Способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры
Владельцы патента RU 2642669:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет" (RU)
Изобретение относится к области создания специальных видов сырья и технологии получения неорганических веществ, используемых в производстве промышленных взрывчатых материалов, а именно к производству пористой гранулированной аммиачной селитры. Способ включает введение в раствор аммиачной селитры стабилизирующей добавки с одновременной нейтрализацией аммиаком. Далее осуществляют выпаривание этого раствора до образования плава и введение в полученный плав диспергатора и порообразующей добавки. Гранулирование расплава осуществляют диспергированием в потоке охлаждающего воздуха и кондиционирование полученных гранул, причем в качестве порообразующей добавки используют газообразный азот. Технический результат заключается в повышении впитывающей и удерживающей способности гранул аммиачной селитры по отношению к дизельному топливу, увеличении статической прочности, повышении термической устойчивости гранул. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.
Изобретение относится к области создания специальных видов сырья и технологии получения неорганических веществ (солей), используемых в производстве промышленных взрывчатых материалов, а именно к производству пористой гранулированной аммиачной селитры, используемой для изготовления промышленных взрывчатых веществ типа АСДТ (аммиачная селитра/дизельное топливо, игданит) и эмульсионных промышленных взрывчатых веществ. Изобретение может быть использовано для изготовления широкого круга взрывчатых веществ смесевого типа.
Из уровня техники [RU 1616048 С, опубл. 30.03.1994] известен способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры с низким содержанием воды, согласно которому в концентрированный плав аммиачной селитры вводят смесь жидких порообразующих добавок, состоящих из 0,05-0,1 мас. % воды, 0,03-0,20 мас. % диспергатора НФ, растворенных в 0,1-0,5 мас. % раствора карбамида 57-77%-ной концентрации и при температуре 75-78°С.
Недостаток описанного выше способа заключается в том, что практически невозможно достичь стабильности состава порообразующей добавки. Это возникает из-за того, что, с одной стороны, кальцинированная сода имеет низкую растворимость в концентрированном растворе карбамида и поэтому для исключения кристаллизации раствора необходимо поддерживать его высокую температуру, с другой стороны, при высокой температуре карбамид разлагается с образованием углеаммонийных солей. В связи с этим при одинаковой дозировке порообразующей добавки получается продукт разного качества.
Наиболее близким технологическим решением является способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры, включающий введение в раствор аммиачной селитры в качестве стабилизирующей добавки аммонийной соли фосфорной кислоты (или фосфорной кислоты) в количестве 0,3-1,0 мас. % и аммонийной соли серной кислоты (или серной кислоты) в количестве 0,03-0,25 мас. % по отношению к аммиачной селитре; упаривание полученного раствора до состояния плава; последующее введение поверхностно-активного вещества диспергатора НФ и порообразующей добавки, которые вводят последовательно в виде насыщенных водных растворов. В качестве порообразующей добавки используется карбонат аммония в воде при их массовом соотношении 1-1,21:1 в количестве 0,05-0,55 мас. % [RU 2396239 С1, опубл. 10.08.2010].
Недостатками данного способа являются необходимость создания условий протекания газовыделения при раздельном введении порообразующего компонента и ПАВ в плав, а также достаточно невысокий процент впитывающей и удерживающей способности гранул по отношению к дизельному топливу.
Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении впитывающей и удерживающей способности гранул аммиачной селитры по отношению к дизельному топливу, увеличении статической прочности (снижение слеживаемости), повышении устойчивости гранул к термическим циклам нагрев↔охлаждение, а также образовании пористой структуры гранул аммиачной селитры с открытыми порами при газовыделении (десорбции) растворенного азота при введении в систему потока газообразного азота при избыточном давлении.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения пористой гранулированной аммиачной селитры, включающем введение в раствор аммиачной селитры стабилизирующей добавки с одновременной нейтрализацией аммиаком, выпаривание этого раствора до образования плава при давлении 8-10 ати, введение в полученный плав диспергатора и порообразующей добавки, гранулирование расплава диспергированием в потоке охлаждающего воздуха и кондиционирование полученных гранул, в качестве порообразующей добавки используют газообразный азот, находящийся под избыточным давлением от 8 до 10 ати, который растворяется в исходном плаве аммиачной селитры в количестве от 0,005 мас. % до 0,008 мас. %.
Газообразный азот, используемый в качестве порообразующей добавки, подается в плавильник при температуре 175°C и избыточном давлении 8-10 ати, растворяясь в плаве аммиачной селитры в количестве от 0,005 мас. % до 0,008 мас. %, а затем при диспергировании расплава со сбросом давления с 8-10 ати до 0 ати десорбируется (выделяется) из него, создавая значительное количество пор в грануле.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В стальной аппарат, пригодный для выпаривания водного раствора аммиачной селитры, заливают 85 мас. % водный раствор аммиачной селитры при температуре 120°C; вводят в него структурирующую добавку, состоящую из аммонийной соли фосфорной кислоты и аммонийной соли серной кислоты в количестве 0,16 мас. % и 0,02 мас. % соответственно по отношению к аммиачной селитре или состоящую из 70%-ной фосфорной кислоты и 95%-ной серной кислоты в количестве 0,16 мас. % и 0,02 мас. % соответственно по отношению к аммиачной селитре, и одновременно нейтрализуют полученный раствор аммиаком при непрерывном перемешивании; затем выпаривают (и досушивают) раствор аммиачной селитры до состояния плава; далее в полученный после упаривания плав вводят насыщенный водный раствор поверхностно-активного вещества диспергатора НФ (аммониевая соль метилдисульфокислоты нафталина) в количестве 0,01 мас. % в пересчете на сухое вещество при температуре его кипения и при непрерывном перемешивании расплава. После этого в полученный плав постепенно вводят газообразный азот, подаваемый из баллона в плавильник при температуре 175°C под давлением 5 ати (которое предварительно устанавливается на манометр редуктора баллона), азот растворяется в количестве от 0,003 мас. % по отношению к плаву аммиачной селитры.
Далее осуществляют диспергирование расплава в воздух форсуночным гранулятором, направляя поток под углом к горизонту. За счет падения давления до 0 ати происходит десорбция газа и порообразование в кристаллизующихся каплях расплава.
Гранулирование расплава и порообразование в кристаллизующихся каплях расплава можно осуществлять с учетом вышеописанного: приллированием в восходящем потоке охлаждающего воздуха; диспергированием вспенивающегося расплава на внешний ретур мелкодисперсного (фракция гранул диаметром до 1 мм включительно) гранулята, в том числе приллированной аммиачной селитры в псевдоожиженном слое, обдуваемом охлаждающим и подсушивающим потоком воздуха; диспергированием вспенивающегося расплава на внешний ретур мелкодисперсного (фракция гранул диаметром до 1 мм включительно) гранулята, в том числе приллированной аммиачной селитры, окатываемого в тарельчатом или барабанном грануляторе в слое, обдуваемом охлаждающим и подсушивающим потоком воздуха.
Полученную смесь полидисперсных гранул охлаждают на вращающейся тарелке или в псевдоожиженном слое атмосферным воздухом до 50°C и кондиционируют различными видами кондиционирующих добавок, а также диспергатором НФ, «лиламином» в количестве 0,05 мас. % или поверхностно-активным веществом, представляющим собой смесь лаурил сульфата или стеарата натрия с диспергатором НФ (метилдисульфокислоты нафталина) в соотношении 0:1-1:0.
После чего полученные гранулы аммиачной селитры подвергают испытаниям по стандартным методикам по ТУ 21436350020902399, результаты приведены в таблице.
Пример 2.
Способ осуществляют в соответствии с примером 1 с отличием в том, что газообразный азот подается при давлении 8 ати, растворяясь в плаве аммиачной селитры в количестве 0,005 мас. %.
Пример 3.
Способ осуществляют в соответствии с примером 1 с отличием в том, что газообразный азот подается при давлении 9 ати, растворяясь в плаве аммиачной селитры в количестве 0,007 мас. %.
Пример 4.
Способ осуществляют в соответствии с примером 1 с отличием в том, что газообразный азот подается при давлении 10 ати, растворяясь в плаве аммиачной селитры в количестве 0,008 мас. %.
Пример 5.
Способ осуществляют в соответствии с примером 1 с отличием в том, что газообразный азот подается при давлении 12 ати, растворяясь в плаве аммиачной селитры в количестве 0,011 мас. %.
Пример 6.
Способ осуществляют в соответствии с примером 1 с отличием в том, что в качестве структурирующей добавки используют магнезиально-железистую добавку, которая представляет собой смесь оксидов магния и железа (III) в количестве 0,3-2,0 мас. % и 0,03-0,2 мас. % соответственно (эту же добавку можно вводить в жидком состоянии в виде ее азотнокислотной вытяжки).
Пример 7.
Способ осуществляют в соответствии с примером 2 с отличием в том, что в качестве структурирующей добавки используют магнезиально-железистую добавку, которая представляет собой смесь оксидов магния и железа (III) в количестве 0,3-2,0 мас. % и 0,03-0,2 мас. % соответственно (эту же добавку можно вводить в жидком состоянии в виде ее азотнокислотной вытяжки).
Пример 8.
Способ осуществляют в соответствии с примером 3 с отличием в том, что в качестве структурирующей добавки используют магнезиально-железистую добавку, которая представляет собой смесь оксидов магния и железа (III) в количестве 0,3-2,0 мас. % и 0,03-0,2 мас. % соответственно (эту же добавку можно вводить в жидком состоянии в виде ее азотнокислотной вытяжки).
Пример 9.
Способ осуществляют в соответствии с примером 4 с отличием в том, что в качестве структурирующей добавки используют магнезиально-железистую добавку, которая представляет собой смесь оксидов магния и железа (III) в количестве 0,3-2,0 мас. % и 0,03-0,2 мас. % соответственно (эту же добавку можно вводить в жидком состоянии в виде ее азотнокислотной вытяжки).
Пример 10.
Способ осуществляют в соответствии с примером 5 с отличием в том, что в качестве структурирующей добавки используют магнезиально-железистую добавку, которая представляет собой смесь оксидов магния и железа (III) в количестве 0,3-2,0 мас. % и 0,03-0,2 мас. % соответственно (эту же добавку можно вводить в жидком состоянии в виде ее азотнокислотной вытяжки).
Полученные результаты сведены в таблицу 1.
На основании анализа результатов показателей свойств гранулированной пористой аммиачной селитры и сравнения примеров 1-10 (описанных выше) со средними показателями способа-прототипа можно сделать вывод, что эффективный диапазон давлений, при которых вводится газообразный азот, как в случае использования сульфатно-фосфатной, так и в случае использования магнезиально-железистой добавки, находится в области 8-10 ати (примеры 2-4 и 7-9), причем растворение газообразного азота происходит в плаве аммиачной селитры в количестве 0,005 мас. % до 0,008 мас. %.
1. Способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры, включающий введение в раствор аммиачной селитры стабилизирующей добавки с одновременной нейтрализацией аммиаком, выпаривание этого раствора до образования плава при давлении 8-10 ати, введение в полученный плав диспергатора и порообразующей добавки, гранулирование расплава диспергированием в потоке охлаждающего воздуха и кондиционирование полученных гранул, характеризующийся тем, что в качестве порообразующей добавки используют газообразный азот, находящийся под избыточным давлением от 8 до 10 ати, который растворяется в исходном плаве аммиачной селитры в количестве от 0,005 до 0,008 мас.%.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что диспергирование осуществляют форсуночным гранулятором, направляя поток под углом к горизонту.
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что гранулирование осуществляют приллированием в восходящем потоке охлаждающего воздуха.
4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что гранулирование осуществляют диспергированием вспенивающегося расплава на внешний ретур мелкодисперсного гранулята фракцией диаметром до 1 мм, в том числе приллированной аммиачной селитры в псевдоожиженном слое, обдуваемом охлаждающим и подсушивающим потоком воздуха.
5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что гранулирование осуществляют диспергированием вспенивающегося расплава на внешний ретур мелкодисперсного гранулята фракцией диаметром до 1 мм, в том числе приллированной аммиачной селитры, окатываемого в тарельчатом или барабанном грануляторе в слое, обдуваемом охлаждающим и подсушивающим потоком воздуха.
