질산 암모늄 용해 - jilsan ammonyum yonghae

The chemical compound ammonium nitrate, the nitrate of ammonia with the chemical formula NH4NO3, is a white crystalline solid at room temperature and standard pressure. It is commonly used in agriculture as a high-nitrogen fertilizer, and it has also been used as an oxidizing agent in explosives, including improvised explosive devices. It is the main component of ANFO, a very popular explosive. It is used in instant cold packs, as hydrating the salt is an endothermic process.

화학식은 NH4NO3이다. 냄새나 색깔이 없고 덩어리 모양의 결정을 이룬다. 결정의 형은 5종이 있지만 상온에서는 사방정계(斜方晶系) 모양이 가장 안정하다. 이때 비중은 1.66이고 녹는점은 169.6℃이다. 흡습성이 있고 물에 잘 녹는 물질로, 30℃에서 물 100g에 대하여 241.8g 녹는다. 즉, 30℃에서의 용해도가 241.8이다. 질산암모늄은 에탄올에도 잘 녹는다. 질산암모늄 고체를 가열하면 약 210℃에서 분해가 되는데, 그 반응식은 다음과 같다.

NH

4NO3 → N2O＋2H2O

질산암모늄은 공기 중에서는 안정한 편이지만 온도가 높거나, 밀폐용기 속에 들어있을 때, 혹은 가연성물질과 함께 있을 때는 폭발의 위험이 있기 때문에 주의해야 한다. 질산암모늄은 산성용액인 질산용액을 염기성인 암모니아가스로 중화하여 얻을 수 있다. 비료·폭약·

질산암모늄(Ammonium Nitrate)의 위험성

2020년 8월 5일 레바논 항구도시에서 초대형 폭발사고가 발생하였다. 사망자와 부상자의 수가 4000여명에 달할 정도로 엄청난 규모의 폭발사고이다. 질산암모늄(Ammonium Nitrate) 폭발사고는 대형 폭발사고로 전파되는 특징이 있으며 1994년, 2013년, 2015년, 2020년 대형 폭발사고가 발생하였습니다. 특이하게 항구에서 발생한 사고의 빈도가 높다는 것이 특징입니다. 

이번 포스팅에서는 질산암모늄(Ammonium Nitrate)의 위험성과 사고사례를 살펴보겠습니다.

 1  미국 포트 닐 비료 공장 폭발사고 (1994년)

개요
• 1994년 질산암모늄 공장에서 폭발이 발생하여 4명이 사망하고, 18명의 중상자가 발생함. 폭발의 영향으로 5,700톤의 무수암모니아가 대기로 누출되었고, 94㎥의 질산이 누출됨
• 질산암모늄에 민감한 불순물인 염소(Chlorides)가 있는 상태에서 고압 스팀(13.6kg/㎠)을 이용하여 221℃까지 가열함으로써 폭발이 발생하였으며, 연결된 질산암모늄 저장탱크로 옮겨가 대형 연쇄폭발로 발전됨
•포트 닐 비료 공장 폭발 1994.12.13 질산 암모늄 공장 폭발사고로 4명 사망, 18명 부상하였다. 폭발 장소에 있는 7 층 건물은 완전히 파괴되어 분화구 만 남았으며 주변 구조물에 심각한 피해가 발생했다. 폭발로 인해 4 개의 인근 발전소가 무력화되었고 폭발의 영향은 최대 30 마일까지 느껴졌다. 발전소 근처와 미주리 강 을 흐르는 고압 전선 이 손상되어 인근 네브라스카 주 에서 전력이 중단되었다. 15,000 톤의 냉장 암모니아 저장 탱크가 파열되어 액체 암모니아와 암모니아 증기가 방출되어 주변 지역에서 1,700 명의 주민이 대피했다. 

발생원인
• 폭발 2분 전부터 제어시스템(DCS)에서 미세한 사고 징후를 보였으나, 이를 감지하지 못함
• 사고 이전 변경된 제어시스템에 대한 교육 미흡
• 공정 운전지침의 부재 및 엔지니어와 운전원들과의 소통 부재

예방대책
• 변경사항 발생시 변경사항에 대한 절차보완 및 근로자 교육
• 공정 중 발생 가능한 위험성에 대한 철저한 분석 실시
• 체계적인 공정 운전지침 작성

 2  미국 West Fertilizer 폭발사고 (2013년)

• 2013년 4월 17일 미국 텍사스 서부 의 West Fertilizer Company 보관 및 유통 시설에서 질산 암모늄 폭발이 발생 했다.
• 15명이 사망하고 160명 이상이 부상을 당했으며 150 개가 넘는 건물이 손상되거나 파괴되었습니다. 폭발의 원인은 질산 암모늄이 폭발 한 물질임을 확인했다. 
•

 3  중국 텐징항 폭발사고 (2015년)

• 2015년 8월 12일 오후 11시 36분 경에 중화인민공화국 톈진 빈하이 신구의 톈진항에서 30초 간격으로 일어난 두 차례의 컨테이너 선적소 폭발 사고이다.
• 이 폭발 사고의 원인은 알려지지 않았으나 질산암모늄(Ammonium Nitrate)물질에 의한 폭발로 추정하고 있다.
• 톈진의 탕구 지역 뿐 아니라 톈진 연안 지역, 허젠 시, 쑤닝 현, 진저우 시, 가오청 구에서도 폭발을 느낄 수 있었다.
• 수백 미터에 달하는 불기둥이 만들어졌으며, 규모 2.3에서 2.9의 크기의 지진이 관측되었다. 
• 최소 300~400명이 병원에 입원했으며, 이들 중 대다수는 화상과 폭발 부상으로 실려갔다. 현장의 수천명의 소방관들 중 44명이 사망했다. 소방관 36명이 실종되었다. 
•폭발 당시 근처에 있었던 건물 7개는 파괴되었으며, 근처 주차장에 있던 자동차 수천대도 파괴되었다.

질산암모늄(NH4NO3)이란?

• 무취, 백색, 무색 또는 연회색의 결정으로 알코올, 알칼리에 잘 녹음
• 질산에 암모니아를 흡수시켜 농축 냉각하여 제조
• 화약, 폭약의 산소공급제, 젤라틴다이너마이트 제조, 질소비료, 살충제, 인쇄, 기폭제 등의 제조에 사용됨
• 강력한 산화제이기 때문에 혼합 화약, 폭죽의 원료로 쓰임

• NFPA 지수  - 유해성 : 2(비상상황에서 일시적인 기능상실이나 후유증 초래할 수 있음)  - 인화성 : 0(타지 않음)  - 반응성 : 3(충격이나 열을 가하면 폭발, 분해, 반응) • 분자량 : 80.1 • 녹는점 : 170℃ • 분해온도 : 210℃ • 독성 : LD50(경구) 〉2000mg/kg Rat • 유해 위험문구  - 화재를 강렬하게 함(산화제)  - 피부/눈/호흡기계 자극

✓ 유해위험요인

• 단독으로도 급격한 가열, 충격으로 분해하여 폭발의 위험이 있음
• 소량의 점화원으로 폭발하지 않지만 뇌관으로 기폭하면 폭발함
• 유황, 금속분, 가연성의 유기물이 섞이면 가열, 충격에 의해 화재 폭발을 일으킴
• 강산류, 환원제, 금속분, 유기물질과 심하게 반응함 ※ 흡습성이 강하기 때문에 수분을 흡수하면 스스로 용해하여 액체로 변한다. 따라서 폭약은 수분이 흡수되지 않도록 포장하며, 비료는 우기 때 사용하지 않는 것이 좋다.

✓ 취급시 주의사항 및 예방조치

• 단독으로 폭발하는 성질이 있으므로 폭발물과 동일하게 취급 • 화기를 엄금하고 저장, 취급, 운반시 충격, 마찰을 피함 • 저장소는 직사광선을 피하고 통풍환기가 잘되는 곳으로 함 • 가급적 분진이 발생하지 않도록 하고, 발생된 분진은 신속히 제거 • 분진발생장소는 분진 방폭형 전기기기를 사용하고 방진 보호구 착용
• 누출 및 화재폭발시 대응방법 • 소화시 알코올포, CO2, 물분무 사용 • 타는 동안 유독가스 발생함 • 화재시 폭발을 유발할 수 있으므로 폭발반경 외곽에서 다량의 물을 뿌림
• 개인보호구 착용
• 배기설비 가동 / 용기 밀폐
• 금연 화기엄금
• 밀폐공간에서는 공기공급식 송기마스크 착용 • 면 마스크, 일반방진 방독 마스크 착용 금지

✓ Ammonium Nitrate + Water Reaction

 질산암모늄 explosion simulation

Resulting blast wave from ammonium nitrate explosion (336 tonnes TNT equivalent).

•  NFPA 400-Proposed 2016 Edition Hazardous Materials Code

ProposedTIA1174_NFPA400.pdf

0.24MB

• KOSHA 안전기술자료

18.질산암모늄(NH4NO3).pdf

2.01MB