浅析液态硝铵用于含水工业炸药

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1、浅析液态硝酸铵用于含水工业炸药湖南长斧众和科技有限公司摘要：文章根据液态硝酸铵在工业炸药生产中的使用情况和发展前景，对硝酸铵溶液温度在运输、储存过程中的影响作用进行了分析，提出通过降低过饱和硝酸铵溶液析晶点来实现中低温储运，理论计算相关技术参数，确保液态硝酸铵运输储存生产过程的安全。关键词：液态硝酸铵、工业炸药、中低温储运生产1.引言液态硝酸铵直接用于生产工业炸药是国外炸药制造厂家的典型生产方式，该项技术在简化生产工艺、优化生产设备、提高安全性、改善生产环境、避免环境污染等方面具有先进性，以及在降低人工成本、节约包装成本、降低能耗、减

2、少资金占用等方面卓有优势。随着技术进步，国内已开始了相应探索和研究，并成功应用实践。今后，生产工艺日臻成熟完善，液态硝酸铵将会成为乳化炸药和膨化硝酸铵炸药的主要原材料，进而成为未来工业炸药生产的主流，实现节能、降耗、环保和谐发展。2.生产工艺说明目前，国内多采取直接将硝酸铵厂的液态硝酸铵用具有保温功能的罐式运输车运到炸药厂，泵入水相罐保温待用。根据硝酸铵生产工艺，中和工序之后、析晶度要求的过饱和硝酸铵水相溶液。生产厂家常用浓度45~55%的稀硝酸与99.8%的氨气在常压下中和，得浓度64%以上的硝酸铵溶液，通过膜式蒸发器或直接利用中和

3、反应热蒸发浓缩将浓度提高到85~93%，出中和槽料温115~135℃。此时，硝酸铵溶液具有很高的浓度和温度，为防止析晶，需要不停的加热和搅拌，易包含和引入杂质，没有十足的安全保障，成为继续推广和应用的技术障碍。成新法等人分析了硝酸铵溶液析晶机理和“杂质”作用机理，研究出降低乳化炸药水相析晶点的功能复合物，可以降低析晶点达20℃；叶志文等人发明了一种添加剂，用于降低硝酸铵过饱和溶液析晶点达15~30℃。通过一些列措施和手段，实现液态硝酸铵的中低温（70~80℃）储运，对整个工艺过程的安全是十分重要的。降低硝酸铵溶液的温度，既便于保温、加

4、强运输和生产安全，还降低乳化和敏化工艺条件。借鉴国内外已有的文献资料和技术经验，理论计算热损失和硝酸铵分解反应速率随温度变化，验证液态硝酸铵生产应用实际可操作性，为液态硝酸铵用于生产工业炸药技术和工艺提供理论支撑。3.性能影响分析3.1温度对分解速率的影响表1硝酸铵溶解度和比重温度（℃）0102030405060708090100溶解度（g/100g）118.3120192241.8297344421499580740871比重（%）54.1954.5565.7570.7474.8177.4880.8183.3185.2988.189

5、.7表1可以看出，硝酸铵本身就是极易溶解于水的无机盐，常温时溶解度（质量分数）为55~66%，70℃时为83.31%，90℃时为88.1%。乳化炸药水相中硝酸铵相对于水约占86~88%，而膨化硝酸铵炸药要求高达90%以上。所以，硝酸铵水溶液必须保持不低于90℃才能满足工艺条件。纯净的高温硝酸铵溶液是相对安全和稳定的，但当混入了氯化物、硝酸等杂质后，呈现分解放热反应，尤其是二者共存并作用催化硝酸铵溶液分解反应速率大大加快，发生剧烈分解导致爆炸：NH4NO3→NH3+HNO3+173kJHNO3→NO2+1/2H2O+1/4O2-64.9

6、kJNH4NO3+2NO2→N2+H2O+HNO3+232.2kJ根据化学动力学化学反应速率方程：公式（1）式中，为反应速率常数，为反应浓度，为反应分级数。硝酸铵分解速率不仅与硝酸铵浓度和反应分级数有关，还跟反应速率常数成正比关系。由阿伦尼乌斯方程：公式（2）式中，为指前因子，为活化能，为体系温度。当工艺参数固定时，硝酸铵分解反应速率常数随温度升高呈指数级变化，温度越高，分解反应速率越快，反应越剧烈。降低硝酸铵溶液的酸度和温度，能减缓或抑制生产和运输过程中硝酸铵分解，从而降低危险系数。同时，降低硝酸铵溶液温度利于储运过程中保温。3.2

7、温度对保温效果的影响因过饱和硝酸铵溶液温度高，跟外界环境温差大，容易产生能量交换造成热损失，进而导致析晶、堵塞管路，给生产带来麻烦，所以要求输送罐车具有自持加热功能和设备。液态硝酸铵是典型的化学危险品，其在管道或罐体内与外部进行的热能交换为间壁式热传导，起因于内部分子的微观运动，宏观上遵循傅里叶定律：公式（3）其中，为热流密度，W/m2；为法向温度梯度，℃/m；为导热系数，W/（m·℃）。热流密度正比于法向温度梯度，热流方向与温度梯度方向相反，温度梯度越大，热量从高温传至低温越快，热损失越多。在三维空间中，考虑硝酸铵溶液是均匀、各向同

8、性的流体，内部无热源且与周围介质有热交换，其温度分布变化情况如下：内沿法线方向流经一个无穷小面积的热量与物体温度沿曲面法线方向的方向导数成正比：公式（4）图1热传导物理模型由热量守恒定律：热量-热量=通过边界流入的热量t