Hvert år, nesten 20 millioner tonn ammonium nitrat er produsert over hele verden. Det er så langt den mest potente, økonomisk og praktisk gjødsel på markedet, støtter bøndene i fôring milliarder. Imidlertid, de siste katastrofal eksplosjon i Beirut er en påminnelse om farene som er forbundet med feilaktig oppbevaring og transport av denne felles kjemisk., Hvordan kan vi utnytte kraften av ammonium nitrat og samtidig sikre at tragedier som Beirut unngås i fremtiden?
Beirut katastrofe
På August 4, 2020, og en stor mengde ammonium nitrat i en lagringsplass hangar på Port of Beirut eksploderte, noe som fører over 300 dødsfall og 6000 skader, samt enorme materielle skader, forlater anslagsvis 300 000 mennesker hjemløse., Den katastrofal eksplosjon i Beirut var et av de få store ulykker forårsaket av ammonium nitrat, sammenlignbare bare å eksplosjoner i Texas City, Usa (1947); Toulouse, Frankrike (2001), og Tianjin, Kina (2015).
Siden begynnelsen av det 20. århundre, det har vært nesten 40 store ulykker, med over halvparten av disse forekommer i de siste 20 årene. Elleve av disse ulykker med flere enn 1 000 tonn ammonium nitrat eller forårsaket mer enn 30 dødsfall (Figur 1). Over 80% av disse ulykkene skjedde under lagring eller transport av ammonium nitrat (Figur 2)., Analyse av disse ulykker viser at ammonium nitrat eksplosjoner er nesten alltid innledes med branner eller andre antennelseskilder.
For å få enda mer innsikt i den kjemiske egenskaper av ammonium nitrat, dens farer og sikkerhet regler last ned dette i dybden CAS-rapporten.
Kan ammonium nitrat temmes?
Hva kan gjøres for å sikre at tragedier som Beirut unngås i fremtiden? Nøkkelen til å kjøre fremtidig innovasjon på dette området er å forstå den molekylære strukturen og reaksjoner som forårsaker disse kraftige eksplosjoner., Ammonium nitrat er laget av reaksjon av ammoniakk med salpetersyre i vann etterfulgt av forsiktig fordamping av vann.
Ammoniakk er som oftest laget av atmosfærisk nitrogen, mens salpetersyre er utarbeidet fra forbrenning av ammoniakk, og så ammonium nitrat er mest praktisk produsert der ammoniakk er gjort. Dannelsen av ammonium nitrat avgir betydelige mengder varme, dermed er det laget i vandig løsning for å bedre forsvunnet som varme., Vannet må da bli fjernet fra løsningen til å gi solid ammonium nitrat, som oftest ved fordamping. Mens ammonium nitrat er stabilt ved vanlige temperaturer på sin produksjon og rensing, tilsetningsstoffer er ofte brukt redusere farer. For eksempel, kalium stoffer som nitrogen-kalium og nitrogen-fosfor-kalium gjødsel har blitt brukt til å øke stabiliteten av ammonium nitrat til faseovergang og redusere dens følsomhet for eksplosjon., Kalsium og magnesium nitrater har også blitt lagt til ammonium nitrat i små mengder for å forbedre sin fysiske stabilitet, men blandinger lettere absorberer vann fra atmosfæren. Kalsium ammonium nitrat (KAN), som er utarbeidet fra ammonium nitrat og kalsiumkarbonat, brukes i noen tilfeller som et alternativ til ammonium nitrat. Aluminium sulfat har også blitt brukt som et tørking additiv for ammonium nitrat. Mens disse alternativer har hjulpet, det er viktig å merke seg at utilsiktede urenheter i produksjonsprosessen kan redusere sin stabilitet eller legge til rette for eksplosjon.,
Ammonium nitrat innovasjon fokusert på sikkerhet
En grundig analyse av CAS innhold samling avslører et par viktige områder som har begynt å dukke opp i Immaterielle landskapet, som beskriver tiltak for å forhindre utilsiktet eksplosjon eller misbruk. Disse inkluderer fremskritt rundt blandinger, belegg, langsom løslate formuleringer, partikkelstørrelse kontroll, og hygroscopicity tilnærminger som minimere potensialet for misbruk og øker stabiliteten for sikker lagring., For eksempel, et belegg for en gjødsel har blitt oppfunnet som hindrer infiltrasjon av hydrokarboner, for eksempel fyringsolje, inn i porene i gjødsel, og dermed redusere den effekt som en oksidant (WO2003106377). Alternativt, hygroskopisk tilnærminger har også blitt utforsket ved å legge til en viktig ingrediens for eksempel en urea dobbeltrom salt som danner en stabil gjødsel med ammonium nitrat (US20150218058)., Så, noen alternativer har dukket opp som gir brukere med sikker, kostnadseffektiv alternativer, men det er fortsatt betydelige ulempene enten i sikkerhet eller nitrogen-innhold, slik at flere innovasjon er fortsatt nødvendig.
Søker alternative nitrogenholdige gjødsel
Selv om ammonium nitrat er en viktig gjødsel på grunn av sin høye nitrogen-innhold, dens eksplosive farer grenser for sin søknad, og det har også vært forbudt i enkelte områder., Å redusere konsentrasjonen av ammonium nitrat, å finne alternative forbindelser og utvikling av tryggere former er strategier som kan bidra til å øke sikkerheten av nitrogen gjødsel. Tabell 1 viser alternative nitrogenholdige gjødsel som har dukket opp som tryggere alternativer som kan gi substitutter til ammonium nitrat. Dessverre, alternativet med den høyeste nitrogen innhold er vannfri ammoniakk, som er en giftig gass ved romtemperatur., Andre alternativer med høye nitrogen-innhold, for eksempel ammonium hydroxide løsninger og urea, er attraktive på grunn av deres lave kostnader og effektivitet; imidlertid, de er flyktige. Slow-release formulering av urea, samt endret lignins og hydrogels, har blitt utviklet for å overvinne denne utfordringen.
Tabell 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., I respons, mange forskrifter, regler og retningslinjer for ammonium nitrat, spesielt i forhold til oppbevaring og håndtering, har dukket opp i forskjellige områder for å forbedre sikkerheten. Den primære AMERIKANSKE regler for ammonium nitrat er «OSHA 29 CFR 1910.109(jeg) – Lagring av Ammonium Nitrat», og det er et Notat av «Veiledning på Ammonium Nitrat Krav til Oppbevaring i 29 CFR 1910.109(jeg)», utgitt i 2014 etter Adair Korn Inc., DBA Vest Gjødsel Selskapet eksplosjon i 2013., Verdt å merke seg, imidlertid, den flittige håndheving av sikkerhetsregler og forskrifter som er nøkkelen for å unngå fremtidige ulykker som Beirut katastrofe., kan oppsummeres som følger:
(Figur 3):
- Ventilasjon: i stand til tilstrekkelig ventilasjon i tilfelle av brann
- Isolasjon fra forbrenning: noncombustible og EN-motstandsdyktig materiale er nødvendig
- temperaturkontroll: lagrings temperatur bør være under 130℉
- Volum: lagring bør være mindre enn tonn 2270
- brannvern/forebygging: strenge brann beskyttelse er nødvendig
- Unngåelse av brennbart forurensninger: å dele-lagring fra andre produkter
til Tross for sikkerhet bekymringer, ammonium nitrat er fortsatt en viktig gjødsel over hele verden som det er effektivt, billig og lett å lage. Imidlertid, som har vært fremhevet når mer av Beirut hendelsen, ammonium nitrat er risiko for brann og eksplosjon på grunn av dårlig lagring praksis eller forurensning, presenterer betydelige risikoer., Inkonsistente regler og mangel på vedvarende bevissthet om hvordan du trygt håndtere og oppbevare ammonium nitrat i den globale verdikjeden er viktige utfordringer som må overvinnes gjennom utdanning og holdningskampanjer for å forhindre en ny global tragedie.
Se hvordan forskere gjør ammonium nitrat tryggere i vårt siste hvitt papir erfaringer fra Ammonium Nitrat.