北京以西，石景山脚下，靠近永定河左岸有一大片被围墙包围起来的大院子，院子周边还有一只部队昼夜守备着。这里便是军器监重地，大明最为重要的五处火药制作工厂之一。随着大明军队的武器向着火器化的方向发展，火药制作也就成为了军器监最为重要的生产任务之一。
原先在北京城内的火药工坊，也就被迁移到了这片空旷的河边盐碱地上。一来这里生产火药更为安全，不会因为爆炸事故惊扰平民；二来有永定河的水力相助，许多原材料的碾压粉碎工作，可以尽可能的节约人力，加快制作过程。
作为军器监总监，孙元化一向是每隔一周就要过来住上几日，检验火药成品的质量和加工工序有无出现误差，顺便再视察一下附近的炼铁厂和铸枪炮厂。虽然这些工作都是士大夫们最为厌烦的繁琐杂务，但是对于孙元化来说，和这些钢铁、火药打交道，可比和那些同僚勾心斗角舒心多了。
不过最近一段时间以来，孙元化每次来到火药工厂都是眉头紧皱，对这间工厂的火药产量和质量都不甚满意。但是他却也没把工厂的管事和大工匠叫来训斥一番，因为他知道火药产量和质量的双下降，问题并不是出在他们身上。
在皇帝的命令及工匠的研究下，大明的黑火药生产已经进入到了标准化的进程，即除了柳炭、硫磺和硝石三样材料外，不再添加什么增加威力的外加剂了。且这三种黑火药原材料的提纯和配合比，都有着极为明确的规定。这也使得大明的军用火药迅速摆脱了质量低劣的名声，成为了质量稳定且威力十足的声誉。
不过黑火药中除了柳炭容易取得外，硫磺和硝石在北方都不太容易取得。其中硫磺现在完全来自海外，如来自日本、台湾及东南亚地区。而硝的来源有三，北方盐碱地的土硝熬制，西南大山里的洞硝，印度的硝石。
三种硝中以印度硝石的质量最好，但是现在一年能运到国内的也不过近千吨。而光是一名新军士兵一年的训练用药也要50斤，20万新军一年的枪炮射击训练就要花去7500吨之多，如果再加上新军战备用药7500吨，那么每年供应新军的火药就高达15000吨。
至于其他部队及民间猎手用药约万余吨，外销火药3、4000吨，也就是说军器监控制下的各火药厂，年生产火药任务就是近30000吨。就在六、七年前，大明的火药产量也不过才3、4000吨，且质量还参差不齐的很。
30000吨火药也就相当于用去22000吨左右的硝，其中的大头还是来自于土硝。但是随着海河水系治理的逐步完成，河北原本遍地的盐碱荒地，现在正迅速的被改造为适宜于耕种的水田。这固然是提升了河北的粮食产量，但也令的昔日最大一处土硝产地正不断的缩减着产量，使得大明火药生产变得岌岌可危了起来。
要知道，随着新军火器化配装的完成，也使得火药成为了大明军队最为重要的一项物资，没有了火药的火器就是一根烧火棍而已。另外，随着大明不断向外贩卖淘汰的火器，也使得火药成为了军器监最为赚钱的一项生意。
军器监原本外销火药价格为230元每吨，还是第三等的军用火药，但是这些火药也比欧洲人及东南亚土人自制的强多了。因此现在每吨外销的火药已经涨到了460元一吨，就这还是一样供不应求。
至于军器监供应给大明军方的价格，也从178元一吨上升到了200元一吨，光是每年生产的火药，其利润就足以养活军器监一大半的人了。如果能够解决硝石的生产问题，那么火药生产的瓶颈也就能够突破了。
孙元化思考再三之后，终于回到火药厂的值房内坐下来给皇帝写起了奏折，他在奏折中详细描述了火药对于大明的重要性之后，向皇帝提出了两个建议。一是建立强制性的土硝收集机构，强制征购各盐碱地区民众熬制的土硝，以确保军器监的用度；二是希望能够设立一项奖项，号召皇家科学院及民间才智之士研究，如何更有效的制作出硝石，或是弄清楚硝石形成的化学原理。
就在孙元化伏在案上奋笔疾书的时候，距离他数里远的军器监枪炮制造局内，也正进行着一场紧张的测试。军器监副总监毕懋康看着面前方桌上的上百个火枪部件，颇为担心的对着一旁的薄珏问道：“子珏，这次真的成了吗？”
穿着一件短衫，神采飞扬的薄珏毫不客气的回道：“若是再不成，我今日就把这些部件都吃了下去。”
毕懋康赶紧打着圆场说道：“不成就不成，大不了我们重新来过。这玩意可吃不得，还是我一会请你吃合菜好了。”
薄珏也不理会他，只是深呼吸了一口气，便随意的挑拣起了桌上的零件装配了起来。老家在苏州府长州的薄珏，因为对天文、数学和机械制造上的造诣被当地县官推荐给了朝廷，随即被应召到了皇家科学院学习。
放弃了科举，一心只想研究学问的薄珏，顿时在皇家科学院和军器监找到了自己的理想。这数年来，他和毕懋康两人只研究了两件事，如何制作出一把好枪，和怎么实现枪械的标准化生产。
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