Nitrate d'ammonium

Le nitrate d'ammonium, composé chimique de formule NH₄NO₃ , est un solide cristallin blanc à température ambiante et pression standard. Il est couramment utilisé en agriculture comme un fertilisant riche en azote, et il est aussi utilisé comme oxydant, et utilisé pour fabriquer des dispositifs explosifs improvisés. Il est le composant principal de l'ANFO, un explosif très populaire qui est un mélange de nitrate d'ammonium et d'un combustible comme l'huile Diesel,par exemple.
Les processus de fabrication du nitrate d'ammonium dans l'industrie, bien que chimiquement simples, sont de véritables défis technologiques.
La réaction acide-base de l'ammoniac avec l'acide nitrique donne une solution de nitrate d'ammonium :
HNO₃ (aq) + NH₃ (g) → NH₄NO₃ (aq)
Pour la production industrielle, cela se fait utilisant de l'ammoniac gazeux anhydre et d'acide nitrique concentré. Cette réaction est violente et très exothermique. Après que cette solution soit formée, généralement à une concentration d'environ 83%, l'excès d'eau est évaporé pour obtenir un nitrate d'ammonium de concentration de 95% à 99,9% (un fondu), selon la qualité. Ce fondu est alors transformé en "granulés" ou petites perles dans une tour de pulvérisation. Les granulés peuvent être encore séchées, refroidies, puis enrobées pour prévenir l'agglomération.Ces granulés ou granules sont les produits typiques de nitrate d'ammonium dans le commerce.

Le procédé Haber combine l'azote et l'hydrogène pour produire de l'ammoniac, dont une partie peut être oxydée en acide nitrique et combinée avec l'ammoniaque restant pour produire le nitrate.
Le nitrate d'ammonium est également fabriqué par des utilisateurs amateurs passionnés d'explosifs par les réactions de métathèse:
(NH₄) ₂SO₄ + 2 NaNO₃ → Na₂SO₄ + 2 NH₄NO₃
Ca (NO₃) 2 + (NH₄) ₂SO₄ → 2 NH₄NO₃ + CaSO₄
Le sulfate de sodium est éliminé par abaissement de la température du mélange. Comme le sulfate de sodium est beaucoup moins soluble dans l'eau que le nitrate d'ammonium, il précipite, et peut être filtré.
Pour la réaction avec le nitrate de calcium, le sulfate de calcium généré est tout à fait insoluble, même à température ambiante.
Les transformations de la forme cristalline par effet de la température et de la pression affectent les propriétés physiques du nitrate d'ammonium. Diverses formes cristallines ont été identifiées.
Le cristal de type V est une forme quasi cubique, les azotes des nitrates et des ammoniums sont sur les sites dans un réseau cubique du type Cs Cl.

Le nitrate d'ammonium se décompose en gaz dont l'oxygène lorsqu'il est chauffé (réaction non explosive); cependant, il peut être amené à se décomposer de façon explosive par détonation. Un important stock de matière peut être un risque d'incendie majeur en raison de son pouvoir oxydant, et peut également exploser, comme cela s'est produit dans la catastrophe de Texas City de 1947, qui a provoqué des changements majeurs dans la réglementation du stockage et de la manutention.
Il existe deux grandes catégories d'incidents qui ont entraîné des explosions :
Dans le premier cas, l'explosion se produit par le mécanisme de choc en détonation. L'initiation se fait par une charge explosive qui explose dans la masse, par l'explosion d'un obus jeté dans la masse, ou par la détonation d'un mélange explosif en contact avec la masse. Les exemples sont Kriewald, Morgan (aujourd'hui Sayreville, New Jersey) Oppau, Tessenderlo et Traskwood.
Dans le second cas, l'explosion résulte d'un incendie qui se propage dans le nitrate d'ammonium lui-même (Texas City, Brest, Oakdale), ou d'un mélange de nitrate d'ammonium avec un matériau combustible lors de l'incendie (Repauno, Cherokee, Nadadores). Le feu doit être confiné pour obtenir la transition d'un incendie à une explosion. Pur et compact, le nitrate d'ammonium est stable et très difficiles à enflammer. Nombreux sont les cas où même impur, il n'a pas explosé lors d'un incendie.
Des explosifs à base de nitrate d'ammonium ont été utilisés dans l'attentat d'Oklahoma City du 19 avril 1995, l'acte de terrorisme le plus destructeur aux USA depuis celui du 11 septembre 2001 avec 168 morts et 680 blessés.

Le nitrate d'ammonium se décompose à des températures normalement bien au-dessus de 200 ° C. Toutefois, la présence d'impuretés (organiques et / ou inorganique) peut réduire cette température de décomposition. Une fois que le nitrate d'ammonium a commencé à se décomposer, la réaction s'emballe parce que la chaleur de décomposition est élevée.Dans ce cas, il n'est généralement plus possible d'arrêter la réaction. C'est un risque bien connu de certains types d'engrais NPK, et est responsable de la perte de plusieurs navires de charge.