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硝酸铵

[拼音]:xiaosuan'an

[外文]:ammonium nitrate

NH4NO3硝酸和氨反应生成的盐,是一种重要的氮肥。纯品为白色结晶,含铵态氮和硝态氮各半。施用于气温较低地区的旱田作物上,它比硫酸铵和尿素等铵态氮肥的肥效快、效果好,在欧洲和北美等地使用较普遍,我国北方也常使用。硝酸铵与燃料油结合在一起,可制成 ,应用于军事和采矿等方面。

沿革

1659年,德国人J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。19世纪末期,欧洲人用硫酸铵与智利硝石(见硝酸钠)进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产获得了丰富的原料,于20世纪中期得到迅速发展,第二次世界大战期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,用以制造 。60年代,硝酸铵曾是氮肥的领先品种。我国在50年代建立了一批硝酸铵工厂。

40年代,为防止农用硝酸铵吸湿和结块,用石蜡等有机物进行涂敷处理,曾在船运中发生过因火种引爆的爆炸事件。因此,一些国家制订了有关农用硝酸铵生产、贮运的管理条例,有些国家甚至禁止硝酸铵的运输和直接作肥料使用,只允许使用它与碳酸钙混合制成的硝酸铵钙。开始时,硝酸铵钙含N20.5%,相当于含硝酸铵约60%。现在含量增加到含 N26%,相当于含硝酸铵75%。以后由于掌握了硝酸铵的使用规律,一些国家如法国、苏联、罗马尼亚、美国和英国,允许硝酸铵直接用作肥料,但对产品的安全使用制定了标准。例如:美国肥料协会规定固体农用硝酸铵的pH不得低于4.0(10%硝酸铵水溶液的PH);含C不得超过0.2%;含S不得超过0.01%;含Cl-不超过0.15%等。

特性

硝酸铵有两个主要特性:

(1)易溶于水、易吸湿和结块,产品一般制成颗粒状。硝酸铵有5种晶型:其代号分别为 α(四面晶系)、β(斜方晶系)、γ(斜方晶系)、δ(四方晶系)、ε(正方晶系)。每种晶型仅在一定温度范围内稳定,晶型转变时伴有热效应和体积变化。特别是当环境温度在32.1°C上下变动时,颗粒硝酸铵会自身碎裂成粉状而引起结块。有几种防结块方法。例如:可在硝酸铵中加入约1%的硫酸铵与磷酸氢二铵混合物;在欧洲一些国家还用硝酸镁作为硝酸铵的防结块剂。

(2)易发生热分解,温度不同,分解产物也不同。在110°C时:

NH4NO3─→NH3+HNO3+173kJ

在185~200°C时:

NH4NO3─→N2O+2H2O+127kJ

在230°C以上时,同时有弱光:

2NH4NO3─→2N2+O2+4H2O+129kJ

在400°C以上时,发生爆炸:

4NH4NO3─→3N2+2NO2+8H2O+123kJ

纯硝酸铵在常温下是稳定的,对打击、碰撞或摩擦均不敏感。但在高温、高压和有可被氧化的物质存在下会发生爆炸,在生产、贮运和使用中必须严格遵守安全规定。

生产方法

硝酸铵的生产方法有中和法和转化法两种。转化法是利用硝酸磷肥生产过程的副产四水硝酸钙为原料,与碳酸铵溶液进行反应,生成硝酸铵和碳酸钙沉淀,经过滤,滤液加工成硝酸铵产品或返回硝酸磷肥生产系统。

中和法的中和反应可以在常压、加压或真空条件下进行。若有价廉的蒸汽来源,可采用常压中和,以节约设备投资,简化操作。加压中和可以回收反应热,副产蒸汽,用于预热原料和浓缩硝酸铵溶液。氨中和浓度为64%的硝酸时,每吨氨可副产蒸汽约1t。采用真空中和是与结晶硝酸铵生产相结合的,其设备与硫酸铵生产的饱和结晶器相似。

工业上采用较多的是加压中和工艺。加压中和在0.4~0.5MPa和175~180°C下操作,硝酸浓度为50%~60%,先用氨中和至pH为3~4,以减少氨损失,再加氨调整到pH约为 7,得到的硝酸铵溶液浓度为80%~87%。回收的蒸汽用来蒸发液氨或作为真空蒸发硝酸铵溶液的热源。中和得到的稀硝酸铵溶液,用真空蒸发或降膜蒸发的方法浓缩到95~99%,然后用不同方法造粒。塔式喷淋造粒是应用最广泛的硝酸铵造粒方法(见图)。制造用于 的低密度硝酸铵颗粒,是用浓度约95%的硝酸铵溶液喷淋,然后进行干燥和冷却,产品具有多孔结构,有利于吸油,表观密度为1.29kg/l。制造农用颗粒产品时,用浓度为99%的硝酸铵溶液喷淋,并加入调理剂, 所得产品的表观密度为1.65kg/l。农用硝酸铵还可以采用盘式造粒或转鼓造粒的方法,其优点是颗粒较大,更适合农业需要,烟尘的危害较小。

环境保护

硝酸铵造粒塔顶部排出的气体往往呈烟雾状,它是硝酸铵部分分解成硝酸和氨后,在塔内冷空气中重新结合成硝酸铵微粒而形成的。由于气量比较大、粒子微小,治理较因难。美国农业化学品合作协会开发的一种治理技术,是在塔顶的喷头周围安装一个钟形罩,收集含有烟雾的空气,令其通过高效除雾器。通过钟形罩和除雾器的气量只占总气量的25%左右,而钟形罩外75%左右的无烟雾空气可直接排放。

参考文章硝酸铵的施用方法有哪些?肥料饲料利用电渗析技术处理硝酸铵冷凝废水废水治理如何鉴别硝酸铵?肥料饲料硝酸铵废水深度处理技术废水治理硝酸铵有哪些主要特性?使用中应注意什么?肥料饲料

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