Способ получения водоустойчивой аммиачной селитры

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при производстве минеральных удобрений пролонгированного действия и водостойких промышленных взрывчатых веществ на основе аммиачной селитры. Способ получения водоустойчивой аммиачной селитры заключается в обработке аммиачной селитры гидрофобизатором, в качестве которого используют гелеобразные смеси минеральных кислот или солей минеральных кислот с жидким стеклом при массовом соотношении кислота или соль:жидкое стекло, равном 1:5-40. Обработку ведут при механическом перемешивании аммиачной селитры и гидрофобизатора при их массовом соотношении, равном 1:0,05-0,1, в течение времени, достаточного для полного покрытия гранул, но не менее 10 мин, с последующей сушкой, предпочтительно, не менее 20 минут, при температуре, обеспечивающей стабильность геля, предпочтительно, не ниже 20°С. Предлагаемый способ обеспечивает значительное повышение водоустойчивости аммиачной селитры, снижение ее растворимости и слеживаемости, 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при производстве минеральных удобрений пролонгированного действия, водостойких промышленных взрывчатых веществ на основе нитрата аммония (аммиачной селитры).

Известно, что для повышения водостойкости аммиачной селитры последнюю подвергают обработке гидрофобизатором на основе парафина:

- парафиновым или восковым с числом углеродных атомов в алкиле 18-40 гидрофобизатором (WO 03006399 А1, 2003);

- смесью стеарина с парафином в количестве 0,2-0,4% от массы селитры (RU 2227121 С1, 2004);

- смесью парафина с алкиламином и битумом №4, названной ПБА-2 (SU 197535, 1967).

Недостатками известных способов являются:

- невозможность снижения начальной влажности NH₄NO₃ и полного ее высушивания;

- ухудшение экологии окружающей среды вследствие использования веществ - воска, парафина, битума, плохо поддающихся биохимическому разложению микроорганизмами, и, следовательно, способствующих загрязнению водоемов и почв. К тому же использование органических веществ, каковыми являются парафин и битум, могут привести к самопроизвольному разложению аммиачной селитры со взрывом (М.Е.Позин. «Технология минеральных солей», т.II, стр.1184);

- сложность технологии, обусловленная необходимостью приготовления многокомпонентной смеси для поверхностной обработки гранул.

Использование для обработки гранул аммиачной селитры неорганических веществ - смеси каолина с сульфатом аммония при массовом соотношении 5,2-10,0:1 (SU 1130557 А1) обеспечивает недостаточное снижение гигроскопичности аммиачной селитры (с 5,8-6,5, при использовании в качестве гидрофобизатора глины, до 3,5-5,0 моль/кг·ч).

Известно использование кремнесодержащих гидрофобизаторов аммиачной селитры. Однако при использовании в качестве гидрофобизатора кремнезема, гажи (SU 145227 А1), а также гомогенной смеси карбоната кальция с кремнеземом - сапропелем гигроскопичность снижается незначительно, только до 21% (определенной по методу Митчерлиха) вследствие недостаточной адгезии получаемой на поверхности гранул аммиачной селитры защитной оболочки (SU 1096261 А1, 1984).

Известно также использование кремнегеля в качестве гидрофобизирующей добавки для аммиачной селитры. Однако водостойкость аммиачной селитры сохраняется в течение только 20 часов, по истечение которого снижаются физические свойства и повышается слеживаемость аммиачной селитры (SU 1004325 А1, 1983).

Задачей настоящего изобретения является повышение водоустойчивости аммиачной селитры при одновременном снижении ее слеживаемости.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве гидрофобизатора используют гелеобразные смеси минеральных кислот или солей минеральных кислот с жидким стеклом при массовом соотношении кислота или соль:жидкое стекло = 1:5-40, и обработку ведут при механическом перемешивании аммиачной селитры и гидрофобизатора при их массовом соотношении, равном 1:0,05-0,1, в течение времени, достаточного для полного покрытия гранул, но не менее 10 мин, с последующей сушкой, предпочтительно, не менее 20 минут, при температуре, обеспечивающей стабильность геля, предпочтительно, не ниже 20°С.

Из известного уровня техники известно использование гелеобразных смесей минеральных кислот или солей минеральных кислот с жидким стеклом в качестве заполнителя строительных материалов (см., например, SU 1479437 А1, 1989), а также в качестве добавки в процессах разработки залежей углеводородов (см, например, RU 2167280 С1, 2001).

Однако использование указанных гелеобразных смесей минеральных кислот или солей минеральных кислот с жидким стеклом в качестве гидрофобизатора аммиачной селитры является новым, не известным из уровня техники. При этом полученный в предложенных условиях технический результат, заключающийся в повышении водоустойчивости и снижении слеживаемости аммиачной селитры, является неочевидным.

Предложенные параметры способа обусловлены следующими условиями.

Длительность механического перемешивания не менее 10 мин обусловлена тем, что это время необходимо для полного покрытия гранул аммиачной селитры гелеобразным гидрофобизатором.

Соотношение аммиачной селитры к гидрофобизатору 1:0,05-0,1 является оптимальным, при котором гранулы аммиачной селитры покрываются гидрофобизатором полностью.

Использование гидрофобизатора в соотношении аммиачная селитра:гидрофобизатор = 1:<0,05 является недостаточным для полного покрытия, а при соотношении 1:>0,1 - излишние материалозатраты.

Длительность сушки менее 20 минут недостаточна для высыхания геля гидрофобизатора, а использование температуры ниже 20°С увеличивает продолжительность операции.

Использование гидрофобизатора в виде смесей минеральных кислот и жидкого стекла или солей минеральных кислот и жидкого стекла в соотношении 1:5-40 является оптимальным, так как в этих пределах идет образование геля вышеназванных смесей.

Нижеследующие примеры поясняют, но не ограничивают данное изобретение.

Пример 1.

10 г гранулированной аммиачной селитры при механическом перемешивании обрабатывают гидрофобизатором в массовом соотношении аммиачная селитра:гидрофобизатор - 1:0,1 в течение 15 мин. При этом гидрофобизатор представляет собой гелеобразную смесь, содержащую фосфорную кислоту и жидкое стекло с кремнеземистым модулем 1,5 в массовом соотношении 1:10. Обработанную аммиачную селитру сушат в течение 10 мин при температуре 25°С. Аммиачная селитра выдерживает воздействие воды, не растворяясь, в течение 48 часов.

Пример 2

10 г гранулированной аммиачной селитры обрабатывают при механическом перемешивании гидрофобизатором в массовом соотношении аммиачная селитра:гидрофобизатор 1:0,05 в течение 15 мин. При этом гидрофобизатор представляет собой гелеобразную смесь, содержащую серную кислоту с плотностью 1,14-1,15 г/см3 и жидкое стекло с кремнеземистым модулем 3,5 в массовом соотношении 1:5. Обработанную аммиачную селитру сушат при температуре 25°С в течение 15 мин. Обработанная аммиачная селитра выдерживает воздействие воды в течение 48 часов.

Пример 3

10 г гранулированной аммиачной селитры обрабатывают при механическом перемешивании гидрофобизатором в массовом соотношении аммиачная селитра:гидрофобизатор = 1:0,1 в течение 10 мин. Гидрофобизатор представляет собой гелеобразную смесь, содержащую фторид лития и жидкое стекло с модулем 4,0 в массовом соотношении 1:15. Обработанную аммиачную селитру сушат при температуре 25°С в течение 20 мин. Обработанная аммиачная селитра выдерживает воздействие воды в течение 120 часов.

В таблице 1 приведены результаты типичных опытов по обработке аммиачной селитры смесями, содержащими жидкое стекло и различные минеральные кислоты или соли минеральных кислот в разных соотношениях.

Из таблицы 1 следует, что опыты 2-5, 13-15, проведенные по разработанному способу, позволяют получить аммиачную селитру, способную не растворяться в воде в течение 48-120 часов.

Иная картина наблюдается при изменении условий обработки. Так, в опыте 6 изменили соотношение аммиачной селитры к гидрофобизатору. В результате избытка гидрофобизатора наблюдали склеивание гранул аммиачной селитры, что впоследствии приводило к понижению водоустойчивости до 10 часов.

В опыте 7 изменили соотношение LiF к «жидкому стеклу» 1:4 в сторону уменьшения содержания жидкого стекла. В этом случае наблюдали не гелеобразование, а цементирование смеси, и, как результат, невозможность нанесения на гранулы аммиачной селитры гидрофобизатора.

В опыте 8 было изменено соотношение LiF к жидкому стеклу в сторону увеличения содержания жидкого стекла до 1:45. В этом случае не наблюдали гелеобразования, который является основным признаком для хорошего покрытия гранул аммиачной селитры и, естественно, аммиачная селитра, обработанная таким способом, плохо выдерживала воздействие воды: водоустойчивость - 10 часов.

В опытах 9-11 изменили время обработки (опыт 9), температуру сушки (опыт 10) и время сушки (опыт 11). Установлено, что продолжительность обработки менее 10 мин (опыт 9) ведет к неполному покрытию гранул аммиачной селитры гелеобразным гидрофобизатором, и, как результат, уменьшение водоустойчивости аммиачной селитры: 15 часов. Понижение температуры сушки до 15°С (опыт 10) и уменьшение продолжительности сушки до 10 мин (опыт 11) ведет к неполному высыханию аммиачной селитры и, как следствие, к снижению ее водоустойчивости: 10-15 часов.

При изменении всех условий обработки (опыт 12) получают обработанную аммиачную селитру, водоустойчивость которой сравнима с необработанной NH₄NO₃ (опыт 1).

Таким образом, предлагаемый способ обработки аммиачной селитры обеспечивает значительное повышение ее водоустойчивости, снижение растворимости и слеживаемости.

Источники информации

1. WO 03006399 A1, 2003.

2. RU 2227121 C1, 2004.

3. SU 197535, 1967.

4. M.E.Позин. «Технология минеральных солей», т.II, стр.1184.

5. SU 1130557 A1.

6. SU 145227 A1.

7. SU 1096261 A1, 1984.

8. SU 1004325 A1, 1983.

9. SU 1479437 A1, 1989.

10. RU 2167280 С1, 2001.

1. Способ получения водоустойчивой аммиачной селитры, включающий обработку аммиачной селитры гидрофобизатором, отличающийся тем, что в качестве гидрофобизатора используют гелеобразные смеси минеральных кислот или солей минеральных кислот с жидким стеклом при массовом соотношении кислота или соль: жидкое стекло, равном 1:5-40, а обработку ведут при механическом перемешивании аммиачной селитры и гидрофобизатора при их массовом соотношении, равном 1:0,05-0,1, в течение времени, достаточном для полного покрытия гранул, с последующей сушкой при температуре, обеспечивающей стабильность гелеобразного состояния смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание ведут не менее 10 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку ведут не менее 20 мин при температуре не ниже 20°С.