硝酸銨是何種化學(xué)物質(zhì)?為何其爆炸威力會(huì )如此之大?
8月4日下午6時(shí)左右,黎巴嫩首都貝魯特港口區發(fā)生巨大爆炸。爆炸接連發(fā)生兩次,導致多棟房屋受損,玻璃被震碎,天上升起紅色煙霧。據黎巴嫩衛生部公布,爆炸目前已造成至少78人死亡,4000多人受傷。
黎巴嫩總統在社交媒體上發(fā)文稱(chēng),有多達2750噸的易爆炸物硝酸銨“在缺乏必要安全措施的情況下”被堆放在貝魯特的港口區長(cháng)達六年,這是不可接受的,所有相關(guān)責任人必將受到嚴厲的懲罰。
可做化肥,也可做炸藥:
硝酸銨化學(xué)式為NH4NO3,因含氮(N)量高,硝酸銨常被用來(lái)制造高氮肥料。
一位要求匿名的化工行業(yè)研究人員則表示,“硝酸銨主要用途是肥料及民用炸藥,很多民用爆破器材都會(huì )使用到這種化工顏料,因為硝酸銨價(jià)格低廉,制造簡(jiǎn)單,使用起來(lái)也方便?!?/span>
“硝酸銨本身就是炸藥的一種,威力較大,遇火會(huì )產(chǎn)生強烈的爆炸?!辈痪呙幕ば袠I(yè)研究人員說(shuō)道。
資料顯示,鑒于硝酸銨遇熱會(huì )分解,且溫度越高反應越迅速,在溫度達400攝氏度時(shí)反應會(huì )極為猛烈,因而硝酸銨也常被作為采礦、采石和土木建筑中使用的爆炸混合物的成分之一,這種混合物常被稱(chēng)作ANFO,即肥料炸藥,在北美每年使用的爆炸物中80%是肥料炸藥。
值得注意的是,假使硝酸銨儲存時(shí)間過(guò)長(cháng),且通風(fēng)不佳,那么其自身會(huì )發(fā)生反應產(chǎn)生熱量,進(jìn)而導致溫度升高并燃燒,甚至引發(fā)爆炸。
另有論文研究顯示,硝酸銨分解產(chǎn)物為氣態(tài)產(chǎn)物,包括水汽、氧氣等,1000克的硝酸銨炸藥爆炸能夠產(chǎn)生900升的氣體,并且這些氣體會(huì )短時(shí)間內釋放出來(lái),壓力也會(huì )急劇增加,產(chǎn)生的壓力和氣浪會(huì )給建筑物造成一定的損壞。
硝酸銨引起的爆炸事故并不少見(jiàn)。資料顯示,1947年4月16日,美國得克薩斯州得克薩斯城就曾發(fā)生過(guò)一起由硝酸銨引發(fā)的工業(yè)事故。當時(shí)一艘停泊在加爾維斯敦灣內的法國貨輪起火,致使船上運載的約1996噸硝酸銨爆炸,進(jìn)而引發(fā)附近船只與儲油設施爆炸,事故最終導致至少581人喪生,參與救災的得克薩斯城消防部門(mén)僅有1人幸存。此次爆炸也是人類(lèi)歷史上最大的非核爆炸之一。
“一般民用的建筑物難以承受爆炸帶來(lái)的沖擊。這次很多視頻可以看到,建筑物損壞嚴重,就是因為爆炸產(chǎn)生了沖擊波和氣浪?!被ば袠I(yè)研究人員指出。
“不止是核爆炸,很多爆炸和這次的貝魯特港口區爆炸一樣,都是會(huì )產(chǎn)生蘑菇云的,這是因為爆炸會(huì )產(chǎn)生一個(gè)溫度高的低壓氣體,氣體里面還含有水汽、炸藥分解物和灰塵等,氣體會(huì )快速上升,但上升到一定高度后速度會(huì )減慢,后面的氣體一直堆積,這樣就會(huì )形成蘑菇云。這也表明此次爆炸威力巨大?!?nbsp;化工行業(yè)研究人員說(shuō)道。
“相當于挨了顆小型核彈”
同樣是硝酸銨,回顧天津8.12事故!
2015年8月12日23:34左右,位于天津市濱海新區吉運二道95號的瑞海公司危險品倉庫發(fā)生火災爆炸事故。事故中爆炸總能量約為 450 噸 TNT 當量。
造成165人遇難(參與救援處置的公安現役消防人員24人、天津港消防人員75人、公安民警11人,事故企業(yè)、周邊企業(yè)員工和周邊居民55人),8人失蹤(天津港消防人員5人,周邊企業(yè)員工、天津港消防人員家屬3人),798人受傷住院治療(傷情重及較重的傷員58人、輕傷員740人);304幢建筑物、12428輛商品汽車(chē)、7533個(gè)集裝箱受損。
截至2015年12月10日,事故調查組依據《企業(yè)職工傷亡事故經(jīng)濟損失統計標準》(GB6721-1983)等標準和規定統計,已核定直接經(jīng)濟損失68.66億元人民幣。經(jīng)國務(wù)院事故調查組認定,天津港“8·12”瑞海公司危險品倉庫火災爆炸事故是一起特別重大生產(chǎn)安全責任事故。
起火過(guò)程
硝化棉水棉(含水30%)作為半成品庫存,再根據客戶(hù)的需要,將濕潤劑改為乙醇,采用人工包裝,用包裝繩扎口。據員工反映,在裝卸作業(yè)中野蠻操作,曾出現包裝破損、硝化棉散落的情況。
測試表明:如果包裝破損,在50℃下2小時(shí)乙醇濕潤劑會(huì )全部揮發(fā)散失。事發(fā)當天最高氣溫達36℃,實(shí)驗證實(shí),在氣溫為35℃時(shí)集裝箱內溫度可達65℃以上。
以上幾種因素耦合作用引起硝化棉濕潤劑散失,出現局部干燥,在高溫環(huán)境作用下,加速分解反應,產(chǎn)生大量熱量,由于集裝箱散熱條件差,致使熱量不斷積聚,硝化棉溫度持續升高,達到其自燃溫度,發(fā)生自燃。
集裝箱內硝化棉局部自燃后,引起周?chē)趸奕紵?,放出大量氣體,箱內溫度、壓力升高,致使集裝箱破損,大量硝化棉散落到箱外,形成大面積燃燒,其他集裝箱(罐)內的精萘、硫化鈉、糠醇、三氯氫硅、一甲基三氯硅烷、甲酸等多種危險化學(xué)品相繼被引燃并介入燃燒,火焰蔓延到鄰近的硝酸銨集裝箱。
爆炸過(guò)程
硝酸銨集裝箱,隨著(zhù)溫度持續升高,硝酸銨分解速度不斷加快,達到其爆炸溫度(實(shí)驗證明,硝化棉燃燒半小時(shí)后達到1000℃以上,大大超過(guò)硝酸銨的分解溫度)。23時(shí)34分06秒,發(fā)生了第一次爆炸。
距第一次爆炸點(diǎn)西北方向約20米處,有多個(gè)裝有硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈣、甲醇鈉、金屬鎂、金屬鈣、硅鈣、硫化鈉等氧化劑、易燃固體和腐蝕品的集裝箱。受到南側集裝箱火焰蔓延作用以及第一次爆炸沖擊波影響,23時(shí)34分37秒發(fā)生了第二次更劇烈的爆炸。
事故的直接原因
用大白話(huà)進(jìn)行總結:如果把硝酸銨比喻成一個(gè)大爆仗,那么硝化棉就是引爆它的那根火柴頭。硝化棉是元兇,硝酸銨則是被迫推上罪魁禍首位置的大劊子手。
硝酸銨在火場(chǎng)里變成了450噸 TNT 當量的炸藥堆,硝化棉是引火源。好像聽(tīng)起來(lái)都是一些物的因素,事實(shí)上人為因素更可怕:
人工包裝,用包裝繩扎口——包裝方法太原始!
在裝卸作業(yè)中野蠻操作,包裝破損,硝化棉散落——習慣性違章埋禍根!
無(wú)知者無(wú)畏,員工的習慣性違章多數源于單位的安全教育培訓不到位,每天與之打交道的貨物,誰(shuí)會(huì )希望它能制造一起人間煉獄一樣的事故呢?