基于硝铵盐表面防吸湿改性的多相沉积工艺探索 (2)
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）