G11K 型铁路罐车运输磷酸 ( 液 ) 的探讨

左光涛

（哈尔滨铁路局 货运处，黑龙江 哈尔滨 150006）

在铁路危险货物运输中，磷酸 ( 液 ) 为 85% 磷酸溶液的铁路信息化品名。磷酸 ( 液 ) 属于第 8 类二级酸性腐蚀性物质，国标编号为 1805，铁危编号为 81501，包装级别为Ⅲ类包装。磷酸分子式为H3PO4。磷酸是一种重要原料，广泛用于各个领域，主要包括磷酸盐工业、电镀工业、制糖工业、复合肥料等。磷酸在食品工业中用作酸味剂、酵母营养剂等；在水处理领域主要用作软水剂、水垢清洗剂及用作磷系水处理剂的生产原料等。磷酸还有许多其他用途，高纯磷酸可用于制作无氟饲料；在电镀工业中用作抛光剂；纺织印染业中用作印染媒染剂，丝绸的光泽剂；日化工业中用作洗涤剂助剂等。

现行《 铁路危险货物运输管理规则 》( 铁运[2008]174 号 ) 未明确规定该货物可以使用铁路罐车运输。由于使用小包装运输磷酸 ( 液 ) 成本高，运量相对较小，而且运输包装不能重复使用造成较大浪费，货主主要利用企业自备罐车装运的方式办理磷酸 ( 液 ) 的铁路运输。

1 磷酸的理化性质及危险性

纯品磷酸为无色结晶体，熔点 42.4℃，具有酸味，溶于水，可混溶于乙醇等多种溶剂。磷酸溶液是磷酸溶于水而形成的无色粘稠液体，85% 磷酸溶液结晶温度为 21℃。磷酸溶液是一种常见的不挥发性无机酸，为中强酸，可以与大多数金属反应放出氢气，磷酸不燃。受热分解产生剧毒的氧化磷烟气。

该物质有一定的毒性，蒸气或雾对眼、鼻、喉有刺激性。口服液体会引起恶心、呕吐、腹痛、血便或休克。皮肤或眼接触会灼伤。慢性影响为：鼻粘膜萎缩，鼻中隔穿孔。长期反复皮肤接触，会引起皮肤刺激。该物质对水生生物有毒性。

2 磷酸(液)的密度及饱和蒸气压与温度的关系

随着温度的升高，磷酸 ( 液 ) 的密度变小，但幅度不大，而饱和蒸气压随温度升高增大，特别是当温度高于 50℃ 时，饱和蒸气压急剧上升。磷酸 ( 液 ) 密度与饱和蒸气压随温度变化的情况如表 1 所示。

表 1 磷酸 ( 液 ) 密度与饱和蒸气压随温度变化表

3 磷酸罐车的安全要求

（1）罐车设计压力。磷酸溶液饱和蒸气压很低，在 50℃ 时饱和蒸气压小于 12.34 kPa，故磷酸溶液罐车应为常压罐车。

（2）罐体材质和厚度。罐体材料及与磷酸溶液接触的部件材质应与磷酸溶液相容；材料厚度应不小于由强度计算壁厚和腐蚀裕量之和，材料质量和规格还应符合相应的国家标准、行业标准规定。

（3）呼吸阀。磷酸溶液为不挥发性酸，其对应的蒸气压为水溶液蒸气压，受温度影响很小，因此，罐顶部可以不设呼吸装置。

（4）加热装置。85% 磷酸溶液结晶温度为 21℃，即当温度低于 21℃ 时磷酸溶液就会结晶。因此，罐车须有加热装置，便于卸车。

（5）充装量。① 根据《铁路危险货物运输管理规则》第九十九条，罐车的充装上限不得大于罐体标记容积V标的 95%，下限不得小于罐车标记容积V标的 83%；② 磷酸溶液的充装量应小于罐车标记载重。

（6）装卸方式。采用上装上卸式。

（7）重车重心高。不应大于 2 200 mm。

（8）底架结构形式。磷酸溶液具有腐蚀性，应采用有底架结构的罐车。

（10）转向架。根据铁路提速要求，60 t 级罐车用 K2 或 K4 转向架；70 t 级罐车用 K5 或 K6 转向架。

（11）其他。应符合铁路部门和国家关于铁路罐车的技术要求。

4 拟装运磷酸(液)罐车的主要技术参数

拟装运磷酸溶液的铁路罐车为 G11K型罐车，原主要装运 98% 以上浓硫酸及 47% 以下液碱。该车型主要技术参数为：

（1）工作压力：0.15 MPa。

（2）罐体材质：低合金高强度结构钢 Q295A，罐体内部用自硫化软质橡胶作衬里。

（3）外形尺寸 ( 长 × 宽 × 高)：11 988 mm × 2 912 mm × 4 127 mm。

（4）罐体大小：罐体内径为 2 200 mm；罐体长度为 10 300 mm；罐体壁厚：上板壁厚 8 mm，下板壁厚 10 mm；罐体有效容积：34 m3。

（5）主要安全附件：罐车顶部设有人孔盖 1 个；无呼吸装置。

（6）使用温度：-40℃～50℃。

（7）装卸方式：上装上卸式。

（8）罐车自重：20 t，载重：63 t。

（9）重车重心高：充装浓度为 85% 磷酸溶液，当充装量为罐车有效容积的 95% 时，G11K型重车重心高 1 855 mm。

（10）转向架：转 8A 转向架。

（11）制动装置：风制动和手制动。

（12）车钩缓冲装置：13 号上作用 C 级钢车钩、C 级钢钩尾框，ST 型缓冲器。

（13）底架结构：由中梁、枕梁、侧梁、端梁等组焊而成。

（14）罐体内下部设有加温管路和加温套，蒸气通过加温管路进入加温套对罐车内介质进行加热。

5 G11K 型罐车装运磷酸 ( 液 ) 的可行性分析

（1）拟装运磷酸溶液的罐车 G11K型为常压罐车，材质为 Q295A，磷酸溶液对其腐蚀性强，但罐体内有橡胶衬里，隔绝磷酸溶液与材质相接触，符合安全要求。G11K型车罐体上板壁厚 8 mm，下板壁厚10 mm，能够满足盛装磷酸的强度要求。

（2）当磷酸密度以 1.691 t / m3( 20℃ ) 计算时，其最大充装量W为：W= 1.691 t / m3× 34 m3× 95% = 54.6 t，小于其标记载重 63 t。

（3）罐车采用上装上卸式，符合要求。

（4）罐车重车重心高为 1 855 mm，小于 2 200 mm，符合安全要求。

（5）罐车有加热装置，当磷酸结晶时，通过加热使其熔化，便于卸车。

（6）G11K型车转向架为转 K2 型转向架，符合铁路提速要求。

6 结束语

根据磷酸 ( 液 ) 对铁路罐车的安全要求，通过对G11K型铁路罐车装运磷酸 ( 液 ) 的分析，G11K型罐车运输磷酸 ( 液 ) 符合安全要求。由于磷酸 ( 液 ) 对拟用罐车的材质腐蚀性强，必须确保磷酸罐车内橡胶衬里完好，橡胶衬里破损，不得进行磷酸 ( 液 ) 运输。

[1]中华人民共和国铁道部. 铁路危险货物运输管理规则[S]. 北京：中国铁道出版社，2008.

[2]中华人民共和国铁道部. 铁路危险货物品名表[S]. 北京：中国铁道出版社，2009.