專利名稱：一種利用抗硬化劑制備松散性結(jié)晶硝酸銨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)今工業(yè)炸藥主成份結(jié)晶粉末硝酸銨改性制備方法，特別是一種適用制備巖石粉狀銨梯油炸藥、煤礦許用炸藥和粉狀銨油炸藥的松散性結(jié)晶硝酸銨及其制備方法。該松散性結(jié)晶硝酸銨由普通結(jié)晶粉末硝酸銨和復(fù)合抗硬化劑組成。
訖今為止，結(jié)晶粉末硝酸銨由于生產(chǎn)工藝簡便、設(shè)備投資少、生產(chǎn)效率高、易用氣流或輪碾設(shè)備粉碎加工，所以仍然是各種粉狀工業(yè)炸藥主要成份氧化劑。但是由于硝酸銨具有易吸濕、易晶變、鹽橋重結(jié)晶性和加載下易固結(jié)等固有缺陷，而且由于結(jié)晶硝酸銨在生產(chǎn)過程出料、包裝溫度往往在90℃以上，其晶體粉末又細(xì)，所以結(jié)晶硝酸銨比粒狀硝酸銨更易結(jié)塊，因而使工業(yè)炸藥在貯存和使用中隨之易吸濕結(jié)塊、貯存期短，影響爆炸性能，甚至失效。因此解決結(jié)晶硝酸銨的易結(jié)塊缺陷成為急需解決而長期未解決的技術(shù)難題。
半個(gè)世紀(jì)以來，科技人員對(duì)改善結(jié)晶硝酸銨的易結(jié)塊性能亦進(jìn)行了不懈地努力。中國專利(專利申請(qǐng)?zhí)?5100399，1985)采用在工業(yè)炸藥生產(chǎn)過程的輪碾機(jī)中，與結(jié)晶硝酸銨同步加入少量潤滑、防潮劑(松香、瀝青、柴油等)，來試圖提高工業(yè)炸藥體系的松散性、防潮性和抗水性；隨后中國專利(專利受理號(hào)8910582，1989)發(fā)明人提出以復(fù)合分散劑和疏松劑為研磨介質(zhì)，通過和結(jié)晶硝酸銨機(jī)械碾壓，以改善結(jié)晶硝酸銨的易結(jié)塊性。上述種種改良技術(shù)，由于未從根本上改變結(jié)晶硝銨的本質(zhì)，所以效果并不顯著。近代中國專利(專利受理號(hào)00113070.6，2000)發(fā)明了“低密度雪花硝酸銨及其制備方法”，作者發(fā)現(xiàn)在結(jié)晶硝酸銨生產(chǎn)真空結(jié)晶過程中，加入粉狀復(fù)合膨松劑，在結(jié)晶機(jī)內(nèi)120～135℃工藝條件下攪拌混合，然后停止攪拌，快速抽真空，使機(jī)內(nèi)混合物迅速膨化結(jié)晶，制得低密度、流散性良好的雪花狀硝酸銨。但是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)上述工藝的不完全合理性，該工藝導(dǎo)致添加劑易在真空結(jié)晶過程抽跑；而且此工藝制得的制品粒度太細(xì)，另外工藝包裝溫度又高于硝銨的關(guān)鍵的單斜晶體的晶變溫度84.2℃，加上環(huán)境、加壓、物料包裝材料等影響，制品在貯存期內(nèi)仍然有結(jié)塊現(xiàn)象。面臨新世紀(jì)市場的需求，結(jié)晶硝銨的改性，已成為刻不容緩、急待進(jìn)一步解決的技術(shù)難題。
本發(fā)明的目的在于克服背影技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種提供一種制備松散性優(yōu)良的結(jié)晶硝酸銨的制備方法，并提供一種使結(jié)晶硝酸銨在貯存期內(nèi)不易結(jié)塊、生產(chǎn)使用方便的新型防結(jié)塊劑及其合理的使用方法。
本發(fā)明構(gòu)思在松散性結(jié)晶硝酸銨中，添加由陰陽離子表面活性劑和其它助劑復(fù)配、熔化制片加工成性能互補(bǔ)、能克服結(jié)晶硝銨固有缺陷的復(fù)合抗硬化劑體系，旨在使母液濃度為90％-92％的結(jié)晶硝酸銨和抗硬化劑在結(jié)晶機(jī)內(nèi)，通過熔合、真空結(jié)晶干燥，得到一種均勻混晶結(jié)構(gòu)的松散性結(jié)晶硝銨顆粒分子模型。為此，該復(fù)合抗硬化劑必須由膨松劑、分散劑、抗粘劑、防潮劑、潤滑劑和阻燃劑組成。組成中防潮劑主要起防潮作用，阻止環(huán)境濕氣的侵入；抗粘劑分散于硝銨中，由于抗粘劑特有的遷移性能，故能遷移到硝銨表面，降低硝銨分子間內(nèi)摩擦系數(shù)，提高制品間滑動(dòng)性和抗粘連性潤滑劑起輔助抗粘連功能，并能改善制品的脆性；阻燃劑的作用是本身具有高熱容，難以引燃，能提高體系的耐熱性和生產(chǎn)過程的安全性；其中膨松劑和分散劑的設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵；膨松劑為陽離子表面活性劑，它除了在抗硬化劑體系與硝銨混合過程中起濕潤、滲透、分散作用外，它還能使結(jié)晶硝銨在真空減壓析晶過程中，晶體得到適量的“微氣泡”和“孔隙”，提高硝銨在工業(yè)炸藥中的敏化性能；分散劑采用了活性基團(tuán)與硝銨分子中銨離子在結(jié)構(gòu)和外形上相似的陰離子表面活性劑，活性基團(tuán)依附在硝酸銨分子界面上，起到提高硝銨的晶變溫度和控制硝銨晶形的不可逆變化或滯緩變化的關(guān)鍵作用，以保持制品具有良好的穩(wěn)定晶形，因而使本發(fā)明制成的結(jié)晶硝酸銨，在貯存期內(nèi)不易粘連，不硬化、不易晶變，保持優(yōu)良的松散性。
根據(jù)上述構(gòu)思設(shè)計(jì)一個(gè)組元性能互補(bǔ)的復(fù)合抗硬化劑體系；起增加“微氣泡”的膨松劑必須采用帶長鏈季銨鹽等陽離子表面活性劑；起主體晶控作用的分散劑必須采用含極性基團(tuán)-COOH、-SO4H、-SO3H、-PO4H的平面構(gòu)型陰離子表面活性劑；抗粘劑必須是酰胺類具可遷移特性的物質(zhì)；潤滑劑一般采用能降低分子間摩擦系數(shù)的有機(jī)物質(zhì)，這類物質(zhì)是十八醇、氫化油脂、膽酯醇、單硬脂酸甘油酯、羊毛酯、液體石蠟、聚乙二醇、羧甲基纖維素鈉等；防潮劑采用易成膜抗水材料，這類物質(zhì)是醋酸纖維素、海藻酸鈉、聚羧乙烯、蟲膠、長鏈脂肪酸及其鹽等；阻燃劑采用難燃化、抑煙和減毒的有機(jī)或無機(jī)功能化助劑，這類物質(zhì)是氫氧化鋁和氫氧化鎂等無機(jī)阻燃劑，十溴二苯醚和六溴環(huán)十二烷等有機(jī)溴系阻燃劑。
本發(fā)明復(fù)合抗硬化劑的組成(質(zhì)量％)為30～70 膨松劑溴化十二烷基三甲基銨或N-十六烷基雙季銨鹽或十八烷胺醋酸鹽或甲基硫酸十八烷基三甲基銨5～15 分散劑月桂基硫酸鈉或芐基萘磺酸鈉或亞甲基二萘磺酸鈉或多糖膠粉硫酸酯10～20 抗粘劑油酸酰胺或十八烷基伯胺或N-甲撐硬脂酰胺或亞乙基雙硬脂酰胺10～20 防潮劑醋酸纖維素或硬脂酸或海藻酸鈉或蟲膠4～10 潤滑劑氫化油脂或十八醇或膽酯醇或單硬脂酸甘油脂1～5 阻燃劑十溴二苯醚或硼酸鋅或六溴環(huán)十二烷或氫氧化鋁本發(fā)明復(fù)合抗硬化劑的最佳組成(質(zhì)量％)為50 膨松劑溴化十二烷基三甲基銨10 分散劑月桂基硫酸鈉15 抗粘劑N-甲撐硬脂酰胺15 防潮劑海藻酸鈉7 潤滑劑十八醇3 阻燃劑十溴二苯醚本發(fā)明中松散性結(jié)晶硝酸銨的制備方法構(gòu)思采用生產(chǎn)結(jié)晶硝酸銨的真空減壓設(shè)備，直接采用從二段蒸發(fā)得到的濃度為90％～92％的硝銨母液，按常規(guī)操作真空結(jié)晶干燥結(jié)束后，在未出料前的熱態(tài)(80～90℃)結(jié)晶硝酸銨中，按比例加入少量抗硬化劑混合均勻，即采用后添加抗硬化劑工藝，并使制品通過冷卻裝置，冷卻到一定溫度下進(jìn)行包裝、堆放貯存的方法，即可制得松散性結(jié)晶硝酸鈉。
根據(jù)上述構(gòu)思，實(shí)施本發(fā)明而設(shè)計(jì)的松散性結(jié)晶硝酸銨制備方法和步驟是；首先在結(jié)晶機(jī)內(nèi)，在負(fù)壓下吸入濃度為90％-92％的計(jì)量硝酸銨母液，保持結(jié)晶機(jī)工藝溫度為120～130℃，在攪拌下真空結(jié)晶干燥5～6min，析晶時(shí)真空度為0.07～0.09MPa，待真空結(jié)晶完成后，先破真空，停止攪拌，在該熱態(tài)結(jié)晶硝銨中加入計(jì)量熔融態(tài)抗硬化劑，在機(jī)內(nèi)攪拌熱混合4-6min，在維持?jǐn)嚢柘鲁隽?；制品通過皮帶運(yùn)輸，經(jīng)過一個(gè)全長約30m的螺旋輸送冷卻裝置，硝銨物料在螺旋漿葉的推進(jìn)下，經(jīng)過物料的翻動(dòng)和熱交換散熱，使物料包裝溫度降到70℃以下，再將本發(fā)明制品進(jìn)行密封包裝和堆垛貯存。
本發(fā)明制備松散性結(jié)晶硝酸銨的最佳工藝條件如下批處理硝銨母液質(zhì)量 800kg硝酸銨母液濃度 90％～92％抗硬化劑加入濃度 0.15％入料和結(jié)晶真空度 ≥0.07MPa硝銨母液溫度 120～130℃真空結(jié)晶機(jī)內(nèi)工藝溫度 120～125℃真空干燥時(shí)間 5～6min添加熔融態(tài)抗硬化劑方法 在真空結(jié)晶干燥完畢破真空后添加添加劑在熱態(tài)硝銨中攪拌熱混時(shí)間 5min結(jié)晶機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速 23～25r/min結(jié)晶機(jī)出料口制品溫度 ≤85℃制品經(jīng)螺旋輸送冷卻裝置后包裝溫度 ≤70℃制品堆垛高度 ≤10包本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)1 本發(fā)明采用抗硬化劑的工藝實(shí)施技術(shù)途徑合理抗硬化劑采用后添加方法，確?？褂不瘎┎槐徽婵障到y(tǒng)抽跑，確保了它在結(jié)晶硝銨中的有效添加濃度，且不在真空系統(tǒng)混合結(jié)晶，使結(jié)晶顆粒度不呈過細(xì)粉末狀，而保持了不易吸收的較大晶粒；冷卻至70℃以下包裝，避開了硝銨在84.2℃的單斜晶形晶變點(diǎn)，因而制得貯存期內(nèi)松散性優(yōu)良的結(jié)晶硝酸銨。
2 成功地將陰陽兩類表面活性劑同時(shí)引入抗硬化劑組成，并添加入抗粘劑、防潮劑、濕潤劑和阻燃劑，使抗硬化劑的綜合性能更加完善。
3 優(yōu)良的抗硬化劑、成功的后添加工藝、冷卻工藝和低溫包裝條件，使本發(fā)明制品貯存六個(gè)月，其松散度在95％以上，不結(jié)塊，不硬化。
4 本發(fā)明制品作為工業(yè)炸藥主材料應(yīng)用，不需經(jīng)過氣流粉碎工序，直接可在輪碾機(jī)內(nèi)和還原劑梯恩梯、木粉等安全可靠的加工制出合格的粉狀工業(yè)炸藥，不但避免了硝銨破碎過程潛伏著的危險(xiǎn)，又減少了建立粉碎工序的投資和人力物力消耗，可為工業(yè)炸藥廠降低生產(chǎn)成本。
5 本發(fā)明所述的降低制品包裝溫度的螺旋輸送冷卻裝置，成本低廉、投資少，易于推廣。
實(shí)施例1按如下的最佳配方(質(zhì)量％)實(shí)施99.85 結(jié)晶硝酸銨0.15 復(fù)合抗硬化劑其中復(fù)合抗硬化劑按如下的最佳組成(質(zhì)量％)實(shí)施50 膨松劑溴化十二烷基三甲基銨10 分散劑月桂基硫酸鈉15 抗粘劑N-甲撐硬脂酰胺15 防潮劑海藻酸鈉7 濕潤劑；十八醇3 阻燃劑十溴二苯醚(1)復(fù)合抗硬化劑的制備將按比例稱量好的十八醇等六種原料，同時(shí)裝入帶有攪拌裝置和測溫系統(tǒng)和夾套不銹鋼反應(yīng)釜中，用蒸氣加熱至90～100℃，在攪拌下使物料熔融成均勻透明狀態(tài)，在90～100℃下攪拌保溫25～30min，出料、冷卻凝固成棕褐色固體塊狀物。然后在制片機(jī)上加工切片，制成厚度約為0.5～1.0mm的薄片狀抗硬化劑。
(2)本發(fā)明的制造在結(jié)晶機(jī)內(nèi)負(fù)壓吸入濃度為90％～92％的硝銨母液約800kg，在攪拌下升溫至120℃，快速抽真空，應(yīng)在1-2min內(nèi)達(dá)到合格真空度≥0.07MPa以上，真空干燥5-6min；后破真空，停止攪拌下加入計(jì)量1.2kg熔融態(tài)的抗硬化劑，在機(jī)內(nèi)攪拌熱混4-6min，在攪拌下出料；制品通過皮帶輸送，經(jīng)過螺旋輸送冷卻裝置，經(jīng)物料翻動(dòng)和熱交換散熱，制品在溫度為70℃以下包裝，即可制得松散性優(yōu)良的結(jié)晶硝酸銨。
利用上述制備方法制成的松散性結(jié)晶硝銨，其外觀潔白，流散性良好，手感制品細(xì)度較適中，貯存六個(gè)月松散度為95.6％，不同包裝溫度下制品的松散度參見表1。
表1 制品貯存期松散度性能比較參數(shù)， 貯存一個(gè)月 貯存三個(gè)月 貯存六個(gè)月 技術(shù)例子類別包裝溫度，℃ 松散度，％ 松散度，％ 松散度，％ 指標(biāo)，％比較例 85 50.00 37.00 25.00 ≥80實(shí)施例 70 96.24 96.00 95.60 ≥802按如下組成(質(zhì)量％)實(shí)施
99.80 結(jié)晶硝酸銨0.20 復(fù)合抗硬化劑其中復(fù)合抗硬化劑按如下組成(質(zhì)量％)實(shí)施70 膨松劑十八烷胺醋酸鹽5 分散劑芐基萘磺酸鈉10 抗粘劑 油酸酰胺10 防潮劑 醋酸纖維素4 潤滑劑氫化油脂1 阻燃劑硼酸鋅本發(fā)明制造參照實(shí)施例1。
利用本發(fā)明制成的松散性結(jié)晶硝酸銨，不經(jīng)過氣流粉碎工序，直接用作工業(yè)粉狀炸藥原料，與復(fù)合油、梯恩梯和木粉，在輪碾內(nèi)熱混成2號(hào)巖石粉狀銨梯油炸藥，并貯存六個(gè)月進(jìn)行復(fù)測其爆炸性能，測試結(jié)果參見表2。
表2 制晶技術(shù)性能由本發(fā)明制成的工業(yè)炸藥， 貯存六個(gè)月復(fù)測性能參數(shù)技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)場性能+性能水分，％ 0.11 0.12≤0.3藥卷密度，g/cm31.01.0 0.95-1.10殉爆距離，cm 8 6 ≥5爆速，m/s 3307 3285≥3200猛度，mm 14.90 14.49 ≥12從表2可見由本發(fā)明制品松散性結(jié)晶硝銨制成的粉狀工業(yè)炸藥在貯存期內(nèi)藥卷保持松軟，爆炸性能穩(wěn)定。
3按如下組成(質(zhì)量％)實(shí)施99.90 結(jié)晶硝酸銨0.10 復(fù)合抗硬化劑其中復(fù)合抗硬化劑按如下組成(質(zhì)量％)實(shí)施60 膨松劑N-十六烷基雙季銨鹽8 分散劑亞甲基二萘磺酸鈉12 抗粘劑十八烷基伯胺12 防潮劑硬脂酸
6 潤滑劑膽脂醇2 阻燃劑六溴環(huán)十二烷本發(fā)明制造參照實(shí)施例1。
利用本發(fā)明制成的松散性結(jié)晶硝酸銨，依據(jù)《GB14372-93危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸爆炸品分析試驗(yàn)方法和判據(jù)》(Transport of dangerous goods-Test method andcriteria of classification for explosives)第5組試驗(yàn)方法，對(duì)含抗硬化劑的結(jié)晶硝酸銨進(jìn)行了是否具有雷管感度的檢驗(yàn)，以評(píng)定本發(fā)明制品對(duì)雷管作用的敏感程度。
按下述規(guī)定檢驗(yàn)條件和方法檢驗(yàn)本發(fā)明制品的雷管感度將本發(fā)明制品裝入直徑為80mm、管長為160mm的硬紙板圓筒內(nèi)，圓管兩端用硬紙板封閉。裝填密度為0.95-0.97g/cm3。試樣用8號(hào)銅雷管引爆。共進(jìn)行三次平衡試驗(yàn)三次均未引爆含抗硬化劑的本發(fā)明制品松散性結(jié)晶硝銨。
經(jīng)檢驗(yàn)證明含本發(fā)明復(fù)合抗硬化劑的松散性結(jié)晶硝酸銨不具雷管感度，故本發(fā)明制品的運(yùn)輸和貯存可按普通結(jié)晶硝銨規(guī)定方法處理。
4本發(fā)明復(fù)合抗硬化劑按如下組成(質(zhì)量％)實(shí)施30 膨松劑甲基硫酸十八烷基三甲基銨15 分散劑多糖膠粉硫酸酯20 抗粘劑亞乙基雙硬脂酰胺20 防潮劑蟲膠10 潤滑劑單硬脂酸甘油酯5 阻燃劑氫氧化鋁復(fù)合抗硬化劑的制造參照實(shí)施例1。
將本發(fā)明復(fù)合抗硬化劑添加入熱態(tài)(90℃)的硝酸鉀中(添加濃度為硝酸鉀質(zhì)量的0.15％)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌希⒅破防鋮s到70℃下包裝貯存(每垛為10包)，經(jīng)貯存三個(gè)月，含抗硬化劑的硝酸鉀的松散度為99.6％，而未加抗硬化劑的硝酸鉀松散度僅為60％，說明本發(fā)明抗硬化劑能明顯改善煙草復(fù)合肥組成中主要原料硝酸銨和硝酸鉀的易結(jié)塊缺陷。
權(quán)利要求
1 一種松散性結(jié)晶硝酸銨由粉末結(jié)晶硝酸銨和復(fù)合抗硬化劑組成，其特征在于直接采用結(jié)晶硝銨生產(chǎn)線上從二段蒸發(fā)得到濃度為90％～92％的硝酸銨母液中，加入少量薄片狀復(fù)合抗硬化劑，并真空結(jié)晶干燥制得松散性結(jié)晶硝酸銨，其配方(質(zhì)量％)為硝酸銨 99.80～99.92復(fù)合抗硬化劑 0.08～0.20其中復(fù)合抗硬化劑配方(質(zhì)量％)為30～70 膨松劑溴化十二烷基三甲基銨或N-十六烷基雙季銨鹽或十八烷胺醋酸鹽或甲基硫酸十八烷基三甲基銨5～15 分散劑月桂基硫酸鈉或芐基萘磺酸鈉或亞甲基二萘磺酸鈉或多糖膠粉硫酸酯10～20 抗粘劑油酸酰胺或十八烷基伯胺或N-甲撐硬脂酰胺或亞乙基雙硬脂酰胺10～20 防潮劑醋酸纖維素或硬脂酸或海藻酸鈉或蟲膠4～10 潤滑劑；氫化油脂或十八醇或膽酯醇或單硬脂酸甘油酯1～5 阻燃劑十溴二苯醚或硼酸鋅或六溴環(huán)十二烷或氫氧化鋁
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硝酸銨，其特征在于最佳配方(質(zhì)量％)為99.85 結(jié)晶硝酸銨0.15 復(fù)合抗硬化劑其中復(fù)合抗硬化劑最佳配方(質(zhì)量％)為50 膨松劑溴化十二烷基三甲基銨10 分散劑月桂基硫酸鈉15 抗粘劑N-甲撐硬脂酰胺15 防潮劑海藻酸鈉7 潤滑劑十八醇3 阻燃劑十溴二苯醚
3 權(quán)利要求1中的松散性結(jié)晶硝酸銨的制備，其特征在于抗硬化劑的后添加方法，即在真空結(jié)晶結(jié)束后的熱態(tài)(80～90℃)結(jié)晶硝銨中按比例進(jìn)行添加攪拌，其添加濃度在0.08％～0.20％。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的松散性結(jié)晶硝酸銨的制備，其特征在于制品必須通過螺旋輸送冷卻裝置，控制產(chǎn)品包裝溫度在70℃以下，否則制品仍易板結(jié)。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硝酸銨，其特征在于可直接用作工業(yè)炸藥的氧化劑原料，不需經(jīng)過氣流粉碎工序，直接可在輪碾設(shè)備內(nèi)和工業(yè)炸藥其它組份進(jìn)行熱混加工處理，制得性能優(yōu)良的粉狀工業(yè)炸藥。
6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硝酸銨，其特征在于用8號(hào)銅殼電雷管不能引爆，即本發(fā)明制品不具雷管感度，可按普通結(jié)晶硝酸銨進(jìn)行運(yùn)輸和貯存。
7 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄片狀固體復(fù)合抗硬化劑，其特征在于配方各組份在90℃以上互熔后，經(jīng)冷卻制得厚度約為25mm的固態(tài)塊狀物質(zhì)，后用滾筒式或BF-100I型制片機(jī)加工成0.5-1.0mm厚的薄片狀抗硬化劑。
全文摘要
本發(fā)明松散性結(jié)晶硝酸銨由結(jié)晶硝銨和復(fù)合抗硬化劑組成。其特征在于抗硬化劑的后添加方法,即在真空結(jié)晶結(jié)束后的熱態(tài)結(jié)晶硝銨中進(jìn)行添加;并采用冷卻裝置控制包裝溫度在70℃以下。是為了解決、限制結(jié)晶硝銨在貯存期間易結(jié)成板硝的趨勢。本發(fā)明抗硬化劑由復(fù)合陰陽離子表面活性劑、抗粘劑等組成。制品貯存六個(gè)月,松散度在95%以上。在工業(yè)炸藥中應(yīng)用時(shí),可取消硝銨氣流粉碎工序,避免了硝銨碎過程潛伏著的危險(xiǎn)。本發(fā)明抗硬化劑亦可在硝酸鉀中有效的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C01C1/00GK1373110SQ0211357
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2002年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者殷海權(quán) 申請(qǐng)人:殷海權(quán)