黃魯湘,李是良,周明安,汪慶桃

(1.長(zhǎng)沙市公安局治安支隊(duì), 湖南長(zhǎng)沙 410002;2.國(guó)防科技大學(xué), 湖南長(zhǎng)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(zhǎng)沙市公安局治安支隊(duì), 湖南長(zhǎng)沙 410002;2.國(guó)防科技大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410073)

現(xiàn)行《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗(yàn)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(cè)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(cè)方法,并以實(shí)際案例來分析其缺陷,最后提出相應(yīng)改進(jìn)建議,對(duì)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(chǎng)具有重要的意義。

農(nóng)用硝酸銨;炸藥;抗爆性能;檢測(cè)方法

0 前 言

硝酸銨,簡(jiǎn)稱硝銨 (AN),其化學(xué)分子式是 NH4NO3,相對(duì)分子質(zhì)量為 80.04,熔點(diǎn)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(shí)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(shí)),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(guó)家制訂了有關(guān)農(nóng)用硝酸銨生產(chǎn)、貯運(yùn)的管理?xiàng)l例。另外如法國(guó)、蘇聯(lián)、羅馬尼亞、美國(guó)和英國(guó)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(duì)產(chǎn)品的安全使用制定了標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)對(duì)農(nóng)用硝酸銨 (含硝酸銨復(fù)混肥料)使用時(shí)的抗爆性能試驗(yàn)方法制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗(yàn)方法及判定》[5]。但近期發(fā)現(xiàn),某些通過標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的農(nóng)用硝酸銨仍被用于非法私制炸藥,給社會(huì)帶來安全隱患。本文結(jié)合實(shí)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(duì)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(cè)方法

1.1 農(nóng)用硝酸銨混制炸藥的抗爆性能

我國(guó)目前主要依照《農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗(yàn)方法及判定》標(biāo)準(zhǔn) (下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)來檢測(cè)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(shí)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(cè)。

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(yàn)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(yàn)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(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗(yàn)裝置

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

(1)試驗(yàn)中若驗(yàn)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(yàn)中驗(yàn)證板均未被炸穿,則需進(jìn)一步進(jìn)行篩分試驗(yàn):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(jí)分,稱重,計(jì)算每一級(jí)分所占的質(zhì)量百分比,對(duì)質(zhì)量比在 30%以上的級(jí)分測(cè)定硝酸銨含量[7],取硝酸銨含量高于初始樣品的級(jí)分,同樣方法重復(fù)測(cè)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(jí)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(cè)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(guó)隔板試驗(yàn)”法來檢測(cè),試驗(yàn)裝置如圖2所示。

圖2 聯(lián)合國(guó)隔板試驗(yàn)裝置

聯(lián)合國(guó)隔板試驗(yàn)方法分為試驗(yàn)系列 1和試驗(yàn)系列 2,二者的試驗(yàn)裝置基本相同,主要區(qū)別是試驗(yàn)系列 2在傳爆藥柱和測(cè)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(yàn)系列 1相對(duì)苛刻。實(shí)驗(yàn)時(shí),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(yàn)證板被炸穿,則該測(cè)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(yàn)證板被炸穿現(xiàn)象,則該測(cè)試樣品沒有爆炸性能。

通過試驗(yàn) 1的樣品,判定其完全不具有爆炸性;未通過試驗(yàn) 1但能通過試驗(yàn) 2的樣品,判定其雖然具有爆炸性,但只將其按照氧化劑對(duì)待,而不列入爆炸物品;未通過試驗(yàn) 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(cè)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(duì)待;用通過《標(biāo)準(zhǔn)》檢測(cè)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(duì)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(cè)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(yàn)。

圖3 炸藥爆破性能測(cè)試示意

研究發(fā)現(xiàn),用通過檢驗(yàn)的農(nóng)用硝酸銨混制的炸藥在試驗(yàn)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?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為,通過檢測(cè)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(cè)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(guó)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(shí)有發(fā)生。如 2010年 9月,湖南省祁陽縣李某某等人購(gòu)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(chǎng),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(chǎng)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(cè)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(cè)的部分農(nóng)用硝酸銨混制的炸藥單獨(dú)使用時(shí)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(cè)標(biāo)準(zhǔn),確保通過檢測(cè)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(cè)試驗(yàn)裝置如圖4所示。

圖4 農(nóng)用硝酸銨抗爆性能試驗(yàn)裝置

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

圖4(b)用于檢測(cè)硝酸銨混制炸藥的藥柱起爆感度,未通過檢測(cè),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(chǎng)上流通;通過檢測(cè),需繼續(xù)進(jìn)行下步檢驗(yàn)。

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(cè)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(chǎng)上按照農(nóng)資化肥銷售。

只有完全通過 3步測(cè)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(chǎng)流通。

3 結(jié)束語

通過抗爆性能檢測(cè)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(cè)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(cè)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(guó)華,廟延鋼,段希祥.一起硝酸銨爆炸事故的爆炸后果評(píng)價(jià)[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(shí)驗(yàn)分析[J].工程爆破,2006,12(4):70-73.

[4] 王國(guó)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(yàn)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(dòng)定氮儀快速測(cè)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(jí)工程師,長(zhǎng)期從事爆炸物品的管理與檢查工作。