СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ПОРИСТОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ
METHOD OF PRODUCING POROUS GRANULATED 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 пористой аммиачной селитры. Изобретение может быть использовано для изготовления широкого круга взрывчатых веществ смесевого типа.
Область техники
3+
Из уровня техники известен способ получения гранулированной пористой аммиачной селитры путем введения в концентрированный плав аммиачной селитры сульфата трехвалентного железа в виде его водного раствора в количестве 0,06÷0,08% мас. в пересчете на Fe, затем вводят водную суспензию порообразующей добавки, состоящей из мела, диспергатора НФ и стеарата натрия или стеарата калия в соответсвующих количествах 0,1÷0,4% мас.; 0,01÷0,05% мас.; 0,0002÷0,001% мас., взятых по отношению к массе конечного продукта и гранулируют приллированием (патент RU 2078065 С1 [Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза, Березниковское акционерное общество «Азот»] 27.04.1997).
Недостатками данного метода являются:
- повышенное количество воды, вносимое с добавкам в получаемые гранулы аммиачной селитры, что резко снижает статическую прочность гранул, увеличивает их слеживаемость и ухудшает устойчивость к термическим циклам (снижение прочности в 2 раза за 1-2 цикла);
3
- введение мела (СаСО), который частично превращается в нитрат кальция, снижающий качество гранул, увеличивая их слеживаемость, снижая статическую прочность и ухудшая устойчивость к термическим циклам;
- приготовление и введение в расплав аммиачной селитры порообразующей добавки в виде смеси поверхностно-активных веществ (диспергатора НФ и стеаратов натрия или калия) и порообразущего компонента (мела) приводит к вспениванию приготавливаемой водной суспензии, затрудняющему ее приготовление, перекачивание и дозирование;
- необходимость переоборудования имеющихся производств аммиачной селитры в башнях.
Известен способ получения гранулированной пористой аммиачной селитры, согласно которому в раствор аммиачной селитры в качестве стабилизирующей добавки вводят аммонийную соль фосфорной кислоты в количестве 0,3÷1,0% мас. и аммонийную соль серной кислоты в количестве 0,03÷0,25% мас. по отношению к аммиачной селитре или используют фосфорную кислоту в количестве 0,3÷1,0% мас. и серную кислоту в количестве 0,03÷0,25% мас. по отношению к аммиачной селитре. Полученный раствор упаривают до состояния плава, содержащего 0,2-0,3% мас. воды. В полученный плав последовательно вводят насыщенный водный раствор поверхностно-активного вещества, диспергатора НФ, при температуре его кипения, а затем порообразующую добавку в виде насыщенных при температуре 40°С водных растворов карбоната аммония в воде или смеси карбоната аммония и аммиачной селитры в воде, или смеси карбоната аммония, карбамида и аммиачной селитры в воде. Полученный плав диспергируют на капли, кристаллизуют их, охлаждают полученные гранулы и кондиционируют их (патент RU 2396239 С1 (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова») 10.08.2010).
Недостатками данного метода являются:
- повышенное количество воды, вносимое с добавками в получаемые гранулы аммиачной селитры;
- малая прочность, плохая устойчивость к термическим циклам и удерживающая способность;
- приготовление и введение в расплав аммиачной селитры порообразующей добавки приводит к вспениванию приготавливаемой водной суспензии, затрудняющему ее приготовление, перекачивание и дозирование;
- необходимость переоборудования имеющихся производств аммиачной селитры в башнях.
Наиболее близким технологическим решением является способ получения гранулированного известково-аммиачного удобрения окатыванием во вращающемся грануляторе, включающий подачу в качестве центров гранулообразования исходного гранулированного удобрения, причем в качестве центров гранулообразования используют приллированные гранулы аммиачной селитры, на которые при окатывании одновременно наносят подаваемые раздельно жидкую и твердую составляющие, причем в качестве жидкой составляющей используют водный раствор, имеющий температуру 100-110°С, содержащий 80-90% мас. аммиачной селитры и добавку, включающую 2% мас. сульфата аммония, 2% мас. каустического магнезита и 0,5% мас. фосфата аммония, или добавку, включающую 1% мас. каустического магнезита и 1% мас. фосфата аммония, а в качестве твердой составляющей используют эмульгирующую и порообразующую добавки - карбонаты кальция и магния. Твердую составляющую вводят в виде порошка с размером частиц 50-200 мкм. Температуру в грануляторе поддерживают в диапазоне 40-80°С, а процесс гранулирования окатыванием ведут в грануляторах тарельчатого типа (RU 2367638 С1 (Таран А.Л., Таран А.В., Таран Ю.А., 20.09.2009). Данный способ выбран в качестве прототипа.
Недостатками данного способа являются:
- способ не предусматривает получение пористой аммиачной селитры, пригодной для использования в качестве промышленного взрывчатого вещества;
- повышенное количество воды, вносимое с добавкам в получаемые гранулы аммиачной селитры, что резко снижает статическую прочность гранулы и увеличивает их слеживаемость.
Сущность изобретения
3
Технический результат настоящего изобретения заключается в создании технологии, позволяющей получать гранулированную пористую аммиачную селитру с повышенной статической прочностью (до 22 Н/гранулу), повышенной устойчивостью к термическим циклам -20°С↔60°С, с регулируемой впитывающей (от 8 до 18%) и удерживающей (от 5,0 до 9,0%) способностью гранул по дизельному топливу, а также их насыпной плотностью (от 720 до 890 кг/м) в аппаратах тарельчатого типа с использованием в качестве ретура гранул аммиачной селитры, получаемых приллированием.
Технический результат достигается тем, что:
- требуемая прочность кристаллического каркаса обеспечивается введением в аммиачную селитру стабилизирующей добавки в виде оксида магния;
- задача порообразования решается введением порообразующей добавки, а также нагреванием получающихся гранул до температуры 100°С с испарением воды, вносимой в гранулу с раствором аммиачной селитры. Испаряясь, вода придает грануле пористую структуру.
Процесс получения гранулированной пористой аммиачной селитры по заявленному способу производится следующим образом: приллированная аммиачная селитра из агрегата АС-72 с магнезиальной добавкой (оксид магния в виде каустических магнезитов ПМК-75, ПМК-83, ПМК-87 или азотнокислотной вытяжки) сельскохозяйственного назначения рассеивается, отбираются фракции гранул размерами <1 мм и 1-2 мм, которые используются в описываемом процессе в качестве ретура. Затем готовится водный раствор аммиачной селитры с концентрацией 80-90% мас. с магнезиальной добавкой в количестве 0,5-2% мас. На агрегате этот раствор получается после нейтрализации азотной кислоты аммиаком в аппарате Использования Теплоты Нейтрализации (ИТН). Используя этот водный раствор аммиачной селитры с магнезиальной добавкой, распыляют его в количестве от 10 до 50% мас. на имеющиеся гранулы ретура в аппарате тарельчатого типа, посредством распыления через механическую или пневматическую форсунку, при подаче мелкодисперсной (40-200 мкм) порообразующей добавки в количестве 0,1-1% мас. В качестве порообразующей добавки можно использовать карбонаты кальция и магния, а также их смеси, карбонаты калия, натрия и аммония и их смеси, карбамид, диспергатор НФ. Порообразующую добавку можно подавать в виде насыщенного при температуре 80-100°C водного раствора в количестве 0,1-1% мас. в пересчете на сухое вещество, не смешивая предварительно с исходным 80-90%-ным раствором аммиачной селитры, во избежание преждевременной конверсии. Полученные гранулы рассеивают и сушат до остаточной влажности 0,2-0,5% по Фишеру.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В тарельчатый аппарат непрерывно подается:
(1) - гранулированная аммиачная селитра в количестве 800±10 кг/ч с температурой 20-30°C и диаметром гранул до 2 мм;
(2) - 80-90%-ный водный раствор аммиачной селитры из аппарата ИТН со стабилизирующей магнезиальной добавкой в виде каустических магнезитов ПМК-75, ПМК-83, ПМК-87 или азотнокислотной вытяжки в количестве 0,5% мас. через форсунку в виде газокапельного потока в количестве 400±5 кг/ч и температурой 80-90°C;
(3) - одновременно в пространстве и времени подается порообразующая добавка в виде насыщенного при температуре 80°C водного раствора, состоящая из смеси карбонатов кальция и магния в соотношении 1:1 в количестве 0,1% мас. в пересчете на сухое вещество;
3
(4) - нагретый до температуры 100-120°C воздух в количестве 2000±200 м/ч и компенсационный обогрев тарельчатого гранулятора;
(5) - полученные гранулы рассеивают и сушат до остаточной влажности 0,2-0,5% по Фишеру.
Пример 2.
Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия состоят в том, что в (2) стабилизирующую добавку вводили в виде каустических магнезитов ПМК-75, ПМК-83, ПМК-87 или азотнокислотной вытяжки в количестве 1% мас. с неизменным положительным эффектом; в (3) вводили порообразующую добавку в виде насыщенного при температуре 100°C водного раствора смеси карбонатов кальция и магния в соотношении 1:1 в количестве 0,5% мас. в пересчете на сухое вещество.
Пример 3.
Осуществление способа согласно примеру 1. Отличия состоят в том, что в (2) стабилизирующую добавку вводили в виде каустических магнезитов ПМК-75, ПМК-83, ПМК-87 или азотнокислотной вытяжки в количестве 2% мас. с неизменным положительным эффектом; в (3) вводили порообразующую добавку в виде насыщенного при температуре 100°C водного раствора смеси карбонатов кальция и магния в соотношении 1:1 в количестве 1% мас.
Пример 4.
Осуществление способа согласно примеру 1 с изменениями, зафиксированными в примере 2. Дополнительное отличие состоит в том, что в (3) вводили порообразующую добавку в виде смеси карбонатов калия, натрия и аммония в соотношении 1:1:1 в количестве 0,5% мас.
Пример 5.
Осуществление способа согласно примеру 1 с изменениями, зафиксированными в примере 2. Дополнительное отличие состоит в том, что в (3) вводили порообразующую добавку в виде карбамида в количестве 0,5% мас.
Пример 6.
Осуществление способа согласно примеру 1 с изменениями, зафиксированными в примере 2. Дополнительное отличие состоит в том, что в (3) вводили порообразующую добавку в виде мелкодисперсных частиц размером 40 мкм.
Пример 7.
Осуществление способа согласно примеру 1 с изменениями, зафиксированными в примере 2. Дополнительное отличие состоит в том, что в (3) вводили порообразующую добавку в виде мелкодисперсных частиц размером 200 мкм.