СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ Российский патент 1998 года по МПК C01C1/18 C05C1/02 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности, к производству пористой гранулированной аммиачной селитры основной составляющей для производства простейших взрывчатых веществ.

Известны способы получения пористой селитры, основанные на добавлении к нитрату аммония различных порообразующих и поверхностно-активных веществ (1, 2), а также основанные на сушке гранул аммиачной селитры с повышенным содержанием влаги (3). Недостатком этих способом является пониженная прочность гранул.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пористой аммиачной селитры, включающий нейтрализацию азотной кислоты аммиаком, введение добавки, содержащей раствор аммиачной селитры с соединениями кальция в количество 0,015 0,04 мас. в пересчете на CaO и фосфора в количестве 0,005 0,03 мас. в пересчете на P₂O₅, выпарку с получением высококонцентрированного плава, введение порообразующих добавок, состоящих из карбамида в количестве 0,1 0,5 мас. кальцинированной соды в количестве 0,05 0,2 мас. и диспергатора НФ в количестве 0,005 0,2 мас. с последующей грануляцией продукта (4).

Недостатком этого способа является низкая прочность получаемых гранул (400-600 г/гранулу) в сопоставлении с зарубежными образцами (1000 г/гранулу).

Целью изобретения является повышение прочности гранул как пористой, так и аммиачной селитры с низкой пористостью.

Настоящим изобретение предлагается способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры путем ввода в селитру добавки, состоящей из компонентов, упрочняющих и модифицирующих внутреннюю поверхность и пористую структуру гранул, с последующей грануляцией, охлаждением и сушкой продукта, причем процессы охлаждения и сушки проводят под разрежением при начальной влажности гранул 0,5 2,5 мас. При этом в качестве упрочняющих компонентов добавки используют раствором неорганических полимеров, в качестве модифицирующих компонентов смесь аммонийных солей и поверхностно-активного вещества, повышающего олеофильность внутренней поверхности гранул пористой аммиачной селитры.

Отличительными признаками изобретения являются:
ввод в плав аммиачной селитры высококонцентрированных коллоидных растворов неорганических полимеров на основе алюмосиликатных, алюминатных, алюмогидроксонитратных и алюмофосфатных систем, выполняющих функции упрочнения кристаллов аммиачной селитры;
ввод высококонцентрированного водного раствора смеси аммонийных солей и ПВА, выполняющих функции компонентов, модифицирующих внутреннюю поверхность и пористую структуру гранул;
-проведение процессов охлаждения и сушки гранул селитры под разрежением при начальной влажности гранул 0,5 2,5 мас.

Для повышения прочности гранул непористой аммиачной селитры достаточно вводить в плав только упрочняющие компоненты добавки.

Пример 1. Упрочняющий компонент добавки на основе алюмосиликатного полимера концентрацией в пересчете на оксиды в мас.

Na₂O
14.6
Al₂O₃ 1.4
SiO₂ 14.8
H₂O 69.2
Компонент в количестве 3% от массы расплава селитры вводят в плав при интенсивном перемешивании, обеспечивающим диспергирование образующихся полимерных волокон. После этого в плав при интенсивном перемешивании вводят модифицирующий компонент добавки в количестве 0.1 мас. представляющий водный раствор додецилбензолсульфоната натрия с концентрацией 18% по массе и двузамещенного фосфата аммония с концентрацией 24% по массе. Селитру после грануляции с влажностью 1.6 мас. сушат до остаточной влажности 0.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
прочность гранул на раздавливание 2460 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 14 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.1 мас.

насыпная плотность 830 кг/м³
Пример 2. Упрочняющий компонент добавки на основе алюминатного полимера концентрацией в пересчете на оксиды в мас.

Na₂O 24.6
Al₂O₃ 13.5
H₂O 61.9
Компонент в количестве 4% от массы расплава, селитры вводят в плав. В плав с остаточной влажностью 0.3% при интенсивном перемешивании вводят модифицирующий компонент добавки в количестве 0.1 мас. представляющий водный раствор додецилбензолсульфоната натрия с концентрацией 18% по массе и двузамещенного фосфата аммония с концентрацией 24% по массе. Селитру с влажностью 0.9% мас. сушат до остаточной влажности 0.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
содержание основного вещества 98%
прочность гранул на раздавливание 1770 г/гранулу
впитывающая способность по солярному маслу 10 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 5.4 мас.

насыпная плотность 850 кг/м³
Пример 3. Упрочняющий компонент с составом, указанным в примере 2 в количестве 3% от массы расплава селитры вводят в плав. Затем в плав с остаточной влажностью 0.3% при интенсивном перемешивании вводят модифицирующий компонент добавки, состав и количество которого соответствует примеру 2. Селитру после грануляции с влажностью 0.8 мас. сушат до остаточной влажности 0.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
содержание основного вещества 98.5%
прочность гранул на раздавливание 1590 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 9 мас.

насыпная плотность 880 кг/м³
Пример 4. Упрочняющий компонент с составом, указанным в примере 2 в количестве 1.5% от массы расплава селитры вводят в плав вместе с модифицирующим компонентом добавки, состав и количество которого соответствует примеру 2. На сушку подают гранулы с влажностью 1%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
прочность гранул на раздавливание 1480 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 11.8 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.1 мас.

насыпная плотность 830 кг/м³
Пример 5. При условиях ввода и состава модифицирующего компонента, соответствующим примеру 2, упрочняющий компонент с концентрациями (мас.): Na₂O 19.7 Al₂O₃ 10.8; H₂O 69.5 вводят в количестве 3.75% от массы аммиачной селитры. На сушку подают гранулы с влажностью 2.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
прочность гранул на раздавливание 1060 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 12.1 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.1 мас.

насыпная плотность 810 кг/м³
Пример 6. При условиях ввода и состава упрочняющего компонента, соответствующих примеру 4. Модифицирующий компонент добавки, состав которого соответствует примеру 2, вводят в количестве 0.4% от массы селитры. На сушку подают гранулы с влажностью 1.4%
Характеристики полученной селитры:
прочность гранул на раздавливание 1010 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 15.5 мас.

поглотительная (удерживающая способность по соляровому маслу 7.1 мас.

насыпная плотность 750 кл/м³
Пример 7. При условиях ввода в составе упрочняющего компонента, соответствующих примеру 6, модифицирующий компонент добавки, состав которого соответствует примеру 2, вводят в количестве 0.5% от массы селитры. На сушку подают гранулы с влажностью 1.5%
Характеристики полученной селитры:
прочность гранул на раздавливание 890 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 15.6 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 7.2 мас.

насыпная плотность 740 кг/м³
Пример 8. При составе упрочняющего компонента, соответствующем примеру 5, его вводят в плав в количестве 1.4% от массы селитры модифицирующий компонент добавки по составу и количеству соответствует примеру 2. На сушку подают гранулы с влажностью 1%
Характеристики полученной селитры:
прочность гранул на раздавливание 1040 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 14.2 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.2 масс%
насыпная плотность 800 кг/м³
Пример 9. По сравнению с режимом ввода компонентов добавки, указанным в примере 8, количество введенного упрочняющего компонента уменьшено до 1%
Характеристики полученной селитры:
прочность гранул на раздавливание 760 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 14.6 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 5.5 мас.

насыпная плотность 800 кг/м³
Пример 10. Упрочняющий компонент добавки на основе алюмигидроксонитратного полимера с концентрации алюминия в пересчете на гидроксонитрат в растворе 3.5 мас. в количестве 10% от массы расплава селитры вводят в плав. Далее в плав с остаточной влажностью 1.8% при интенсивном перемешивании вводят модифицирующий компонент добавки в количестве 0.15 мас. с составом соответствующим примеру 2. Селитру после грануляции сушат до остаточной влажности 0.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
содержание основного вещества 99%
прочность гранул на раздавливание 930 г/гранулу
поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.2 мас.

насыпная плотность 800 кг/м³
Пример 11. По сравнению с режимом ввода компонентов добавки, указанным в примере 10, количество введенного упрочняющего компонента составляет 15% После грануляции селитру с влажностью 2.4% сушат до остаточной влажности 0.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
содержание основного вещества 98.9%
прочность гранул на раздавливание 1120 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 15.7 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.4 мас.

насыпная плотность 820 кг/м³
Пример 12. Упрочняющий компонент добавки на основе алюмофосфатного полимера с концентрации в пересчете на оксиды в мас.

Al₂O₃ 7.5
P₂O₅ 33
H₂O 59.5
в количестве 1.7% от массы расплава селитры вводят в плав вместе с модифицирующим компонентом добавки, состав которого соответствует примеру 2, в количестве 0.1 мас. Полученные гранулы с влажностью 1.0 мас. при 100^oC помещают на 45 мин в адиабатическую вакуум-камеру, в которой поддерживают остаточное давление 15000 Па.

Полученная селитра имеет следующие характеристики:
содержание основного вещества 98.9%
прочность гранул на раздавливание 1540 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 10.9 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.7 мас.

влажность 0.45 мас.

насыпная плотность 860 кг/м³
Пример 13. Пробу селитры, гранулированную по режиму примера 12, с температурой 100^o помещают на 45 мин в адиабатическую вакуум-камеру, в которой поддерживают остаточное давление 25000 Па.

Полученная селитра имеет следующие характеристики:
содержание основного вещества 98.7%
прочность гранул на раздавливание 1240 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 9.9 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 5.9 мас.

влажность 0.75 мас.

насыпная плотность 860 кг/м³
Пример 14. По сравнению с условиями режима примера 12 в качестве модифицирующего компонента добавки используют смесь 45% раствора ПАВ НФ и 40% раствора карбоната аммония, вводимую в плав в количестве 0.4% Гранулы с влажностью 1.2% сушат до остаточной влажности 0.5%
Полученная селитра имеет следующие характеристики:
прочность гранул и раздавливание 1330 г/гранулу
впитывающая способность по соляровому маслу 11.4 мас.

поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 6.1 мас.

насыпная плотность 860 кг/м³
Примеры 15. По сравнению с условиями режима примера 14 уменьшена подача модифицирующего компонента добавки до 0.03% от массы плава.

Полученная селитра имеет следующие характеристики:
прочность гранул на раздавливание 1680 г/гранулу
поглотительная (удерживающая) способность по соляровому маслу 4.9 мас.

насыпная плотность 880 кг/м³
Пример 16. По сравнению с условиями режима примера 3 в плав с остаточной влажностью 0.2% модифицирующую добавку в количестве 0.3% представляющую водный раствор диспергатора "НФ" 0.05% и 0.1% двузамещенного фосфата аммония.

Полученная селитра с остаточной влагой менее 0.5% после охлаждения имеет следующие характеристики:
прочность гранул на раздавливание 1600 г/гранулу
поглотительная способность по соляровому маслу 5,5%
насыпная плотность 850 кг/м³
Как видно из примеров 1, 4, 5, 6, 8, 11, 12 и 14 при проведении процесса в предложенных условиях (расход упрочняющего компонента добавки 4 12.5 кг/тонну селитры, содержание твердой фазы модифицирующего компонента в гранулах селитры 0.04 0.5% мас. влажность гранул, поступающих на сушку 1 - 2.5%) получают высококачественную пористую аммиачную селитру.

При понижении влажности менее 1 мас. (пример 3) низка удерживающая способность.

При содержании в селитре твердых компонентов добавки более 1.45% (пример 2) чрезмерно снижается содержание нитрата аммония.

При снижении содержания в селитре упрочняющих компонентов менее 0.4% (примеры 9 и 10) наблюдается пониженная прочность гранул.

При содержании в селитре модифицирующего компонента, более 0.5% (пример 7) гранулы имеют большую пористость, обуславливающую низкую прочность и завышенную удерживающую способность.

При содержании в селитре модифицирующего компонента менее 0.04% получают гранулы с низкой удерживающей способностью (пример 15).

При реализации адиабатической вакуум-сушки повышение остаточного давления более 20000 Па не обеспечивается требуемая конечная влажность гранул (пример 13).

Источники информации
1. Патент Франции 1496785 (1967)
2. Авторское свидетельство СССР 509567 (1974)
3. Патент Японии 2153 (1959)
4. Патент России 2010023 (1992)м

Использование: изобретение относится к способу получения пористой гранулированной аммиачной селитры, используемой для приготовления взрывчатых веществ. Целью изобретения является получение селитры с повышенными эксплуатационными характеристиками по прочности и способности удерживать соляровое масло. Сущность: поставленная цель достигается введением добавки, содержащей упрочняющие и модифицирующие компоненты, в плав гранулированием или приллированием, последующей сушкой и охлаждением гранул, имеющих исходную влажность 0,5 - 2,5%. В качестве упрочняющих компонентов добавки используют растворы неорганических полимеров на основе алюмосиликатных, алюминатных, алюмогидроксинитратных и алюмофосфатных систем. В качестве модифицирующих компонентов добавки применяют смесь аммонийных солей и поверхностно-активного вещества, повышающего олеофильность внутренней поверхности гранул пористой аммиачной селитры. Добавку вводят в количестве, обусловливающем концентрацию твердой фазы в селитре 0,4 - 1,45 мас.%. Охлаждение и сушки гранул проводят в адиабатических условиях под разрежением с остаточным давлением не более 20000 Па. Получают пористую гранулированную аммиачную селитру, имеющую прочность гранул на раздавливание 1000 - 3500 г/гранулу; впитывающую способность по соляровому маслу 8 - 15 мас.%; удерживающую способность 5 - 7 мас.%. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры, включающий получение высококонцентрированного плава, введение добавок с последующим гранулированием или приллированием продукта, отличающийся тем, что в качестве упрочняющей добавки используют растворы алюминийсодержащих неорганических полимеров в количестве, обеспечивающем содержание добавки 0,4 - 1,45% от массы селитры, а в качестве модифицирующей добавки используют раствор смеси аммонийных солей и поверхностно-активных веществ в количестве, обеспечивающем содержание добавки 0,04 0,5% от массы селитры с последующим охлаждением и сушкой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения аммиачной селитры с низкой пористостью в качестве аммонийной соли используют нитрат аммония. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что влажность гранул аммиачной селитры, поступающих на сушку, 0,5 2,5 мас. а температура 70 100^oС. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку гранул аммиачной селитры проводят под разрежением с остаточным давлением не более 20000 Па.