Identification of explosive substances in titanium-copper-nitric acid-hydrochloric acid coexistence systems and establishment of safe handling procedure to prevent explosions

钛-铜-硝酸-盐酸共存体系中爆炸性物质的识别及建立防止爆炸的安全处理程序

• 批准号: 22K04631
• 负责人: 佐藤 嘉彦
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: National Institute of Occupational Safety and Health,Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04631/
• 关键词: 爆発災害防止; 発熱挙動; 硝酸－塩酸水溶液; チタン; ニッケル; 銅; 金属薄膜剥離工程; チタン－銅－硝酸－塩酸共存系; 安全取扱条件

近年，チタンと硝酸を共存して取り扱う薄膜剥離工程における爆発事故が発生している．電子産業の発展に伴い，薄膜剥離工程の作業量が増加していく中，同様の事故が今後頻発する恐れが高いため，爆発原因の解明を行い，硝酸環境下におけるチタンの爆発危険性の詳細及びその安全な取扱方法を明らかにすることが，同種の爆発災害防止には必要不可欠である．本研究では，爆発的現象の原因を明らかにし，安全な取り扱い条件を確立することを目的とする．まずチタン－銅－硝酸－塩酸を共存させた試料について熱分析や小型反応熱量計による熱量測定を行い，急激な発熱を確認することで，爆発的な反応の有無を確認する．その後，液相及び生成すれば固相の化学分析を行い，爆発的な反応の起因となっている物質の同定を行う．さらに，チタン，銅，硝酸，塩酸の組成比を変化させて爆発的現象等の有無を調べ，爆発性物質の生成条件，爆発的現象の発生条件を確定する．今年度は，硝酸－塩酸水溶液に塩化銅，チタン粉末及びニッケル粉末を共存させた系の発熱挙動を示差走査熱量計（DSC）により測定し，発熱挙動に及ぼす塩酸濃度及び銅イオン濃度の影響を調べた．また，表面処理の過程でよく用いられている表面活性剤として知られているポリ（オキシエチレン）ノニルフェニルエーテル（POENPE）について，硝酸－塩酸水溶液，塩化銅，チタン粉末及びニッケル粉末を共存させた系の発熱挙動をDSCにより測定し，発熱挙動に及ぼす塩酸濃度及び銅イオン濃度の影響を調べた．その結果，銅イオンが共存することによってチタンと硝酸－塩酸水溶液が共存した試料の発熱が抑制されることが分かった．また，POENPEと硝酸－塩酸水溶液が共存した試料の発熱が，ニッケルが共存することにより高温側にシフトすることが分かった．一方，未だ爆発性物質の分解と思われる急激な発熱は確認されておらず，さらなる検討が必要である．

In recent years, the nitric acid blue shift of the thin film peeling project has caused explosion accidents. With the development of electronic industry, the amount of thin film stripping work is increasing, the frequency of similar accidents is increasing, the cause of explosion is being explained, the explosion hazard of the same kind of explosion in nitric acid environment is detailed and the safety measures are being clarified, and the prevention of similar explosion disasters is indispensable. This study aims to clarify the causes of explosion and establish safety conditions. The presence or absence of an explosive reaction is confirmed by thermal analysis of the sample and by calorimetry with a small reaction calorimeter. After that, chemical analysis of liquid and solid phases was carried out, and the cause of reaction and identification of substances in the explosion were carried out. In addition, the composition ratio of copper, nitric acid and sulfuric acid is changed to determine the existence or absence of explosive phenomena, and the conditions for the generation of explosive substances and the conditions for the occurrence of explosive phenomena are determined. In this year, the influence of nitric acid-acetic acid aqueous solution on the thermal behavior of copper oxide, copper powder and titanium powder was investigated by differential scanning calorimeter (DSC). In addition, the surface treatment process has been used to determine the thermal behavior of the surface active agent and the influence of the concentration of nitric acid and copper on the thermal behavior of the system. As a result, the blue shift of copper and nitric acid-acetic acid aqueous solution was inhibited. POENPE and nitric acid-acetic acid aqueous solution blue shift, heat transfer of sample, blue shift, high temperature side, high temperature side. On the one hand, the decomposition of non-explosive substances is considered to be necessary for rapid excitation and heat generation.