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硝酸銨是何種化學物質(zhì)?為何其爆炸威力會如此之大?

8月4日下午6時左右,黎巴嫩首都貝魯特港口區(qū)發(fā)生巨大爆炸。爆炸接連發(fā)生兩次,導致多棟房屋受損,玻璃被震碎,天上升起紅色煙霧。據(jù)黎巴嫩衛(wèi)生部公布,爆炸目前已造成至少78人死亡,4000多人受傷。

黎巴嫩總統(tǒng)在社交媒體上發(fā)文稱,有多達2750噸的易爆炸物硝酸銨“在缺乏必要安全措施的情況下”被堆放在貝魯特的港口區(qū)長達六年,這是不可接受的,所有相關(guān)責任人必將受到嚴厲的懲罰。

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硝酸銨(NH4NO3)是一種銨鹽,呈無色無臭的透明品體或呈白色的晶體、極易溶于水,易吸濕結(jié)塊,溶解時吸收大量熱。受猛烈撞擊或受熱爆炸分解,遇堿分解、主要用于制造肥料及炸藥等。

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016-2014(2018年版)3.1.3,硝酸銨屬于甲類火災危險性,乙類火災危險性的氧化劑有硝酸銅、鉻酸、亞硝酸鉀、鉻酸鉀、硝酸、硝酸汞、硝酸鈷、發(fā)煙硫酸、漂白粉等。

可做化肥,也可做炸藥:

硝酸銨化學式為NH4NO3,因含氮(N)量高,硝酸銨常被用來制造高氮肥料。

一位要求匿名的化工行業(yè)研究人員則表示,“硝酸銨主要用途是肥料及民用炸藥,很多民用爆破器材都會使用到這種化工顏料,因為硝酸銨價格低廉,制造簡單,使用起來也方便?!?/span>

“硝酸銨本身就是炸藥的一種,威力較大,遇火會產(chǎn)生強烈的爆炸?!辈痪呙幕ば袠I(yè)研究人員說道。

資料顯示,鑒于硝酸銨遇熱會分解,且溫度越高反應越迅速,在溫度達400攝氏度時反應會極為猛烈,因而硝酸銨也常被作為采礦、采石和土木建筑中使用的爆炸混合物的成分之一,這種混合物常被稱作ANFO,即肥料炸藥,在北美每年使用的爆炸物中80%是肥料炸藥。

值得注意的是,假使硝酸銨儲存時間過長,且通風不佳,那么其自身會發(fā)生反應產(chǎn)生熱量,進而導致溫度升高并燃燒,甚至引發(fā)爆炸。

另有論文研究顯示,硝酸銨分解產(chǎn)物為氣態(tài)產(chǎn)物,包括水汽、氧氣等,1000克的硝酸銨炸藥爆炸能夠產(chǎn)生900升的氣體,并且這些氣體會短時間內(nèi)釋放出來,壓力也會急劇增加,產(chǎn)生的壓力和氣浪會給建筑物造成一定的損壞。

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硝酸銨引起的爆炸事故并不少見。資料顯示,1947年4月16日,美國得克薩斯州得克薩斯城就曾發(fā)生過一起由硝酸銨引發(fā)的工業(yè)事故。當時一艘停泊在加爾維斯敦灣內(nèi)的法國貨輪起火,致使船上運載的約1996噸硝酸銨爆炸,進而引發(fā)附近船只與儲油設施爆炸,事故最終導致至少581人喪生,參與救災的得克薩斯城消防部門僅有1人幸存。此次爆炸也是人類歷史上最大的非核爆炸之一。

“一般民用的建筑物難以承受爆炸帶來的沖擊。這次很多視頻可以看到,建筑物損壞嚴重,就是因為爆炸產(chǎn)生了沖擊波和氣浪?!被ば袠I(yè)研究人員指出。

“不止是核爆炸,很多爆炸和這次的貝魯特港口區(qū)爆炸一樣,都是會產(chǎn)生蘑菇云的,這是因為爆炸會產(chǎn)生一個溫度高的低壓氣體,氣體里面還含有水汽、炸藥分解物和灰塵等,氣體會快速上升,但上升到一定高度后速度會減慢,后面的氣體一直堆積,這樣就會形成蘑菇云。這也表明此次爆炸威力巨大?!?nbsp;化工行業(yè)研究人員說道。

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“相當于挨了顆小型核彈”

化工行業(yè)研究人員坦言:“港口存放了2700余噸硝酸銨,那若是引發(fā)爆炸,威力是相當大的。美國最新研制的可調(diào)當量核炸彈B61-12最小威力是300噸TNT當量,最大當量只有5萬噸(當量可在300噸到5萬噸之間調(diào)整),這意味著這次爆炸相當于港口挨了一顆小型戰(zhàn)術(shù)核彈?!?/span>
B61-12在美國核武器庫中歸類為戰(zhàn)術(shù)核炸彈,只有B61-11當量的1/8。這樣做完全是為了降低核武器的附帶殺傷效應,以便軍方在常規(guī)戰(zhàn)爭中放心使用。美軍稱這種武器可用于打擊恐怖分子,尤其適用于阿富汗等地的多山環(huán)境。既能消滅隱藏在山洞內(nèi)的敵人又能最大限度的降低對附近平民的影響。
與此同時,正是因為硝酸銨用作炸藥時破壞力不俗,因此不少恐怖分子與極端分子也常常用硝酸銨來制造炸藥,如1995年美國俄克拉何馬聯(lián)邦大樓,被汽車硝酸銨炸彈襲擊,造成168人死680人傷;2011年挪威奧斯陸政府辦公大樓和一家報社遭到硝酸銨炸彈襲擊,造成7人死亡,15受傷。

同樣是硝酸銨,回顧天津8.12事故!

2015年8月12日23:34左右,位于天津市濱海新區(qū)吉運二道95號的瑞海公司危險品倉庫發(fā)生火災爆炸事故。事故中爆炸總能量約為 450 噸 TNT 當量。

造成165人遇難(參與救援處置的公安現(xiàn)役消防人員24人、天津港消防人員75人、公安民警11人,事故企業(yè)、周邊企業(yè)員工和周邊居民55人),8人失蹤(天津港消防人員5人,周邊企業(yè)員工、天津港消防人員家屬3人),798人受傷住院治療(傷情重及較重的傷員58人、輕傷員740人);304幢建筑物、12428輛商品汽車、7533個集裝箱受損。

截至2015年12月10日,事故調(diào)查組依據(jù)《企業(yè)職工傷亡事故經(jīng)濟損失統(tǒng)計標準》(GB6721-1983)等標準和規(guī)定統(tǒng)計,已核定直接經(jīng)濟損失68.66億元人民幣。經(jīng)國務院事故調(diào)查組認定,天津港“8·12”瑞海公司危險品倉庫火災爆炸事故是一起特別重大生產(chǎn)安全責任事故。


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起火過程

硝化棉水棉(含水30%)作為半成品庫存,再根據(jù)客戶的需要,將濕潤劑改為乙醇,采用人工包裝,用包裝繩扎口。據(jù)員工反映,在裝卸作業(yè)中野蠻操作,曾出現(xiàn)包裝破損、硝化棉散落的情況。

測試表明:如果包裝破損,在50℃下2小時乙醇濕潤劑會全部揮發(fā)散失。事發(fā)當天最高氣溫達36℃,實驗證實,在氣溫為35℃時集裝箱內(nèi)溫度可達65℃以上。

以上幾種因素耦合作用引起硝化棉濕潤劑散失,出現(xiàn)局部干燥,在高溫環(huán)境作用下,加速分解反應,產(chǎn)生大量熱量,由于集裝箱散熱條件差,致使熱量不斷積聚,硝化棉溫度持續(xù)升高,達到其自燃溫度,發(fā)生自燃。

集裝箱內(nèi)硝化棉局部自燃后,引起周圍硝化棉燃燒,放出大量氣體,箱內(nèi)溫度、壓力升高,致使集裝箱破損,大量硝化棉散落到箱外,形成大面積燃燒,其他集裝箱(罐)內(nèi)的精萘、硫化鈉、糠醇、三氯氫硅、一甲基三氯硅烷、甲酸等多種危險化學品相繼被引燃并介入燃燒,火焰蔓延到鄰近的硝酸銨集裝箱。

爆炸過程

硝酸銨集裝箱,隨著溫度持續(xù)升高,硝酸銨分解速度不斷加快,達到其爆炸溫度(實驗證明,硝化棉燃燒半小時后達到1000℃以上,大大超過硝酸銨的分解溫度)。23時34分06秒,發(fā)生了第一次爆炸。

距第一次爆炸點西北方向約20米處,有多個裝有硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈣、甲醇鈉、金屬鎂、金屬鈣、硅鈣、硫化鈉等氧化劑、易燃固體和腐蝕品的集裝箱。受到南側(cè)集裝箱火焰蔓延作用以及第一次爆炸沖擊波影響,23時34分37秒發(fā)生了第二次更劇烈的爆炸。

事故的直接原因

瑞海公司危險品倉庫運抵區(qū)南側(cè)集裝箱內(nèi)硝化棉由于濕潤劑散失出現(xiàn)局部干燥,在高溫(天氣)等因素的作用下加速分解放熱,積熱自燃,引起相鄰集裝箱內(nèi)的硝化棉和其他危險化學品長時間大面積燃燒,導致堆放于運抵區(qū)的硝酸銨等危險化學品發(fā)生爆炸。


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用大白話進行總結(jié):如果把硝酸銨比喻成一個大爆仗,那么硝化棉就是引爆它的那根火柴頭。硝化棉是元兇,硝酸銨則是被迫推上罪魁禍首位置的大劊子手。

硝酸銨在火場里變成了450噸 TNT 當量的炸藥堆,硝化棉是引火源。好像聽起來都是一些物的因素,事實上人為因素更可怕:

人工包裝,用包裝繩扎口——包裝方法太原始!

在裝卸作業(yè)中野蠻操作,包裝破損,硝化棉散落——習慣性違章埋禍根!

無知者無畏,員工的習慣性違章多數(shù)源于單位的安全教育培訓不到位,每天與之打交道的貨物,誰會希望它能制造一起人間煉獄一樣的事故呢?