农用硝酸铵抗爆性能判定方法研究

黄鲁湘,李是良,周明安,汪庆桃

(1.长沙市公安局治安支队, 湖南长沙 410002;2.国防科技大学, 湖南长沙 410073)

农用硝酸铵抗爆性能判定方法研究

黄鲁湘1,李是良2,周明安2,汪庆桃2

(1.长沙市公安局治安支队, 湖南长沙 410002;2.国防科技大学, 湖南长沙 410073)

现行《农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》标准存在一定的漏洞,致使通过抗爆性检测的部分农用硝酸铵仍可用于配制 2#铵油炸药,且具有良好的爆破效果,而被不法分子利用。详细介绍现行标准的具体检测方法,并以实际案例来分析其缺陷,最后提出相应改进建议,对防止农用硝酸铵用于非法制造炸药,维护爆炸物品管理市场具有重要的意义。

农用硝酸铵;炸药;抗爆性能;检测方法

0 前 言

硝酸铵,简称硝铵 (AN),其化学分子式是 NH4NO3,相对分子质量为 80.04,熔点为 169.9℃,熔化热为 76.5 kJ/kg,氧平衡为 K=+19.98,生成焓为4405 kJ/kg。硝酸铵是一种高效氮素固体化肥,适用于各种土壤,在农资肥料中占有不可替代的地位;同时硝酸铵又是一种氧化剂,本身具有爆炸特性,是目前工业炸药的主要成分之一[1]。在完全爆轰的情况下,硝酸铵爆热为 1612 kJ/kg,爆温为 1100～1360℃,爆速为 1100～2700 m/s(密度为 0.75～1.10 g/cm3时),爆压为 3.6 GPa,临界直径为 100 mm。

为防止农用硝酸铵发生爆炸事故[2～4],一些国家制订了有关农用硝酸铵生产、贮运的管理条例。另外如法国、苏联、罗马尼亚、美国和英国等掌握了硝酸铵的改性技术,允许硝酸铵直接用作肥料,但对产品的安全使用制定了标准。

我国对农用硝酸铵 (含硝酸铵复混肥料)使用时的抗爆性能试验方法制定了行业标准——《农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》[5]。但近期发现,某些通过标准检测的农用硝酸铵仍被用于非法私制炸药,给社会带来安全隐患。本文结合实际案例分析现行农用硝酸铵抗爆性能判定方法存在的漏洞,研究新的判定方法,对现行标准提出修改意见。

1 现行农用硝酸铵抗爆性能检测方法

1.1 农用硝酸铵混制炸药的抗爆性能

我国目前主要依照《农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》标准 (下简称《标准》)来检测农用硝酸铵的抗爆性能,具体方法如下[6]。

以受试样品 (硝酸铵复混肥料)中实际所含硝酸铵的量为基,按照标准 2#铵油炸药配方 (见表1)将其与柴油及木粉混制成标准试样,用于抗爆性、爆炸性及爆破性能检测。

表1 标准试样的组分质量分数

将标准试样装在抗爆性能试验装置的样品管内,控制装药密度为 0.87±0.02 g/cm3,由标准起爆源 (雷管)引爆,根据验证板是否被击穿 (即农用硝酸铵混制炸药能否被雷管起爆和稳定爆轰)来判定农用硝酸铵是否具备抗爆性能,试验装置如图1所示。

图1 农用硝酸铵抗爆性能试验装置

雷管引爆后,图1装置中的验证板仅有凹痕或褶皱现象,目测不能透过光,则认为验证板未被炸穿;若验证板目测有透过光的裂纹或破损,或有爆破碎片,则认为验证板被炸穿。

(1)试验中若验证板被炸穿 1次,则该农用硝酸铵不具抗爆性能。

(2)若 3次试验中验证板均未被炸穿,则需进一步进行筛分试验:根据样品粒度的大小,在 10,20,60目的分样筛中将样品筛分成不同粒度的级分,称重,计算每一级分所占的质量百分比,对质量比在 30%以上的级分测定硝酸铵含量[7],取硝酸铵含量高于初始样品的级分,同样方法重复测试其抗爆性能,并判定其抗爆性能。若不存在硝酸铵含量高于初始样品的级分,则判定该样品具备抗爆性能。

1.2 农用硝酸铵混制炸药的爆炸性能

通过标准检测的农用硝酸铵,其混合的 2#铵油炸药是否具有爆炸性需要采用“联合国隔板试验”法来检测,试验装置如图2所示。

图2 联合国隔板试验装置

联合国隔板试验方法分为试验系列 1和试验系列 2,二者的试验装置基本相同,主要区别是试验系列 2在传爆药柱和测试样品之间增加了 50 mm厚的塑料隔板,因此其起爆条件比试验系列 1相对苛刻。实验时,雷管起爆后引爆传爆药柱,传爆药柱爆炸引爆标准试样。

若图2中装药钢管被完全撕裂或者验证板被炸穿,则该测试样品具有爆炸性能;若装药钢管没有被完全撕裂或者没有出现验证板被炸穿现象,则该测试样品没有爆炸性能。

通过试验 1的样品,判定其完全不具有爆炸性;未通过试验 1但能通过试验 2的样品,判定其虽然具有爆炸性,但只将其按照氧化剂对待,而不列入爆炸物品;未通过试验 2的样品,判定其为爆炸物品。

现行《标准》认为,通过《标准》检测的农用硝酸铵本身完全不具有爆炸性,属于弱氧化剂类物品,可以按照普通农用生产资料的运输规则和要求对待;用通过《标准》检测的农用硝酸铵混制的 2#铵油炸药仍具有爆炸性,但不需铵照爆炸物品对待。

1.3 农用硝酸铵混制炸药的爆破性能

用通过标准测试的农用硝酸铵混制的 2#铵油炸药与制式工业炸药相比爆破性能是否有差异,则采用图3所示的方法进行检验。

图3 炸药爆破性能测试示意

研究发现,用通过检验的农用硝酸铵混制的炸药在试验条件下不能被起爆,或者只有部分被起爆但无法稳定传爆;即使已经完全爆轰,但由于改性添加剂的存在,使炸药威力大大降低,不能使爆破目标发生结构破坏,失去作为工程爆破材料的要求。现行标准认为,通过检测的农用硝酸铵混制的炸药爆破效果不佳,不能用于非法爆破作业。

1.4 现行农用硝酸铵抗爆性能检测方法的缺陷

由于硝酸铵的分解特性和自身的爆炸性质,在我国利用农用硝酸铵非法制造炸药用于采矿作业的案件时有发生。如 2010年 9月,湖南省祁阳县李某某等人购买四川金圣赛瑞化工有限公司生产的“象”牌硝酸铵复混肥,转卖给采石场,以硝酸铵复混肥参混 5%的柴油后,在炮孔中隔段替代制式工业炸药,用于采石场爆破作业,爆破效果与纯 2#铵油炸药爆破效果无太大差别。已出现的一案例说明,现行标准存在以下缺陷:

(1)用通过现行《标准》检测的部分农用硝酸铵混制的炸药仍具有爆炸性,即使无法用雷管直接引爆,但仍可能用传爆药柱加强起爆;

(2)用通过现行《标准》检测的部分农用硝酸铵混制的炸药单独使用时爆破效果不佳,但可以与制式工业炸药混合使用,部分替代制式工业炸药,整体爆破效果良好。

2 未来农用硝酸铵抗爆性能判定方法建议

必须提高农用硝酸铵“抗爆性”的检测标准,确保通过检测的农用硝酸铵自身及用其混制的 2#铵油炸药不能用雷管起爆、不能用起爆药柱起爆、不具爆炸性,不能用于各种形式的爆破工程,进一步降低农用硝酸铵不经还原直接用作工业炸药原料的可能性,检测试验装置如图4所示。

图4 农用硝酸铵抗爆性能试验装置

图4(a)用于检测硝酸铵混制炸药的雷管感度,未通过检测,不能在市场上流通;通过检测,需进行下步检验。

图4(b)用于检测硝酸铵混制炸药的药柱起爆感度,未通过检测,说明其混制的炸药能够用药柱加强起爆,该农用硝酸铵不能在市场上流通;通过检测,需继续进行下步检验。

图4(c)以制式工业炸药与混制炸药间隔放置,用药柱加强起爆。不能通过此步检测的农用硝酸铵仍可用来混制炸药,且混制炸药仍然能够用药柱加强起爆,并具有一定的爆破效果,该农用硝酸铵也不能在市场上按照农资化肥销售。

只有完全通过 3步测试的农用硝酸铵方可批准按照农资肥料的标准在市场流通。

3 结束语

通过抗爆性能检测的农用硝酸铵用于私制炸药的案例屡禁不止,引起专家学者的关注。本文分析了现行农用硝酸铵抗爆性能检测方法的缺陷,结合案例,给出了农用硝酸铵抗爆性能判定方法的建议,具体的检测方法还在进一步研究和完善。

[1] 黄文尧,颜事龙.炸药化学与制造[M].北京:冶金工业出版社,2009.

[2] 王国华,庙延钢,段希祥.一起硝酸铵爆炸事故的爆炸后果评价[J].工程爆破,2008,14(1):78-81.

[3] 陈智刚,庙延钢,谢瑞靖,等.一起硝酸铵爆炸事故原因模拟实验分析[J].工程爆破,2006,12(4):70-73.

[4] 王国华,段希祥,杨 溢.一起硝酸铵爆炸事故的破坏效应[J].爆破,2009,26(3):104-107.

[5] 程永君.防爆硝酸铵改性小结[J].新疆化工,2008,(3):39-41.

[6] 章文义.农用硝酸铵抗爆性能判定的试验方法研究及标准化[D].南京:南京理工大学,2006.

[7] 齐引棉,郭崇星,卢 樱,等.采用全自动定氮仪快速测定民用硝酸铵含量[J].火工品,2009,(4):45-47.

2011-06-26)

黄鲁湘 (1960-),男,高级工程师,长期从事爆炸物品的管理与检查工作。