硝酸銨熱穩(wěn)定性的研究

關(guān)衛(wèi)國(河北興安民用爆破器材有限公司，河北 承德 067399)

硝酸銨熱穩(wěn)定性的研究

關(guān)衛(wèi)國(河北興安民用爆破器材有限公司，河北 承德 067399)

硝酸銨作為一種化學(xué)品，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)中的用途十分廣泛，其在常溫的狀態(tài)下非常穩(wěn)定，伴隨著溫度的逐漸升高，再加上雜質(zhì)作用的干擾影響，硝酸銨會(huì)出現(xiàn)一定的分解，進(jìn)而對其本身物理和化學(xué)性能的改變帶來嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重的情況下還會(huì)引發(fā)燃燒甚至是爆炸。為此，在溫度較低的情況下，強(qiáng)化對硝酸銨熱穩(wěn)定性的科學(xué)研究，在安全的生產(chǎn)和使用過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

硝酸銨；熱穩(wěn)定性；研究

1 硝酸銨進(jìn)行熱分解的主要機(jī)理

硝酸銨作為一種化學(xué)品，在一定程度上是組成現(xiàn)代工業(yè)炸藥的重要成分之一，其本身具備異常復(fù)雜的化學(xué)與物理性質(zhì)，在溫度和壓力均處于正常狀態(tài)的前提下，相對比較穩(wěn)定，但是一經(jīng)受熱之后，便會(huì)逐漸開始進(jìn)行熱分解。熱分解形式依據(jù)溫度的不同，會(huì)有多種方式，并且熱分解過程中會(huì)將大量的熱量釋放出來。基于硝酸銨剛開始進(jìn)行熱分解作用時(shí)的溫度異常高，故一般會(huì)將其當(dāng)做一種穩(wěn)定性相對較高的化學(xué)物質(zhì)。然而，熱分解中如果有雜質(zhì)的參與，則在升高溫度的過程中，硝酸銨也會(huì)發(fā)生分解，并且將大量的熱量釋放出來，進(jìn)而對其本身的物理和化學(xué)性能造成嚴(yán)重的影響[1]。

2 硝酸銨熱分解作用的重要影響因素

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明，能夠活化系統(tǒng)的物質(zhì)、不會(huì)對系統(tǒng)造成任何影響的物質(zhì)以及那些能夠?qū)ο捣纸馄鸬揭种谱饔玫奈镔|(zhì)對于硝酸銨的熱分解作用有顯著的影響。

2.1 活化系統(tǒng)的物質(zhì)

通常情況下，活化系統(tǒng)的物質(zhì)在很大程度上能夠顯著的促進(jìn)硝酸銨本身活化能的有效降低，抑或者能夠有效的加快硝酸銨本身的熱分解作用，諸如水、二氧化氮、硝酸以及無機(jī)物等。在此基礎(chǔ)上，硝酸銨還可以與硝酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，以此將硝酸類的物質(zhì)生出來。

2.2 不會(huì)對系統(tǒng)造成任何影響的物質(zhì)

不會(huì)對系統(tǒng)造成任何影響的物質(zhì)，也就是所謂的惰性物質(zhì)，這類物質(zhì)對于系統(tǒng)的熱分解往往不會(huì)造成任何的影響，且難溶于水，類似的物質(zhì)諸如以高嶺土、石棉、玻璃以及滑石為主的聚硅酸鹽，硫酸鋇，硅石的不同變體以及硫酸鋁等[2]。

2.3 對系統(tǒng)分解起到抑制作用的物質(zhì)

抑制系統(tǒng)進(jìn)行分解作用的物質(zhì)，通常被分為兩種。第一，在含量非常小的情況下，便能夠有效的抑制或者防止硝酸銨進(jìn)行自行的分解，通過與NO2與HNO3的有機(jī)結(jié)合，便能夠阻止繼續(xù)分解，故往往被稱為穩(wěn)定劑。第二，這種物質(zhì)與上述物質(zhì)明顯不同，只有在系統(tǒng)中大量存在時(shí)，才能有效阻止硝酸銨進(jìn)行熱分解作用，故往往被稱為鈍化物，且本身的鈍化作用非常的微弱。探究其之所有產(chǎn)生鈍化作用的原因，絕大部分與該物質(zhì)在充分的與硝酸銨進(jìn)行混合之后，相應(yīng)的會(huì)產(chǎn)生一種晶體，或者在兩種物質(zhì)進(jìn)行充分的過程中某種程度的復(fù)分解反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)，諸如那些極易能夠與水相溶的鹽類物質(zhì)等。

3 測定硝酸銨熱穩(wěn)定性的方法

3.1 DSC方熱峰值法

事實(shí)上在上個(gè)世紀(jì)的五六十年代，在炸藥熱穩(wěn)定性的研究過程中就開始普遍使用熱差分析法（DTA）與差示掃描量熱法（DSC），這兩種也經(jīng)常用于硝酸銨熱分解穩(wěn)定性的研究過程，其中發(fā)揮著不可替代的重要的作用。

利用DSC方熱峰值法在添加劑作用下對硝酸銨晶體轉(zhuǎn)變和熱分解規(guī)律的有效研究，在一定程度上增加了添加劑對于如何促進(jìn)硝酸銨常溫穩(wěn)定性與高溫?zé)峄钚缘闹匾獧C(jī)理、途徑，經(jīng)過研究證明，常溫條件下添加劑有助于硝酸銨本身晶變熱效應(yīng)的顯著削弱，有助于穩(wěn)定晶型；通過木粉、KCI以及棉纖維等物質(zhì)的加入，在很大程度上可以提前釋放硝酸銨的熱溫度，極大的增強(qiáng)其本身的釋能，并且在高溫條件下能夠加快硝酸銨的熱分解作用。

特征信號(hào)和無煙信號(hào)劑在選擇使用哪種氧化劑時(shí)，硝酸銨是首要的選擇之一，然而硝酸鈉在使用過程中存在著一定的缺陷，如點(diǎn)火和燃燒的困難，進(jìn)而致使硝酸銨在分解時(shí)的溫度較之前顯著降低、幫助硝酸銨進(jìn)行快速的熱分解。

3.2 感應(yīng)期測定法

所謂的感應(yīng)期測定法主要將一定數(shù)量的硝酸銨進(jìn)行密封，然后在某種溫度條件下進(jìn)行靜置，從靜置到其自行燃燒所需要花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，以此稱為自燃阻滯期[3]。

3.3 壓力測定法

所謂的壓力測定法與感應(yīng)期測定法有一定的相似點(diǎn)，同樣是將一定數(shù)量的硝酸銨進(jìn)行密封，然后靜置在某種溫度條件下，對其系統(tǒng)本身的壓力變化進(jìn)行科學(xué)的測定，最后借助一定的微分法將其分解速度與時(shí)間之間的緊密關(guān)系進(jìn)行科學(xué)的分析。

4 結(jié)語

硝酸銨作為一種化學(xué)品，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)中的用途十分廣泛，化學(xué)與物理性質(zhì)異常復(fù)雜，通常在常溫狀態(tài)下相對比較穩(wěn)定，但是隨著溫度的升高和受雜質(zhì)作用的影響，便會(huì)逐漸開始進(jìn)行熱分解反應(yīng)。綜上所述，本文系統(tǒng)化的介紹了硝酸銨進(jìn)行熱分解的主要機(jī)理，研究和分析了硝酸銨熱分解作用的重要影響因素，諸如活化系統(tǒng)的物質(zhì)、不會(huì)對系統(tǒng)造成任何影響的物質(zhì)以及對系統(tǒng)分解起到抑制作用的物質(zhì)，在此基礎(chǔ)上提出了三種測定硝酸銨熱穩(wěn)定性的常用方法。

[1]楊麗,袁治雷,呂智星,賀增弟.硝酸銨的熱穩(wěn)定性研究[J].山西化工,2011,（02）.

[2]田宇.工業(yè)炸藥中硝酸銨熱穩(wěn)定性影響綜述[J].煤礦爆破, 2011,（01）.

[3]王北鋒,劉展利,張婭.探究添加劑對硝酸銨熱穩(wěn)定性及爆炸性的影響[J].化工管理,2013,（24）.