氮氣,化學式為N2,通常狀況下是一種無色無味的惰性氣體,而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.08%(體積分數),是空氣的主要成份之一。在標準大氣壓下,氮氣冷卻至-195.8℃時,變成無色的液體,冷卻至-209.8℃時,液態氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質不活潑,常溫下很難跟其他物質發生反應,所以常被用來制作防腐劑。但在高溫、高能量條件下可與某些物質發生化學變化,用來制取對人類有用的新物質。
在工業生產和日常生活領域氮氣已被廣泛地作為保護氣體,液氮已被廣泛地作為能與空氣接觸的冷凍介質,因此,它是一種非常重要的氣體,以下概要地介紹它的一些典型的用途:
(1)金屬加工:光亮淬火、光亮退火、滲氮、氮碳共滲、軟碳化等熱處理的氮氣源;焊接、粉末冶金燒結過程的保護氣,在新材料的研制和稀土永磁材料等生產過程的保護氣體等。
(2)電子工業:鋰電池,大規模集成電路,LED和LCD電視機的顯像器件,彩電顯像管,光伏器件、觸摸屏、云計算、物聯網等各種新型電子元器件以及半導體元件的處理和生產過程的氮氣源。
(3)冶金工業:連鑄、連軋、鋼材退火過程的保護氣;轉爐頂底復合吹氮煉鋼,轉爐煉鋼的密封,高爐爐頂的密封,高爐煉鐵煤粉噴吹用氣等。
(4)食品保鮮:糧食、水果、蔬菜等的充氮貯藏與保鮮;肉類、乳酪、糕點、榨菜、茶葉及咖啡等的充氮保鮮包裝;果汁、生油及果醬等的充氮排氧保鮮;各類瓶酒的凈化與覆蓋等。
(5)醫藥工業:新醫藥的研制過程的氣體保護,中藥(如人參)的充氮貯藏與保鮮;西藥針劑充氮;貯藏及容器的充氮;藥料氣動輸送的氣源等。
(6)化學工業:置換、清洗、密封、檢漏、干法熄焦中的保護氣;催化劑再生、石油分餾、化纖生產等用氣。
(7)化肥工業:氮肥生產過程的置換、密封、洗滌、保護觸媒等用氣。
(8)塑料工業:塑料粒子的氣動傳輸;塑料生產及貯藏中的防氧化等。
(9)橡膠工業:橡膠的包裝、貯存;輪胎生產和充氮輪胎等。
(10)玻璃工業:浮法玻璃和光伏玻璃的生產過程中的保護氣。
(11)石油工業:貯藏、容器、催化裂化塔、管道等的充氮凈化;管路系統的氣壓試漏等。
(12)近海石油開發:近海石油開采中平臺的氣體復蓋、壓注氮氣開采石油、貯罐、容器等的惰化。
(13)倉儲:防止地窖、倉庫中易燃物著火爆炸而充以氮氣。
(14)海運:油輪清潔保護用氣。
(15)宇航技術:火箭燃料增壓劑、發射臺置換氣和安全保護氣,宇航員操縱氣、空間模擬室,燃料管路的清洗氣等。
(16)其他:油漆和涂料充氮排氧以防止油干燥的聚合作用;石油及天然氣貯罐,容器、輸送管線的充氮排氧等。