農業用硝酸鉀危險類別淺析

張罡

（岳陽市鉀鹽科學研究所，湖南岳陽 414000）

硝酸鉀（KNO3）是一種重要的無機化工原料，分子量為101.1，自然界中單體存在的形式少見，常與鈉硝石、瀉利鹽、鈣硝石和石膏共生。硝酸鉀為白色粉末或無色透明的斜方、菱形結晶。它有兩種晶型，在25℃時生成無水硝酸鉀的斜方形結晶，高于127.7℃時轉變為菱面體結晶。硝酸鉀相對密度為2.109，熔點為334℃，易溶于水、液氨和甘油。不溶于無水乙醇和乙醚，25℃時在無水甲醇中的溶解度為0.34%。25℃時，硝酸鉀溶解熱焓（水中無限稀釋）為 34.9 kJ/mol，比熱容為 96.36 J/（mol·K），生成熱焓為-492.8 kJ/mol，熔化熱焓為10 kJ/mol。硝酸鉀在空氣中不易潮解，僅微吸濕，不易結塊，在水中不形成水合物，冰鹽點為-2.85℃，含硝酸鉀9.66%（質量分數）。在101.33 kPa下，77.0%（質量分數）硝酸鉀飽和溶液沸點為 115.6 ℃［1-3］。

中國硝酸鉀生產的歷史悠久。20世紀90年代以前，中國只有單一的工業硝酸鉀生產，產品主要用于煙花爆竹、黑色火藥、導火索、醫藥、化學反應催化劑、氧化劑、玻璃澄清劑、陶瓷彩釉劑、選礦劑、金屬熱處理劑等。由于硝酸鉀屬于氧化劑，國際上認定硝酸鉀為危險品5.1范疇。目前，工業硝酸鉀執行國家標準GB 1918—2011《工業硝酸鉀》。

從1999年開始，中國開始生產農業用硝酸鉀，通常用硝酸、硝酸銨、硝酸鈉等硝酸鹽與氯化鉀轉化法制取，主要用作氮鉀復合肥，執行國家標準GB/T 20784—2006《農業用硝酸鉀 {新定價}》。

自從農業用硝酸鉀出現以來，由于對其危險類別沒有明確認定，因此就農業用硝酸鉀是否屬于危險品曾引發過爭論。筆者依據超過20 a硝酸鉀生產實踐經驗，就農業用硝酸鉀的危險類別做了探討。

1 農業用硝酸鉀與工業硝酸鉀的區別［4-6］

表1為GB 1918—2011中對工業硝酸鉀的指標要求。表2為GB/T 20784—2006對農業用硝酸鉀產品的指標要求。由表1、表2數據對比可以明顯看出，農業用硝酸鉀與工業硝酸鉀是不同的2個產品。工業硝酸鉀純度為99.0%～99.7%，接近純化學概念硝酸鉀，具有純硝酸鉀的理化性質。由于硝酸鉀為氧化劑，所以純化學概念的硝酸鉀與工業硝酸鉀均列入GB 12268—2005《危險貨物品名表》。

表1 GB 1918—2011中工業硝酸鉀的指標要求 %

表2 GB/T 20784—2006對農業用硝酸鉀產品的要求 %

農業用硝酸鉀與工業硝酸鉀不同，它實際上含有鈣、鎂、硫酸鹽、氯化物及水分等雜質，總含量達6%（質量分數）甚至更高，農業用硝酸鉀的組成十分復雜，它不是以單體硝酸鉀形式存在，而是以多種復鹽、固溶體形式存在。目前，中國農業用硝酸鉀基本采用硝酸銨與氯化鉀轉化法制得，其產品中就存在硝酸銨鉀與氯化銨鉀、硫酸鉀鎂、氯化鉀鎂等復鹽，因此和工業硝酸鉀及化學概念上的硝酸鉀在成分方面以及理化性質上存在明顯差異。

2 農業用硝酸鉀的特性

2.1 無可燃性［1，7-8］

純硝酸鉀本身是不燃物質，其熔點為334℃，熔融的純硝酸鉀在530℃左右還是穩定的，在650～750℃時分解生成霧狀亞硝酸鉀和氧氣，在750℃以上反應生成的亞硝酸鉀進一步分解成氮氧化物。通常情況下工業硝酸鉀在400℃左右時分解放出氧，并轉變成亞硝酸鉀，繼續加熱則生成氧化鉀。目前，國內外尚未見硝酸鉀燃燒或火災事故的報道，可以推定純硝酸鉀本身沒有爆炸危險性。

筆者于2013年6月曾讓一家農用硝酸鉀生產企業送樣給青島東標檢測服務有限公司，委托其對農用硝酸鉀進行可燃性 （燃點）檢驗，檢驗方法為ASTMD92-2010用克利福蘭得開杯法測定閃點和起火點的實驗方法。檢驗結果表明，農用硝酸鉀在燃點大于1000℃時仍不能燃燒。

此外，山西文通鉀鹽集團等多家生產企業采用溶熔造粒法對農用硝酸鉀進行造粒，造粒過程中需要將農用硝酸鉀加熱到300℃以上，使其變成熔融狀態。在此過程中農用硝酸鉀依然非常穩定，不會燃燒與爆炸。

通過實驗和工業實例證明，農業用硝酸鉀屬于不燃物質，沒有可燃危險性。

2.2 無反應爆炸危險性［1，7-8］

純硝酸鉀在高溫下非常穩定，雖然在650～750℃和750℃以上會發生分解反應，但不會發生鏈式爆炸反應：

但單體硝酸鉀作為氧化劑，它與有機物（如葡萄糖）接觸能發生反應：

硝酸鉀與碳粉及硫黃共熱時，能發出強光和燃燒：

可見，單體硝酸鉀與其他還原劑物質能發生燃燒爆炸反應。

農業用硝酸鉀是多組分復鹽與固溶體，它與其他還原劑物質也能發生化學反應，但不會發生爆炸。爆炸是一個非常快速的鏈式反應，農業用硝酸鉀不會發生爆炸的主要原因：1）農業用硝酸鉀中大量鈣鎂水分等雜質本身沒有爆炸性，屬于惰性物質，它們阻止或延緩鏈式反應的快速進行，從而達到阻爆的效果；2）農業用硝酸鉀基本為顆粒狀，由晶體組成，結構致密，孔隙不發育，顆粒結構致密程度的增加，使得反應產生的氣體的擴散混合受到根本限制，減緩了臨近農業硝酸鉀的化學反應速度，從而抑制了爆炸的進行。因此，不能采用農業用硝酸鉀制造炸藥、煙花鞭炮等。

目前，關于硝酸鉀不能被撞擊的觀點是錯誤的，既使是工業硝酸鉀也完全可以撞擊，其生產過程中就必須經過粉碎工序，中國許多廠家仍然使用粉碎機將硝酸鉀粉碎，還有一些農業硝酸鉀企業也會使用擠壓造粒機對農業硝酸鉀造粒。農業用硝酸鉀不會因撞擊爆炸，其主要原因：1）硝酸鉀通常情況下要在400℃以上的高溫條件下才開始發生分解反應，既使硝酸鉀在高速強力撞擊作用下經受強烈壓縮，該過程在時間上極其短促，因而可認為來不及進行熱量交換，即為絕熱壓縮過程。晶體間氣體受絕熱壓縮，迅速達到很高溫度，形成熱核，而熱核溫度很難達到硝酸鉀分解反應所需反應溫度；2）硝酸鉀由晶體組成，結構致密，孔隙不發育，顆粒結構致密程度的增加，使得其對摩擦撞擊作用引起的相對位移變小，在壓力的作用下，位移速度差變小，局部溫度上升變慢，降低了形成灼熱核的可能性。因此，撞擊不會使農業硝酸鉀發生爆炸。

由此可知，農業用硝酸鉀具有安全穩定的性能，它既不可能發生反應爆炸，也不會因撞擊爆炸。既使碳粉或硫黃混入農業用硝酸鉀后共熱，其反應也十分緩慢，不會引起爆炸。雖然農業用硝酸鉀作為一種改性硝酸鉀，是一種高效氮鉀復合肥，但它不能代替工業硝酸鉀使用。

2.3 對人體與環境的影響［7-9］

農業用硝酸鉀所含化學成分雖然十分復雜，但其所含硝酸鉀、及鈣、鎂、硫酸鹽、氯化物及水分等雜質都沒有毒性。農業用硝酸鉀對呼吸道、眼及皮膚有刺激性。人體吸入高濃度硝酸鉀粉塵可能引起肺水腫，大量吸入可引起高鐵血紅蛋白血癥，影響血液攜氧能力，出現頭痛、頭暈、紫紺、惡心、嘔吐。皮膚反復接觸硝酸鉀會引起皮膚干燥、皸裂和皮疹。農業用硝酸鉀及其他硝酸鉀生產中，接觸粉塵硝酸鉀的工人只要佩戴防塵面具、手套，可有效避免硝酸鉀對人體的不良影響。

農業用硝酸鉀對環境的影響也微乎其微。它的養分全部為水溶性，植物容易吸收，不會在土壤中形成鹽類積累，導致土壤鹽漬板結，或因鹽類在作物根部積聚而引起作物病變，是理想的綠色化肥。

此外，硝酸鉀在醫藥工業中用于生產青霉素鉀鹽、利福平等藥物；在食品工業可用作發色劑、防腐劑。這些都說明硝酸鉀是無腐蝕性與毒性的，對人體與環境沒有危險性。

3 正確認識農業用硝酸鉀安全性能

由于國內外硝酸銨爆炸事故時有發生，受其影響，硝酸鉀在一些人的印象中都和易燃易爆掛鉤，實際上硝酸鉀本身沒有易燃易爆的危險性，國內外也從末發生過硝酸鉀燃燒爆炸事故。因此，應實事求是正視硝酸鉀的安全性和應用價值。

中國將農用硝酸鉀登記列為化肥新品種，迄今為止尚未見到關于農用硝酸鉀燃燒爆炸事故的報道，從實踐應用的角度也證明了農用硝酸鉀的安全可靠性能。

中國目前有部分農用硝酸鉀企業執行的是非危險品政策，特別是運輸方面，鐵路公路大都采用化肥優惠運價，而沒有像工業硝酸鉀那樣在生產儲運過程中執行甲類危險品的標準。事實上，囯外特別是歐洲對其運輸和倉儲政策較為寬松，比如輪船運載硝酸鉀可以與貨物混裝。但也有一些地區政府部門仍然將農用硝酸鉀列入甲類危險品的標準，農用硝酸鉀在運輸中受到的種種限制和苛刻條件，導致其成本大大提高，如運費比普通化肥高1倍以上，令農民負擔加重。這不僅是對農用硝酸鉀危險性的錯誤認識，而且與中國的惠農政策背道而馳。

農用硝酸鉀是一種高效氮鉀復合肥，被稱為第三代鉀肥，發展農用硝酸鉀對發展中國高效農業具有重要意義。對農用硝酸鉀生產發展應制定寬松的政策，當務之際，有關部門應從實際出發，將農用硝酸鉀進行正確的危險類別分類。

4 結束語

按照GB 6944—2005《危險貨物分類和品名編號》對危險貨物的定義：指具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蝕、放射性等危險特性，在運輸、儲存、生產、經營、使用和處置中，容易造成人身傷亡、財產損毀或環境污染而需要特別防護的物質和物品。農業硝酸鉀是多組分復鹽與固溶體，它和工業硝酸鉀組成成分完全不同，農業用硝酸鉀理化性質與工業硝酸鉀也有較大區別。檢測和實踐表明，農業用硝酸鉀無毒無腐蝕性，沒有可燃危險性，沒有反應爆炸危險性，國內外也從未發生過農業用硝酸鉀燃燒爆炸事故。因此，應正確認識農業用硝酸鉀的安全性能和潛在價值，將農業用硝酸鉀定性為非危險品，以充分發揮其應有的價值。

［1］張罡，夏重陽，何斌鴻，等.我國硝酸鉀市場競爭力分析［J］.化學工業，2007，25（9）：16-18.

［2］張罡.我國農用硝酸鉀市場前景與發展對策［J］.化肥設計2002，40（5）：48-50.

［3］史建斌，于湖.淺談硝酸鉀的結晶［J］.無機鹽工業，2000，32（3）：26-27.

［4］劉榮海，陳網樺，胡毅亭.安全原理與危險化學品測評技術［M］.北京：化學工業出版社，2004.

［5］中國農業科學院土壤肥料研究所.中國肥料［M］.上海：科學技術出版社，1994：219.