Ammonium nitrate:
Between Agricultural Fertilization and Terrorist Bombing
القسم الثالث : نترات الأمونيوم من وجهة نظر كيمياء التفجير
The third section :
Ammonium Nitrate from the Chemical Explosive Point of View
3 -1 – المتفجرات
يمكن أن يستخدم مركب نترات الأمونيوم في تصنيع القنابل والمتفجرات التي تستخدم في المناجم وفي الإنشاءات الهندسية؛ حيث أنه قادر على تشكيل مزائج انفجارية نظراً لخواصه المؤكسدة القوية، وذلك مع الأزيدات أو مسحوق الألومنيوم أو مزيجه مع زيت الوقود (ANFO)، والأخير واسع الاستخدام في المجالات الصناعية والتفجيرية
3- 2 – السلامة , التداول والتخزين
إن مركب نترات الأمونيوم مسبب للحرائق والتفجيرات ، لذا يجب أخذ الحيطة والحذر عند التعامل معه عند تخزينه أو نقله؛ إذ أن التسخين أو تقريب أي مصدر حراري يؤدي إلى التسبب بانفجار هذا المركب . يتفاعل نترات الأمونيوم مع المواد القابلة للاشتعال وكذلك مع المواد المختزلة نظراً لكونه مؤكسداً قوياً؛ كما يجب عزله عن باقي المواد الكيميائية الأخرى، نظراً لنشاطه الكيميائي الكبير .
ورداً على العديد من الانفجارات التي أسفرت عن مقتل العديد من الأشخاص، أصدرت وكالات حماية البيئة الأمريكية (EPA) , والصحة والسلامة المهنية (OSHA) , ومكتب الكحول والتبغ والأسلحة النارية , مبادئ توجيهية للسلامة .
قد يتسبب التسخين أو أي مصدر إشعال في حدوث احتراق أو انفجار شديد . تتفاعل نترات الأمونيوم مع المواد القابلة للاشتعال والاختزال لأنها مادة مؤكسدة قوية. على الرغم من أنها تستخدم بشكل أساسي لصناعة الأسمدة، إلا أنه يمكن استخدامها في تصنيع المتفجرات . كما تستخدم نترات الأمونيوم لتعديل معدل تفجير المتفجرات الأخرى، مثل ثلاثي نترو التولوين على شكل أماتول .
3 – 3 – حوادث إرهابية أو غير إرهابية :
يذكر التاريخ العديد من الحوادث والتفجيرات وقعت القرن الماضي والحالي التي كانت نترات الأمونيوم مكون أساسي بها ، في ألمانيا , والولايات المتحدة الامريكية , وفرنسا ، والهند , وباكستان , وأفغانستان , وتركيا , والنروج , وبلاد الربيع العربي , وآخرها انفجار مرفأ بيروت في 4 أغسطس 2020 ،الذي نحن بصدده الآن , حسبما ذكرت المصادر الأمنية اللبنانية .
مما دعى حكومات هذه البلاد حظراً على أسمدة كبريتات الأمونيوم، نترات الأمونيوم، ونترات الأمونيوم-كالسيوم ، في أعقاب تقارير تفيد بأن هذه المواد الكيمياوية تستخدم لصنع المتفجرات . ونظراً لخطورة هذا المركب فقد أصدرت عدة وكالات وهيئات حكومية تعليمات السلامة للتعامل الآمن مع هذه المادة ؛ والتخفيف من خطورة نترات الأمونيوم المستخدم في مجال الأسمدة بخلطه مع أنواع أخرى غير متفجرة او غير قابلة للتفجير .
3 – 4 – التطبيقات :
آ – المتفجرات :
كان التطور التالي في الأهمية بعد الديناميت والمتفجر الهلامي، حلول نترات الأمونيوم محل جزء من النتروجلسرين للحصول على منتج أكثر أماناً وأقل كلفة . وكان استخدام نترات الأمونيوم في صنع المتفجرات قد سجل عام 1867 من قبل كيميائيين آخرين في السويد ، غير أن نوبل هو من صنع «ضروب الديناميت الممتاز» extra dynamites بإنتاج مزيج هلامي يحتوي على 20- 60 % نترات الأمونيوم . وسعى كثيرون في الفترة بين عامي 1867 و1884 إلى تطوير مزيج نترات الأمونيوم الهلامي من دون نتائج مجدية؛ بسبب ميله لامتصاص الرطوبة غالباً. وفي عام 1885 توصل كيميائي أمريكي يدعى بنيمان R.S.Penniman إلى حل للمشكلة بتغليف نترات الأمونيوم بقليل من البارافين قبل استخدامه . وسرعان ما ظهرت بفضل هذا التطور أصناف عدة من ديناميت الأمونيا وشاع استخدامها. وبطل التغليف بعد أن تم التوصل إلى وسائل أكثر أماناً للتعامل مع مشكلة الرطوبة. وكل البلاد التي تستخرج الفحم من مناجم تحت الأرض تستخدم متفجرات من هذا النوع وفق ضوابط متفق عليها وتحت أسماء مختلفة. وتتصف هذه المتفجرات بضآلة كمية الحرارة التي تنشرها عند الانفجار، واحتواء معظمها على عامل تبريد مثل كلوريد الصوديوم ( ملح الطعام ) أو كلوريد الأمونيوم لمنع حرارة الانفجار من إشعال الغازات الموجودة تحت الأرض وغبار الفحم.
ونترات الأمونيوم مادة كيماوية مؤكسدة شديدة مما يسهل تنفيذ التفجيرات بواسطتها، إذ يمكن تفجيرها لدى تسخينها بشدة، او تحويلها إلى متفجرات شديدة في حالة استخدامها مع الوقود القابل للاحتراق، أو لدى وضعها مع المتفجرات الاخرى التي يراد زيادة قوتها التفجيرية. وتستخدم هذه المادة في المناجم، كما يستعملها مختلف جيوش العالم .
ووفقا للتصنيفات المعتمدة من قبل ادارات الدفاع المدني، فان نترات الأمونيوم يمكن ادراجها ضمن المتفجرات التي تقترب من صنوف المتفجرات السريعة التي تتراوح السرعة الانفجارية لها بين 3000 وأكثر من 8500 متر في الثانية. والسرعة الانفجارية هي السرعة التي تنتقل بها موجة الانفجار داخل جزيئات المادة. وتقع السرعة الانفجارية لنترات الأمونيوم بين 2500 و2700م في الثانية، وللمقارنة تبلغ السرعة الانفجارية لمادة « T.N.T» الشديدة الانفجار 6900 م/ثانية، بينما تتراوح بالنسبة للنتروجليسرين بين 7500 و8000 م / ثانية .
ب – خلطة زيت الوقود : ANFO
ANFO هو خليط يحتوي على 94% نترات الأمونيوم (“AN”) و6% زيت الوقود (“FO”) يستخدم على نطاق واسع كمادة صناعية شديدة الانفجار. : يستخدم في تعدين الفحم، المحاجر، وتعدين الفلزات، والإنشاءات المدنية في التطبيقات منخفضة الطلب، حيث تكون مزايا التكلفة المنخفضة لـ ANFO وسهولة الاستخدام أكثر من الفوائد التي تقدمها المتفجرات الصناعية التقليدية، مثل مقاومة الماء، وتوازن الأكسجين، وسرعة التفجير العالية، والأداء بأقطار صغيرة .
3 – 5 – كوارث وتفكك مركب نترات الأمونيوم :
الحوادث التي أسفرت عن انفجارات نترات الأمونيوم هي إما : حدوث الانفجار بآلية الانتقال من الصدمة إلى التفجير. وذلك عن طريق إشتعال مادة متفجرة في الكتلة ، أو بتفجير قذيفة يتم إلقائها على الكتلة، أو بتفجير خليط من مادة متفجرة على اتصال بالكتلة .
عند التسخين يتفكك مركب نترات الأمونيوم بنمطين وذلك حسب أسلوب التسخين؛ فبالتسخين البطيء حول درجة انصهاره، يتفكك مركب نترات الأمونيوم إلى كل من الماء وغاز الضحك :
NH4 NO3 ⟶ N2O + 2 H2O
أما بالتسخين الشديد فيتفكك مركب نترات الأمونيوم إلى الأكسجين، النيتروجين، والماء :
NH4 NO3 ⟶ 2 N2 + O2 + 4 H2O
إن تفاعلات التفكك الحراري المذكورة ناشرة (طاردة) للحرارة؛ وفي حال كانت كتلة نترات الأمونيوم أكبر من الكتلة الحرجة فإن التفكك يكون انفجارياً. . تبلغ السرعة الانفجارية لنترات الأمونيوم 2500 متر/ثانية عند كثافة مقدارها 1.4 غ / سم3 ؛ مطلقاً بذلك سحابة ذات لون برتقالي بني بسبب ثنائي أكسيد النيتروجين ، وهو ناتج ثانوي من تفاعل نواتج التفكك.
المرجع كتابي : Chemistry & Technology Of Explosives
كيمياء وتكنولوجيا المتفجرات : خواصها ـ طرق تصنيعها ـ استعمالاتها