火药提炼：硝石硫磺木炭作火药。
最早的炼丹术借助的研究材料是丹砂，即红色硫化汞。红色硫化汞一经加热就会分解出水银，水银与硫磺化合物会生成黑色硫化汞，只要通过加热使其升华就又会恢复到红色硫化汞的原状。
为了实现“还丹”的神奇功效，炼丹家常常将汞的实验反复做。东汉魏伯阳在《周易参同契》中很生动的描绘了水银容易挥发、容易和硫磺化合的特性。
唐代还曾记载过“销汞法”（用汞和硫磺制丹砂法）。在这种方法中，汞和硫的分量按照一定的比例，加热也有一定的火候，操作有一定的程序，以此来达到“化为紫砂，分毫无欠”的结果。其中，人造红色硫化汞被普遍认为是人类早期用化学合成法制成的产品之一。
对于硫磺、砒霜等剧毒的金石药，炼丹家已经懂得要先用烧的方法，使其减少或失去原有的毒性，这种手法被称之为“伏火”。
唐代孙思逸在“伏硫黄法”中表述：选用硫磺、硝石各二两，研成粉末放入石锅中，再用含碳的皂角三个引火，使硫和硝起火燃烧，火熄后再用生熟木炭三斤来搅拌，到碳消三分之一为止。由于经常利用“伏火”，丹房失火事件常有发生。
唐代炼丹家从中发现，使用硫、硝、碳三种物质，最终会形成一种能够剧烈燃烧的药剂——“火药”。大约在晚唐时候，这一配方由炼丹家转入军事家之手，这也就是火药的由来。
中国道家早期炼丹秘笈《三十六水法》中记载有58种秘方，其中有33种用到了硝石这种“药”。《三十六水法》成书于西汉末，除了硝石，还提到制火药的另一重要原料“硫黄”。
所以，炼丹家们在东汉就知道把这几种物质混在一起有引发大火的危险，因此他们都是把这几种东西进行水炼，而不是火炼。《抱朴子》一书的具体做法是把硝石溶解在水中，然后加入雄黄等物质，这样就能生成硝雄混剂。
就此，有学者认为西汉时中国炼丹家已掌握了着火会爆炸的“原始火药”制造技术。
但是，同样有学者认为由于是“水炼法”制原始火药，所以，得出西汉炼丹家们不算懂得制造火药。
在发明火药之前，首先必须认识到并且获得它的三种成分中最重要的成分，这就是硝石。
西方在中世纪以前不知有此物，欧洲缺少此物，而中国资源丰富，并且可区别于其他矿物而予以提纯。中国人至少在公元前3世纪就会用此法鉴别硝石的存在。中国人发现硝石为后来发明火药奠定了基础。
中国传统火药的基本成分是硝石、硫磺和木炭。硫磺也可以用雄黄代替，木炭也可以用油脂、沥青代替。而火药的发明，关键是在对硝石（又名焰硝）的识别、性能的了解以及其加工、提纯工艺的进步。
北宋天圣元年（1023年），朝廷在开封设置“火药作”（火药制作工场），这是“火药”之名首次出现于中国史籍。
北宋庆历四年（1044年），天章阁待制曾公亮、工部侍郎丁度等编纂《武经总要》，该书前集卷十二《守城·火药法》中，完整记录了三种黑火药配方，以不同辅料，达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕等不同目的。
“火球火药方”：“晋州硫黄十四两，窝黄七两，焰硝二斤半，麻茹一两，干漆一两，砒黄一两，定粉一两，竹茹一两，黄丹一两，黄腊半两，清油一分，桐油半两，松脂十四两浓油一分。”
硝石提炼法
中国炼丹术兴起以后，方士很重视硝石，不断摸索它的性质。
传统中国火药的基本成分是硝石、硫磺和木炭。硫磺也可以用雄黄代替，木炭也可以用油脂、沥青代替。而火药的发明，关键是在对硝石（又名焰硝）的识别、性能的了解以及其加工、提纯工艺的进步。
古代利用硝石是很早的，初时写作“消石”，在战国时已用做医药。其化学组成是硝酸钾。自然界中的硝石往往是土壤中含氮有机物质在细菌作用下分解、氧化成硝酸后与土壤中的钾素化合而成的。
图 硝石图
东汉时成书的《神农本草经》上所记载的、“能化七十二种石”的“朴消”，根据它的“化石”性质，大概就是硝石。
中国炼丹术兴起以后，方士很重视硝石，不断摸索它的性质，说它是“感海卤之气所生，乃天地至神之物，……能使七十二石化而为水，柔润五金，制炼八石，虽大丹亦不舍此”。在东汉问世的中国早期丹经《三十六水法》中，硝石就是主角。
但是在自然界中又相当广泛地存在一种叫做“芒硝”的物质，化学组成是Na2SO4·10H2O，在盐湖周围会大量析出；或以钙芒硝、白钠镁盐（即硝板）形式存在；也常从盐碱地上离析出来，外貌和硝石颇相似。而两者在我国传统的医药中，医疗功能也几乎完全相同。
所以古人，特别是从先秦到南北朝时期，往往把它们混淆，古书上的记载当然也就相当混乱，什么是真硝石？长时期中众说纷纭。所以要对硝石广泛采集、充分利用并准确地掌握它的化学特性，就得摸索到一些区分它们的方法。
魏晋南北朝之际最为有名的炼丹教当属南朝梁的陶弘景。他曾经进行过多种烧炼实验，并为梁武帝炼过丹药。据《南史·隐逸传·陶弘景传》：“弘景既得神符秘诀，以为神丹可成，而苦无药物。”梁武帝给他提供了黄金、朱砂、曾青、雄黄等。
“后合飞丹，色如霜雪，服之体轻。及帝服飞丹有验，益敬重之。”在他的著作《本草经集注》中，陶弘景提出用火焰试法测定硝酸钾的方法，这在世界化学领域具有开创性的作用。
在南北朝时，陶弘景提出了一种鉴定硝石的方法。他说：“以火烧之，紫青烟起，云是真硝石也。这就是近代的焰色检定法，我国古代的方士早在1500年前就已经利用过了。
但是真的运用这种方法时，又往往会遇到困难。因为在天然的硝石中总会含有一些芒硝和盐分，而钠所产生的黄色火焰，其亮度远远超过钾的紫色火焰，因此少量钠杂质的存在，这种靠焰色鉴定的方法就大失效力了。
图 近代的焰色检定法
及至唐代，炼丹家们发明了高效的“磺硝法”来制造铅丹。其工艺过程是先利用熔化的铅与硫磺相反应，使生成硫化铅，然后加硝石一起炒，很快就会生成赤红色的铅丹，而芒硝绝无这种功能，因此这倒不失为一种鉴定硝石的科学方法。
但在唐代时，炼丹家则更普遍地知道了利用硝石的助燃性可以鉴别它：把一小块待检验的硝石投到赤热的炭上，就会猛烈燃烧起来；而芒硝投火中，则先化成“水”，水蒸发尽后，变成白色似枯矾的粉末，与硝石迥然不同。因此，唐代的炼丹家对硝石性质的认识和多方利用就大步前进了，他们在这时期发明了火药也就不是偶然的了。
中国火药也是通过丝绸之路传到西方的，时间在宋元之际。最早提到火药原料硝石的国外学者是阿拉伯药物学家伊本·巴伊塔尔，他在1240 年用阿拉伯文写的《单方大全》一书里写到了硝石，并提到三种名称：“中国雪”、“亚洲石华”和“马鲁得”。
阿拉伯人搞到“中国雪”并掌握火药的制造方法，很可能是缘于宋朝曾将硝石等作为出口商品，进行海上贸易。
据元代周达观《真腊风土记》“欲得唐货”条：在当时的真腊（今柬埔寨），曾有来自中国的金银品、漆盘、瓷器、纸札、硫黄、焰硝等“唐货”，其中的硫黄、焰硝均是制造火药的原料。
明代唐顺之在《武编·火》（1558年版）中说：“提硝用瓦乌盆，滤至一百斤得三十斤乃可作药线。”又在《武编·纸砲火碱》中说：“硝用好硝，十斤入锅提六七次，务要提净，形如针芒者可用。”书中只是提出了提炼硝石“务要提净”的要求，尚未详细叙述提炼纯硝的工艺程序。
明代赵士祯在《神器谱·原铳》（1598版）中，对纯硝的提炼有详细的记述：
“制硝，每硝半锅，甜水（指纯净的淡水）半锅，煮至化开时，用大红萝卜一个，切作四五片，放锅内同滚（即煮沸）。待萝卜熟时捞去，用鸡卵清三个和水二三碗，倒入锅内，以铁勺搅之，有渣滓浮起，尽行撤去，再用极明亮水胶二两许，化开，倾在锅内，滚三五滚，倾出，以磁（瓷）盆盛注（住）用盖盖定，放凉处一宿。看枪（指针芒状焰硝结晶）极细、极明亮方可用。若枪不细，尚有咸味，未可入药，当再如前法盆过（即再如前法重制过）。”
明代何汝宾在《兵录·提硝法》（1606年版）、茅元仪在《武备志·提硝法》（1621年版）中，对纯硝提炼的工艺又有进一步的阐述。
明代何汝宾在《兵录卷十一·火攻总说·提硝法》中说：
“提硝用泉水或河水、池水。如无以上三水，[则]或甜井水。用大锅，添七分水，下硝百斤，烧三煎，然后下小灰水一斤（即氢氧化钙溶液）。再量锅之大小，或下硝五十斤，只用小灰水半斤。其硝内有盐碱，亦得小灰水一点（‘一点’为加入的意思），自然分明，盐碱化为赤水不坐（即不沉淀），再烧一煎，出在磁瓮内，泥末沉底，净硝在中，放一二日，澄去盐碱水（母液），刮去泥底（沉淀）。用天日（在好天）晒干[焰硝]。宜在二、三、八、九月，余月炎寒不宜。”
——（又《武备志卷一一九·制火器法·提硝法》。）
图 《天工开物》十五卷·消石01
图 《天工开物》十五卷·消石02
