УЛУЧШЕНИЕ АНТИСЛЕЖИВАЮЩИХ СВОЙСТВ ЧАСТИЦ НИТРАТА АММОНИЯ ПРИ ХРАНЕНИИ В ЗАКРЫТОМ КОНТЕЙНЕРЕ
IMPROVED ANTI-CAKING PROPERTIES OF AMMONIUM NITRATE PARTICLES DURING STORAGE IN A CLOSED CONTAINER

Область техники настоящего изобретения
[0001] Настоящая заявка относится к улучшению антислеживающих свойств частиц нитрата аммония при хранении в закрытом контейнере.
Уровень техники настоящего изобретения
4
3
[0002] Нитрат аммония (AN) (NHNO) представляет собой гигроскопичное химическое соединение, которое при нахождении в контакте с влагой и влажным воздухом абсорбирует влагу, в результате чего частицы теряют некоторые из своих физических свойств, более конкретно, необходимые для хранения и обращения свойства (например, частицы могут становиться непрочными и терять свою твердость, или становиться сжимаемыми или склонными к термоциклированию и дегрануляции и т.д.), а также проявляют тенденцию к слипанию в течение хранения. Слипание происходит, когда частицы приклеиваются друг к другу и образуют агломераты.
[0003] Твердые частицы нитрата аммония могут быть получены в форме дробинок, гранул, таблеток, хлопьев или кристаллов. Гранулы, например, могут быть получены в высокоплотной или низкоплотной форме в зависимости от способа получения (в частности, от концентрирования расплава AN перед гранулированием). В зависимости от заданного применения продукта оказываются желательными различные типы продуктов на основе нитрата аммония. Высокоплотные дробинки или гранулы нитрата аммония, как правило, применяют в качестве удобрения. Так называемый технический нитрат аммония (TAN) применяют не в качестве удобрения, а, например, в промышленном производстве взрывчатых веществ и топлива для реактивных двигателей или в некоторых медицинских приложениях. Могут быть определены различные сорта TAN, такие как, например, кристаллический сорт, который имеет высокую плотность, а также ANE (нитрат аммония для эмульсий). Пористые гранулы нитрата аммония (ANPP), которые имеют низкую плотность, используют, главным образом, в качестве ингредиента твердого окислителя для взрывчатых композиций, таких как взрывчатая смесь нитрата аммония и дизельного топлива (ANFO), водостойкая (WR) ANFO, тяжелая ANFO, эмульсии или гели на водной основе.
[0004] При работе с частицами AN на них воздействует воздух, и они проявляют свою способность поглощения влаги. Чтобы сохранять хорошее качество продукта в течение хранения, один аспект, который следует учитывать, представляет собой содержание воды в продукте, и это означает исходное получение частиц, имеющих относительно низкое содержание воды, и последующее сохранение этого содержания воды на относительно низком уровне в течение всего срока службы продукта. В данном контексте относительно низкое содержание воды означает, что доступная для слипания «свободная вода» присутствует в низком содержании, и, напротив, основная части воды присутствует в связанном состоянии или переходит в него и, без ограничения теорией, становится недоступной для осуществления слипания частиц AN.
3
2
[0005] Нитрат магния (Mg(NO)) представляет собой добавку, используемую в качестве осушителя в смеси с AN. Осушитель представляет собой гигроскопичное вещество, которое создает или поддерживает состояние сухости вблизи себя. Без ограничения теорией, механизм действия нитрата магния представляет собой связывание воды посредством образования двойных солей, причем в условиях окружающей среды один моль нитрата магния может связывать несколько молей воды. Если вода, содержащаяся в частицах AN, фактически связана нитратом магния, она перестает быть свободной, тенденция к слипанию может быть значительно уменьшена, и физические свойства улучшаются.
[0006] Один возможный способ представляет собой добавление и смешивание твердых частиц чистого нитрата магния с твердыми частицами AN. Однако одна проблема, связанная с этим, заключается в том, что трудно удалить достаточное количество воды из частиц нитрата магния, чтобы сделать их способными абсорбировать достаточное количество воды из частиц AN. Для удаления основной массы воды из частиц чистого нитрата магния требуется относительно высокая температура. Однако когда применяют такие высокие температуры, нитрат магния может превращаться в стеклообразное состояние, и в результате этого у таких частиц нитрата магния уменьшаются способности связывания воды. Таким образом, может оказаться технически проблематичным получение твердых частиц чистого нитрата магния с достаточными способностями связывания воды.
[0007] Наиболее часто используемый способ представляет собой добавление нитрата магния в расплав AN перед образованием конечных частиц, как правило, в количестве от 1 до 2 мас. %. Тем не менее, в связи с этим также существуют проблемы.
Например, когда ANPP получают посредством гранулирования, пористость образуется за счет сохранения некоторого количества воды в грануле и последующего испарения воды посредством пропускания гранул через сушилки. После удаления воды из гранулы остается некоторая пористость, которая является желательной, и ANPP может затем абсорбировать дизельное топливо с образованием хорошо известной и распространенной взрывчатой смеси нитрата аммония и дизельного топлива (ANFO). Для высушивания гранулированного AN с образованием ANPP сушилка должна работать при температуре, при которой основная масса гидратационной воды, которая присутствует в нитрате магния, на практике не может быть фактически удалена, и это означает существенное уменьшение эффекта нитрата магния в качестве осушителя. Кроме того, когда ANPP применяют в качестве ингредиента твердого окислителя для взрывчатых композиций, частицы ANPP должны быть способными абсорбировать достаточное количество топлива равномерным образом для повышения реакционной способности. Когда нитрат магния добавляют в расплав перед образованием конечных частиц, нитрат магния уменьшает или модифицирует образование пористости в ANPP, в результате чего уменьшается абсорбционная способность частиц, и, следовательно, снижается качество окислителя для взрывчатых композиций. В патентной заявке WO 00/07938 описана другая возможность получения продуктов на основе нитрата аммония, имеющих улучшенную термическую устойчивость. В этой патентной заявке раскрыто, что твердый осушитель механически перемешивают с частицами нитрата аммония. Согласно описанию твердый осушитель представляет собой инертное абсорбирующее воду неорганическое соединение, такое как гель диоксида кремния, или частицы AN, содержащие нитрат магния или покрытые нитратом магния. В описании отсутствуют какие-либо подробности в отношении того, что представляют собой частицы AN, содержащие нитрат магния, и в заявке WO 00/07938 раскрыто, что высушивающий эффект был достигнут посредством механического перемешивания и равномерного распределения осушителя с частицами AN, и описаны только эксперименты, проведенные с частицами AN, покрытыми нитратом магния.
[0008] Следовательно, цель настоящей заявки заключается в том, чтобы предложить решение с применением нитрата магния в качестве осушителя таким способом, чтобы максимально увеличить его осушающее действие и сократить до минимума, слипание частиц AN, насколько это возможно, без необходимости равномерного распределения осушителя с частицами AN. Кроме того, цель настоящей заявки заключается в обеспечении того, чтобы нитрат магния в качестве осушителя производил минимальное неблагоприятное воздействие на конечное применение и свойства частиц AN, включая, например, их пористость, и максимальное положительное воздействие на конечное применение частиц AN и, в частности, на их физические свойства.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
[0009] Согласно первому аспекту настоящей заявки описан закрытый контейнер, содержащий частицы AN в количестве от 91 до 99,75 мас. % и осушитель в количестве от 0,25 до 9 мас. %, причем:
- частицы AN имеют содержание воды от 0 до 0,7 мас. %; и
- осушитель состоит из частиц, содержащих от 50 до 95 мас. % AN и от 5 до 50 мас. % нитрата магния, диспергированного в AN.
При добавлении осушителя в частицы AN в контейнере осушитель поглощает по меньшей мере некоторую часть влаги из частиц AN, предотвращая слипание или ограничивая его степень. Требуется добавление лишь относительно небольшого количества осушителя по сравнению с частицами AN для получения достаточного эффекта осушителя. Следующее важное преимущество заключается в том, что осушитель не должен быть обязательно распределенным равномерно между частицами AN, чтобы обеспечивать желательный эффект осушителя. Осушитель может находиться в одном месте в закрытом контейнере, и неожиданно отсутствует необходимость механического перемешивания осушителя в объеме AN. Разумеется, такой же эффект осушителя будет получен, когда осушитель распределен среди частиц AN. Поскольку в частицы AN добавляют небольшое количество осушителя, это не влияет или лишь незначительно влияет на общую пористость продукта, содержащего частицы AN с добавкой осушителя, по сравнению с частицами AN без добавленного осушителя, что обеспечивает хорошую абсорбцию дизельного топлива, а также влияние на конечное применение частиц AN. С другой стороны, пористость частиц AN фактически улучшается, поскольку физические свойства продукта лучше сохраняются в течение всего срока службы продукта; продукт будет разлагаться в меньшей степени и сохранять свои исходные качества в большей степени. Следующее преимущество добавления частиц осушителя, содержащих нитрат магния, в частицы AN заключается в том, что если по какой-либо причине содержание воды в частицах AN превышает нормальный уровень, например, когда неправильно функционирует оборудование для высушивания частиц AN, или когда климатические условия могут ограничивать эксплуатацию производственного предприятия его максимальной продемонстрированной производительностью, добавление дополнительного осушителя в частицы AN перед упаковкой может легко решить эту или какую-либо аналогичную проблему. Это приводит к улучшению эксплуатации и увеличению срока службы производственного предприятия. Следующее преимущество добавления частиц осушителя, содержащих нитрат магния, заключается в том, что поскольку он имеет такую же химическую природу, как нитрат аммония, он также хорошо растворяется в воде и не ослабляет, но усиливает общий заданный эффект в большинстве применений AN, например, эффект окислителя в составе взрывчатых веществ.
[0010] Согласно варианту осуществления настоящей заявки закрытый контейнер содержит от 94 до 97 мас. % частиц AN и от 3 до 6 мас. % осушителя, причем осушитель содержит от 88 до 93,3 мас. % AN, от 6 до 10 мас. % нитрата магния, диспергированного в AN, и от 0,7 до 2 мас. % воды.
[0011] Согласно более конкретному варианту осуществления закрытого контейнера по настоящей заявке конечная концентрация нитрата магния в суммарном количестве частиц AN и осушителя составляет от 0,12 до 4,5 мас. %, более конкретно от 0,12 до 2 мас. %, еще более конкретно от 0,12 до 1 мас. % и наиболее конкретно от 0,12 до 0,45 мас. %.
[0012] Согласно варианту осуществления полное количество частиц AN и осушителя составляет 100 мас. %. Другими словами, согласно таким вариантам осуществления в частицы AN не может быть введена никакая другая добавка, за исключением осушителя. Согласно другим вариантам осуществления могут присутствовать и другие добавки. Например, при получении ANPP обычно вводят внутреннюю добавку для получения хорошей пористости.
[0013] Согласно варианту осуществления закрытого контейнера по настоящей заявке частицы AN и частицы осушителя имеют одинаковую форму и одинаковый средний размер частиц. Это приводит к тому, что частицы осушителя становятся неотличимыми от частиц AN и, следовательно, незаметными. Это имеет особое значение, когда концентрация нитрата магния в осушителе является низкой, и/или требуемое количество осушителя является сравнительно высоким, и не имеет большого значения, когда осушитель имеет высокую концентрацию нитрата магния, или его требуемое количество является очень низким. Например, когда только 0,5 мас. % осушителя смешивают с 99,5 мас. % частиц AN, форма или размер частиц осушителя имеет меньшее значение, чем когда, например, 5 мас. % осушителя смешивают с 95 мас. % частиц AN.
[0014] Согласно возможному варианту осуществления закрытого контейнера по настоящей заявке медианный массовый размер частиц для частиц AN и частиц осушителя составляет от 0,05 до 10,00 мм. Медианный массовый размер частиц для частиц AN и частиц осушителя составляет, в частности, от 0,10 до 7,50 мм, более конкретно от 0,50 до 5,00 мм, еще более конкретно от 0,75 до 3,00 мм и, наиболее конкретно от 1,00 до 2,00 мм.
[0015] Согласно варианту осуществления закрытого контейнера по настоящей заявке частицы AN представляют собой частицы ANPP, имеющие содержание воды от 0,05 до 0,3 мас. %. Добавление осушителя в ANPP не будет производить неблагоприятное воздействие на безопасность ANPP, но будет улучшать его посредством предотвращения слипание, образования пыли и т.д. Кроме того, нитрат магния, присутствующий в осушителе, будет даже увеличивать взрывную мощность при применении смеси ANPP и осушителя в качестве ингредиент твердого окислителя для взрывчатых композиций вследствие присутствующего содержания нитрата.
[0016] Согласно другому варианту осуществления закрытого контейнера по настоящей заявке частицы AN представляют собой ANPP, AN высокой плотности или AN, содержащий удобрения. Согласно более конкретным вариантам осуществления AN высокой плотности может представлять собой дробинки, гранулы или кристаллы AN высокой плотности.
[0017] Поскольку магний представляет собой вторичное питательное вещество, когда AN используют в качестве удобрения, и, кроме того, магний в нитрате магния присутствует в водорастворимой форме, в которой он является непосредственно доступным для поглощения культурными растениями, добавление частиц осушителя в дробинки или гранулы AN высокой плотности или в удобрения на основе AN будет производить положительное воздействие на свойства частиц AN в качестве удобрения.
[0018] Согласно конкретному варианту осуществления по настоящей заявке частицы AN имеют содержание воды от 0,01 до 0,5 мас. %, более конкретно от 0,02 до 0,3 мас. %.
[0019] Согласно варианту осуществления закрытого контейнера по настоящей заявке закрытый контейнер представляет собой закрытый крупногабаритный мягкий контейнер.
[0020] Согласно второму аспекту настоящей заявки раскрыт способ хранения частиц нитрата аммония (AN) с улучшенными антислеживающими свойствами, причем способ включает следующие стадии:
- получение частиц AN, имеющих содержание воды от 0 до 0,7 мас. %;
- получение осушителя, состоящего из частиц, содержащих от 50 до 95 мас. % AN и от 5 до 50 мас. % нитрата магния, диспергированного в AN;
- заполнение контейнера материалом, содержащим от 0,25 до 9 мас. % осушителя и от 91 до 99,75 мас. % частиц AN; и
- закрытие контейнера.
[0021] Согласно варианту осуществления по настоящей заявке способ включает следующие стадии:
- получение частиц AN, имеющих содержание воды от 0 до 0,6 мас. %;
- получение осушителя, состоящего из частиц, содержащих от 88,8 до 93,3 мас. % AN, от 6 до 10 мас. % нитрата магния, диспергированного в AN, и от 0,7 до 1,2 мас. % воды;
- заполнение контейнера материалом, содержащим от 3 до 6 мас. % осушителя и от 94 до 97 мас. % частиц AN;
- закрытие контейнера.
[0022] Согласно варианту осуществления по настоящей заявке стадии способа получения осушителя, содержащего частицы, которые описаны выше, включают следующие стадии:
- реакция аммиака и азотной кислоты в реакторе с образованием водного раствора нитрата аммония;
- пропускание водного раствора нитрата аммония через по меньшей мере один испаритель с образованием потока нитрата аммония, содержащего менее чем 6 мас. % воды;
- добавление магнийсодержащего соединения в азотную кислоту перед введением в реактор, или непосредственно в реактор, или в водный раствор нитрата аммония перед введением в испаритель, или перед введением в конечный испаритель, когда присутствует более чем один испаритель; и
- затвердевание нитрата аммония, содержащего нитрат магния, диспергированный в нитрате аммония.
[0023] Магнийсодержащее соединение может представлять собой водный раствор нитрата магния.
[0024] Согласно конкретному варианту осуществления стадия затвердевания может включать образование дробинок, гранул, хлопьев или таблеток.
[0025] Согласно другому конкретному варианту осуществления способа содержание воды в потоке нитрата аммония перед затвердеванием составляет менее чем 3 мас. %, более конкретно менее чем 2 мас. % или еще более конкретно менее чем 1 мас. %.
[0026] Согласно следующему варианту осуществления по настоящей заявке способ дополнительно включает стадию покрытия осушителя органической или минеральной композицией. Покрытие может быть использовано для сокращения до минимума поглощения влаги перед заполнением контейнера. Примеры органических покрытий, которые могут быть использованы для сокращения до минимума слипания и/или поглощения влаги, представляют собой, помимо прочих, покрытия, содержащие масла и смеси, такие как воск, воскообразные поверхностно-активные вещества, парафин, полимеры и т.д. Как правило, такие покрытия также содержат известные добавки, такие как, например, амины и т.д.
Примеры соответствующих минеральных покрытий, которые сокращают до минимума слипание и/или поглощение влаги, представляют собой, помимо других веществ, порошкообразные материалы, такие как тальк, глина и т.д.
[0027] Согласно другому варианту осуществления способа по настоящей заявке на стадии получения частиц AN получают пористые гранулы нитрата аммония (ANPP), имеющие содержание воды от 0,05 до 0,3 мас. %.
[0028] Согласно следующему варианту осуществления способа по настоящей заявке на стадии получения частиц AN получают дробинки или гранулы нитрата аммония высокой плотности, имеющие содержание воды от 0,05 до 0,5 мас. %.
[0029] Согласно следующему варианту осуществления способа по настоящей заявке частицы AN покрывают органической или минеральной композицией для сокращения до минимума слипания и поглощения влаги.
[0030] Согласно конкретному варианту осуществления способа по настоящей заявке контейнер представляет собой крупногабаритный мягкий контейнер.
[0031] Согласно варианту осуществления способа по настоящей заявке получают закрытый контейнер по настоящей заявке, который описан выше.
Краткое описание фигур
[0032] Далее варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны в настоящем документе со ссылкой на сопровождающие фигуры, в числе которых: фиг.1 представляет упрощенную схему способа получения частиц AN; и фиг.2 представляет упрощенную схему способа получения осушителя, состоящего из частиц, содержащих AN с нитратом магния, диспергированным в AN.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
[0033] Один способ сохранения низкого содержания воды представляет собой хранение продукта и обращение с ним в контейнере. Примеры закрытых контейнеров представляют собой, помимо прочих, закрытые барабаны, закрытые мягкие контейнеры и, более конкретно, закрытые крупногабаритные мягкие контейнеры. Крупногабаритный мягкий контейнер, также известный как гибкий промежуточный контейнер для насыпных грузов (FIBC), мягкий контейнер для насыпных грузов или мягкий контейнер большой емкости, представляет собой промышленный контейнер, изготовленный из гибкого материала, который предназначен для хранения и транспортировки сухих твердых продуктов, которые будут сохранять идеальную сыпучесть. Контейнер может быть закрыт любым традиционным способом, и в случае мягких контейнеров они могут быть закрыты посредством термосклеивания или с помощью манжеты. Малогабаритный контейнер означает мягкий контейнер, который в наполненном состоянии не является чрезмерно тяжелым, и с ним можно обращаться вручную без применения специализированного оборудования или машин, причем его масса, как правило, составляет от приблизительно 20 кг до не более чем 50 кг. В качестве сравнения, крупногабаритные мягкие контейнеры, как правило, имеют массу, составляющую приблизительно 1000 кг, например, от 800 до 1200 кг или от 600 до 1500 кг. Применение закрытого контейнера может уменьшать слипание по сравнению с хранением без упаковки, однако все же является благоприятным добавление осушителя.
[0034] Внутри контейнера, такого как мягкий контейнер, например, вследствие укладки мягких контейнеров друг на друга, на частицы может воздействовать повышенное давление, которое приводит к слипанию, в частности, на дне мягких контейнеров при их укладке друг на друга. Кроме того, частицы могут также поглощать влагу, если, например, мягкий контейнер может быть поврежден, и/или, если он закрыт неплотно, отсутствует водонепроницаемость, и/или если материал, используемый для изготовления мягкого контейнера, является не вполне водонепроницаемым. Кроме того, на частицы AN при хранении в закрытых контейнерах могут воздействовать колебания температуры и механические напряжения, в частности, если частицы AN перевозят морским транспортом и хранят в крупногабаритных мягких контейнерах в течение продолжительных периодов времени. Колебания температуры и механические напряжения могут наносить вред продукту, вызывая в частицах AN, например, фазовые переходы, которые приводят к образованию пыли и слипанию. В твердом состоянии AN состоит из нескольких кристаллических фаз, которые переходят друг в друга при температурах фазовых переходов, приводящих к изменениям структуры и плотности частиц. Это явление известно как термическое набухание и может приводить к дегрануляции, образованию пыли и слипанию. Фазовые переходы, происходящие при температуре около 32,3°С, которая может легко возникать в различных климатических условиях или в различные времена года (например, если солнечное излучение приводит к локальному повышению температуры продукта и т.д.), усиливают тенденцию частиц AN к дегрануляции и слипанию. Таким образом, даже относительно небольшие количества воды в частицах в контейнере могут производить значительное воздействие на слипание.
[0035] Присутствие осушителя может быть использовано в контейнере любого размера, и преимущества уменьшенного слипания можно наблюдать в любом закрытом контейнере. Тем не менее, технологичность превращается в более важную проблему в случае увеличения объемов частиц AN, и, таким образом, присутствие осушителя производит более значительное воздействие в случае крупногабаритных мягких контейнеров по сравнению, например, с малогабаритными мягкими контейнерами.
[0036] Настоящая заявка относится к закрытому контейнеру, который содержит частицы AN и частицы осушителя, присутствующие в количестве от 91 до 99,75 мас. % частиц AN и 0,25 до 9 мас. % частиц осушителя. Согласно варианту осуществления полное количество частиц AN и частиц осушителя составляет 100 мас. %, но согласно другим вариантам осуществления другие добавки или продукты могут присутствовать в частицах AN или смешиваться с ними.
3
2
3
2
2
⋅
[0037] Частицы осушителя содержат от 50 до 95 мас. % AN и от 5 до 50 мас. % нитрата магния (Mg(NO)). Нитрат магния диспергирован в объеме осушителя. После смешивания осушителя с частицами AN нитрат магния может быть представлен как Mg(NO)xHO, и, как правило, он содержит воду в молярной концентрации х от 0 до 6. Чтобы иметь хорошую способность связывания воды, значение х должно быть минимально возможным, составляя, как правило, ниже 4,5. Было показано, что при значениях х ниже 6 частицы AN сохраняют хорошие антислеживающие свойства. При значениях х ниже 4,5 частицы AN будут дополнительно сохранять хорошие противонабухающие свойства. Еще меньшие значения х обеспечивают дополнительные буферные свойства в случае любых проблем или других явлений, которые могут возникать в течение хранения. Значения х выше 6, как правило, показывают, что нитрат магния потерял свою способность связывания дополнительной воды.
[0038] Частицы осушителя содержат от 50 до 95 мас. % AN и от 5 до 50 мас. % нитрата магния. Частицы осушителя могут также содержать воду. Согласно возможному варианту осуществления частицы осушителя перед помещением в контейнер содержат:
- от 88,8 до 93,3 мас. % AN;
- от 6 до 10 мас. % нитрата магния, диспергированного в AN; и
- от 0,7 до 1,2 мас. % воды.
[0039] Способность осушителя выступать в качестве осушителя зависит непосредственно от его способности связывания воды, таким образом, от его исходного содержания воды и присутствующего количества нитрата магния. Когда осушитель содержит большее количество нитрата магния, требуется меньшее количество осушителя. С другой стороны, когда осушитель содержит меньшее количество нитрата магния, то требуется большее количество осушителя. Соответственно, также может быть полезным определение полной концентрации нитрата магния по отношению к полному количеству частиц AN и частиц осушителя. Таким образом, концентрация нитрата магния может быть определена от 0,12 до 4,5 мас. %, или от 0,12 до 2 мас. %, еще более конкретно от 0,12 до 1 мас. % и наиболее конкретно от 0,12 до 0,45 мас. % по отношению к полному количеству частиц AN и частиц осушителя.
[0040] Промышленное получение частиц AN включает следующую кислотно-основную реакцию азотной кислоты с аммиаком:
[0041] На фиг.1 проиллюстрирован упрощенный способ получения частиц AN. Аммиак используют в газообразной форме, а азотная кислота является концентрированной и содержит, как правило, более чем 50% кислоты и менее чем 50% воды. Аммиак и азотную кислоту вводят в производящий AN реактор (10). После образования раствора AN в концентрации, обычно составляющей приблизительно от 80 до 83%, раствор направляют в первый испаритель (20), и избыток воды обычно испаряют, доводя содержание нитрата аммония (AN) до приблизительно 95% (например, от 93 до 98%). Затем этот более концентрированный раствор AN может быть направлен во второй испаритель (30) для получения почти безводного материала, так называемого расплава AN, имеющего в зависимости от сорта концентрацию от 98 до 99,9%. Согласно некоторым вариантам осуществления расплав AN содержит менее чем 3 мас. % воды, менее чем 2 мас. % воды или даже менее чем 1 мас. % воды. В этом примере использованы два испарителя, но в некоторых системах только один испаритель является необходимым для получения расплава AN, или, в качестве альтернативы, можно использовать три или большее число испарителей. В качестве альтернативы, раствор AN может быть непосредственно получен в концентрации от 93 до 98% непосредственно в реакторе, в зависимости от концентрации имеющейся азотной кислоты и общей оптимизации процесса на основании множества критериев (энергетический баланс, рециркуляция очищающего раствора, например, от паровой обработки, капитальные расходы и т.д.).
Затем расплав AN может быть подвергнут дополнительному процессу затвердевания в устройстве (40) для затвердевания. Образование дробинок, гранул, хлопьев или таблеток представляет собой примеры обычных стадий затвердевания. Например, расплав AN может затвердевать в различных формах, которые являются желательными, такие как дробинки (или мелкие шарики), которые получают в гранулировочной или распылительной колонне, или гранулы, которые получают посредством распыления и переворачивания во вращающемся барабане или посредством псевдоожижения в грануляторе с псевдоожиженным слоем, или таблетки, которые производит таблетировочная лента, или хлопья. После этого твердые частицы AN дополнительно охлаждают.
[0042] Как уже описано выше, в зависимости от применения, частицы AN могут также иметь различные формы и различные сорта.
[0043] Для получения частиц осушителя, одновременно содержащих AN и диспергированный в нем нитрат магния, также может быть использован такой же способ, который используют для получения частиц AN, с добавлением магнийсодержащего соединения. Это представлено на фиг.2, где звездочка использована для указания различных потенциальных точек, в которых может быть добавлено магнийсодержащее соединение. Например, магнийсодержащее соединение может быть добавлено в азотную кислоту перед введением в производящий AN реактор (10), или непосредственно в производящий AN реактор (10), или в поток AN перед первым испарителем (20), или перед вторым испарителем (30). Получаемый таким способом расплав, содержащий нитрат аммония и нитрат магния, может затвердевать, как описано выше, с образованием осушителя.
[0044] Согласно теории нитрат магния должен равномерно диспергироваться в объеме осушителя. Однако на практике, в течение охлаждения и кристаллизации осушителя, первые образующиеся кристаллы могут быть обогащены или обеднены нитратом магния по сравнению с кристаллами, которые образуются при менее высокой температуре. Без ограничения теорией, это может быть обусловлено образованием эвтектики AN и нитрата магния и общим составом. Несмотря на присутствие некоторого количества локализованного и закристаллизованного нитрата магния, можно считать, что в целом нитрат магния диспергирован в объеме частиц осушителя.
Как правило, нитрат магния добавляют в форме водного раствора нитрата магния. Таким образом, оказывается желательным добавление магнийсодержащего соединения перед конечным испарителем и образованием расплава, содержащего нитрат аммония и нитрат магния. Если бы водный раствор нитрата магния добавляли в расплав нитрата аммония, то присутствовала бы дополнительная вода, которую, как правило, необходимо удалять перед любой стадией затвердевания. Аналогично частицам AN, которые описаны выше, перед затвердеванием оказывается желательным содержание менее чем 3 мас. % воды в расплаве, содержащем нитрат аммония и нитрат магния, более конкретно менее чем 2 мас. % воды и еще более конкретно менее чем 1 мас. % воды.
[0045] Раствор нитрата магния может быть получен любым традиционным способом или приобретен в готовом виде. Для получения нитрата магния можно, например, ввести в реакцию оксид магния или карбонат магния с азотной кислотой.
[0046] Вместо добавления нитрата магния в форме водного раствора можно также получать нитрат магния на месте применения в растворе AN, например, посредством реакции оксида магния или карбоната магния и азотной кислоты или посредством введения в альтернативной форме, такой как твердый нитрат магния, содержащий кристаллизационную воду (нитрат магния в форме гидратированной соли).
[0047] После получения частиц AN на них можно наносить органические или минеральные покрытия, чтобы сократить до минимума слипание и/или поглощение влаги. Эти покрытия хорошо известны в технике и, как правило, имеют органический или минеральный состав. Для получения антислеживающих свойств ANPP можно наносить покрытие на ANPP перед упаковкой в контейнеры вместе с частицами осушителя.
[0048] Частицы осушителя не должны быть обязательно покрытыми, но нанесение покрытия может оказаться преимущественным в некоторых ситуациях. Например, покрытие частиц осушителя может ограничивать поглощение влаги перед упаковкой, или оно может быть использовано для окрашивания в определенный цвет, чтобы сделать частицы осушителя невидимыми или более заметными в зависимости от цвета продукта, подлежащего смешиванию. Как правило, покрытие наносят перед помещением в контейнер частиц AN и осушителя.
[0049] Медианный массовый размер частиц для частиц AN и частиц осушителя составляет от 0,05 до 10,00 мм. Медианный массовый размер частиц для частиц AN и частиц осушителя составляет, в частности, от 0,10 до 7,50 мм, более конкретно от 0,50 до 5,00 мм, еще более конкретно от 0,75 до 3,00 мм и, наиболее конкретно от 1,00 до 2,00 мм. Медианный массовый размер частиц представляет собой термин, обычно используемый для описания медианного диаметра частиц, где половину общей массы составляют частицы большего диаметра, и вторую половину общей массы составляют частицы меньшего диаметра. Размер таких частиц обычно измеряют посредством ситового анализа. Могут оказаться преимущественными частицы осушителя, которые близки по массам и размерам к частицам AN, но это не будет влиять на способность осушителя выступать в качестве осушителя внутри контейнера. Аналогичным образом, осушитель может быть диспергирован во всем объеме контейнера, или осушитель может находиться в одной или нескольких локализованных областях внутри контейнера, и в любом случае не прогнозируется изменение способности осушителя выступать в качестве осушителя.
[0050] Как правило, частицы AN имеют содержание воды от 0 до 0,7 мас. %, более конкретно от 0,01 до 0,5 мас. % и, еще более конкретно от 0,02 до 0,3 мас. %. Когда частицы AN присутствуют в форме ANPP для применения в составе взрывчатых веществ, содержание воды, как правило, составляет от 0,05 до 3 мас. %. Когда частицы AN присутствуют в форме дробинок или гранул AN высокой плотности, предназначенных для применения в составе удобрений, содержание воды, как правило, составляет от 0,05 до 0,5 мас. %.
[0051] Содержание воды во всех частицах, которые раскрыты в настоящей заявке, может быть определено стандартным методом титрования Карла Фишера с применением титранта CombiTitrant2 от компании Merck Millipore в качестве реагента Карла Фишера.
[0052] Кроме того, настоящая заявка относится к способу получения закрытого контейнера, содержащего заданное количество частиц AN и осушителя, которые описаны выше. Этот способ включает стадии получения частиц AN и осушителя, которые описаны выше, наполнение ими контейнера в количестве, которое описано выше, и закрытие контейнера.
[0053] Как правило, настоящая заявка является применимой к частицам ANPP, которые используют в качестве ингредиента твердого окислителя для взрывчатых композиций, поскольку указанные частицы представляют собой пористые частицы, которые проявляют склонность к слипанию. Кроме того, настоящая заявка является весьма применимой к кристаллическому AN, поскольку многочисленные применения кристаллического AN могут допускать присутствие нитрата магния, но не могут допускать присутствия традиционного покрытия (содержащего масло и воск с активными ингредиентами, такими как амины, алкилсульфонаты и т.д.), и, таким образом, слипание происходит вскоре после упаковки в мягкие контейнеры даже при относительно низком содержании воды.
Примеры
[0054] В приведенной ниже таблице 1 количество воды, выраженное в массовых процентах, было измерено для различного массового процентного содержания нитрата магния в частицах осушителя, полученных на экспериментальной установке. Другими словами, частицы, содержащие, например, 22% нитрата магния, могут иметь такое же низкое содержание воды, как частицы, содержащие 6% нитрата магния, или очень близкое к нему содержание.
[0055] Как можно выяснить из таблица 1, неожиданно было обнаружено, что чем выше массовое процентное содержание нитрата магния в частицах осушителя, тем ниже количество воды, что является пропорциональным по отношению к нитрату магния, т.е. тем более активным является нитрат магния. Это означает, что чем выше содержание нитрата магния в частицах осушителя, тем больше воды могут поглощать указанные частицы, и тем лучше эффект осушителя.
[0056] В приведенной ниже таблице 2 представлен ряд примеров возможных вариантов осуществления с различными количествами добавленного нитрата магния (мас. %) в частицах осушителя, различными количествами добавленного осушителя (мас. %) в полном количестве частиц AN и частиц осушителя и конечными концентрациями нитрата магния (мас. %) в полном количестве частиц AN и частиц осушителя.