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說(shuō)起硝酸銨(NH4NO3),大家都不陌生!硝酸銨具有遇火、高溫、猛烈撞擊發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)特性。歷史上曾多次發(fā)生硝酸銨爆炸事故,損失慘重!
一、硝酸銨的性質(zhì)和用途
硝酸銨是一種銨鹽,呈無(wú)色無(wú)臭的透明晶體或呈白色的晶體,極易溶于水,易吸濕結(jié)塊,溶解時(shí)吸收大量熱。受猛烈撞擊或受熱爆炸性分解,遇堿分解。是氧化劑,用作化肥分析試劑、氧化劑、殺蟲(chóng)劑、致冷劑,并可用于制造笑氣、煙火和炸藥和化工原料等。
固態(tài)硝酸銨在工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中有了一百多年的歷史,在農(nóng)業(yè)上主要用于化肥,硝酸銨是既含銨態(tài)氮又含硝態(tài)氮的速效肥料,施入土壤溶解后,一半為硝態(tài)氮,一半為銨態(tài)氮,作物均可吸收利用。在酸性土壤中,銨離子可被土壤膠體吸附,代換出氫離子與硝酸根成硝酸,在中性和石灰性土壤里,銨離子可以從土壤膠體上代換出鈣離子等,生成硝酸鈣等鹽類。
工業(yè)上可以用于火箭等航天飛行器的固體推進(jìn)劑、炸藥等領(lǐng)域,但它是一種鈍性炸藥,我們可以將這個(gè)性質(zhì)理解為爆炸條件更苛刻,對(duì)外界條件的反應(yīng)并不是特別敏感,它也被稱為“最難引爆的硝酸炸藥”。
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二、硝酸銨的爆炸原理
純硝酸銨在常溫下是穩(wěn)定的,對(duì)打擊、碰撞或摩擦均不敏感。但在高溫、高壓和有可被氧化的物質(zhì)(還原劑)存在及電火花下會(huì)發(fā)生爆炸。
硝酸銨具有強(qiáng)氧化性,同時(shí)又是自反應(yīng)性物質(zhì)。在一定溫度下會(huì)分解,溫度不同,分解產(chǎn)物也不同。溫度越高,分解速率越快。在常溫常壓下,硝酸銨也會(huì)發(fā)生緩慢的分解反應(yīng),并且在分解過(guò)程中會(huì)釋放出熱量,如果是硝酸銨的大量堆積導(dǎo)致分解過(guò)程中產(chǎn)生的熱量無(wú)法散失,則會(huì)導(dǎo)致硝酸銨溫度越來(lái)越高,溫度的升高同時(shí)又促進(jìn)了硝酸銨的分解,就可能發(fā)生爆炸,也可能因其它系統(tǒng)局部爆炸產(chǎn)生的沖擊波作用而傳爆。
硝酸銨(NH4NO3)的分解取決于不同的條件,溫度不同,分解產(chǎn)物也不同。以下是幾種可能的分解反應(yīng):
在110℃時(shí):
NH4NO3→NH3↑+HNO3+173kJ(無(wú)氧化還原反應(yīng))
在185~200℃時(shí):
NH4NO3→N2O↑+2H2O+127kJ
氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為1:1(N分別由+5,-3價(jià)變?yōu)椋?價(jià))
在230℃以上,同時(shí)有弱光:
2NH4NO3→2N2↑+O2↑+4H2O+129kJ
氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為3:5(N分別由+5,-3價(jià)變?yōu)?價(jià))
在300℃左右時(shí):
5NH4NO3→2HNO3+4N2↑+9H2O
在400℃以上時(shí),發(fā)生爆炸:
4NH4NO3→3N2↑+2NO2↑+8H2O+123kJ
10NH4NO3→8N2↑+4NO2↑+O2↑+20H2O(強(qiáng)熱或者爆炸)。
硝酸銨的分解反應(yīng)不僅受到溫度的影響,還可能受到其他因素,如壓力、催化劑的存在與否,以及是否有光照等條件的影響。在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中,需要注意硝酸銨的儲(chǔ)存和處理安全,必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)定。如處理不當(dāng)或不采取相應(yīng)的預(yù)防措施,也有可能會(huì)發(fā)生劇烈的分解甚至爆炸。
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三、硝酸銨典型案例
⒈ 美國(guó)得克薩斯州港口大爆炸
1947年4月16日,一艘停泊于美國(guó)德克薩斯城的貨輪起火,引爆了船上的2300噸硝酸銨。爆炸將兩架飛機(jī)吹上了天,并觸發(fā)了一系列的連鎖反應(yīng),引爆了附近一家化工廠和另一艘載有1000噸硝酸銨的貨船。這次爆炸令大約600人喪生,3500多人受傷,被認(rèn)為是美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的工業(yè)爆炸事故。
⒉ 深圳清水河危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)爆炸
1993年8月5日,深圳市清水河危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生了大爆炸,起因則是倉(cāng)庫(kù)內(nèi)混裝了多種化學(xué)物品,其中就有大量的硝酸銨。由于天氣炎熱,混裝的硝酸銨與其他化學(xué)物品發(fā)生反應(yīng)后發(fā)熱自燃,繼而導(dǎo)致了爆炸事故的發(fā)生。這起事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失2.4億元,死傷人員達(dá)800多人。
⒊ 天津港大爆炸
2015年8月12日23:34左右,位于天津市濱海新區(qū)天津港的瑞海公司危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。事故中800噸硝酸銨爆炸總能量約為450噸TNT當(dāng)量,造成165人遇難、8人失蹤,798人受傷。
⒋ 黎巴嫩貝魯特港爆炸事故
2020年8月4日,黎巴嫩貝魯特港發(fā)生硝酸銨爆炸事故,造成至少190人死亡、6500人受傷,約30萬(wàn)人無(wú)家可歸。
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四、硝酸銨的正確處置存放
硝酸銨不應(yīng)該存放在易燃物質(zhì)附近。硝酸銨與某些物質(zhì)如氯酸鹽,無(wú)機(jī)酸和金屬硫化物不相容,接觸會(huì)導(dǎo)致劇烈甚至猛烈的分解。
硝酸銨的臨界相對(duì)濕度為59.4%,高于此值將吸收大氣中的水分。因此,將硝酸銨儲(chǔ)存在密封容器中是很重要的。否則它會(huì)吸濕結(jié)成塊。硝酸銨可以吸收足夠的水分液化。將硝酸銨與某些其他肥料混合可以降低臨界相對(duì)濕度。
硝酸銨的處置存放應(yīng)注意:
⒈ 在操作過(guò)程中要注意密閉操作,加強(qiáng)通風(fēng)。
⒉ 操作人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。
⒊ 建議操作人員佩戴自吸過(guò)濾式防塵口罩,戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡,穿聚乙烯防毒服,戴橡膠手套。
⒋ 遠(yuǎn)離火種、熱源,工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。
⒌ 遠(yuǎn)離易燃、可燃物,避免產(chǎn)生粉塵。
⒍ 避免與還原劑、酸類、活性金屬粉末接觸。
⒎ 搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。
⒏ 配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄露應(yīng)急處理設(shè)備。
硝酸銨應(yīng)儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。應(yīng)與易(可)燃物、還原劑、酸類、活性金屬粉末分開(kāi)存放,切忌混儲(chǔ)。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。禁止震動(dòng)、撞擊和摩擦。
危化品存儲(chǔ)要做到“防患于未然”,才能將危險(xiǎn)拒于千里之外!
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