农用硝酸铵的热稳定性剖析

1、农用硝酸铵水溶液热稳定性机理研究程 松，东台市安监局，江苏 东台 景奇佳 , 赛鼎工程有限公司，山西 太原 曹 雄 , 中北大学化工与环境学院，山西 太原 引言 硝酸铵在国防工业和农业生产中有着广泛的用途，它既是制备多种炸药( 黑索今、奥克托今、硝基胍等) 的重要原料，又是一种重要的氮肥。但是，由于硝酸铵具有自反应特性，在其被广泛使用的同时 ,也曾经发生过多起重大事故 。 国内外学者对于固体硝酸铵的热分解和热稳定性做了大量的研究。相对来说，对于生产过程中存在的高温、高浓度硝酸铵水溶液的热稳定性机理研究得很少引言 采用自行设计的测试装置从临界爆炸温度的角度入手，对高浓度农用硝酸铵水溶液的临界爆炸

2、温度进行了测试，对比分析了硫酸和氯离子共同存在时对硝酸铵水溶液临界爆炸温度的影响，从反应动力学的角度对其影响因素进行了分析。研究结果对于保证乳化炸药生产化肥厂的硝酸铵安全生产具有重要的指导意义.实验部分1 实验试剂：农用硝酸铵、浓硫酸、氯化钾2 实验方法及原理结果与分析 2.1 实验结果硝酸铵水溶液中硝酸铵质量分数为 80% ; cl质量分数分别为 4 10-6 、6 10-6 、8 10-6 、10 10-6 、20 10-6 ; pH 值为 1.0、2.0 和 3.0。实验结果如表1所示。结果与分析结果与分析 从拟合的结果来看，临界爆炸温度随 Cl -质量分数的变化呈良好的指数关系，其数学

3、模型为下式 t=mexp（-x/c）+ t0 式中: t 为临界爆炸温度， ; c、m 和 t0为常数; x 为 cl质量分数。实验结论硫酸含量( pH 值) 一定时，硝酸铵临界爆炸温 度随着 Cl -质量分数的增加而降低; 当达到一定值 时，随着 Cl -质量分数的增加，其临界爆炸温度的下降速度趋缓。Cl -质量分数一定时，硝酸铵水溶液临界爆炸 温度随着硫酸含量( pH 值) 的减小而降低，且 Cl -质量分数越大，其临界爆炸温度值变化越为明显。 根据相关文献查阅可知仅有 Cl -存在时，随着温度的升高，其对硝酸铵分解有一定的抑制作用; 当 Cl -与酸 共存时，Cl -与酸反应的中间产物极

4、大地促进了硝酸铵的分解。对临界爆炸温度 t 取对数，Cl -质量分数 x 取倒 数，用 origin8.0 进行拟合，得到的拟合直线如图 3所示。 从图 3 可以看出，临界爆炸温度的对数和 Cl 质量分数的倒数呈良好的线性增长关系，其变化趋 势和图 2 的结果相一致。机理分析由相关文献可知，80% 硝酸铵水溶液分解反应 的主要气体产物为 NO，当 NO 浓度高时，进一步 分解为 N和 O，此时有爆炸式分解的特点。反应 机理如反应式( ) ( ) 。 硝酸铵水溶液的热爆炸和热分解有着非常密切的联系，其是否发生爆炸，主要生成 NO 气体之 前的反应决定。因此，可用生成 NO 的反应机理 来对其进行

5、分析。从化学反应动力学的角度来 看，硝酸铵水溶液热分解生成 NO的总反应机理为NHNONO + 2HO。假定 NHHSO 和 NO的浓度不变，对其反应进行近似处理，近似为稳态，则可推导出公式如下 由式( 2) 可以看出，硝酸铵及硫酸的浓度不变 时，其分解速率随着氯离子浓度的增加而增加; 而氯 离子及硝酸铵的浓度不变时，其分解速率随着 pH值的减小( 硫酸浓度的增加) 而增加。其分解速率 的变化与临界爆炸温度的变化非常一致，可以很好 地解释氯离子浓度和硫酸对 80% 硝酸铵临界爆炸 温度的影响。 高温条件下硝酸铵水溶液发生的反应非常复杂，故得出的反应机理只适用于浓度不是非常高的情况。原作者也对 90% 和 96