RU2520130C1 - Method of producing granular ammonium nitrate - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method of producing granular ammonium nitrate involves adding a stabilising additive to an obtained ammonium nitrate solution while simultaneously neutralising the obtained solution with ammonia, evaporating the obtained solution until a melt forms, granulating the melt, wherein to increase absorption capacity of granular ammonium nitrate, granules are treated with a stabilising emulsion, the continuous phase of which is diesel fuel and the dispersed phase is water, with a variable ratio of the water phase to the oil phase of 1:(1.5-9).

EFFECT: invention enables to obtain granular ammonium nitrate with high static strength, low caking capacity and residual moisture content, high absorption and retention capacity without using blowing agents.

1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области создания специальных видов сырья и технологии получения неорганических веществ (солей), используемых в производстве промышленных взрывчатых материалов, а именно к производству гранулированной аммиачной селитры, используемой для изготовления промышленных взрывчатых веществ типа АСДТ и эмульсионных промышленных взрывчатых веществ. Изобретение может быть использовано для изготовления широкого круга взрывчатых веществ смесевого типа.The invention relates to the field of creating special types of raw materials and technology for producing inorganic substances (salts) used in the production of industrial explosive materials, namely the production of granular ammonium nitrate used for the manufacture of industrial explosives such as ASDT and emulsion industrial explosives. The invention can be used for the manufacture of a wide range of mixed explosives.

Известен способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры [RU 2101228, С1, 25.07.1995] путем введения в высококонцентрированный плав аммиачной селитры в качестве упрочняющей добавки алюминийсодержащих неорганических полимеров в количестве 0,40÷1,45% масс. от массы селитры и в качестве модифицирующей добавки смеси аммонийных солей и поверхностно-активных веществ в количестве 0,04÷0,5% от массы селитры с последующим охлаждением и сушкой.A known method of producing porous granular ammonium nitrate [RU 2101228, C1, 07.25.1995] by introducing into a highly concentrated melt of ammonium nitrate as a hardening additive of aluminum-containing inorganic polymers in the amount of 0.40 ÷ 1.45% of the mass. by weight of nitrate and, as a modifying additive, a mixture of ammonium salts and surfactants in an amount of 0.04 ÷ 0.5% by weight of nitrate, followed by cooling and drying.

Недостатками данного метода являются повышенное содержание воды в получаемых гранулах пористой аммиачной селитры от 0,5 до 2,5% масс, что резко снижает статическую прочность гранулы, увеличивает их слеживаемость, а при доведении продукта до норм, требуемых потребителями, приводит к необходимости организации дополнительного процесса вакуумной сушки полученных гранул. Кроме того, содержание в расплаве аммиачной селитры твердой фазы в количестве 0,40÷1,45% масс. от массы селитры приводит к осложнениям с организацией процесса диспергирования такого расплава на капли статическими и вибростатическими грануляторами.The disadvantages of this method are the increased water content in the resulting granules of porous ammonium nitrate from 0.5 to 2.5% by mass, which dramatically reduces the static strength of the granules, increases their caking, and when bringing the product to the standards required by consumers, it leads to the need for additional the process of vacuum drying the obtained granules. In addition, the content in the melt of ammonium nitrate solid phase in the amount of 0.40 ÷ 1.45% of the mass. by weight of nitrate leads to complications with the organization of the process of dispersing such a melt into droplets by static and vibrostatic granulators.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и качеству готовой продукции техническим решением является способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры [RU 2396239 10.08.2010], включающий в себя нейтрализацию азотной кислоты газообразным аммиаком с образованием 80 - 85% водного раствора аммиачной селитры при температуре 120°С, введение в него стабилизирующей добавки в виде смеси аммонийной соли фосфорной кислоты в количестве 0,3-1,0% масс. и аммонийной соли серной кислоты в количестве 0,03-0,25% масс. по отношению к аммиачной селитре или смеси фосфорной кислоты в количестве 0,3-1,0% масс. и серной кислоты в количестве 0,03-0,25% масс. по отношению к аммиачной селитре (также в качестве стабилизирующей добавки используют смесь оксидов магния (или каустических магнезитов) и железа (III) (или магнитного железняка) в количестве 0,3÷2,0% масс. и 0,03÷0,2% масс. соответственно по отношению к аммиачной селитре), затем упаривание полученного раствора до состояния плава с содержанием воды 0,2% масс. С целью порообразования в полученный плав вводят насыщенный водный раствор поверхностно-активного вещества (ПАВа) при температуре его кипения в количестве 0,02 - 0,1% масс. в пересчете на сухое вещество (в качестве ПАВов используют, в частности, смесь лаурилсульфата или стеарата натрия с диспергатором метилдисульфокислоты нафталина (НФ)). Затем в полученный плав вводят порообразующуее вещество - насыщенный водный раствор смеси карбоната аммония и аммиачной селитры в соотношении 1:1 в количестве 0,03% масс. в пересчете на сухое вещество. Полученный плав диспергируют на капли, кристаллизуют их, охлаждают полученные гранулы и кондиционируют их.The closest technical combination in terms of the essential features and quality of the finished product is the method for producing porous granular ammonium nitrate [RU 2396239 08/10/2010], which includes the neutralization of nitric acid with gaseous ammonia with the formation of 80 - 85% aqueous solution of ammonium nitrate at a temperature of 120 ° C , the introduction of a stabilizing additive in it in the form of a mixture of ammonium salt of phosphoric acid in an amount of 0.3-1.0% of the mass. and ammonium salt of sulfuric acid in an amount of 0.03-0.25% of the mass. in relation to ammonium nitrate or a mixture of phosphoric acid in an amount of 0.3-1.0% of the mass. and sulfuric acid in an amount of 0.03-0.25% of the mass. in relation to ammonium nitrate (also as a stabilizing additive, a mixture of magnesium oxides (or caustic magnesites) and iron (III) (or magnetic iron ore) is used in an amount of 0.3 ÷ 2.0% by mass and 0.03 ÷ 0.2 % by weight, respectively, with respect to ammonium nitrate), then evaporation of the resulting solution to a state of melt with a water content of 0.2% by weight. For the purpose of pore formation, a saturated aqueous solution of a surfactant (surfactant) is introduced into the resulting melt at a boiling temperature in the amount of 0.02 - 0.1% of the mass. in terms of dry substance (as a surfactant, in particular, a mixture of lauryl sulfate or sodium stearate with a dispersant of naphthalene methyldisulfonic acid (NF) is used). Then, a pore-forming substance is introduced into the obtained melt — a saturated aqueous solution of a mixture of ammonium carbonate and ammonium nitrate in a ratio of 1: 1 in an amount of 0.03% of the mass. in terms of dry matter. The resulting melt is dispersed into droplets, crystallize them, cool the resulting granules and condition them.

Основной недостаток данного способа - необходимость стадии порообразования, т.е. введения порообразующей добавки, включающей в себя водный раствор ПАВ (используется для минимизирования размеров газовых пузырьков, равномерного их распределения и исключения коалесценции) и собственно порообразующего вещества. Причем, с целью создания оптимальных условий газовыделения необходимо раздельное во времени и пространстве введение данных компонентов добавки, что также усложняет технологический процесс.The main disadvantage of this method is the need for a stage of pore formation, i.e. introducing a pore-forming additive, including an aqueous surfactant solution (used to minimize the size of gas bubbles, their uniform distribution and exclude coalescence) and the pore-forming substance itself. Moreover, in order to create optimal conditions for gas evolution, it is necessary to introduce these components of the additive separately in time and space, which also complicates the process.

Техническим результатом данного изобретения является возможность получения гранулированной аммиачной селитры с повышенной статической прочностью, сниженной слеживаемостью и остаточной влажностью, устойчивой к термическим циклам нагрев↔охлаждение -20↔60°С до 60 циклов, с повышенными показателями впитывающей и удерживающей способностей без использования порообразующих добавок. Технологические приемы, заявляемые в данном изобретении, позволяют применять непористую аммиачную селитру в качестве взрывчатого вещества с необходимым балансом окислитель-горючее или с «нулевым кислородным балансом» при понижении общей стоимости производства.The technical result of this invention is the possibility of obtaining granular ammonium nitrate with increased static strength, reduced caking and residual moisture, resistant to thermal heating-cooling cycles of -20-60 ° C up to 60 cycles, with increased absorption and retention properties without the use of pore-forming additives. The technological methods claimed in this invention allow the use of non-porous ammonium nitrate as an explosive with the necessary balance of oxidizing fuel or with a "zero oxygen balance" while lowering the total cost of production.

Технический результат достигается способом получения гранулированной аммиачной селитры, включающим введение в полученный раствор аммиачной селитры стабилизирующей добавки с одновременной нейтрализацией получающегося раствора аммиаком, выпаривание полученного раствора до образования плава, гранулирование расплава, а для повышения впитывающей способности гранулированной аммиачной селитры гранулы обрабатывают стабилизированной эмульсией, непрерывной фазой в которой является дизельное топливо, а дискретной фазой - вода, с варьируемым соотношением водной и масляной фаз 1:(1,5÷9). Микронный диапазон размеров позволяет компонентам эмульсии проникать в мельчайшие поры гранул, тем самым обеспечивая повышение впитывающей и удерживающей способностей по дизельному топливу непористой аммиачной селитры, происходит абсорбция необходимого количества дизельного топлива, определяющая получение взрывчатого вещества с необходимым балансом окислитель-горючее или с «нулевым кислородным балансом». Примеры, подтверждающие заявляемый способThe technical result is achieved by the method of producing granular ammonium nitrate, including the introduction of a stabilizing additive into the resulting ammonium nitrate solution while neutralizing the resulting solution with ammonia, evaporating the resulting solution to form a melt, granulating the melt, and granules are treated with a stabilized emulsion of continuous phase to increase the absorbency of granular ammonium nitrate. in which diesel fuel is, and the discrete phase is water, with varying the desired ratio of water and oil phases 1: (1.5 ÷ 9). The micron size range allows the components of the emulsion to penetrate into the smallest pores of the granules, thereby increasing the absorption and retention capacity of diesel fuel of non-porous ammonium nitrate, the required amount of diesel fuel is absorbed, which determines the production of explosives with the necessary balance of oxidizing fuel or with a zero oxygen balance ". Examples confirming the claimed method

Пример 1. В аппарат, пригодный для выпаривания водного раствора аммиачной селитры, заливают 85% (масс.) водный раствор аммиачной селитры, концентрацию которого контролируют ареометром по его плотности; при температуре 120°С вводят в него стабилизирующую добавку в виде смеси аммонийной соли фосфорной кислоты и аммонийной соли серной кислоты в количестве 1,0 масс.% и 0,25 масс.%, соответственно по отношению к аммиачной селитре, или смеси 70%-ной фосфорной кислоты и 95%-ной серной кислоты в количестве 1,0 масс.% и 0,25 масс.%, соответственно по отношению к аммиачной селитре, одновременно нейтрализуют полученный раствор аммиаком при непрерывном перемешивании; затем выпаривают (и досушивают) раствор аммиачной селитры до состояния плава; после этого полученный плав диспергируют из плавильника в восходящий со скоростью 0,5 м/с при температуре 25°С поток воздуха в стеклянной колонне диаметром 100 мм, состоящей из 6 царг длиной 1 м, оборудованной в верхней части пневматической форсункой, в нижней части - вращающейся отбортованной тарелкой с уложенной на ней стекловатой, залитой легкоиспаряющейся жидкостью. Полученную смесь полидисперсных гранул охлаждают в псевдоожиженном слое атмосферным воздухом до 50°С, затем диспергируют с помощью пневматической форсунки 3·10^-4 кг/с обратной эмульсии вода в дизельном топливе, соотношение фаз 1:9, стабилизированной двумя видами ПАВ торговых марок AlkamulsOR/36 и 4838В, взятых в равной пропорции, в количестве 25% масс. по отношению к дизельному топливу. Расход эмульсии определяют по ее убыли из питающей емкости, получают парокапельный поток со средним размером капель 60 мкм. Далее полученные гранулы аммиачной селитры подвергают испытаниям по стандартным методикам по ТУ 21436350020902399, результаты приведены в таблице.Example 1. In an apparatus suitable for evaporation of an aqueous solution of ammonium nitrate, pour 85% (mass.) An aqueous solution of ammonium nitrate, the concentration of which is controlled by a hydrometer by its density; at a temperature of 120 ° C, a stabilizing additive is introduced into it in the form of a mixture of ammonium salt of phosphoric acid and ammonium salt of sulfuric acid in an amount of 1.0 wt.% and 0.25 wt.%, respectively with respect to ammonium nitrate, or a mixture of 70% - phosphoric acid and 95% sulfuric acid in an amount of 1.0 wt.% and 0.25 wt.%, respectively with respect to ammonium nitrate, at the same time neutralize the resulting solution with ammonia with continuous stirring; then the solution of ammonium nitrate is evaporated (and dried) to a state of melt; after this, the resulting melt is dispersed from the smelter into an ascending air flow at a speed of 0.5 m / s at a temperature of 25 ° C in a glass column with a diameter of 100 mm, consisting of 6 tars 1 m long, equipped with a pneumatic nozzle in the upper part, in the lower part - a rotating flanged plate with a glass wool laid on it, filled with an easily evaporating liquid. The resulting mixture of polydisperse granules is cooled in a fluidized bed with atmospheric air to 50 ° C, then dispersed using a pneumatic nozzle 3 · 10 ^-4 kg / s reverse emulsion water in diesel fuel, a phase ratio of 1: 9, stabilized by two types of surfactants trademarks AlkamulsOR / 36 and 4838B, taken in equal proportions, in the amount of 25% of the mass. in relation to diesel fuel. The emulsion flow rate is determined by its loss from the supply tank, a vapor-droplet flow with an average droplet size of 60 μm is obtained. Next, the obtained granules of ammonium nitrate are tested according to standard methods according to TU 21436350020902399, the results are shown in the table.

Пример 2. Осуществление способа согласно примеру 1. Отличие в том, что в качестве стабилизирующей добавки используют смесь оксидов магния (или каустических магнезитов) и железа(III) (или магнитного железняка) в количестве 2,5 масс.% и 0,35 масс.%, соответственно.Example 2. The implementation of the method according to example 1. The difference is that as a stabilizing additive use a mixture of oxides of magnesium (or caustic magnesites) and iron (III) (or magnetic iron ore) in an amount of 2.5 wt.% And 0.35 mass .%, respectively.

Пример 3. Осуществление способа согласно примеру 2. Отличие в том, что в качестве пропитки используют эмульсию вода в дизельном топливе, соотношение фаз 1:4, стабилизированной ПАВ торговых марок AlkamulsOR/36 и 4838В совместно в количестве 20% масс. по отношению к дизельному топливу.Example 3. The implementation of the method according to example 2. The difference is that as the impregnation use an emulsion of water in diesel fuel, the ratio of the phases is 1: 4, stabilized surfactant brands AlkamulsOR / 36 and 4838B together in an amount of 20% of the mass. in relation to diesel fuel.

Пример 4. Осуществление способа согласно примеру 3. Отличие в том, что в качестве пропитки используют эмульсию вода в дизельном топливе, соотношение фаз 1:4, стабилизированной ПАВ торговых марок EmulsogenEL 360 и Emulsogen SF 8 совместно в количестве 20% масс. по отношению к дизельному топливу.Example 4. The implementation of the method according to example 3. The difference is that as the impregnation use an emulsion of water in diesel fuel, the ratio of the phases is 1: 4, stabilized surfactant brands EmulsogenEL 360 and Emulsogen SF 8 together in an amount of 20% of the mass. in relation to diesel fuel.

Пример 5. Осуществление способа согласно примеру 2. Отличие в том, что в качестве пропитки используют эмульсию вода в дизельном топливе, соотношение фаз 2:3, стабилизированной ПАВ торговых марок AlkamulsOR/36 и 4838В совместно в количестве 17% масс. по отношению к дизельному топливу.Example 5. The implementation of the method according to example 2. The difference is that as the impregnation use an emulsion of water in diesel fuel, the ratio of the phases 2: 3, stabilized surfactant brands AlkamulsOR / 36 and 4838B together in an amount of 17% of the mass. in relation to diesel fuel.

Таблица 1Table 1 Требуемые и получаемые (по прототипу и предлагаемому способу) свойства гранулированной аммиачной селитрыRequired and obtained (according to the prototype and the proposed method) properties of granular ammonium nitrate №п/пNo. Наименование показателяName of indicator По прототипуAccording to the prototype По предлагаемому способуAccording to the proposed method 1one 22 33 4four 55 1one Впитывающая способность по отношению к дизельному топливу, %, не менееAbsorbent ability in relation to diesel fuel,%, not less 2323 2222 2424 2626 2626 2222 22 Удерживающая способность по отношению к дизельному топливу, %, не менееHolding capacity in relation to diesel fuel,%, not less than 1010 88 1010 1313 14fourteen 1010 22 Статическая прочность гранул, н/гранулу, не менееStatic strength of granules, n / granule, not less than 15fifteen 1313 1616 18eighteen 1616 1313 4four Количество термических циклов нагрев↔охлаждение-20↔60°С с уменьшением статической прочности гранул в 2 разаThe number of thermal cycles of heating-cooling -20-60 ° C with a decrease in the static strength of the granules in 2 times 15fifteen 1212 18eighteen 2525 2323 15fifteen

Результаты испытаний полученной гранулированной аммиачной селитры показали, что наилучшим способом получения продукта является применение в качестве стабилизирующей добавки смеси оксидов магния (или каустических магнезитов) и железа (III) (или магнитного железняка) в количестве 2,5 масс.% и 0,35 масс.% соответственно, в качестве пропитки - эмульсии вода в дизельном топливе, соотношение фаз 1:4, стабилизированной ПАВ торговых марок AlkamulsOR/36 и 4838В совместно в количестве 20% масс. по отношению к дизельному топливу.The test results of the obtained granular ammonium nitrate showed that the best way to obtain the product is to use as a stabilizing additive a mixture of magnesium oxides (or caustic magnesites) and iron (III) (or magnetic iron ore) in an amount of 2.5 wt.% And 0.35 mass .%, respectively, as an impregnation - an emulsion of water in diesel fuel, a phase ratio of 1: 4, stabilized surfactants of the trademarks AlkamulsOR / 36 and 4838B together in an amount of 20% of the mass. in relation to diesel fuel.

Основная проблема, решаемая настоящим изобретением - создание технологии, позволяющей получить гранулированную аммиачную селитру с повышенной статической прочностью до 18 н/гранулу, повышенной впитывающей способностью до 26%, повышенной удерживающей способностью до 14%, а также обеспечить устойчивость гранул к термическим циклам нагрев↔охлаждение -20↔60°С до 25 циклов с уменьшением статической прочности гранул в 2 раза.The main problem solved by the present invention is the creation of a technology that allows to obtain granular ammonium nitrate with increased static strength up to 18 n / granule, increased absorbency up to 26%, high holding capacity up to 14%, and also ensure the granules are resistant to thermal heating-cooling cycles -20-60 ° C to 25 cycles with a decrease in the static strength of the granules in 2 times.

Claims (1)

Способ получения гранулированной аммиачной селитры, включающий введение в полученный раствор аммиачной селитры стабилизирующей добавки с одновременной нейтрализацией получающегося раствора аммиаком, выпаривание полученного раствора до образования плава, гранулирование расплава, отличающийся тем, что для повышения впитывающей способности гранулированной аммиачной селитры гранулы обрабатывают стабилизированной эмульсией, непрерывной фазой в которой является дизельное топливо, а дискретной фазой - вода, с варьируемым соотношением водной и масляной фаз 1:(1,5÷9). A method of producing granular ammonium nitrate, including introducing a stabilizing additive into the resulting ammonium nitrate solution while neutralizing the resulting solution with ammonia, evaporating the resulting solution to melt, granulating the melt, characterized in that the granules are treated with a stabilized continuous emulsion to increase the absorbency of granular ammonium nitrate in which is diesel fuel, and the discrete phase is water, with a variable ratio water and oil phases 1: (1.5 ÷ 9).