Термическое разложение нитрата аммония, его огне — и взрывоопасность

66. Чистая аммиачная селитра не чувстви­тельна к толчкам, ударам или трению. Однако при определенных условиях нитрат аммония обладает взрывчатыми свойствами. На этом основании его используют и как сырье в производстве амми - ачно-селитренных взрывчатых веществ. Они взрывают только от детонатора. Взрывы чистой аммиачной селитры могут быть вы­званы в основном или воздействием детонаторов, или термическим разложением соли в замкнутом пространстве.

Взрывоопасность нитрата аммония возрастает в присутствии минеральных кислот л легко окисляющихся материалов, таких как органические вещества и некоторые металлы, особенно в порошко­образном состоянии (например, алюминий, цинк, свинец, сурьма, висмут, никель, медь, кадмий). В большинстве случаев в присут­ствии этих металлов (особенно кадмия и меди) образуется неустой­чивый, легко разлагающийся нитрит аммония.

При увеличении размера частиц и повышении влажности взры­воопасность аммиачной селитры значительно уменьшается. Влаж­ная соль, содержащая более 3% воды, не взрывает даже при взрыве детонатора 58'5Э.

При нагревании нитрат аммония начинает разлагаться согласно уравнению:

NH4N03 = NH3+ HN03 —41,7 ккал

Это разложение становится заметным выше 150°, но, даже при 165°, потеря в весе аммиачной селитры не превосходит 6% за сутки. При более высоких температурах нитрат аммония разлагается ин­тенсивно по следующим реакциям 67: при 200—270'

NH4NO3 = N20 + 2Н20 + 8,8 ккал При быстром нагревании до высокой температуры NH4N03 = N2 + 2Н20 + '/202 + 28,5 ккал

(Теплоты этих реакций даны для 18° и для газообразного состояния продуктов реакции.) Последнее уравнение соответствует взрывному разложению NH4N03. Термическое разложение NH4N03 может про­исходить одновременно по нескольким реакциям, причем одна из них может доминировать над другими. Термический распад азотной кислоты обусловливает появление в газообразных продуктах разложения аммиачной селитры N0 и NO2. По-видимому, выделяю­щиеся в результате термического распада азотной кислоты N02 и Н20 являются катализаторами дальнейшего разложения NH4NO368. Термическое разложение расплавленной аммиачной селитры уско­ряется также в присутствии соединений Сг6+, Сг3+, Сг2+ и др. 69. Та­ким образом, чистую аммиачную селитру следует безусловно от­нести к классу потенциально взрывчатых веществ.

Нитрат аммония, хранящийся в открытых складах, не взрывает­ся даже в случае сильного пожара. Пожары же аммиачной селит­ры, которые имели место в закрытых помещениях, например, в ко­рабельных трюмах, контейнерах и т. п., кончались, как правило, сильным взрывом. Предполагают, что термическое разложение ни­трата аммония при атмосферном давлении протекает иначе, чем под повышенным давлением, при котором скорость разложения мо­жет быть большей и быстро образуются большие объемы газооб­разных продуктов. Было показано 64 существование «предельного» давления (около 6 ат) после достижения которого при соответ­ствующей температуре наступает взрывное разложение аммиачной селитры.

С другой стороны, легкую воспламеняемость и взрываемость аммиачной селитры, находящейся в непроветриваемых закрытых помещениях, можно объяснить не повышением общего давления, что является вторичной причиной, а накоплением продуктов мед­ленного разложения селитры. Самопроизвольное разложение ам­миачной селитры в присутствии способных окисляться, например, органических веществ является автокаталитическнм. Такое разло­жение может привести к воспламенению и взрыву. Автокатализ вы­зывается главным образом образующейся при разложении NH4N03 двуокисью азота, а также, но в меньшей мере, водяным паром. По­следнее обстоятельство указывает на недопустимость тушения вос­пламенившейся селитры водяным паром.

Стабилизаторами, предотвращающими самопроизвольное разло­жение аммиачной селитры, могут быть вещества, связывающие образующиеся при ее разложении азотную кислоту и NO2, или вы­деляющие при взаимодействии с NH4N03 аммиак. Последний ней­трализует азотную кислоту и восстанавливает окислы азота до элементарного азота. Стабилизаторами являются, например, карб­амид (0,05—0,1% от веса селитры)70-73, карбонат кальция или маг­ния (5%), хлориды, уротропин и др.67.

Аммиачная селитра является одним из наиболее эффективных азотных удобрений. Впервые в чистом виде в качестве удобрения ее стали применять в СССР. Большое содержание азота позволяет осуществлять ее перевозки на значительные расстояния с меньшими затратами на тонну азота, чем при перевозках других азотных удо­брений (за исключением карбамида). Аммиачная селитра дешевле, чем другие азотные удобрения 74-75. Относительная стоимость азота в азотных удобрениях характеризуется следующими условными по­казателями:

TOC o "1-3" h z В аммиачной селитре. 1

сульфате аммония. 1,3

кальциевой селитре. 1,5

Аммиачная селитра обладает потенциальной (физиологической) кислотностью. Физиологически нейтрализованную аммиачную се­литру получают сплавлением ее с известняком, доломитом и дру­гими материалами76. Взрывоопасность и слеживаемость аммиачной селитры сдерживали ее производство в капиталистических странах. Лишь в послевоенный период, на основе успешного опыта СССР, вначале в США, а затем и в других странах использование аммиач­ной селитры в качестве азотного удобрения получило широкое раз­витие.

Аммиачную селитру применяют для изготовления взрывчатых веществ — аммонитов (смесей аммиачной селитры с органическими материалами — древесная, жмыховая и другая мука с добавкой нн - тропродуктов), аммоналов (смесей, содержащих алюминиевый по­рошок) и др. Для этих целей выпускают водоустойчивую се­литру 77