農用硝酸銨抗爆性能判定方法研究

黃魯湘,李是良,周明安,汪慶桃

(1.長沙市公安局治安支隊, 湖南長沙 410002;2.國防科技大學, 湖南長沙 410073)

農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.長沙市公安局治安支隊, 湖南長沙 410002;2.國防科技大學, 湖南長沙 410073)

現行《農用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》標準存在一定的漏洞,致使通過抗爆性檢測的部分農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。詳細介紹現行標準的具體檢測方法,并以實際案例來分析其缺陷,最后提出相應改進建議,對防止農用硝酸銨用于非法制造炸藥,維護爆炸物品管理市場具有重要的意義。

農用硝酸銨;炸藥;抗爆性能;檢測方法

0 前 言

硝酸銨,簡稱硝銨 (AN),其化學分子式是 NH4NO3,相對分子質量為 80.04,熔點為 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,在農資肥料中占有不可替代的地位;同時硝酸銨又是一種氧化劑,本身具有爆炸特性,是目前工業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),爆壓為 3.6 GPa,臨界直徑為 100 mm。

為防止農用硝酸銨發生爆炸事故[2～4],一些國家制訂了有關農用硝酸銨生產、貯運的管理條例。另外如法國、蘇聯、羅馬尼亞、美國和英國等掌握了硝酸銨的改性技術,允許硝酸銨直接用作肥料,但對產品的安全使用制定了標準。

我國對農用硝酸銨 (含硝酸銨復混肥料)使用時的抗爆性能試驗方法制定了行業標準——《農用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》[5]。但近期發現,某些通過標準檢測的農用硝酸銨仍被用于非法私制炸藥,給社會帶來安全隱患。本文結合實際案例分析現行農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,對現行標準提出修改意見。

1 現行農用硝酸銨抗爆性能檢測方法

1.1 農用硝酸銨混制炸藥的抗爆性能

我國目前主要依照《農用硝酸銨抗爆性能試驗方法及判定》標準 (下簡稱《標準》)來檢測農用硝酸銨的抗爆性能,具體方法如下[6]。

以受試樣品 (硝酸銨復混肥料)中實際所含硝酸銨的量為基,按照標準 2#銨油炸藥配方 (見表1)將其與柴油及木粉混制成標準試樣,用于抗爆性、爆炸性及爆破性能檢測。

表1 標準試樣的組分質量分數

將標準試樣裝在抗爆性能試驗裝置的樣品管內,控制裝藥密度為 0.87±0.02 g/cm3,由標準起爆源 (雷管)引爆,根據驗證板是否被擊穿 (即農用硝酸銨混制炸藥能否被雷管起爆和穩定爆轟)來判定農用硝酸銨是否具備抗爆性能,試驗裝置如圖1所示。

圖1 農用硝酸銨抗爆性能試驗裝置

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

(1)試驗中若驗證板被炸穿 1次,則該農用硝酸銨不具抗爆性能。

(2)若 3次試驗中驗證板均未被炸穿,則需進一步進行篩分試驗:根據樣品粒度的大小,在 10,20,60目的分樣篩中將樣品篩分成不同粒度的級分,稱重,計算每一級分所占的質量百分比,對質量比在 30%以上的級分測定硝酸銨含量[7],取硝酸銨含量高于初始樣品的級分,同樣方法重復測試其抗爆性能,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分,則判定該樣品具備抗爆性能。

1.2 農用硝酸銨混制炸藥的爆炸性能

通過標準檢測的農用硝酸銨,其混合的 2#銨油炸藥是否具有爆炸性需要采用“聯合國隔板試驗”法來檢測,試驗裝置如圖2所示。

圖2 聯合國隔板試驗裝置

聯合國隔板試驗方法分為試驗系列 1和試驗系列 2,二者的試驗裝置基本相同,主要區別是試驗系列 2在傳爆藥柱和測試樣品之間增加了 50 mm厚的塑料隔板,因此其起爆條件比試驗系列 1相對苛刻。實驗時,雷管起爆后引爆傳爆藥柱,傳爆藥柱爆炸引爆標準試樣。

若圖2中裝藥鋼管被完全撕裂或者驗證板被炸穿,則該測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驗證板被炸穿現象,則該測試樣品沒有爆炸性能。

通過試驗 1的樣品,判定其完全不具有爆炸性;未通過試驗 1但能通過試驗 2的樣品,判定其雖然具有爆炸性,但只將其按照氧化劑對待,而不列入爆炸物品;未通過試驗 2的樣品,判定其為爆炸物品。

現行《標準》認為,通過《標準》檢測的農用硝酸銨本身完全不具有爆炸性,屬于弱氧化劑類物品,可以按照普通農用生產資料的運輸規則和要求對待;用通過《標準》檢測的農用硝酸銨混制的 2#銨油炸藥仍具有爆炸性,但不需銨照爆炸物品對待。

1.3 農用硝酸銨混制炸藥的爆破性能

用通過標準測試的農用硝酸銨混制的 2#銨油炸藥與制式工業炸藥相比爆破性能是否有差異,則采用圖3所示的方法進行檢驗。

圖3 炸藥爆破性能測試示意

研究發現,用通過檢驗的農用硝酸銨混制的炸藥在試驗條件下不能被起爆,或者只有部分被起爆但無法穩定傳爆;即使已經完全爆轟,但由于改性添加劑的存在,使炸藥威力大大降低,不能使爆破目標發生結構破壞,失去作為工程爆破材料的要求。現行標準認為,通過檢測的農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。

1.4 現行農用硝酸銨抗爆性能檢測方法的缺陷

由于硝酸銨的分解特性和自身的爆炸性質,在我國利用農用硝酸銨非法制造炸藥用于采礦作業的案件時有發生。如 2010年 9月,湖南省祁陽縣李某某等人購買四川金圣賽瑞化工有限公司生產的“象”牌硝酸銨復混肥,轉賣給采石場,以硝酸銨復混肥參混 5%的柴油后,在炮孔中隔段替代制式工業炸藥,用于采石場爆破作業,爆破效果與純 2#銨油炸藥爆破效果無太大差別。已出現的一案例說明,現行標準存在以下缺陷:

(1)用通過現行《標準》檢測的部分農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起爆;

(2)用通過現行《標準》檢測的部分農用硝酸銨混制的炸藥單獨使用時爆破效果不佳,但可以與制式工業炸藥混合使用,部分替代制式工業炸藥,整體爆破效果良好。

2 未來農用硝酸銨抗爆性能判定方法建議

必須提高農用硝酸銨“抗爆性”的檢測標準,確保通過檢測的農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,進一步降低農用硝酸銨不經還原直接用作工業炸藥原料的可能性,檢測試驗裝置如圖4所示。

圖4 農用硝酸銨抗爆性能試驗裝置

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

圖4(b)用于檢測硝酸銨混制炸藥的藥柱起爆感度,未通過檢測,說明其混制的炸藥能夠用藥柱加強起爆,該農用硝酸銨不能在市場上流通;通過檢測,需繼續進行下步檢驗。

圖4(c)以制式工業炸藥與混制炸藥間隔放置,用藥柱加強起爆。不能通過此步檢測的農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起爆,并具有一定的爆破效果,該農用硝酸銨也不能在市場上按照農資化肥銷售。

只有完全通過 3步測試的農用硝酸銨方可批準按照農資肥料的標準在市場流通。

3 結束語

通過抗爆性能檢測的農用硝酸銨用于私制炸藥的案例屢禁不止,引起專家學者的關注。本文分析了現行農用硝酸銨抗爆性能檢測方法的缺陷,結合案例,給出了農用硝酸銨抗爆性能判定方法的建議,具體的檢測方法還在進一步研究和完善。

[1] 黃文堯,顏事龍.炸藥化學與制造[M].北京:冶金工業出版社,2009.

[2] 王國華,廟延鋼,段希祥.一起硝酸銨爆炸事故的爆炸后果評價[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驗分析[J].工程爆破,2006,12(4):70-73.

[4] 王國華,段希祥,楊 溢.一起硝酸銨爆炸事故的破壞效應[J].爆破,2009,26(3):104-107.

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

[6] 章文義.農用硝酸銨抗爆性能判定的試驗方法研究及標準化[D].南京:南京理工大學,2006.

[7] 齊引棉,郭崇星,盧 櫻,等.采用全自動定氮儀快速測定民用硝酸銨含量[J].火工品,2009,(4):45-47.

2011-06-26)

黃魯湘 (1960-),男,高級工程師,長期從事爆炸物品的管理與檢查工作。