黑火药

黑火药

黑火药是一种早期的炸药。一般由硫磺、木炭和硝石（硝酸钾）混合而成，其中木炭作为燃料，而硫磺和硝石作为氧化剂。由于火药能大量产生气体和热量的燃烧特性，其被广泛地用作枪械中的发射药和烟火中的烟火药，且直到17世纪中叶前都是唯一的化学爆炸物。

黑火药虽因其较低的分解率所导致的低爆炸威力而被归类为低爆炸性火药，且已被无烟火药等低速的发射药及三硝基甲苯等高爆炸力炸药取代，但至今仍有黑火药被作为引导爆炸的火工品以及烟火、鞭炮、模型火箭和仿古滑膛枪的发射药而生产使用。

说明

黑火药是用硫磺粉和木炭粉（供碳）以及硝酸钾（供氧）按照“一硝二磺三木炭”的口诀，以质量比1斤(16两):2两:3两（大约硝酸钾75%、硫磺10%、木炭15%）混合制成。几个世纪来，炮手们试验过多种不同配方。最佳比例应为硝酸钾74.64%，硫磺11.85%，木炭13.51%（质量比）。不过上述的75:10:15比例仍是现在的工业生产标准比例。

黑火药燃烧的化学方程式：

${\rm {2KNO_{3}+S+3C\rightarrow K_{2}S+N_{2}\uparrow +3CO_{2}\uparrow }}$

产生大量的无色气体，在封闭空间中可推进要发射的物体。

此外从实验中亦有观察到该反应： 4KNO₃ + S +7C = K₂S + K₂CO₃ + 2N₂ + 3CO₂ + 3CO

黑火药在开放空间引燃只会爆燃。现代枪弹内的无烟火药不具爆炸性，在开放的空间内引燃不会爆炸仅只快速燃烧，无烟火药不属于炸药。虽然黑火药的威力不及现代的炸药，仍然属于爆炸性物品，美国交通局则因为其易燃性而列为A级高爆炸品。爆竹的制造工厂发生大爆炸的几率并不少，尤其在亚洲地区，由于具有习俗方面的需求而导致违法或非法的爆竹工厂产生。含有黑火药的完成品如烟火及模型火箭等，则被列作C级危险度，因为爆竹进入成品包装之下，黑火药需要更强大的热源才会起火爆炸。

制作方法

必要条件

• 硝酸钾纯度99.5%以上、氯化物0.03%以下、水分0.2%以下
• 硫纯度99.5%以上
• 木炭足够柔软且灰分较低

制造过程示例

1. 在研钵中研磨木炭。
2. 加入硫磺并混合。
3. 将木炭和硫磺的混合物转移至另一容器中，然后加入硝酸钾。 此时加水使含水量变为4.5～6.5%。
4. 用橡树棒磨好。这一动作可使制造出的黑火药密度更高，可燃性更为均匀。
5. 将火药用棉布包裹起来，用铁板夹住，以60至120Kgf/cm²的压力挤压，以增加比重密度。
6. 粉碎至所需粒度。 此时请注意含水量不要低于规定量。
7. 用60度以下的暖风慢慢吹干，直至水分含量降至1%以下。

优缺点及现代应用

黑火药具有优点是其成分广为人知，材料容易集齐并很廉价。虽然在十九世纪出现了更适合的爆炸物，但仍然要很久才代替其在应用上的统治地位。

另一优点是纯正黑火药的燃点较适中，用火花就会烧起来，远低于专用的高燃点安全炸药(即使温火烧也不会爆)，但又高于低燃点起爆药(只需要打击便会爆)，所以现代军事或爆破中，黑火药也被用在点火装药和导火索或引信装药中。

缺点是作为炸药又威力不足，这是因为爆速偏慢所以需要在封密的容器内引爆而不方便。而作为发射子弹的用时又会产生过多的白烟和残渣，所以现代通常被专用的发射药和炸药代替。

综合黑火药的优缺点，加上有时是需要多烟的特性，所以现在主要用来做烟火、定时引信、信号、爆竹、发烟剂、礼炮及军事演习时为了观察炸弹著点准确度的演习炸弹装药。

还有便是供仿古的前膛上弹枪支的发射药使用。

参考书目

• Ebrey, Patricia Buckley. The Cambridge Illustrated History of China. Cambridge University Press. 1999. ISBN 978-0-521-66991-7. 
• Partington, James Riddick. A History of Greek Fire and Gunpowder. The Johns Hopkins University Press. 1998. ISBN 978-0-8018-5954-0. 

研究书目

• Joseph Needham（李约瑟）著，刘晓燕等译：《中国科学技术史》，第5卷第7分册，“军事技术：火药的史诗”（上海：上海古籍出版社，2006）。
• 潘吉星：《中国古代四大发明——源流、外传及世界影响》（合肥：中国科学技术大学出版社，2002）。
• 冯家昇：《火药的发明和西传》（上海：上海人民出版社，1962）。
• 刘旭：《中国古代火药火器史》（河南：大象出版社，2004）

内部链接

• 管理值年火药局大臣
• 王恭厂大爆炸