ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 3
В этих случаях разложение аммиачной селитры может проте кать по многим реакциям, в частности, по следующим:
|
NH4 N03 |
* N 2 + |
2Н„0 + 7 2 0 |
2 |
+ 335 |
ккал/кг |
||
|
2NH4 N03 -— > N 2 |
+ 2NO + |
4Н 2 |
0 + 86 ккал/кг |
||||
3NH4 N03 |
> 2N2 + NO + N0 2 |
+ 6H2 0 + 231 ккал/кг |
||||||
4NH4 NOs |
> 3N2 + 2N02 + 8H |
2 0 |
+ 305 |
ккал/кг |
||||
5NH4 N03 |
> 2HN03 |
+ 4N2 + 9H |
2 0 |
+ 382,4 ккал/кг |
||||
8NH4 N03 |
> 5N2 + 4NO + 2N02 |
+ |
16H2 0 + |
195 ккал/кг |
||||
4NH4 N03 |
* 2NH3 + 3N02 + NO + N 2 |
+ 5H2 0 |
— 259 ккал/кг |
|||||
Из приведенных выше реакций видно, что аммиак, образую щийся в начальный период термического разложения селитры, ча сто отсутствует в газовых смесях; в них протекают вторичные ре акции, в ходе которых аммиак полностью окисляется до элемен тарного азота. В результате вторичных реакций резко увеличи вается давление газовой смеси в замкнутом объеме и процесс разложения может закончиться взрывом.
До настоящего времени не доказана возможность самопроиз вольного ускоряющегося взрывчатого эффекта при нагревании чи стой селитры в замкнутом пространстве, который, распространя ясь, мог бы вызвать детонацию всей массы соли.
Медь, сульфиды, магний, колчедан и некоторые другие приме си активируют процесс разложения аммиачной селитры при ее на гревании. В результате взаимодействия этих веществ с нагретой селитрой образуется неустойчивый нитрит аммония, который при 70—80 °С бурно разлагается со взрывом:
NH4 N03 > N2 + 2Н,0
Склонность аммиачной селитры к разложению значительно' возрастает при нагревании ее в присутствии азотной, соляной и серной кислот, некоторых органических веществ (например, мас ла, парафина) и многих порошкообразных металлов (цинк, ни кель, медь, свинец и др.).
В присутствии нитратов кальция и магния, известняковой пыли,, трикальцийфосфата и карбамида термическое разложение амми ачной селитры значительно уменьшается.
С железом, оловом и алюминием аммиачная селитра не реаги рует даже в расплавленном состоянии.
Потери аммиачной селитры вследствие ее термического разло жения в производственных условиях сравнительно невелики. На
пример, при |
получении |
в крупных |
промышленных масштабах |
||
98,5—99%-ного |
плава N H 4 N 0 3 |
даже |
в условиях |
высоких темпера |
|
тур (200—230°С) потери |
соли |
составляли всего |
0,15—0,5%. |
||
С повышением влажности и увеличением размера частиц ам миачной селитры чувствительность ее к взрыву сильно уменьшает ся. В присутствии примерно 3% влаги селитра становится нечув ствительной к взрыву даже при действии сильного детонатора.
Термическое разложение аммиачной селитры с повышением дав ления до определенного предела усиливается. Установлено, что при давлении около 6 кгс/см2 и соответствующей температуре про исходит распад всей расплавленной селитры.
В присутствии веществ, повышающих чувствительность амми ачной селитры к взрыву, снижается температура ее разложения. В частности, наличие в упариваемых растворах примесей масла, кадмия, меди или частиц древесного угля заметно понижает тем пературу разложения селитры; несколько в меньшей степени влия ют примеси хлоридов, вносимых в производственный цикл с азот ной кислотой.
Решающее значение для уменьшения или предотвращения тер мического разложения аммиачной селитры, независимо от наличия в ней упомянутых выше веществ, имеет поддержание щелочной среды при упаривании растворов. Поэтому в новой технологиче ской схеме производства неслеживающейся аммиачной селитры (стр. 125) целесообразно добавлять к горячему воздуху небольшое количество аммиака.
Учитывая, что в определенных условиях аммиачная селитра может являться взрывоопасным продуктом, в процессе ее произ водства, при хранении и перевозке следует строго соблюдать уста новленный технологический режим и правила по технике безопас ности.
Аммиачная селитра относится к негорючим продуктам. Поддер живает горение только закись азота, образующаяся при термиче ском разложении соли.
Смесь аммиачной селитры с измельченным древесным углем при сильном нагревании способна самовоспламеняться. Некоторые
легко окисляемые металлы |
(например, порошкообразный |
цинк) |
в контакте с влажной аммиачной селитрой при небольшом |
нагре |
|
ве также могут вызвать ее |
воспламенение. В практике наблюда |
|
лись случаи самопроизвольного воспламенения смесей аммиачной селитры с суперфосфатом.
Бумажные мешки или деревянные бочки, в которых находи лись аммиачная селитра, могут загораться даже под действием солнечных лучей. При возгорании тары с аммиачной селитрой воз можно выделение окислов азота и паров азотной кислоты. Извест ны случаи пожаров, вызванных загоранием аммиачной селитры в железнодорожных вагонах, недостаточно очищенных от ранее перевозившихся грузов (колчедана, угля и др.). За рубежом от мечены крупные пожары со взрывами при перевозке аммиачной селитры в недостаточно вентилируемых или плотно закрытых ко рабельных трюмах.
При пожарах, возникающих от открытого пламени или вслед ствие детонации, аммиачная селитра расплавляется и частично разлагается. В глубину массы селитры пламя не распространяется.
Таким образом, одним из условий, обеспечивающих пожарную безопасность производства аммиачной селитры и обращения с
28
нею, является чистота ее исходных растворов и готового продукта (см. также стр. 211).
Загорания вагонов с аммиачной селитрой возможны ив резуль тате самопроизвольного ее разогрева. В связи с этим нельзя до
пускать погрузку |
в вагоны |
продукта, имеющего |
температуру вы |
ше 60 °С. Кроме |
того, как |
при хранении, так |
и при перевозке |
аммиачной селитры должны обеспечиваться необходимые требо вания по проветриванию помещений и вагонов во избежание «скоп ления тепла».
РАСТВОРЫ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ
Растворение солей в воде не является простым распределением молекул или ионов вещества среди молекул или ионов воды. Почти всегда растворение связано с взаимодействием растворителя (на пример, воды) и растворенного вещества (соли).
Д. И. Менделеев, считал, что водные растворы многих веществ представляют собой неустойчивые химические соединения, нахо дящиеся в диссоциированном состоянии. Согласно этой химической теории растворов они представляют собой однородные системы, •состоящие не только из растворителя и растворенных веществ, но и продуктов их взаимодействия. Параллельно развивалась и фи зическая теория растворов, согласно которой растворы — это одно родные смеси молекул. В таких смесях растворитель играет роль лишь инертной (пассивной) среды. Современная теория растворов сочетает химическую и физическую теории.
При растворении вещества происходит поглощение или выделе ние энергии (теплота растворения) и несколько изменяется объем раствора. Известно также, что во многих растворах существуют так называемые сольваты, представляющие собой непрочные со единения частиц растворенного вещества с молекулами раствори теля. Важнейшей характеристикой раствора является его состав — содержание вещества в растворе.
При растворении твердых веществ (в нашем случае —солей), если они не вступают в реакцию с растворителем (водой), пони жается температура раствора вследствие разрушения кристалличе ской решетки, для чего требуется затратить энергию (теплота плав ления).
В случае, если растворяемое вещество реагирует с растворите лем с образованием сольватов или гидратов, то при этом выде ляется тепло.
Из приведенного следует, что теплота растворения является суммой теплот плавления и химического взаимодействия. Она за висит от химической природы растворяемого вещества, раствори теля и от концентрации раствора.
Часто при рассмотрении свойств растворов применяют термин система. Примером однокомпонентной системы может служить во да. Раствор одной соли (например, аммиачной селитры) в воде
29
является двухкомпонентной (двойной) системой (соль — вода); раствор двух солей, имеющих общий ион, — трехкомпонентной
(тройной) системой. Например, система N H 4 1 N O 3 — C a ( N 0 3 ) 2 — Н 2 О имеет общий ион NO3. Если раствор содержит две соли, не имею
щие общего иона, то образуется уже четырехкомпонентная (чет верная) система, так как в растворе может протекать обменная реакция с образованием еще двух новых солей. Например:
NH4 N03 + КС1 ~t—* KNO3 + NH4C1
Компонентами этой системы являются вода и любые три соли, участвующие в обменной реакции. Четвертая соль не включается в число компонентов, так как не является независимой частью си стемы. Часто пользуются следующим правилом: число компонентов водно-солевой системы с учетом воды равно числу разных ионов, входящих в систему.
Важным показателем состава раствора является его концентра ция, характеризующая количество данного вещества, содержаще гося в определенном количестве раствора или растворителя. Раз бавленные (слабые) растворы по свойствам приближаются к рас творителю (воде); концентрированные растворы — к растворенному веществу (в нашем случае — к твердой аммиачной селитре).
В технике концентрацию растворенного вещества наиболее ча
сто |
выражают: |
|
|
|
|
|
числом граммов |
растворенного вещества |
в определенной |
мас |
|
се или объеме раствора или растворителя |
(в |
100 и 1000 г, 100 мл |
|||
и в |
1 л); |
|
|
|
|
|
числом молей растворенного вещества в |
определенной |
массе |
||
или объеме раствора |
или растворителя (в |
1000 г, 1 л) . |
|
||
Растворимость твердых веществ в воде или другой жидкости зависит от температуры, свойств этого вещества и растворителя. В большинстве случаев растворимость твердых веществ увеличи вается с повышением температуры. По мере растворения вещест ва возрастает концентрация растворов и в какой-то момент насту пает равновесие, при котором из раствора выделяется столько же вещества, сколько растворяется. Такой раствор называют насы щенным. Растворы, концентрация которых меньше концентрации насыщенных растворов, являются ненасыщенными. В пересыщен ных растворах, образующихся, например, при испарении раствори теля, вещества содержится больше, чем соответствует его раство римости при данных условиях. Пересыщенный раствор весьма неустойчив и при переходе к состоянию насыщения выделяет кри сталлы.
В зависимости от концентрации растворов изменяются их ос новные свойства: плотность, давление пара над раствором, тем пература кипения, вязкость, теплоемкость, температура кристал лизации. Ниже кратко рассмотрены эти свойства применительно к водным растворам аммиачной селитры.
30