hvert år produceres næsten 20 millioner tons ammoniumnitrat over hele verden. Det er hidtil den mest potente, økonomiske og bekvemme gødning på markedet, der støtter landmænd i fodring af milliarder. Den nylige katastrofale eksplosion i Beirut er imidlertid en påmindelse om farerne forbundet med forkert opbevaring og transport af dette fælles kemikalie., Hvordan kan vi udnytte kraften af ammoniumnitrat, samtidig med at vi sikrer, at tragedier som Beirut undgås i fremtiden?
Beirut-katastrofen
den 4.August 2020 eksploderede en stor mængde ammoniumnitrat i en opbevaringshangar i havnen i Beirut, hvilket forårsagede over 300 dødsfald og 6,000 kvæstelser samt enorme materielle skader, hvilket efterlod anslået 300.000 mennesker hjemløse., Det katastrofal eksplosion i Beirut var en af de få store ulykker forårsaget af ammoniumnitrat, sammenlignelige kun til eksplosioner i Texas City, Usa (1947); Toulouse, Frankrig (2001); og Tianjin, Kina (2015).
siden begyndelsen af det 20.århundrede har der været næsten 40 store ulykker, hvor over halvdelen af disse har fundet sted i de sidste 20 år. Elleve af disse ulykker involverede mere end 1.000 tons ammoniumnitrat eller forårsagede mere end 30 dødsfald (Figur 1). Over 80% af disse ulykker skete under opbevaring eller transport af ammoniumnitrat (figur 2)., Analyse af disse ulykker viser, at ammoniumnitrateksplosioner næsten altid foregår af brande eller andre antændelseskilder.
For endnu mere indsigt i de kemiske egenskaber af ammoniumnitrat, dens farer og sikkerhed, regler download denne dybdegående CAS-rapport.
kan ammoniumnitrat temmes?
Hvad kan der gøres for at sikre, at tragedier som Beirut undgås i fremtiden? Nøglen til at drive fremtidig innovation i dette rum er at forstå den molekylære struktur og reaktioner, der forårsager disse kraftige eksplosioner., Ammoniumnitrat fremstilles ved omsætning af ammoniak med salpetersyre i vand efterfulgt af omhyggelig fordampning af vandet.
ammoniak fremstilles oftest ud fra atmosfærisk nitrogen, mens salpetersyre fremstilles ved forbrænding af ammoniak, og derfor fremstilles ammoniumnitrat mest bekvemt, hvor ammoniak fremstilles. Dannelsen af ammoniumnitrat afgiver betydelige mængder varme, og det fremstilles således i vandig opløsning for bedre at sprede denne varme., Vandet skal derefter fjernes fra opløsningen for at give fast ammoniumnitrat, oftest ved fordampning. Mens ammoniumnitrat er stabilt ved de sædvanlige temperaturer ved dets fremstilling og oprensning, anvendes additiver ofte reducere farerne. For eksempel er kaliumforbindelser som nitrogen-kalium og nitrogen-fosfor-kaliumgødning blevet brugt til at øge stabiliteten af ammoniumnitrat til faseovergang og mindske dens følsomhed over for eksplosion., Calcium-og magnesiumnitrater er også blevet tilsat ammoniumnitrat i små mængder for at forbedre dets fysiske stabilitet, men blandingerne absorberer lettere vand fra atmosfæren. Calciumammoniumnitrat (CAN), fremstillet af ammoniumnitrat og calciumcarbonat, anvendes i nogle tilfælde som et alternativ til ammoniumnitrat. Aluminiumsulfat er også blevet anvendt som tørreadditiv til ammoniumnitrat. Selvom disse alternativer har hjulpet, er det vigtigt at bemærke, at utilsigtede urenheder i fremstillingsprocessen kan reducere stabiliteten eller lette eksplosionen.,
ammoniumnitratinnovation fokuseret på sikkerhed
en dybdegående analyse af CAS-indholdssamlingen afslører et par nøgleområder, der er begyndt at dukke op i det intellektuelle ejendomslandskab, og skitserer bestræbelser på at forhindre utilsigtet eksplosion eller misbrug. Disse omfatter fremskridt omkring blandinger, belægninger, formuleringer med langsom frigivelse, partikelstørrelseskontrol og hygroskopicitetsmetoder, der minimerer potentialet for misbrug og øger stabiliteten for mere sikker opbevaring., For eksempel er der opfundet en belægning til en gødning, der forhindrer infiltrering af kulbrinter, såsom brændselsolie, i gødningens porer og derved reducerer dens effektivitet som en O .idator (.o2003106377). Alternativt er hygroskopiske tilgange også blevet undersøgt ved tilsætning af en nøgleingrediens såsom et urinstof-dobbeltsalt, der danner en stabil gødning med ammoniumnitrat (US20150218058)., Så der er opstået nogle alternativer, der giver brugerne sikre, omkostningseffektive muligheder, men der er stadig betydelige afvejninger enten i sikkerhed eller nitrogenindhold, så mere innovation er stadig påkrævet.
søger alternative nitrogenholdige gødninger
selvom ammoniumnitrat er en vigtig gødning på grund af dets høje nitrogenindhold, begrænser dets eksplosive farer dets anvendelse, og det er endda blevet forbudt i nogle områder., At reducere koncentrationen af ammoniumnitrat, finde alternative forbindelser og udvikle sikrere former er strategier, der kan bidrage til at øge sikkerheden ved kvælstofgødning. Tabel 1 viser alternative nitrogenholdige gødninger, der har vist sig som sikrere muligheder, der kunne give erstatninger til ammoniumnitrat. Desværre er alternativet med det højeste nitrogenindhold vandfri ammoniak, som er en giftig gas ved omgivelsestemperatur., Andre alternativer med højt nitrogenindhold, såsom ammoniumhydro .idopløsninger og urinstof, er attraktive på grund af deres lave omkostninger og effektivitet; de er dog Flygtige. Langsomt frigivelsesformuleringer af urinstof såvel som modificerede ligniner og hydrogeler er blevet udviklet for at overvinde denne udfordring.
tabel 1., List of alternative nitrogenous fertilizers
|
Fertilizer |
Comment |
|
|---|---|---|
|
Anhydrous ammonia |
Pressurized gas, Risk Management Plan (RMP)-regulated substance with a threshold of 10,000 lbs, regulated as Dangerous Goods for transportation.,div id=”8648a5f2f4″> Sodium nitrate |
Stable |
|
Calcium cyanamide |
Contains calcium |
|
|
Calcium nitrate |
Contains calcium |
Handling ammonium nitrate safely
Previous disasters have heightened public awareness of the explosive nature of ammonium nitrate, and the consequences of its unsafe storage and use., Som svar er der kommet mange regler, regler og retningslinjer for ammoniumnitrat, især hvad angår opbevaring og håndtering, på forskellige områder for at forbedre sikkerheden. Den primære AMERIKANSKE regler for ammoniumnitrat er “OSHA 29 CFR 1910.109(i) – Opbevaring af Ammoniumnitrat”, og Notatet af “Vejledning om Ammoniumnitrat Krav til Opbevaring i 29 CFR 1910.109(jeg)”, som offentliggøres i 2014 efter den Adair Korn Inc., DBA Westest gødning selskab eksplosion i 2013., Det er dog bemærkelsesværdigt, at den flittige håndhævelse af sikkerhedsreglerne og forskrifterne er nøglen til at undgå fremtidige ulykker som Beirut-katastrofen., kan sammenfattes som følger
(Figur 3):
- Ventilation: der kan for tilstrækkelig ventilation i tilfælde af brand
- Isolation fra forbrænding: brændbart og EN-resistente materialer er påkrævet
- Temperatur kontrol: opbevaring temperatur skal være under 130℉
- Volumen: opbevaring grænser bør være mindre end 2270 tons
- brandsikring/forebyggelse: strenge brand beskyttelse er nødvendig
- Undgåelse af brændbare urenheder: dividere opbevaring af andre produkter
På trods af sikkerhedsmæssige bekymringer forbliver ammoniumnitrat en vigtig gødning over hele verden, da den er effektiv, billig og nem at fremstille. Som det endnu en gang er blevet fremhævet af Beirut-hændelsen, udgør ammoniumnitrats følsomhed over for brand og eksplosion på grund af dårlig oplagringspraksis eller forurening betydelige risici., Inkonsekvente regler og mangel på vedvarende bevidsthed om, hvordan man sikkert håndterer og opbevarer ammoniumnitrat inden for den globale forsyningskæde, er centrale udfordringer, der skal overvindes gennem uddannelse og fortalervirksomhed for at forhindre en anden global tragedie.
Se, hvordan forskere gør ammoniumnitrat sikrere i vores seneste hvidbog Erfaringer fra Ammoniumnitrat.