2017-12-15 05:27:04
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結晶亞硝酸鈉混入對乳化炸藥安全性的影響——不知不行

乳化炸藥是以硝酸銨為主要原料的氧化劑溶液為分散相,懸浮在油類構成的連續相中形成的油包水(W/O)型乳狀液(乳膠基質),乳膠基質經過敏化后形成乳化炸藥。敏化方式通常分為物理敏化和化學敏化,物理敏化通常采用微孔玻璃球作為敏化介質,敏化效果持久,安全性好但成本較高;化學敏化的成本低,但敏化效果保持時間短,受環境溫度影響大,且在敏化過程中,容易產生溫度過高的現象,會對乳化炸藥生產安全帶來影響。目前,國內乳化炸藥行業主要采用化學敏化工藝,最常用的化學敏化劑是亞硝酸鈉水溶液。在乳化炸藥敏化工序中,亞硝酸鈉通常呈液體狀由噴霧進料口進入乳化基質。

2014 年3月我國大連某化工廠的乳化炸藥庫房發生自燃事故,事后原因分析認為是在乳化炸藥生產過程中,由于敏化劑噴嘴上長期積累的結晶狀亞硝酸鈉掉入乳化炸藥中,兩者發生化學反應產生熱積累,最終導致乳化炸藥發生自燃。

亞硝酸鈉可與硝酸銨發生反應,生成易分解的亞硝酸銨,亞硝酸銨進一步分解產生氣體,該反應過程中放出熱量,同時也產生微小氣泡,這也是亞硝酸鈉可作為乳化炸藥敏化劑的作用
機理。亞硝酸鈉作為化學敏化劑以稀溶液狀態按工藝原料配比進入敏化工序時,其放熱量控制在一定的范圍,未達到形成大量熱累積導致事故發生的程度。而一旦結晶狀亞硝酸鈉混入,其局部濃度比亞硝酸鈉溶液大很多,則可能導致局部反應放熱量大、熱累積嚴重,引起體系熱穩定性下降,最終可能導致事故的發生。

乳膠基質和乳化炸藥的主要成分為硝酸銨,但均含有大量水分。乳膠基質含水量較高,受熱油水分離需要時間較長,受熱后部分硝酸銨與亞硝酸鈉反應所釋放的熱能也需消耗在水分的加熱和蒸發上,使熱能受到損失,降低體系反應速率,提高體系熱穩定性。而對于含水量稍低的乳化炸藥,其熱穩定性與乳膠基質相比稍差,又優于純硝酸銨體系。因而在相同環境溫度下,添加同樣質量亞硝酸鈉時,樣品體系熱穩定性依次為:硝酸銨<乳化炸藥<乳膠基質。
(1)結晶狀亞硝酸鈉的混入對硝酸銨、乳膠基質和乳化炸藥樣品的熱穩定性產生影響,硝酸銨體系最為敏感,乳化炸藥次之,乳膠基質較為不敏感。樣品含水量的增加可提高混有亞硝酸鈉樣品混合體系的熱穩定性。
(2)添加 10 g 亞硝酸鈉于 400 g 樣品試驗條件下,混合體熱穩定的臨界溫度范圍分別為:硝酸銨40~45℃,乳化炸藥 45~50℃,乳膠基質則大于100℃。
(3)當亞硝酸鈉臨界添加量分別不大于 1 g(硝酸銨-亞硝酸鈉體系)、2 g(乳化炸藥-亞硝酸鈉體系)和 10 g(乳膠基質-亞硝酸鈉體系)時,各混合體系可保持良好熱穩定性。

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