液氧：工业与科技领域的多面手

一、引言

液氧（Liquid Oxygen），常用缩写为LOX或LO2，是一种在工业、航天、军事以及医学等多领域发挥着不可或缺重要作用的物质。其独特的物理和化学性质使其成为众多高科技和工业应用场景的核心要素。

二、液氧的物理性质

液氧呈浅蓝色液体状，具有强顺磁性。在通常气压（101.325kPa）下，其密度为1.141t/m³（1141kg/m³），凝固点为50.5K（-222.65°C），沸点为90.188K（-182.96°C）。液态氧通过气态氧的汽化而得，液氧在沸点时的密度为1.14g/cm³，并且它有一个特殊的性质是可以被磁铁吸引。

三、液氧的制造方法

在工业上，液氧主要是通过对液态空气进行分馏来制造。这种方法利用了空气中氧气、氮气等气体沸点的差异，在低温、低压的条件下将空气液化后逐步分离出液氧。这种制造工艺已经相当成熟，能够大规模生产，满足各行业的需求。

四、液氧的广泛应用

1. 航天领域

• 液氧是一种重要的氧化剂。在航天工业中，液氧与液氢或煤油（作为还原剂）搭配使用，为火箭发动机提供动力。例如，液氧 - 煤油的组合被广泛用于运载火箭发动机，像阿丽亚娜5号的第一级主发动机就采用这种推进剂组合。液氧能给发动机提供很高的比冲（比冲是衡量火箭发动机效率的重要指标），这意味着在消耗相同燃料的情况下，液氧为动力源的火箭能够获得更大的推力和更远的射程。

• 一些早期的弹道导弹也曾考虑使用液氧 - 酒精（V2导弹）或液氧 - 煤油（R - 7导弹）的组合，但由于液氧难于贮存，必须在发射前注入导弹燃料箱，这会影响导弹的反应速度并暴露发射意图，所以这种配置逐渐被放弃，不过现代运载火箭仍然大量使用液氧作为氧化剂，包括航天飞机的主发动机。

2. 军事领域（历史上）

• 除了火箭发动机，在早期的军事应用中，液氧还被用于一些弹道导弹。例如，早期的洲际弹道导弹曾尝试使用液氧相关配置，但考虑到贮存问题而被有毒但可贮存的肼类燃料所取代。

3. 工业领域

• 液氧具有强氧化性。在工业生产中，一些特殊的工艺需要利用液氧的氧化特性，如有机物在液氧中剧烈燃烧，可用于某些特殊的化学反应或者废物处理过程中。不过在使用液氧时需要谨慎操作，因为有机物若被长时间浸入液氧可能会发生爆炸，包括沥青等物质。

• 液氧的低温特性也有特殊应用。在某些需要低温处理材料的工业过程中，液氧可使其接触的物质变得非常脆，便于切割或者加工。

4. 曾经存在的爆破领域（已逐渐淘汰）

• 在露天爆破中，曾经有采用液氧炸药的情况。但液氧炸药存在相当的危险性，它容易引发事故。由于液态氧在常温下挥发很快，这种炸药的寿命很短，一般为15 - 20分钟，必须在使用前临时浸制。随着合成氨技术的发展，硝酸盐可以廉价大量供应，这种危险性较高的炸药在20世纪60年代末已基本上停止使用。

五、液氧的危害因素

1. 火灾危险性

• 液氧是不可燃的，但它能强烈地助燃，火灾危险性为乙类。当它和燃料接触时，可能引起复杂的燃烧反应。如果两种液体碰在一起，液氧会使液体燃料冷却并凝固，而凝固的燃料和液氧的混合物对撞击敏感，在加压情况下常常转为爆炸。燃烧反应分为两种类型：一种是燃料和液氧混合时未着火，但在点火或受机械撞击时能发生爆轰；另一种是液氧与燃料互相接触之前或接触时燃烧已经开始，着火并伴随反复爆炸，燃烧反应的强度取决于燃料的性能。

2. 爆炸危险性

• 所有可燃物质（包括气、液、固）和液氧混合时就呈现爆炸危险性。这种混合物常常由于静电、机械撞击、电火花和其它类似作用，特别是在混合物被凝固时容易发生爆炸。而且在封闭系统中，液氧积存若不能保温，可能发生压力破坏；温度升高到一定程度而又不增加压力时，液氧不能维持液体状态，若泄压不及时会导致物理爆炸，液氧积存在两个阀门之间还可导致管路猛烈破坏。

3. 人员冻伤危害

• 由于液氧的沸点极低（-183℃），当液氧发生“跑、冒、滴、漏”事故时，一旦液氧喷溅到人的皮肤上将引起严重的冻伤事故。

六、结论

液氧以其独特的物理和化学性质在众多领域有着不可替代的应用。从航天探索到工业生产的特殊工艺，它都是重要的参与者。然而，液氧的危险性也必须得到高度重视，在其生产、储存、使用的各个环节都需要严格遵守相关的安全规范，以确保人员安全和设备正常运行。随着科技的不断发展，液氧在更多新兴领域的应用潜力也有望被进一步挖掘。