農(nóng)用硝酸銨抗爆性能判定方法研究

黃魯湘,李是良,周明安,汪慶桃

(1.長沙市公安局治安支隊, 湖南長沙 410002;2.國防科技大學(xué), 湖南長沙 410073)

農(nóng)用硝酸銨抗爆性能判定方法研究

黃魯湘1,李是良2,周明安2,汪慶桃2

(1.長沙市公安局治安支隊, 湖南長沙 410002;2.國防科技大學(xué), 湖南長沙 410073)

現(xiàn)行《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》標(biāo)準(zhǔn)存在一定的漏洞,致使通過抗爆性檢測的部分農(nóng)用硝酸銨仍可用于配制 2#銨油炸藥,且具有良好的爆破效果,而被不法分子利用。詳細(xì)介紹現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的具體檢測方法,并以實際案例來分析其缺陷,最后提出相應(yīng)改進(jìn)建議,對防止農(nóng)用硝酸銨用于非法制造炸藥,維護(hù)爆炸物品管理市場具有重要的意義。

農(nóng)用硝酸銨;炸藥;抗爆性能;檢測方法

0 前 言

硝酸銨,簡稱硝銨 (AN),其化學(xué)分子式是 NH4NO3,相對分子質(zhì)量為 80.04,熔點為 169.9℃,熔化熱為 76.5 kJ/kg,氧平衡為 K=+19.98,生成焓為4405 kJ/kg。硝酸銨是一種高效氮素固體化肥,適用于各種土壤,在農(nóng)資肥料中占有不可替代的地位;同時硝酸銨又是一種氧化劑,本身具有爆炸特性,是目前工業(yè)炸藥的主要成分之一[1]。在完全爆轟的情況下,硝酸銨爆熱為 1612 kJ/kg,爆溫為 1100～1360℃,爆速為 1100～2700 m/s(密度為 0.75～1.10 g/cm3時),爆壓為 3.6 GPa,臨界直徑為 100 mm。

為防止農(nóng)用硝酸銨發(fā)生爆炸事故[2～4],一些國家制訂了有關(guān)農(nóng)用硝酸銨生產(chǎn)、貯運(yùn)的管理條例。另外如法國、蘇聯(lián)、羅馬尼亞、美國和英國等掌握了硝酸銨的改性技術(shù),允許硝酸銨直接用作肥料,但對產(chǎn)品的安全使用制定了標(biāo)準(zhǔn)。

我國對農(nóng)用硝酸銨 (含硝酸銨復(fù)混肥料)使用時的抗爆性能試驗方法制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》[5]。但近期發(fā)現(xiàn),某些通過標(biāo)準(zhǔn)檢測的農(nóng)用硝酸銨仍被用于非法私制炸藥,給社會帶來安全隱患。本文結(jié)合實際案例分析現(xiàn)行農(nóng)用硝酸銨抗爆性能判定方法存在的漏洞,研究新的判定方法,對現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)提出修改意見。

1 現(xiàn)行農(nóng)用硝酸銨抗爆性能檢測方法

1.1 農(nóng)用硝酸銨混制炸藥的抗爆性能

我國目前主要依照《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》標(biāo)準(zhǔn) (下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)來檢測農(nóng)用硝酸銨的抗爆性能,具體方法如下[6]。

以受試樣品 (硝酸銨復(fù)混肥料)中實際所含硝酸銨的量為基,按照標(biāo)準(zhǔn) 2#銨油炸藥配方 (見表1)將其與柴油及木粉混制成標(biāo)準(zhǔn)試樣,用于抗爆性、爆炸性及爆破性能檢測。

表1 標(biāo)準(zhǔn)試樣的組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

將標(biāo)準(zhǔn)試樣裝在抗爆性能試驗裝置的樣品管內(nèi),控制裝藥密度為 0.87±0.02 g/cm3,由標(biāo)準(zhǔn)起爆源 (雷管)引爆,根據(jù)驗證板是否被擊穿 (即農(nóng)用硝酸銨混制炸藥能否被雷管起爆和穩(wěn)定爆轟)來判定農(nóng)用硝酸銨是否具備抗爆性能,試驗裝置如圖1所示。

圖1 農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗裝置

雷管引爆后,圖1裝置中的驗證板僅有凹痕或褶皺現(xiàn)象,目測不能透過光,則認(rèn)為驗證板未被炸穿;若驗證板目測有透過光的裂紋或破損,或有爆破碎片,則認(rèn)為驗證板被炸穿。

(1)試驗中若驗證板被炸穿 1次,則該農(nóng)用硝酸銨不具抗爆性能。

(2)若 3次試驗中驗證板均未被炸穿,則需進(jìn)一步進(jìn)行篩分試驗:根據(jù)樣品粒度的大小,在 10,20,60目的分樣篩中將樣品篩分成不同粒度的級分,稱重,計算每一級分所占的質(zhì)量百分比,對質(zhì)量比在 30%以上的級分測定硝酸銨含量[7],取硝酸銨含量高于初始樣品的級分,同樣方法重復(fù)測試其抗爆性能,并判定其抗爆性能。若不存在硝酸銨含量高于初始樣品的級分,則判定該樣品具備抗爆性能。

1.2 農(nóng)用硝酸銨混制炸藥的爆炸性能

通過標(biāo)準(zhǔn)檢測的農(nóng)用硝酸銨,其混合的 2#銨油炸藥是否具有爆炸性需要采用“聯(lián)合國隔板試驗”法來檢測,試驗裝置如圖2所示。

圖2 聯(lián)合國隔板試驗裝置

聯(lián)合國隔板試驗方法分為試驗系列 1和試驗系列 2,二者的試驗裝置基本相同,主要區(qū)別是試驗系列 2在傳爆藥柱和測試樣品之間增加了 50 mm厚的塑料隔板,因此其起爆條件比試驗系列 1相對苛刻。實驗時,雷管起爆后引爆傳爆藥柱,傳爆藥柱爆炸引爆標(biāo)準(zhǔn)試樣。

若圖2中裝藥鋼管被完全撕裂或者驗證板被炸穿,則該測試樣品具有爆炸性能;若裝藥鋼管沒有被完全撕裂或者沒有出現(xiàn)驗證板被炸穿現(xiàn)象,則該測試樣品沒有爆炸性能。

通過試驗 1的樣品,判定其完全不具有爆炸性;未通過試驗 1但能通過試驗 2的樣品,判定其雖然具有爆炸性,但只將其按照氧化劑對待,而不列入爆炸物品;未通過試驗 2的樣品,判定其為爆炸物品。

現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》認(rèn)為,通過《標(biāo)準(zhǔn)》檢測的農(nóng)用硝酸銨本身完全不具有爆炸性,屬于弱氧化劑類物品,可以按照普通農(nóng)用生產(chǎn)資料的運(yùn)輸規(guī)則和要求對待;用通過《標(biāo)準(zhǔn)》檢測的農(nóng)用硝酸銨混制的 2#銨油炸藥仍具有爆炸性,但不需銨照爆炸物品對待。

1.3 農(nóng)用硝酸銨混制炸藥的爆破性能

用通過標(biāo)準(zhǔn)測試的農(nóng)用硝酸銨混制的 2#銨油炸藥與制式工業(yè)炸藥相比爆破性能是否有差異,則采用圖3所示的方法進(jìn)行檢驗。

圖3 炸藥爆破性能測試示意

研究發(fā)現(xiàn),用通過檢驗的農(nóng)用硝酸銨混制的炸藥在試驗條件下不能被起爆,或者只有部分被起爆但無法穩(wěn)定傳爆;即使已經(jīng)完全爆轟,但由于改性添加劑的存在,使炸藥威力大大降低,不能使爆破目標(biāo)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞,失去作為工程爆破材料的要求。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為,通過檢測的農(nóng)用硝酸銨混制的炸藥爆破效果不佳,不能用于非法爆破作業(yè)。

1.4 現(xiàn)行農(nóng)用硝酸銨抗爆性能檢測方法的缺陷

由于硝酸銨的分解特性和自身的爆炸性質(zhì),在我國利用農(nóng)用硝酸銨非法制造炸藥用于采礦作業(yè)的案件時有發(fā)生。如 2010年 9月,湖南省祁陽縣李某某等人購買四川金圣賽瑞化工有限公司生產(chǎn)的“象”牌硝酸銨復(fù)混肥,轉(zhuǎn)賣給采石場,以硝酸銨復(fù)混肥參混 5%的柴油后,在炮孔中隔段替代制式工業(yè)炸藥,用于采石場爆破作業(yè),爆破效果與純 2#銨油炸藥爆破效果無太大差別。已出現(xiàn)的一案例說明,現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在以下缺陷:

(1)用通過現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》檢測的部分農(nóng)用硝酸銨混制的炸藥仍具有爆炸性,即使無法用雷管直接引爆,但仍可能用傳爆藥柱加強(qiáng)起爆;

(2)用通過現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》檢測的部分農(nóng)用硝酸銨混制的炸藥單獨使用時爆破效果不佳,但可以與制式工業(yè)炸藥混合使用,部分替代制式工業(yè)炸藥,整體爆破效果良好。

2 未來農(nóng)用硝酸銨抗爆性能判定方法建議

必須提高農(nóng)用硝酸銨“抗爆性”的檢測標(biāo)準(zhǔn),確保通過檢測的農(nóng)用硝酸銨自身及用其混制的 2#銨油炸藥不能用雷管起爆、不能用起爆藥柱起爆、不具爆炸性,不能用于各種形式的爆破工程,進(jìn)一步降低農(nóng)用硝酸銨不經(jīng)還原直接用作工業(yè)炸藥原料的可能性,檢測試驗裝置如圖4所示。

圖4 農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗裝置

圖4(a)用于檢測硝酸銨混制炸藥的雷管感度,未通過檢測,不能在市場上流通;通過檢測,需進(jìn)行下步檢驗。

圖4(b)用于檢測硝酸銨混制炸藥的藥柱起爆感度,未通過檢測,說明其混制的炸藥能夠用藥柱加強(qiáng)起爆,該農(nóng)用硝酸銨不能在市場上流通;通過檢測,需繼續(xù)進(jìn)行下步檢驗。

圖4(c)以制式工業(yè)炸藥與混制炸藥間隔放置,用藥柱加強(qiáng)起爆。不能通過此步檢測的農(nóng)用硝酸銨仍可用來混制炸藥,且混制炸藥仍然能夠用藥柱加強(qiáng)起爆,并具有一定的爆破效果,該農(nóng)用硝酸銨也不能在市場上按照農(nóng)資化肥銷售。

只有完全通過 3步測試的農(nóng)用硝酸銨方可批準(zhǔn)按照農(nóng)資肥料的標(biāo)準(zhǔn)在市場流通。

3 結(jié)束語

通過抗爆性能檢測的農(nóng)用硝酸銨用于私制炸藥的案例屢禁不止,引起專家學(xué)者的關(guān)注。本文分析了現(xiàn)行農(nóng)用硝酸銨抗爆性能檢測方法的缺陷,結(jié)合案例,給出了農(nóng)用硝酸銨抗爆性能判定方法的建議,具體的檢測方法還在進(jìn)一步研究和完善。

[1] 黃文堯,顏事龍.炸藥化學(xué)與制造[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

[2] 王國華,廟延鋼,段希祥.一起硝酸銨爆炸事故的爆炸后果評價[J].工程爆破,2008,14(1):78-81.

[3] 陳智剛,廟延鋼,謝瑞靖,等.一起硝酸銨爆炸事故原因模擬實驗分析[J].工程爆破,2006,12(4):70-73.

[4] 王國華,段希祥,楊 溢.一起硝酸銨爆炸事故的破壞效應(yīng)[J].爆破,2009,26(3):104-107.

[5] 程永君.防爆硝酸銨改性小結(jié)[J].新疆化工,2008,(3):39-41.

[6] 章文義.農(nóng)用硝酸銨抗爆性能判定的試驗方法研究及標(biāo)準(zhǔn)化[D].南京:南京理工大學(xué),2006.

[7] 齊引棉,郭崇星,盧 櫻,等.采用全自動定氮儀快速測定民用硝酸銨含量[J].火工品,2009,(4):45-47.

2011-06-26)

黃魯湘 (1960-),男,高級工程師,長期從事爆炸物品的管理與檢查工作。