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    致   谢    28
    参考文献    29
     1  绪论
    1.1  研究背景及意义
    硝酸铵 (Ammonium Nitrate ,简称AN)是一种极易溶于水的无机盐,价格低廉,来源广泛,其工业生产大约在十九世纪末期出现,在工农业生产和国防上的广泛用途促进了硝酸铵工业的发展。由于其成本低廉,水溶性好,肥效高而广泛使用于农用化肥,目前,世界上硝酸铵的产量占氮肥产量的第二位,仅次于尿素[1]。硝酸铵也是工业硝铵炸药的主要成分,起氧化剂作用。和高氯酸铵( AP) 相比, 因不含卤素, 燃烧时不会产生腐蚀性气体如HCl等,因此在低特征信号、低污染推进剂的研制中,具有很广泛的应用前景[2]。但是传统生产工艺生产的硝酸铵(AN)具有易吸湿、易变晶、易结块等固有缺陷,严重的影响了其在化肥工业,工业炸药中的应用。因此,有必要研究,发展改性硝酸铵,以满足市场、环保及安全需求[3]。
    1.2  硝酸铵的性质
    硝酸铵是强酸弱碱盐,其中氮元素的质量分数是34.98%,熔点169.6℃,常温常压下,硝酸铵是无色无臭的透明结晶或呈白色的小颗粒结晶,与碱反应有氨气生成,易溶于水同时吸热,还易溶于丙酮、氨水,微溶于乙醇,不溶于乙醚[4]。硝酸铵有吸湿性、结块性、多晶性、氧化性和爆炸性。
    1.2.1  硝酸铵的吸湿性
    硝酸铵强烈的吸湿性是从吸附作用开始的,硝酸铵固体颗粒表面具有很强的极性、较大的孔隙率和毛细孔半径,具有较高的表面能,故它具有强烈的吸附水分子的趋势,通过静电吸引作用和氢键与水分子相结合从而降低其表面能[5]。
    硝酸铵的吸湿性主要原因[6]:
    ⑴AN属于易溶于水的铵盐和硝酸盐,易与水分子间形成氢键;
    ⑵AN颗粒表面的多孔结构,对水具有较强的毛细吸附作用。
    1.2.2  硝酸铵的结块性
    粉粒物失去松散的状态,自然积累而成密实物块的现象叫做结块。硝酸铵是一种结块性很强的物质,堆放时易于结成坚硬的大块。其结块机理多用“盐桥”理论[7]来解释,硝酸铵在水中溶解度很大,硝酸铵吸湿后,颗粒表面会形成一层饱和水溶液膜,在表面张力的作用,相邻颗粒间形成“液桥”。当饱和溶液冷却或干燥时,析出的新的硝酸铵晶体与原来的硝酸铵晶体连接起来,形成所谓“盐桥”。
    1.2.3  硝酸铵的多晶性
    硝酸胺具有多晶型结构,常压下,硝酸铵在温度-17℃~169.2℃内具有五种热力学稳定的不同晶型:
    硝酸铵晶型的变化,其中晶体Ⅲ到晶体Ⅳ的变化使晶体体积变化较大,而且这一变化又接近于室温(32.2℃),直接影响到工业生产和贮存[8]。晶型变化引起的热效应也是硝酸铵吸湿性的一个原因。
    1.2.4  硝酸铵的氧化性
    硝酸铵是一种氧化剂,能够与还原剂发生氧化还原反应。硝酸铵能够与一些金属进行反应,反应生成不稳定的亚硝酸盐。亚硝酸盐继续分解,增大了硝酸铵爆炸的可能性。由于硝酸铵不易和铝、锡等金属反应,所以在硝铵炸药的生产中多用锚制设备。在一般情况下,硝酸铵是稳定和安全的,常压下,纯净的硝酸铵就即使加热到了300℃也不会分解,加上硝酸铵容易潮解,爆炸的可能性就更小了。
    硝酸铵可能发生的分解反应有:
        NH4NO3→NH3↑+HNO3                                   式(1)
        NH4NO3→N2O↑+2H2O                      式(2)
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