СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ
METHOD OF PRODUCING GRANULAR AMMONIUM NITRATE

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 способ
-4
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 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.
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.
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.
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.
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.
Таблица 1
Требуемые и получаемые (по прототипу и предлагаемому способу) свойства гранулированной аммиачной селитры
№п/п
Наименование показателя
По прототипу
По предлагаемому способу
1
2
3
4
5
1
Впитывающая способность по отношению к дизельному топливу, %, не менее
23
22
24
26
26
22
2
Удерживающая способность по отношению к дизельному топливу, %, не менее
10
8
10
13
14
10
2
Статическая прочность гранул, н/гранулу, не менее
15
13
16
18
16
13
4
Количество термических циклов нагрев↔охлаждение-20↔60°С с уменьшением статической прочности гранул в 2 раза
15
12
18
25
23
15
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.
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.