杂质作用下硝酸盐热分解特性研究
硝酸盐一般由金属离子或铵根离子(NH4+)和硝酸根离子（NO3-）组成，属于硝酸衍生的离子化合物，在工业和农业都有广泛应用。因其具有强氧化性，被认定属于危险品5.1范畴，严禁与酸类、还原剂、易（可）燃物、活性金属粉末等共储混运，且远离火种、热源。虽然硝酸盐的生产、储运和使用有着严格要求，但由硝酸盐热分解引起的火灾爆炸事故多发且具有极强的破坏性，造成了大量的人员伤亡，经济损失惨重，因此国内外学者对其热危险性研究一直保持持续关注。由于杂质介入导致的热点形成机制及其诱导过程，尚不十分清晰，故本文选取硝酸铵（AN）和硝酸胍(GN)两类硝酸盐，研究其生产、储运、使用过程中可能接触的杂质，如水、柴油、木粉、Fe2O3对其热分解特性的影响。 采用热重-微商热重(TG-DTG)法探究杂质作用下硝酸盐热分解特性，通过Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger Akahira and Sunose(KAS)法计算活化能，Coats-Redfern(CR)法探究最适反应机理函数，并利用热力学理论求解相关热安全性参数，为硝酸盐的热危险性研究提供理论参考，为其安全应用提供理论支撑。 (1)硝酸铵在400-650K温度范围内呈一步失重，不同升温速率下的平均外推起始温度为538.30K，平均外推终止温度为577.73K，且Zero-order(F0)模型最能反映其分解机理。含水或柴油的硝酸铵呈两步失重，外推起始温度推迟;含木粉的硝酸铵外推起始、峰值和终止温度均提前;含Fe2O3的硝酸铵外推起始温度稍有推迟，但总体影响不大。杂质的存在，均不同程度降低了硝酸铵的活化能，对其分解过程起到了一定的促进作用。 (2)硝酸胍在450-700K温度范围内呈一步失重，不同升温速率下的平均外推起始温度为580.28K，平均外推终止温度为607.78K，且Avrami-Erofeev(A2)模型最能反映其分解机理。含水或柴油的硝酸胍呈两步失重，外推起始温度推迟，活化能增大，反应难度随反应程度的加大而增加;含木粉的硝酸胍外推起始、峰值和终止温度均提前，活化能减小，反应难度随反应程度的加大而降低，热危险性进一步增加;含Fe2O3的硝酸胍外推起始温度提前，活化能减小，一定程度促进其分解。 (3)硝酸铵的自发火温度和自加速分解温度分别为519.71K和502.35K，水、木粉和Fe2O3的存在，使其热安全性降低，热危险性增加;硝酸胍的自发火温度和自加速分解温度分别为548.10K和530.15K，木粉和Fe2O3的存在，使其热安全性降低，热危险性增加，故应避免接触，严格控制周围环境温度，避免热量累积引发热失控事件。
硝酸盐;杂质作用;热分解特性
北京化工大学
硕士
安全科学与工程
陈东梁
2021
中文
TQ126.25
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）