способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ , включающий нейтpализацию азотной кислоты аммиаком, выпаpку с получением высококонцентpиpованного плава, введение поpодообpазующих добавок с последующей гpануляцией пpодукта, отличающийся тем, что пpедваpительно пеpед стадией выпаpки вводят pаствоp аммиачной селитpы, содеpжащий соединения кальция и фосфоpа в количестве в пеpесчете на CaO 0,015 - 0,04 мас.% и P₂O₅ 0,005 - 0,03 мас.%, а в качестве поpодообpазующих добавок используют каpбамид, кальциниpованную соду и диспеpгатоp НФ в количествах 0,1 - 0,5 мас.%, 0,05 - 0,2 мас.% и 0,005 - 0,2 мас.% соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения простых, дешевых, доступных и одновременно взрывобезопасных взрывчатых веществ, - игданитов и гранулитов М, применяемых в горной, горнорудной, угольной и водной промышленности.

Однако, как показало проведение экспериментов потребителями пористой гранулированной амселитры, оно применимо также для получения, например, нового вида комбизара, где процентное содержание тротила уменьшено практически в 2 раза.

Согласно последним исследованиям, изобретение может быть использовано для изготовления эмуланов, применяемых в водонаполненных скважинах.

Существует несколько принципиально различных способов получения пористой амселитры. Один из них основан на введении в плав амселитры разных порообразующих добавок. Суть заключается в том, что, распределяясь равномерно в объеме плава и вступая с ним в реакцию, выделяющиеся газы улетучиваются при грануляции, образуя поры, повышающие сорбционную способность полученного продукта. Применение порообразующих добавок позволяет получить селитру с повышенной удерживающей способностью гранул по отношению к дизельному топливу или другим нефтепродуктам до 6 мас.% вместо 0,9-1,5 мас.%. Однако при этом снижается прочность гранул.

Известен способ получения пористой селитры путем введения в плав NH₄NO₃ инфузорной земли, или инфузорной земли и карбамида, или одного карбамида. Однако пористая селитра, полученная с помощью одного карбамида, имеет очень хрупкие гранулы и, следовательно, мало пригодна в качестве товарного продукта. Предложенная смесь содержит от 0,5 до 3 мас.% инфузорной земли и от 0,1 до 0,3 мас.% карбамида. Высокое содержание инфузорной земли значительно снижает содержание основного вещества. Это делает невозможным применение пористой селитры в качестве удобрения. Помимо этого имеются затруднения при изготовлении порообразующих добавок: должна быть использована инфузорная земля специального сорта, имеющая невысокую плотность, карбамид перед дозировкой следует измельчать [1].

Известен также способ получения пористой селитры с повышенной прочностью гранул путем введения в плав NH₄NO₃ перед гранулированием мела с дисперсностью частиц 5-20 мм в количестве 0,25-3,0 мас.%. Прочность гранул готового пористого продукта составляет 500-550 г/гр [2].

Недостатком способа является применение порообразующей добавки в твердом виде и невозможность использования ее в жидком виде из-за незначительной растворимости в воде CaCO₃. Это создает значительные трудности при подаче твердой добавки на высоту гранбашни (более 60 м). При этом в значительном объеме используется ручной труд.

Прочность образцов пористой гранулированной селитры инофирм также находится в пределах 250-400 г/гр.

Известен также способ получения пористой селитры путем введения в плав NH₄NO₃ диспергатора НФ, применяемого в виде 10-40% водного раствора в количестве 0,01-0,1 мас.% от массы селитры. При сравнительно высокой впитывающей способности гранул (до 13 г на 100 г) прочность продукта сравнительно невысока - приблизительно 350 г/гр [3].

Этот способ взят в качестве прототипа.

В настоящее время возникла необходимость в обеспечении потребителей пористой селитры продуктами с более высокой прочностью гранул. При этом продукт должен сохранять свою прочность (с минимальной ее потерей) при долговременных смешанных перевозках.

Предлагается способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры путем нейтрализации NHO₃ аммиаком, выпарку раствора с получением плава, введение в плав аммиачной селитры смеси порообразующих добавок: кальцинированной соды, карбамида и диспергатора НФ, предварительное введение в раствор аммиачной селитры перед стадией выпарки раствора NH₄NO₃, содержащего соединения кальция и фосфора в количестве на CaO - 0,015-0,04 мас.% и P₂O₅ - 0,005-0,03 мас.%.

Количество вводимых порообразующих добавок: карбамида, кальцинированной соды и диспергатора НФ составляет соответственно, мас.%: 0,1-0,5, 0,05-0,2 и 0,005-0,2.

Диспергатор НФ является дефицитным продуктом, так как его в сравнительно небольшом количестве производит только Новомосковский завод органического синтеза.

Соединения CaO и P₂O₅, попадая в плав амселитры, содержащий сульфатную добавку в количестве 0,3-0,7 мас.%, вступая в реакцию с сульфатом аммония, образуют сульфатно-фосфатные и сульфатно-кальциевые соединения, способствующие повышению прочности гранул пористой селитры. Продукт имеет следующую характеристику: впитывающая способность гранул 9-16 г/100 г; сод. H₂O - 0,3-0,6 мас. % (по Фишеру); насыпной вес 0,71-0,85 г/см³; прочность гранул 560-780 г/гр.

Новизна способа состоит в том, что в раствор аммиачной селитры перед стадией выпарки вводят растворы соединений кальция и фосфора в пересчете на СaO 0,015-0,04 мас.% и на P₂O₅ 0,005-0,03 мас.%.

Новизна способа состоит также и в том, что значительно (в 6 раз) снижается нижний предел диспергатора НФ (до 0,005 мас.%) с одновременным сравнительно незначительным (в 2 раза) увеличением верхнего предела содержания кальцинированной соды, что дает возможность варьирования пределами изменения насыпного веса от 0,7 до 0,85 г/см³.

Применение CaO и P₂O₅ позволяет использовать конверсионые растворы цеха азофоски, количеством подаваемого конверсионного раствора возможно регулировать прочность гранул.

В табл.1 представлены результаты анализов образцов пористой селитры при введении конверсионных растворов, содержащих разное количество добавок кальция (CaO 0,015-0,04) и фосфора (P₂O₅ 0,005-0,03%).

Для сравнения приведены данные анализа пористого продукта без дополнительных добавок.

Как следует из табл.1, пористый продукт без дополнительного введения добавок отличается низкой прочностью гранул по сравнению с пористым продуктом по предлагаемому способу.

Одновременно с повышением прочности гранул готового продукта уменьшается процентное содержание уноса пыли аммиачной селитры, т.е. улучшается экология процесса.

Данные анализов, представленные в табл.2, получены как средние результаты при выпуске опытно-промышленных партий пористой гранулированной аммиачной селитры.

В табл. 3 представлены результаты анализа образцов пористой гранулированной аммиачной селитры, полученных при введении в плав амселитры (как порообразующих добавок) уменьшенного количества диспергатора НФ и увеличенного количества кальцинированной соды, что дает возможность широкого варьирования насыпным весом (по требованию потребителей).

Количественное содержание диспергатора НФ и соды были подобраны опытным путем с учетом высокой прочности гранул полученного продукта.

Как следует из табл. 3, уменьшение количества диспергатора НФ меньше 0,005 мас. % влияет на снижение величины впитывающей способности гранул, лежащей за пределами допустимой (согласно Извещению N 3 об изменении ТУ на пористую амселитру этот показатель должен быть не менее 9 г/100 г).

В результате проведения физико-химических исследований установлено, что устойчивость гранул образцов пористой гранулированной амселитры с повышенной прочностью гранул при температурных колебаниях 20-50^оС значительно выше по сравнению с образцами пористой селитры с более низкой прочностью гранул (см. табл.4).

Как следует из табл.4, гранулы пористой селитры повышенной прочности гранул под влиянием полиморфных превращений теряют прочность гранул в 3,4 раза после десяти циклов в то время, как гранулы пористой селитры с прочностью 350 г/гр - почти в 3 раза после пяти циклов.

Одновременно были проведены опыты по определению устойчивости гранул обоих образцов пористой селитры к минусовым температурным колебаниям (от - 35 до - 50^оС) в сравнении с устойчивостью гранул при t = - 50^оС.

Данные сведены в табл.5.

Основой данных опытов является проведение испытания на визуальное определение количества целых гранул (из 25 шт.), охлаждаемых в сосудах Дьюара при низких температурах (каждый цикл - 2 ч).

Как следует из табл.5, термостойкость гранул испытуемых образцов значительно выше (как при постоянной, так и при переменной температурах) в случае испытания гранул пористой селитры с повышенной прочностью гранул.

Изучение влагопоглощения обоих образцов пористой селитры статическим методом при относительной влажности воздуха 100% показало, что образец пористой селитры с повышенной прочностью гранул поглощает влаги меньше, чем образец с более низкой прочностью гранул. Это дает надежду на перевозку пористую селитру с высокой прочностью гранул в минераловозах и хопперах, что очень важно для потребителей.

Определение физико-химических характеристик, обеспечивающих поглощаемость дизельного топлива (5,5%) гранулами пористого продукта, представлены в табл.6.

Для сравнения представлен анализ образца рядовой гранулированной аммиачной селитры.

Как видно из табл.6, возможность поглощения 5,5% дизельного топлива (по сравнению с 2% у рядовой селитры) объясняется увеличением общего объема пор (в 1,6 раза); значительно большей прочностью гранул, увеличением удельной поверхности пор. Причем 76% объема пор приходится на макропоры и лишь меньшая его часть (24%) - на переходные поры. В образце рядовой гранулированной амселитры наблюдается та же картина распределения.

В примерах представлено изменение прочности гранул готового продукта после введения перед стадией выпарки раствора NH₄NO₃, содержащего соединения кальция и фосфора.

П р и м е р 1. В упаренный высококонцентрированный плав NH₄NO₃ в количестве 30 т/ч перед стадией грануляции вводят диспергатор НФ в количестве 12 кг/ч. При этом получают пористый продукт, имеющий следующую характеристику: впитывающая способность 13 г/100 г; удерживающая способность 5,5%; содержание H₂O по Фишеру 0,42%; насыпной вес 0,78 г/см³; гранулометрический состав по ТУ на пористую селитру; прочность гранул 350 г/гр.

П р и м е р 2. Перед стадией выпарки в раствор аммиачной селитры вводят раствор NH₄NO₃, содержащий соединения кальция и фосфора в пересчете на CaO в количестве 4,5 кг/ч (0,015 мас.%) и в пересчете на P₂O₅ в количестве 1,5 кг/ч (0,005 мас.%). Далее раствор упаривают до получения высококонцентрированного плава, и в плав в количестве 30 т/ч вводят порообразующие добавки: карбамид 75 кг/ч; кальцинированная сода 19 кг/ч; диспергатор НФ 12 кг/ч.

При этом получается продукт, имеющий следующую характеристику: впитывающая способность 12,8 г/100 г; удерживающая способность 5,5%; прочность гранул 760 г/гр; насыпной вес 0,82 г/см³; содержание H₂O (по Фишеру) 0,44%; гранулометрический состав по ТУ на пористую селитру. (56) 1. Патент США N 3447982, кл. C 05 B 1/04, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР N 767025, кл. C 01 C 1/18, C 05 C 1/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР N 421627, кл. C 01 C 1/18, 1973.