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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。

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硝酸銨(NH4NO3)是一種銨鹽,呈無(wú)色無(wú)臭的透明品體或呈白色的晶體、極易溶于水,易吸濕結塊,溶解時(shí)吸收大量熱。受猛烈撞擊或受熱爆炸分解,遇堿分解、主要用于制造肥料及炸藥等。

根據《建筑設計防火規范》GB 50016-2014(2018年版)3.1.3,硝酸銨屬于甲類(lèi)火災危險性,乙類(lèi)火災危險性的氧化劑有硝酸銅、鉻酸、亞硝酸鉀、鉻酸鉀、硝酸、硝酸汞、硝酸鈷、發(fā)煙硫酸、漂白粉等。

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。

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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。

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“相當于挨了顆小型核彈”

化工行業(yè)研究人員坦言:“港口存放了2700余噸硝酸銨,那若是引發(fā)爆炸,威力是相當大的。美國最新研制的可調當量核炸彈B61-12最小威力是300噸TNT當量,最大當量只有5萬(wàn)噸(當量可在300噸到5萬(wàn)噸之間調整),這意味著(zhù)這次爆炸相當于港口挨了一顆小型戰術(shù)核彈?!?/span>
B61-12在美國核武器庫中歸類(lèi)為戰術(shù)核炸彈,只有B61-11當量的1/8。這樣做完全是為了降低核武器的附帶殺傷效應,以便軍方在常規戰爭中放心使用。美軍稱(chēng)這種武器可用于打擊恐怖分子,尤其適用于阿富汗等地的多山環(huán)境。既能消滅隱藏在山洞內的敵人又能最大限度的降低對附近平民的影響。
與此同時(shí),正是因為硝酸銨用作炸藥時(shí)破壞力不俗,因此不少恐怖分子與極端分子也常常用硝酸銨來(lái)制造炸藥,如1995年美國俄克拉何馬聯(lián)邦大樓,被汽車(chē)硝酸銨炸彈襲擊,造成168人死680人傷;2011年挪威奧斯陸政府辦公大樓和一家報社遭到硝酸銨炸彈襲擊,造成7人死亡,15受傷。

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。


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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

瑞海公司危險品倉庫運抵區南側集裝箱內硝化棉由于濕潤劑散失出現局部干燥,在高溫(天氣)等因素的作用下加速分解放熱,積熱自燃,引起相鄰集裝箱內的硝化棉和其他危險化學(xué)品長(cháng)時(shí)間大面積燃燒,導致堆放于運抵區的硝酸銨等危險化學(xué)品發(fā)生爆炸。


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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?