Определение склонности веществ, содержащих нитраты, к самопроизвольному разложению

Аммиачно-нитратные удобрения, способные к самоподдерживающемуся разложению

Объединенных Наций система классификации аммиачно-нитратных удобрений класса 9 (см. № ООН 2071 и специальное положение 193 Типовых правил). Цель этой процедуры испытания – определить способность аммиачно-нитратного удобрения подвергаться поддерживающемуся разложению.

Сфера охвата

Новые продукты, предъявляемые к перевозке, подвергаются процедуре классификации, если их состав подпадает под определение, принятое для № ООН 2071. Процедура классификации осуществляется до предъявления нового продукта к перевозке.

Процедура классификации

Испытание по этому методу проводится с целью установить, распространится ли разложение вещества, инициированное в локализованной зоне, по всей его массе. Вопрос о том, является ли вещество аммиачно-нитратным удобрением класса 9 или нет, решается на основе результатов этого испытания.

Всем аммиачно-нитратным удобрениям класса 9 назначается группа упаковки III.

Аммиачно-нитратные удобрения, состав которых соответствует описанию № ООН 2071, могут рассматриваться как не подпадающие под действие Типовых правил, если испытания показывают, что они не способны к самоподдерживающемуся разложению, и при условии, что избыток нитратов в них не превышает 10% по массе (в расчете на нитрат калия).

Испытание с использованием лотка для определения самоподдерживающегося экзотермического разложения удобрений, содержащих нитраты

Удобрение, способное к самоподдерживающемуся разложению, определяется как удобрение, в котором разложение, инициированное в локализованном участке, распространяется по всей массе. Подверженность удобрения, предъявляемого к перевозке, этому виду разложения может быть определена посредством испытания с использованием лотка. В ходе этого испытания локализованное разложение инициируется в слое удобрения, которое содержится в горизонтально установленном лотке. После удаления инициирующего источника тепла измеряется степень распространения разложения по всей массе

Прибор (см. рис.) состоит из лотка с внутренними размерами 150 х 150 х 500 мм, открытого сверху. Лоток изготовлен из проволочной сетки (желательно из нержавеющей стали) с квадратными отверстиями шириной около 1,5 мм и толщиной проволоки 1 мм, натянутой на раму, изготовленную, например, из стальных полос шириной 15 мм и толщиной 2 мм. Проволочная сетка с каждой стороны лотка может быть заменена пластинами из нержавеющей стали размером 150 х 150 мм и толщиной 1,5 мм. Лоток должен быть установлен на соответствующую опору. Удобрения, имеющие такой гранулометрический состав, что значительное количество гранул просеивается через отверстие сетки лотка, должны испытываться в лотке из сетки с меньшими отверстиями или в лотке, выстланном сеткой с меньшими отверстиями. Во время инициирования обеспечивается и поддерживается достаточное тепло для создания ровного фронта разложения.

ЛОТОК ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СЕТКИ С ГОРЕЛКАМИ НА ОПОРЕ

(A) Стальная пластина (150 х 150 мм и толщиной 1-3 мм)

(B) Газовые горелки (например, Теклю или Бунзена)

(D) Стенд (изготовленный, например, из стального стержня шириной 15 мм и толщиной 2 мм)

(Е) Лоток из металлической сетки (150 х 150 х 500 мм)

Газовые горелки. Стальная пластина (толщиной 1-3 мм) устанавливается внутрь с одного конца лотка и приводится в соприкосновение с проволочной сеткой Пластина нагревается с помощью двух горелок, которые прикрепляются к опоре лотка и способны поддерживать температуру пластины в диапазоне 400° — 600°С, т. е. на уровне темно-красного накала.

Для предотвращения транспорта тепла по внешнему периметру лотка устанавливается теплозащитный экран, состоящий из стальной пластины (толщиной 2 мм), на расстоянии примерно 5 см от того торца лотка, со стороны которого осуществляется нагрев. Распространение температуры нагрева можно измерять с помощью термопар, помещенных в вещество, и путем регистрации времени, когда при прохождении фронта реакции через термопару происходит внезапное повышение температуры.

Испытания проводятся под вытяжным зонтом с целью удаления токсичных газов, образующихся при разложении. Хотя при проведении испытания риска взрыва не существует, целесообразно предусмотреть между наблюдателем и прибором защитный экран, изготовленный, например, из подходящего прозрачного пластика.

Лоток наполняется удобрением – в том виде, в каком оно предъявляется к перевозке, и с одного его конца инициируется разложение с помощью газовых горелок, как описано выше. Нагрев продолжается до тех пор, пока не будет точно установлено разложение удобрения и пока не будет наблюдаться распространение фронта (примерно на 3-5 см). В случае веществ с высокой теплоустойчивостью может оказаться необходимым продолжать нагревание в течение двух часов. Если удобрения имеют тенденцию плавиться, нагрев следует осуществлять осторожно, используя, например, небольшое пламя.

Примерно через 20 мин. после прекращения нагрева отмечается местоположение фронта разложения. Местоположение фронта разложения можно определить с помощью разницы в цвете, например, от коричневого (неразложившееся удобрение) до белого (разложившееся удобрение), или с помощью показания температуры на ближайших термопарах, охватывающих фронт реакции. Скорость распространения может быть установлена методом наблюдения и измерения времени или по показаниям термопар. Необходимо зарегистрировать, не происходит ли распространения после прекращения нагрева или происходит ли распространение по всему веществу.

Критерии испытания и метод оценки результатов

Если распространение разложения продолжается по всему веществу, удобрение считается способным к самоподдерживающемуся разложению.

Если распространение не продолжается по всему веществу, удобрение рассматривается как не подверженное опасности самоподдерживающегося разложения.

Следует обратить внимание, что: Пропорции азота, фосфора и калия (АФК) в удобрении не должны использоваться как показатель его способности подвергаться самоподдерживающемуся разложению, так как такая способность зависит от конкретного химического типа.