探究添加剂对硝酸铵热稳定性及爆炸性的影响

2013-08-15王北锋刘展利张娅前进民爆股份有限公司邮编471600

化工管理 2013年24期

王北锋刘展利张娅（前进民爆股份有限公司邮编 471600）

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硝酸铵是高效、优良的氮肥，通过在农作物中添加硝酸铵能够提高农作物的产量，使农民增收。农用硝酸铵具有一个特性就是制作炸药，所以对于当前硝酸铵生产厂商来说，改变硝酸铵可能发生爆炸的特性，并且确保硝酸铵的爆炸性不会还原成为其了亟待解的问题。本文主要分析了添加剂对硝酸铵热稳定性及爆炸性的影响

添加剂；硝酸铵；热稳定性；爆炸性；影响

一、添加剂对硝酸铵热稳定性的影响

1.卤化物的影响

从一些研究中我们可以发现，氯化物的加入造成了硝酸铵热稳定性的降低。氯离子与酸结合才会起到催化硝酸铵分解的作用，但有一个问题就是硝酸铵本身通过分解也可能产生酸。通常氯化物存在时会产生酸，而硝酸铵经过分解产生的是氮气而非一氧化二氮，氯离子对硝酸铵热稳定性的影响研究还未在机理上达成一致。经研究发现，硝酸铵热稳定性受到卤化物的影响与氯化物本身的酸性有关，HBr、Hcl、HI的 pKa 值分别是 -9.5、-7.0、-10.0，HF的pKa值则是3.2，从中我们可以看出不同氯化物对硝酸铵的热稳定性产生不同程度的影响。但是我们可以得到这样的结论即在卤化物里，除了氟化物以外的其它物质都对硝酸铵的热稳定性产生了影响，降低了它的热稳定性，尤其氯化物影响最大，使其热稳定性降了约70度。

2.含氧酸及其盐的影响

经实验研究发现，当把磷酸、硫酸以及硝酸加入到硝酸铵中，加入量的增加则感应期缩短，硝酸铵热稳定性也随之下降。经反复加量测试，可以得出这样的结论即在硝酸铵中加入磷酸、硫酸以及硝酸则会降低它的热稳定性，加入量增加则热稳定性随之降低。含氧酸盐能够影响到硝酸铵的热稳定性，多数含氧酸盐都能使硝酸铵的热稳定性得到提高，尤其以碳酸盐影响最大，而硝酸盐则几乎不会影响，硫酸氢盐有部分会使其稳定性降低，除此之外，一些加入量也会影响到它的稳定性。这些现象与添加剂酸性影响硝酸铵热稳定性的规律相符。

3.有机氮杂环化合物的影响

据相关报道证实，胸腺嘧啶、尿嘧啶、尿素等有机化合物对硝酸铵热稳定性有明显影响，通过加入一些化合物，其热稳定能够显著提高。其中感化效果最为明显的就是氰尿酸与三聚氰胺。在化合物中，尿素是廉价且无毒害的物质，因此在硝酸铵中常使用尿素作为它的稳定剂。

4.可燃物的影响

硝酸铵能够作为自身发生反应的还原剂、氧化剂，尽管如此，硝酸铵用于炸药用途时，还必须添加一些其它的可燃物在炸药中。从硝酸铵炸药发展过程来看，开始添加的是炭黑，后来添加了液体碳氢化合物，此物质被广泛使用。其中碳氢化合物如石油与柴油也会对硝酸铵的热稳定性产生影响。

（1）石油的影响

在硝酸铵中添加石油，二者会发生氧化反应，生成水、二氧化碳以及氮气，可见二者发生反应实质上就是硝酸铵与石油中的“CH”基团发生了氧化反应。当石油添加量增多时，放热曲线在DSC曲线上明显增大，释放的热量也随之增加，但有研究发现，当石油添加至一定比例时（有研究提出比例为32%），体系释放热就会下降。

（2）柴油的影响

在硝酸铵中加入柴油与加入石油的反应相同，都会增加硝酸铵的热稳定性，柴油与石油对硝酸铵热稳定性的影响不同在于，当在硝酸铵中加入柴油时，随着添加量的增加，其释放出的热量在不断增加，热稳定性随之降低。

对于石油与柴油这两种可燃物来说，作为添加剂对硝酸铵热稳定性产生不同的影响。可根据需要进行添加。

（3）蔗糖的影响

蔗糖分子组成比较固定，总放热量与硝酸铵和蔗糖发生反应时释放的热量相近，由此我们也可以看出，蔗糖发生的氧化反应较为完全。当在硝酸铵中添加蔗糖时，分解的温度低于加入其他物质分解的温度，随着添加蔗糖量的增加，其释放出的热量也会随之增加，且热量增加的幅度超过了柴油与石油，据相关报道称，当在硝酸铵中添加的蔗糖量从5%逐渐增加到20%时，释放出的热量对于总的热量来说从51%增加到53%。由此可见，添加蔗糖会总成硝酸铵热量的不稳定性。

二、硝酸铵与硝酸铵混合物二者的热分解

在320℃与260℃时，硝酸铵与硝酸铵混合物分解的气体主要就是二氧化氮，且在320℃比260℃分解产生的气体要多一些。经研究表明，硝酸铵与硝酸铵混合物二者的热分解过程产生的气体中，以二氧化氮为主，而且是最先产生的，然后就是氮气，当混合物分解达到30%时，二氧化氮与氮气的数值将达到最终值的三倍到四倍，出现这种情况的原因很可能是在混合物分解后期氮气是由于含氮添加物通过分解而产生的。同时有研究发现，温度不同，产生氮气的量也不同，低温产生的氮气量要高于高温时产生的氮气量。

添入碳氢化合物时，为氮气的产生提供了有力条件。经研究发现，添加物稳定时，二氧化碳的产率高，二氧化氮、氮气值低，随着添加物稳定程度的提高，二氧化碳的产率就会越高，而二氧化氮、氮气的值则越低。有机物与碳酸盐是稳定的添加物，尤其是碳酸盐中的碳酸钙最为稳定，产生的二氧化氮、氮气的值也是最低的。