高温高浓度硝酸铵溶液热稳定性研究

摘要

高温高浓度的过饱和硝酸铵溶液广泛应用于工业炸药生产中，过饱和硝酸铵溶液储存温度在120℃左右。正常使用条件下，硝酸铵溶液是安全稳定的。但是过饱和的硝酸铵溶液毕竟是氧化剂，也是一种可以发生自反应的化学物质，在混入还原剂或其他物质后其物理化学性质和热力学性质还不十分清楚，这涉及到高温高浓度硝酸铵溶液的安全使用。因此研究高温高浓度硝酸铵溶液热稳定性尤其是杂质对其热分解的影响对工业炸药的安全生产具有很重要的现实意义。
　　本研究使用C80微量热仪对硝酸铵溶液进行热分析。通过理论分析与热力学参数计算对硝酸铵溶液的热稳定性以及典型杂质对硝酸铵溶液热稳定性的影响进行研究。通过对以上样品的热分析实验，本文得出以下结论:
　　(1)硝酸铵是一种反应性化学物质，在常温常压下不需要借助外界的氧原子就能进行分子内的氧化还原反应，这一类物质可以在没有外界能量（热能，机械能等）作用下因热分解而发生火灾或者爆炸事故。
　　(2)水对硝酸铵溶液而言是一种惰性物质，提高硝酸铵自反应起始温度，可以抑制硝酸铵的热分解。随着硝酸铵浓度的升高Tonset、 Ea下降，自反应的难度下降。硝酸铁杂质使得95％硝酸铵溶液活化能下降。硝酸铁对硝酸铵的热分解有催化作用。氯化钠对高温高浓度的硝酸铵溶液的稳定性有影响，能够促进硝酸铵的热分解，且温度越高促进作用越明显。
　　(3)油类物质可以降低95％的硝酸铵溶液表观活化能(Ea)，热分解反应变得更容易，对硝酸铵溶液的热分解有促进作用，且杂质的含量大小对硝酸铵溶液的分解速率有很大影响。高低温状态下混合体系反应机理不同，低温下硝酸铵分解的硝酸与油类物质中的碳氢化合物反应放热;在高温下，一方面硝酸铵继续分解生成N2O;另一方面，由于硝酸铵的强氧化性，油类物质完全氧化，两种反应均放出大量的热。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景及研究意义

1．2 过内外研究现状及评述

1．2．1 固体硝酸铵的研究现状

1．2．2 硝酸铵溶液的研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法和手段

1．5 创新点

1．6 研究的成果

2 硝酸铵及硝酸铵溶液的物化性质

2．1 硝酸铵的物化性质

2．1．1 硝酸铵的多晶性

2．1．2 硝酸铵的吸湿性

2．1．3 硝酸铵的结块性

2．1．4 硝酸铵的爆炸性及着火性

2．2 高温高浓度硝酸铵溶液物化性质

2．3 本章小结

3 硝酸铵和硝酸铵溶液的热分解理论及模型

3．1 硝酸铵的热分解理论

3．1．1 高温高浓度硝酸铵水溶液的热分解

3．1．2 影响硝酸铵热分解的物质

3．2 硝酸铵的热爆炸理论与动力学参数计算

3．2．1 初始分解反应动力学理论

3．2．2 热分解反应的自行加速

3．3 硝酸铵的热危险理论模型

3．3．1 semenov模型

3．3．2 F-K模型

3．3．3 链锁自燃理论

3．4 高温高浓度硝酸铵溶液工业生产中的爆炸危险性分析

3．4．1 硝酸铵生产过程中可能的危险源

3．4．2 硝酸铵溶液运输存储危险性分析

3．4．3 炸药生产线硝酸铵溶液危险性分析

3．5 本章小结

4 硝酸铵溶液热稳定性的测试方法

4．1 实验仪器及材料

4．1．1 实验设备

4．1．2 实验药品及性质

4．1．3 实验条件

4．2 实验步骤及溶液配比

4．3 热分析实验

4．4 热力学参数计算

4．5 本章小结

5 无机物对硝酸铵溶液热稳定性影响

5．1 高温高浓度硝酸铵溶液热稳定性

5．1．1 硝酸铵溶液的配制

5．1．2 实验结果

5．1．3 硝酸铵浓度与吸热峰的关系

5．1．4 硝酸铵浓度与放热峰的关系

5．2 硝酸铁硝酸铵混合溶液热稳定性

5．2．1 硝酸铁硝酸铵混合溶液的配制

5．2．2 实验结果

5．2．3 硝酸铁含量与吸热峰的关系

5．2．4 硝酸铁含量与放热峰的关系

5．2．5 铁制品对高温高浓度硝酸铵溶液危险性分析

5．3 氯化钠硝酸铵混合溶液热稳定性

5．3．1 氯化钠硝酸铵混合溶液的配制

5．3．2 实验结果

5．3．3 氯化钠含量与吸热峰的关系

5．3．4 氯化钠含量与放热峰的关系

5．4 本章小结

6 油类物质对硝酸铵溶液热稳定性影响

6．1 柴油硝酸铵混合溶液热稳定性

6．1．1 柴油硝酸铵混合溶液的配制

6．1．2 实验结果

6．1．2 柴油含量与吸热峰的关系

6．1．3 柴油含量与放热峰的关系

6．2 复合蜡硝酸铵混合溶液热稳定性

6．2．1 复合蜡硝酸铵混合溶液的配制

6．2．2 实验结果

6．2．3 复合蜡含量与吸热峰的关系

6．2．4 复合蜡含量与放热峰的关系

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果