火药的不足。为了改良火药性能，进行了大量改进配制工艺的试验，将提炼硝的次数从一次增加到三次，尔后按硝8斤，硫磺粉1斤2两、炭粉1斤6两的配比份量，放在石臼中，用槐榆木制的坚木杵捣拌成千上万次，制成组配比率为硝76%、硫10.7%、炭13.3%的发射火药。经对比试验，和英军发射药的性能基本相当。

    中国古代火药发明后，在军事使用中在不断地改进和提高。其发展规律是：配制上由没有严格比例到有一定比例；成份上庞杂到简单、纯净；形状上由粉末到颗粒。火药的燃烧、爆炸和发射三种性能，也逐渐被应用到火器中去。