• 硝酸銨

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    硝酸銨

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    硝酸錠是一種化合物,化學式為NH4NO3。 它是由銨離子和硝酸根離子組成的白色結晶鹽。 它極易溶于水并呈固體狀吸濕,但不形成水合物。 它主要用于農業作為高氮肥料。 2017 年全球產量估計為 2160 萬噸。

    它的另一個主要用途是作為用于采礦、采石和土木建筑的爆炸性混合物的成分。 它是 ANFO 的主要成分,ANFO 是一種流行的工業炸藥,占北美使用的炸藥的 80%; 類似的配方已用于簡易爆炸裝置。

    由于擔心其被濫用的可能性,許多國家正在逐步淘汰其在消費者應用中的使用。 自 20 世紀初以來,意外的硝酸銨爆炸已造成數千人死亡。

    發生

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    硝酸錠被發現為天然礦物 gwihabaite(以前稱為硝硝石)——硝石的銨類似物(礦物學名稱:硝石)——在智利阿塔卡馬沙漠最干燥的地區,通常作為地面上的地殼或與 其他硝酸鹽、碘酸鹽和鹵化物礦物。 硝酸錠在那里開采,直到 Haber–Bosch 工藝使得從大氣中的氮合成硝酸鹽成為可能,從而使硝酸鹽開采過時。

    生產、反應和晶相

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    硝酸銨的工業生產需要氨與硝酸發生酸堿反應:

    HNO3 + NH3 → NH4NO3

    該過程所需的氨是通過哈伯法從氮氣和氫氣中獲得的。 哈伯法產生的氨可通過奧斯特瓦爾德法氧化成硝酸。 氨以無水形式(氣體)使用,硝酸被濃縮。 由于其高度放熱的性質,該反應是劇烈的。 溶液形成后,通常濃度約為 83%,蒸發掉多余的水,留下濃度為 95% 至 99.9%(AN 熔體)的硝酸銨 (AN),具體取決于等級。 然后在噴霧塔中將 AN 熔體制成顆粒或小珠,或通過在轉鼓中噴灑和翻滾制成顆粒。 小球或顆粒可以進一步干燥、冷卻,然后包衣以防止結塊。 這些顆粒或顆粒是商業上典型的 AN 產品。

    另一種生產方法是xxx磷酸鹽工藝的變體:

    Ca(NO3)2 + 2 NH3 + CO2 + H2O → 2 NH4NO3 + CaCO3

    產品碳酸鈣和硝酸銨可以單獨純化或作為硝酸銨組合出售。

    熟酸錠也可以通過復分解反應制成:

    (NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → 2 NH4NO3 + BaSO4NH4Cl + AgNO3 → NH4NO3 + AgCl

    反應

    由于硝酸銨是一種鹽,其陽離子 NH4+ 和陰離子 NO3- 都可能參與化學反應。

    固體硝酸銨加熱分解。 在低于 300 °C 左右的溫度下,分解主要產生一氧化二氮和水:

    NH4NO3 → N2O + 2H2O

    在較高溫度下,以下反應占主導地位。

    2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O

    兩種分解反應都是放熱的,它們的產物是氣體。 在某些情況下,這會導致反應失控,分解過程變得爆炸。 有關詳細信息,請參閱§ 災難。 發生過許多造成生命損失的硝酸銨災難。

    爆炸云中的橙紅色是由于二氧化氮,一種二次反應產物。

    晶相

    已觀察到硝酸銨的許多結晶相。 在大氣壓下會發生以下情況。

    β-菱形到 α-菱形之間的轉變(在 32.3°C 時)發生在世界許多地方的環境溫度下。 這些形式的密度有 3.6% 的差異,因此它們之間的過渡會導致體積發生變化。 這樣做的一個實際后果是硝酸銨不能用作固體火箭發動機推進劑,因為它會產生裂紋。 穩定的硝酸銨 (PSAN) 是作為解決方案開發的,它包含金屬鹵化物穩定劑,可防止密度波動。

    硝酸銨

    應用

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    肥料

    熟酸鉀是一種重要的肥料,NPK 等級為 34-0-0(34% 氮)。 它的濃度低于尿素 (46-0-0),因此硝酸銨在運輸方面存在輕微的劣勢。 硝酸銨與尿素相比的優勢在于它更穩定,不會迅速向大氣中流失氮氣。 熟酸銅是一種危險物質,因為它具有高度爆炸性,因此其制造和儲存的規定非常嚴格,尤其是在歐盟。 根據該法規,產品需要進行檢查和測試,并且必須提供技術文檔來證明產品的安全性。 如果忽略這一點,則可能會發生嚴重事故,例如貝魯特發生的事故。

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    詞條目錄
    1. 硝酸銨
    2. 發生
    3. 生產、反應和晶相
    4. 反應
    5. 晶相
    6. 應用
    7. 肥料

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