元代|古人如何发现颗粒化火药的威力要超过粉末化火药？
绍定四年（1231） ， 蒙军攻占河中府（今山西永济县） 。 金朝败将板讹可率领3000名残军夺船从水路逃跑 ， 金军数里外有蒙古战船阻挡 ， 金军战船便用投石机连发震天雷 ， 并以此突围 ， “数里之外有战船横截之 ， 败军不得过 ， 船中有赍火砲名‘震天雷’者连发之 ， 砲火明 ， 见北船军无几人 ， 力斫横船开 ， 得至潼关 ， 遂入阌乡 。 ”
在一年后的绍定五年（1232） ， 蒙军围攻开封 ， 金军竭力抵抗 ， 在此攻围战中震天雷的出现次数逐渐增多 。 为了抵抗蒙军掘城 ， 金军用铁绳悬挂震天雷 ， 顺着城墙滑到蒙军牛皮洞子（一种为了接近城门的器具）下 ， 火发炮起 ， 人与牛皮皆碎迸无迹 。 《金史》记载“铁罐盛药 ， 以火点之 ， 砲起火发 ， 其声如雷 ， 闻百里外 ， 所爇围半亩之上 ， 火点著甲铁皆透” ， 可见震天雷威力奇大 。 因此蒙军经过十六天的强攻 ， 依然无法攻破开封 ， 不得已 ， 于四月退兵 。
虽然历史上没有留下金代火药成分的记载 ， 但元代火药却多有出土 。 比如1974年 ， 西安曾出土了元代火药（随铜火炮出土） 。 根据分析 ， 该成分已经少有其他杂质 ， 基本为硝石、硫黄、木炭构成 ， 其配比中硝石的成分也大为提高 ， 为60:20:20 。 另外 ， 这些出土的火药还有颗粒化的征兆 。 1980年甘肃武威随元代铜火炮出土的火药 ， 也分为粉末和颗粒两种 。 2000年春 ， 内蒙古呼和浩特市西南托克托县出土了20余枚元末明初时候的中空球形铁壳地雷 。 在地雷内发现了残留的颗粒状黑火药 ， 其形状为均匀的米粒状大小颗粒 。 经过研究 ， 其天然粘结的可能性不大 ， 应该是在制造过程中进行了“造粒”工序 ， 而且经过对残留火药检测 ， 此黑火药中硫黄含量约占20％ ， 实现造粒相对容易 。
在激烈的宋金、金蒙、宋蒙战争中 ， 中国人已经发现提高硝石的比例能提高火药的威力 ， 除硝石、硫黄、木炭之外的其他杂质则将降低火药的威力 。 而且更关键的是 ， 当时的中国人已经逐渐知道 ， 颗粒化火药的威力要超过粉末化火药 。
这可是个重大发明 。 因为黑火药经过颗粒化之后 ， 和粉末状黑火药相比 ， 流动性更好 ， 装填容易 ， 同时还具有适当和确定的装填密度 。 这样既不会因为压装过实产生平行层燃烧 ， 造成喷发 ， 又不会因装填过松而产生威力小或哑弹 。 颗粒化黑火药被引爆时 ， 火焰会从火药颗粒间的空隙穿过 ， 将全部火药同时点燃 ， 爆炸威力因此增大 。 可以说 ， 颗粒化是火药发展史上具有里程碑意义的进步 ， 使得其成为更为合格的爆炸药和发射药（当然 ， 颗粒化是黑火药实战性的必要条件而不是充分条件 ， 没有颗粒化 ， 爆炸物和枪炮还是会出现 ， 只不过杀伤效率会降低） 。 此后对黑火药的改进 ， 也都是在这个基础上 ， 着重于原料制造技术、三者比例和颗粒化工艺等细节方面 。 作为枪炮发射药的黑火药 ， 一直被使用到了19世纪末和20世纪初 ， 才被无烟火药所取代 。 连大名鼎鼎的德国毛瑟步枪 ， 早期型号M1871/84式的发射药 ， 使用的也是黑火药 。
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