G11K 型鐵路罐車運(yùn)輸磷酸 ( 液 ) 的探討

左光濤

（哈爾濱鐵路局 貨運(yùn)處，黑龍江 哈爾濱 150006）

在鐵路危險貨物運(yùn)輸中，磷酸 ( 液 ) 為 85% 磷酸溶液的鐵路信息化品名。磷酸 ( 液 ) 屬于第 8 類二級酸性腐蝕性物質(zhì)，國標(biāo)編號為 1805，鐵危編號為 81501，包裝級別為Ⅲ類包裝。磷酸分子式為H3PO4。磷酸是一種重要原料，廣泛用于各個領(lǐng)域，主要包括磷酸鹽工業(yè)、電鍍工業(yè)、制糖工業(yè)、復(fù)合肥料等。磷酸在食品工業(yè)中用作酸味劑、酵母營養(yǎng)劑等；在水處理領(lǐng)域主要用作軟水劑、水垢清洗劑及用作磷系水處理劑的生產(chǎn)原料等。磷酸還有許多其他用途，高純磷酸可用于制作無氟飼料；在電鍍工業(yè)中用作拋光劑；紡織印染業(yè)中用作印染媒染劑，絲綢的光澤劑；日化工業(yè)中用作洗滌劑助劑等。

現(xiàn)行《 鐵路危險貨物運(yùn)輸管理規(guī)則 》( 鐵運(yùn)[2008]174 號 ) 未明確規(guī)定該貨物可以使用鐵路罐車運(yùn)輸。由于使用小包裝運(yùn)輸磷酸 ( 液 ) 成本高，運(yùn)量相對較小，而且運(yùn)輸包裝不能重復(fù)使用造成較大浪費(fèi)，貨主主要利用企業(yè)自備罐車裝運(yùn)的方式辦理磷酸 ( 液 ) 的鐵路運(yùn)輸。

1 磷酸的理化性質(zhì)及危險性

純品磷酸為無色結(jié)晶體，熔點(diǎn) 42.4℃，具有酸味，溶于水，可混溶于乙醇等多種溶劑。磷酸溶液是磷酸溶于水而形成的無色粘稠液體，85% 磷酸溶液結(jié)晶溫度為 21℃。磷酸溶液是一種常見的不揮發(fā)性無機(jī)酸，為中強(qiáng)酸，可以與大多數(shù)金屬反應(yīng)放出氫氣，磷酸不燃。受熱分解產(chǎn)生劇毒的氧化磷煙氣。

該物質(zhì)有一定的毒性，蒸氣或霧對眼、鼻、喉有刺激性。口服液體會引起惡心、嘔吐、腹痛、血便或休克。皮膚或眼接觸會灼傷。慢性影響為：鼻粘膜萎縮，鼻中隔穿孔。長期反復(fù)皮膚接觸，會引起皮膚刺激。該物質(zhì)對水生生物有毒性。

2 磷酸(液)的密度及飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系

隨著溫度的升高，磷酸 ( 液 ) 的密度變小，但幅度不大，而飽和蒸氣壓隨溫度升高增大，特別是當(dāng)溫度高于 50℃ 時，飽和蒸氣壓急劇上升。磷酸 ( 液 ) 密度與飽和蒸氣壓隨溫度變化的情況如表 1 所示。

表 1 磷酸 ( 液 ) 密度與飽和蒸氣壓隨溫度變化表

3 磷酸罐車的安全要求

（1）罐車設(shè)計壓力。磷酸溶液飽和蒸氣壓很低，在 50℃ 時飽和蒸氣壓小于 12.34 kPa，故磷酸溶液罐車應(yīng)為常壓罐車。

（2）罐體材質(zhì)和厚度。罐體材料及與磷酸溶液接觸的部件材質(zhì)應(yīng)與磷酸溶液相容；材料厚度應(yīng)不小于由強(qiáng)度計算壁厚和腐蝕裕量之和，材料質(zhì)量和規(guī)格還應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（3）呼吸閥。磷酸溶液為不揮發(fā)性酸，其對應(yīng)的蒸氣壓為水溶液蒸氣壓，受溫度影響很小，因此，罐頂部可以不設(shè)呼吸裝置。

（4）加熱裝置。85% 磷酸溶液結(jié)晶溫度為 21℃，即當(dāng)溫度低于 21℃ 時磷酸溶液就會結(jié)晶。因此，罐車須有加熱裝置，便于卸車。

（5）充裝量。① 根據(jù)《鐵路危險貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》第九十九條，罐車的充裝上限不得大于罐體標(biāo)記容積V標(biāo)的 95%，下限不得小于罐車標(biāo)記容積V標(biāo)的 83%；② 磷酸溶液的充裝量應(yīng)小于罐車標(biāo)記載重。

（6）裝卸方式。采用上裝上卸式。

（7）重車重心高。不應(yīng)大于 2 200 mm。

（8）底架結(jié)構(gòu)形式。磷酸溶液具有腐蝕性，應(yīng)采用有底架結(jié)構(gòu)的罐車。

（10）轉(zhuǎn)向架。根據(jù)鐵路提速要求，60 t 級罐車用 K2 或 K4 轉(zhuǎn)向架；70 t 級罐車用 K5 或 K6 轉(zhuǎn)向架。

（11）其他。應(yīng)符合鐵路部門和國家關(guān)于鐵路罐車的技術(shù)要求。

4 擬裝運(yùn)磷酸(液)罐車的主要技術(shù)參數(shù)

擬裝運(yùn)磷酸溶液的鐵路罐車為 G11K型罐車，原主要裝運(yùn) 98% 以上濃硫酸及 47% 以下液堿。該車型主要技術(shù)參數(shù)為：

（1）工作壓力：0.15 MPa。

（2）罐體材質(zhì)：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 Q295A，罐體內(nèi)部用自硫化軟質(zhì)橡膠作襯里。

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

（4）罐體大小：罐體內(nèi)徑為 2 200 mm；罐體長度為 10 300 mm；罐體壁厚：上板壁厚 8 mm，下板壁厚 10 mm；罐體有效容積：34 m3。

（5）主要安全附件：罐車頂部設(shè)有人孔蓋 1 個；無呼吸裝置。

（6）使用溫度：-40℃～50℃。

（7）裝卸方式：上裝上卸式。

（8）罐車自重：20 t，載重：63 t。

（9）重車重心高：充裝濃度為 85% 磷酸溶液，當(dāng)充裝量為罐車有效容積的 95% 時，G11K型重車重心高 1 855 mm。

（10）轉(zhuǎn)向架：轉(zhuǎn) 8A 轉(zhuǎn)向架。

（11）制動裝置：風(fēng)制動和手制動。

（12）車鉤緩沖裝置：13 號上作用 C 級鋼車鉤、C 級鋼鉤尾框，ST 型緩沖器。

（13）底架結(jié)構(gòu)：由中梁、枕梁、側(cè)梁、端梁等組焊而成。

（14）罐體內(nèi)下部設(shè)有加溫管路和加溫套，蒸氣通過加溫管路進(jìn)入加溫套對罐車內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行加熱。

5 G11K 型罐車裝運(yùn)磷酸 ( 液 ) 的可行性分析

（1）擬裝運(yùn)磷酸溶液的罐車 G11K型為常壓罐車，材質(zhì)為 Q295A，磷酸溶液對其腐蝕性強(qiáng)，但罐體內(nèi)有橡膠襯里，隔絕磷酸溶液與材質(zhì)相接觸，符合安全要求。G11K型車罐體上板壁厚 8 mm，下板壁厚10 mm，能夠滿足盛裝磷酸的強(qiáng)度要求。

（2）當(dāng)磷酸密度以 1.691 t / m3( 20℃ ) 計算時，其最大充裝量W為：W= 1.691 t / m3× 34 m3× 95% = 54.6 t，小于其標(biāo)記載重 63 t。

（3）罐車采用上裝上卸式，符合要求。

（4）罐車重車重心高為 1 855 mm，小于 2 200 mm，符合安全要求。

（5）罐車有加熱裝置，當(dāng)磷酸結(jié)晶時，通過加熱使其熔化，便于卸車。

（6）G11K型車轉(zhuǎn)向架為轉(zhuǎn) K2 型轉(zhuǎn)向架，符合鐵路提速要求。

6 結(jié)束語

根據(jù)磷酸 ( 液 ) 對鐵路罐車的安全要求，通過對G11K型鐵路罐車裝運(yùn)磷酸 ( 液 ) 的分析，G11K型罐車運(yùn)輸磷酸 ( 液 ) 符合安全要求。由于磷酸 ( 液 ) 對擬用罐車的材質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，必須確保磷酸罐車內(nèi)橡膠襯里完好，橡膠襯里破損，不得進(jìn)行磷酸 ( 液 ) 運(yùn)輸。

[1]中華人民共和國鐵道部. 鐵路危險貨物運(yùn)輸管理規(guī)則[S]. 北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]中華人民共和國鐵道部. 鐵路危險貨物品名表[S]. 北京：中國鐵道出版社，2009.