Pēc sprādziena Libānā, eksperti nekavējoties ziņoja un analizē "vaininieks" negadījuma.
Aiz Libānas sprādziena, Tianjin Ostas sprādziens 2015. gadā un Xiangshui sprādziens 2019. gada 21. martā ir nitro vielas. Šis raksts atklās amonija nitrāta plīvuru no ķīmisko īpašību aspektiem, eksplozijas mehānisma un termiskās stabilitātes atklāšanas.
1. Amonija nitrāta ķīmiskā struktūra
Amonija nitrāta molekulmasa 20 °C temperatūrā ir 80,052 g/mol, un blīvums ir 1,725 g/cm3.
2. Amonija nitrāta klasifikācija
Saskaņā ar ADR2019 vai JT617-2018 amonija nitrātu var klasificēt 1. klases sprāgstvielās, 5.1. klases oksidētāju vai 9. klases citās bīstamās kravās atkarībā no tā koncentrācijas. Amonija nitrāta klasifikācijas testā zinātnisko klasifikāciju veic saskaņā ar ANO testa klasifikācijas metodi. Nākamajā tabulā ir izskaidroti dažādu amonija nitrāta koncentrāciju klasifikācijas rezultāti. Koncentrācijas līmenis pēc kārtas nosaka, vai tās ir 1., 5.1. vai 9. kategorijas bīstamās kravas.
3. Faktori, kas ietekmē amonija nitrāta termisko stabilitāti
Amonija nitrāts ir viens no rūpniecībā plaši izmantotajiem mēslošanas līdzekļiem un koncentrētākā slāpekļa mēslojuma forma. Tomēr amonija nitrāts bieži vien ir saistīts ar nepārtrauktu ugunsgrēka un eksplozijas risku pagātnē. Amonija nitrāts nav uzliesmojošs vai uzliesmojošs materiāls apkārtējās vides temperatūrā un spiedienā, bet tas ir spēcīgs oksidants, kas noteiktos apstākļos eksplodēs; amonija nitrāta termiskā stabilitāte ir saistīta ar eksploziju, un piedevas galvenokārt ietekmē tā termisko stabilitāti , ierobežota telpa, sildīšanas ātrums, temperatūra, apkures vēsture, parauga lielums, reakcijas termodinamika, reakcijas kinētika un ūdens kā ķīmiskas vielas nozīme; termiskās stabilitātes pētījumos konstatēts, ka amonija nitrāts ir stabils aptuveni 200°C temperatūrā. Nātrija sulfāts ir labs amonija nitrāta sadalīšanās inhibitors, jo tā klātbūtne var samazināt slāpekļskābes reduktīvo sadalīšanos, bet kālija hlorīds ir veicinātājs, jo tas var uzlabot evakuācijas reakciju (bēguļojošs reakcija). Pat tad, ja inhibitors ir sajaukts ar amonija nitrātu, tas jāuzglabā atsevišķi no akseleratora.
Ūdens fizikāli un ķīmiski traucējumi var izraisīt saistītus ugunsgrēka scenārijus; izvēloties ar ūdens attīrīšanos saistītus ugunsgrēkus. Ir pierādījumi, ka nepietiekams ūdens tilpums var saasināt ugunsgrēku sekas, jo neliels ūdens daudzums tiek iztvaicēts augstā temperatūrā, kas pastiprina sadegšanu. Tāpēc ir nepieciešams aprēķināt ūdens daudzumu, ko izmanto ugunsdzēsības iepriekš, lai nodrošinātu pietiekamu ūdens, lai nodzēstu uguni. Turklāt izvairieties uzglabāt amonija nitrātu karstās vai slēgtās telpās , Un ierobežo amonija nitrāta skursteņu lielumu, lai novērstu siltuma uzglabāšanu un siltuma uzkrāšanos, izraisot spontānu sadegšanu un eksploziju.
4. Amonija nitrāta sadegšanas un eksplozijas mehānisms
Akadēmiskajiem lokiem ir dažādi viedokļi par amonija nitrāta sadegšanas un eksplozijas mehānismu. Vispārpieņemtais pirmais reakcijas mehānisms ir šāds:
A 170°C temperatūrā izkausētais amonija nitrāts sāk pakļaut endoteromiju un atgriezenisku reakciju:
(2) NH4NO3 ⇌ HNO3 + NH3 ∆H=176 kJ·mol-1
B No 170°C līdz 280°C rodas šāda neatgriezeniska eksotermiska reakcija
(3) NH4NO3 → N2O + 2H2O ∆H = -59 kJ·mol-1
(4) NH4NO3 → 1/2N2 + NO + 2H2O ∆H = -257 kJ·mol-1
(5) NH4NO3 → 3/4N2 + 1/2NO2 + 2H2O ∆H = -944 kJ·mol-1
C amonija nitrāta materiāls pēkšņi tiek uzsildīts, piemēram, 400°C temperatūrā, rodas sprādzienbīstamas sadalīšanās reakcija:
(6) 2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O ∆H= -1057 kJ·mol-1
(7) 8NH4NO3 →5N2 + 4NO + 2NO2 + 16H2O ∆H = -600 kJ·mol-1
Otrais atzītais reakcijas mehānisms ir šāds. Vispāratzīts sadalīšanās mehānisms ir disociācija. HNO3 izraisa turpmāku NH3 oksidācijas reakciju; vienādojums (8) ir slāpekļskābes disociācijas reakcija, lai veidotu NO2+, un reakcijas vienādojumā (9) ir uzskaitītas NH3 oksidācijas un ražo N2O un ūdeni
(8) 2HNO3 ⇌ NO2+ NO3– + H2O
(9) NH3 + NO2+ = produkti (N2O, H2O)
(10) 2HNO3 ⇌ 2NO2 + H2O + 1/2O2
Lai sīkāk izskaidrotu reakcijas vienādojumus (8) un (9), "skābe" tiek izmantota NH4+, H3O+ vai HNO3 attēlojumam ūdens klātbūtnē, un sadalīšanās mehānisma vienādojumi (11) līdz (13) ir paskaidroti turpmāk. Ņem vērā reakcijas vienādojumu (12) lēna reakcijas ātruma dēļ, ko uzskata par kontroles soli;
(11) HNO3 + ⇌ H2ONO2+ → NO2+ + H2O
(12) NO2+ + NH3 → [NH3NO2+] *
(13) [NH3NO2+] → NO2 + H3O+ → NO2 + H2O
Reakcijas vienādojumu (12) var raksturot arī ar pamata reakciju. Temperatūras diapazonā no 342 līdz 387°C NO2+ pēc tam oksidē līdz NH3, kā uzskaitīts reakcijas vienādojumos (14) līdz (19). Reakcijas vienādojums (20) ir kopējais stehiometriskais vienādojums, kas atvasināts no šīs teorijas
(14) NH3 + NO2 → NH2 + HNO2
(15) NH2 + NO2 → NH + HNO2
(16) NH + NO2 → HNO + NO
(17) NH2 + NR→ N2 + H2O
(18) 2HNO → N2O + H2O
(19) 2HNO2 → NO2 + H2O + NO
(20) 4NH3 + 5NO2 → N2O + 2N2 + 6H2O + 3NO
Trešā hipotētiskā metode nedaudz atšķiras no iepriekš minētā mehānisma. Otra metode pieņem amonija nitrāta starpproduktu veidošanos un amonija nitrāta sadalīšanos, kā uzskaitīts reakcijas vienādojumos (21)~(25).
(21) NH4+ + NO3– = NH3 + HONO2
(22) HONO2 → HO + NO2
(23) HO + NH3 → HOH + NH2
(24) NH2 + NO2 → NH2NO2
(25) NH2NO2 → N2O + H2O
5. Amonija nitrāta termiskās stabilitātes eksperiments, kas
Iepriekš uzkarsēts amonija nitrāts prasa īsāku sadalīšanās laiku un īsāku laiku, lai sasniegtu tādu pašu temperatūru; iemesls ir tāds, ka tad, kad amonija nitrāts pēkšņi silda, sildīšanas procesu uzskata par nepārtrauktu, un gaidīšanas un meklēšanas laiks adiabatic apstākļos ir ievērojami saīsināts. Palielināta pašākārtrināšanās amonija nitrāta reakcija, sadalīšanās notiek ātrāk, tādēļ, ja temperatūra pēkšņi paaugstinās, sadalīšanās ir vairāk iespējama.
6. Slāpekļa oksīdu īpašības
Slāpekļa oksīds attiecas uz savienojumu, kas sastāv tikai no diviem elementiem: slāpeklis un skābeklis. Parastie slāpekļa oksīdi ir slāpekļa oksīds (NO, bezkrāsains), slāpekļa dioksīds (NO2, sarkanbrūns), slāpekļa oksīds (N2O), slāpekļa pentoksīds (N2O5) utt., izņemot slāpekļa oksīdu normālos apstākļos, izņemot cietu vielu, citi slāpekļa oksīdi normālos apstākļos ir gāzveida. Slāpekļa oksīdi (NOx) kā gaisa piesārņotāji bieži attiecas uz NO un NO2. Izņemot slāpekļa dioksīdu, citi slāpekļa oksīdi ir ārkārtīgi nestabili. Kad tie ir pakļauti gaismas, mitruma vai karstuma iedarbībai, tie kļūst par slāpekļa dioksīdu un slāpekļa monoksīdu, un slāpekļa monoksīds atkal kļūst par slāpekļa dioksīdu. Tāpēc darba vide ir pakļauta vairākiem gāzu maisījumiem, ko bieži sauc par dūmiem (gāzi), galvenokārt slāpekļa monoksīdam un slāpekļa dioksīdam, un galvenais komponents ir slāpekļa dioksīds. Slāpekļa oksīdiem ir dažādas toksicitātes pakāpes.
Ir arī slāpekļa oksīda dimērs (N₂O₂), slāpekļa azīds (N₄O) un slāpekļa trioksīds (NO₃), bet galvenokārt NO un NO2, kas ir parastie gaisa piesārņotāji. Turklāt trinitamīns (N(NO2)3) ir arī savienojums, kas sastāv tikai no slāpekļa un skābekļa, bet tas nav oksīds šaurā nozīmē.
Dislāpekļa pentoksīds
Izņemot dislāpekļa pentoksīdu, kas ir ciets, pārējās ir gāzes. Molekulārā formula ir NOx. Starp tiem, dislāpekļa tetoksīds ir dimērs slāpekļa dioksīda, kas bieži sajauc ar slāpekļa dioksīdu, lai veidotu līdzsvara maisījumu. Slāpekļa oksīda un slāpekļa dioksīda maisījums, kas pazīstams arī kā nitrāts (dūmi). Relatīvais blīvums: Slāpekļa monoksīds ir tuvu gaisam, un slāpekļa oksīds un slāpekļa dioksīds ir nedaudz smagāki par gaisu. Kušanas temperatūra: Dislāpekļa pentoksīds ir 30 °C, pārējais ir zem nulles. Visi ir nedaudz šķīst ūdenī, un ūdens šķīdums ir skābs dažādās pakāpēs. Slāpekļa oksīdi ir nedegošas vielas, bet tie visi var atbalstīt sadegšanu. Piemēram, slāpekļa oksīds (N2O), slāpekļa dioksīds un slāpekļa oksīds var eksplodēt, ja tiek pakļauti augstai temperatūrai vai degošu vielu iedarbībai.
Slāpekļa oksīds ir slāpekļa oksīda savienojums, ķīmiskā formula NO, relatīvā molekulmasa 30,01 un slāpekļa valence +2. Tas ir bezkrāsains, bez smaržas, toksiska gāze, kas ir grūti izšķīdināt ūdenī. Tā kā slāpekļa oksīds satur brīvos radikāļus, tas padara tās ķīmiskās īpašības ļoti aktīvas. Kad tas reaģē ar skābekli, tas var veidot kodīgu gāzes un slāpekļa dioksīdu (NO2), kas var reaģēt ar ūdeni, veidojot slāpekļskābi. Vienādojums ir: 3NO2+H2O==2HNO3+NO. Bīstamas īpašības: spēcīga oksidēšana. Saskare ar uzliesmojošām un organiskām vielām ir viegli aizdegties. Konstatēta sprādzienbīstama ūdeņraža kombinācija. Saskarē ar gaisu radīs brūngani dzeltenu miglu ar skābām oksidējošām īpašībām.
Slāpekļa oksīds (slāpekļa oksīds), ķīmiskā formula N2O. Pazīstams arī kā smejošs gāzes, bezkrāsains un salds gāzes, tas ir oksidants, kas var atbalstīt sadegšanu noteiktos apstākļos (tāpat kā skābeklis, jo smejas gāzi var sadalīt slāpekli un skābekli augstā temperatūrā), bet tas ir stabils istabas temperatūrā un nedaudz Tas ir anestēzijas efekts un var izraisīt smieklus. Tās anestēziju 1799. gadā atklāja britu ķīmiķis Humphrey David. Attiecīgās teorijas uzskata, ka N2O un CO2 molekulām ir līdzīgas struktūras (ieskaitot elektroniskās formulas), tāpēc to telpiskā konfigurācija ir lineāra, un N2O ir polāra molekula. Tagad to galvenokārt izmanto izrādēs, un to var izmantot arī kā sadegšanas palīglīdzei sacīkšu paātrinātājus.
Slāpekļa dioksīds ir brūni sarkana toksiska gāze augstā temperatūrā. Istabas temperatūrā (0~21,5°C) slāpekļa dioksīdu un dislāpekļa tetroksīdu sajauc un vienlaikus. Toksisks un kairinošs. Izšķīdina koncentrētā slāpekļskābē, lai radītu kūstoša slāpekļskābe. Var stacked sintezēt dislāpekļa tetroksīdu. Reaģē ar ūdeni, lai radītu slāpekļskābes un slāpekļa oksīda. Reaģē ar sārmu, lai radītu nitrātu. Tā var reaģēt vardarbīgi ar daudziem organiskiem savienojumiem. Slāpekļa dioksīdam ir svarīga loma ozona veidošanā. Cilvēka ražots slāpekļa dioksīds galvenokārt nāk no augstas temperatūras sadegšanas procesu, piemēram, mehānisko transportlīdzekļu izplūdes un katlu izplūdes gāzu, izlaišanas. Slāpekļa dioksīds ir arī viens no skābā lietus cēloņiem, un tā radītā ietekme uz vidi ir daudzveidīga, tostarp: ietekme uz mitrāju un sauszemes augu sugu konkurenci un sastāva izmaiņām, samazināta atmosfēras redzamība, paskābināšanās un virszemes ūdeņu eitrofikācija (skābekļa trūkuma dēļ, ko rada aļģu izplatīšanās, kas ir bagātas ar barības vielām, piemēram, slāpekli un fosforu) , kā arī palielināt zivīm un citiem ūdens organismiem kaitīgo toksīnu saturu ūdenī.
7. Amonija nitrāta uzglabāšanas prasības
1) Uzglabāšanas ēkas augstums nedrīkst pārsniegt vienu stāvu, un tai jābūt pietiekamai ventilācijai. Ugunsgrēka gadījumā tam jāspēj automātiski vēdināt vai pilnībā vēdināt
2) Ugunsgrēka gadījumā noliktavu var automātiski vēvēdināt vai pietiekami vēdinām,
3) Amonija nitrāta kodīguma un reaktīvo īpašību dēļ, lai izvairītos no piesārņojuma, ēkām un konstrukcijām jābūt sausām, un jumtiem, sienām un grīdām nevajadzētu sūc
4) Būvmateriāli un konteineri atbilst distances prasībām
5) Oksidētājiem vislabāk ir izmantot puszemes uzglabāšanas telpu, ko var izstrādāt tā, lai izvairītos no gaismas un karstuma
6) Ņemot vērā ūdens ietekmi uz amonija nitrātu, ugunsdzēsības līdzeklis ikdienas glabāšanas zonā ir aprīkots ar dzeltenām smiltīm.
8. Secinājums
Amonija nitrāts, ķīmiskais mēslojums, ko izmanto lauksaimniecībā, nav sprāgstviela pati, tas ir klases 5.1 spēcīgs oksidants vai klases 9 bīstamās preces. Galvenais iemesls sprādzienam ir tas, ka nitro NO3 pati ir ļoti nestabila. To ir viegli uzsildīt un sadalīt augstas temperatūras sadursmēs, kā rezultātā rodas nestabila slāpekļa oksidācija. Visbeidzot, slāpekļa oksīdi sadalās, lai radītu stabilu slāpekli un skābekli. Skābeklis pats par sevi palīdz sadegšanas un paātrina sadegšanu, kad tiek atbrīvots liels skābekļa daudzums. Tāpēc visu nitro sprādzienu veidu mēs pieredze ir saistīti ar nestabilu nitro. Saskaroties ar šādu ķīmisku vielu uzglabāšanu un kontroli, jāveic šādi pasākumi:
1) Ventilācija, mitruma necaurlaidīga un karstumizturīga
2) Kontrolēt skaitu skurstēs un stingri īstenot principu tabu sajaukšanas
3) Izvairieties no visa veida aizdegšanās avotiem (atklātas liesmas, piemēram, griešana un pulēšana, statiskās dzirksteles, karsti darbi, sprādziendrošas darbarīkus un sprādziendrošas elektroierīces)
4) Kontrole ieceļošanas un izceļošanas nozīmes personāls
5) Kontrolējiet kopējo uzglabāšanas apjomu, nodrošiniet pirmais ārā un nodrošina, ka ilgākais glabāšanas laiks ir mazāks par teorētiski aprēķināto drošības periodu
6) Kravas un izkraut preces stingri saskaņā ar darbības procedūrām, un barbarous kraušanas un iekraušanas un izkraušanas ir stingri aizliegta
7) Darīt labu darbu, ācībo iepakojumu savākšanu un pārvaldību, un stingri aizliegt paraugu ņemšanu noliktavā
8) Aprīkots ar nepieciešamajām ugunsdzēsības iekārtām saskaņā ar A klases noliktavu konstrukcijas specifikācijām, un pārbauda un pārbauda, vai ugunsdzēsības iekārtas vienmēr ir pieejamas
9) Apmācīt darbiniekus ikdienas operācijās un ārkārtas reaģēšanas spējas, kā arī veikt regulāras avārijas treniņus
10) Ievērot ikdienas pārbaudes sistēmu, lai nodrošinātu, ka problēmas tiek nekavējoties novērstas, neatstājot slēptos draudus
