專利名稱:高吸油率松散性多孔粒狀硝銨用水溶性成孔劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于改善銨油炸藥主成分氧化劑多孔粒狀硝酸銨的表面活性劑，尤其是一種制備高吸油率松散性多孔粒狀硝酸銨的水溶性成孔劑。該成孔劑由發(fā)泡劑、滲透劑、增強劑、分散劑、耐熱劑和增溶劑組成。
技術背景
多孔粒狀硝酸銨是工業(yè)硝酸銨的一種形態(tài)。由于它具有較高吸油率和低堆密度的特性，所以廣泛用作銨油炸藥和無猛炸藥成分的低爆速炸藥的主體氧化劑，又基于它的經(jīng)濟性、靈活性和安全性優(yōu)于乳化和粉乳炸藥，故近代多孔粒狀硝酸銨的產(chǎn)量在中國有驚人的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計:其產(chǎn)量從90年代的全國年產(chǎn)幾萬噸提高到2011年可達幾百萬噸；并根據(jù)中國“十二五”規(guī)劃要大力發(fā)展現(xiàn)場混裝炸藥，使多孔粒狀硝酸銨的市場有更大的發(fā)展。但是多孔硝銨同樣有易晶變、易吸濕、易相變、鹽橋重結晶性等固有缺陷，給工農(nóng)業(yè)使用帶來極大的不方便和不安全隱患，特別是行業(yè)和市場急需尋求一種能制備高吸油率松散性多孔粒狀硝酸銨、而且使用可靠的成孔劑新技術。
近半個世紀以來，科技人員對改善硝酸銨的防潮防結塊性能和研制多孔粒狀硝酸銨的成孔劑曾進行了大量研究工作:美國密西西比化學公司采用硼酸、硫酸銨混合鹽類作防結塊劑；美國ICI公司采用硼鎂石和中國發(fā)明專利(專利受理號00130046.6，2000)采用白云石等惰性粉末作硝酸銨的防結塊劑，使用中因不能有效控制硝銨晶型轉(zhuǎn)變而效果不明顯；80年代起，我國較長期采用日本的醋酸鹽專利技術(JP7650898，1978)來生產(chǎn)多孔粒狀硝酸銨，可是因醋酸鹽在硝酸銨中溶解度太小(0.001% ),且在使用中需用刺激味重的冰醋酸，成本高、又污染環(huán)境，生產(chǎn)使用不方便。故此傳統(tǒng)技術使制品存在熱塑性差、顆粒強度低、熱分解溫度低、不能有效控·制硝銨晶型轉(zhuǎn)變等不足。近代中國專利ZL 94107498.6的作者發(fā)現(xiàn):采用平面構型陰離子表面活性劑作為硝酸銨的有效晶控劑，應用于硝酸銨中，防結塊效果良好。但在實際使用中，存在與乳化劑不相容和在高溫作業(yè)中發(fā)生自燃二個缺陷，及時被中國專利(專利號ZL99114733.2，1999)作者改進，發(fā)明了高穩(wěn)定性和耐高熱的硝銨松散劑，該專利技術已在中國許多生產(chǎn)造粒硝酸銨工廠采用，但是在幾年實際使用中，發(fā)現(xiàn)存在易堵塞造粒噴頭、大循環(huán)過程不安全及松散劑本身水溶性不良，會經(jīng)常導致松散劑在過濾網(wǎng)上長期受熱會粘結碳化而引起自燃等缺陷；法國KT公司研制了試圖解決上述缺陷的內(nèi)添加外包裹復合防結塊劑，也存在使用不方便、原材料成本高、制品粉塵大、吸油率低等問題，因此探索提供一種能解決安全性和又提高性能的新成孔材料成為必須進一步解決的技術難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服背景技術的不足，必須設計一種在水中完全溶解、耐高熱和能提高多孔粒狀硝酸銨吸油率的成孔劑，加入到熔融態(tài)硝酸銨中，不但使多孔硝銨的物理性能明顯改善，又確保在使用過程不產(chǎn)生不溶性糊狀物堵塞造粒噴頭，堵絕成孔劑不溶物粘結在過濾網(wǎng)上碳化，確保含有成孔劑的硝銨母液大循環(huán)作業(yè)能安全可靠；另外，能取代進口發(fā)泡劑，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的構思:設計一個組元性能互補，成本低廉，原料來源豐富易得，既能解決多孔硝銨易結塊缺陷和提高吸油率，且能在水中完全溶解和耐高熱的多元成孔劑體系。旨在采用噴霧造粒制備松散性造粒硝銨或采用從國外引進的多孔硝銨的水漿法工藝，使本發(fā)明在水中或熔融態(tài)硝酸銨中能完全溶解和混合均勻，消除在工藝過程產(chǎn)生堵噴頭、碳化燃燒、長期停留在循環(huán)作業(yè)的管道中易燃燒等不安全隱患。因此這個成孔劑必須取消前人添加劑組份中的不溶性惰性礦粉及低熔點易成膜材料，該成孔劑體系必須全部由水溶性發(fā)泡齊U、滲透劑、增強劑、分散劑、耐熱劑和增溶劑組成。組成中的增強劑的主要作用是使它與硝酸銨溶合共晶得到晶格致密的晶體，使制品減少粉塵，提高顆粒強度，減少制品受運輸振動引起球體的破損率；分散劑能降低液固相界面張力，使熔融態(tài)硝銨或水和成孔劑接觸時，加速成孔劑很快被水或硝銨母液濕潤而分散在水中，在噴霧造粒時易于展布均勻成粒，起輔助分散作用；耐熱 劑具有耐高熱性和防碳化性能，用以提高成孔劑在高溫熔融態(tài)硝酸銨(170 180°C )中的使用安全性；增溶劑起體系乳化、增加互溶速度的作用；其中發(fā)泡劑和滲透劑的設計最為關鍵:起晶控作用的滲透劑的主要作用是在多孔硝酸銨相變點附近控制硝酸銨晶形的不可逆變化或滯緩變化，提高硝酸銨的晶變點，以保持多孔硝銨具有松散的穩(wěn)定晶形；發(fā)泡劑的關鍵作用是使硝酸銨在噴霧造粒過程中，得到適量的“微氣泡”和“孔隙”，增加多孔硝銨的吸油率和使硝銨具有一定尺寸的顆粒度和松散性。
根據(jù)上述構思，設計一個組元性能互補的多元完全水溶性粉狀成孔劑體系；發(fā)泡劑采用受熱分解產(chǎn)生氣體的有機肼鹽或無機材料，例如對甲苯磺酰肼、硫酸鋁銨、輕質(zhì)碳酸鈣、碳酸氫鈉等；起晶控作用的滲透劑必須采用水溶性、耐高溫、高擴散性，并含有極性基團-S04H、-S03H、-PO4H的平面構型陰離子表面活性劑；增強劑采用水溶性無機物，此類物質(zhì)是:氯化物、硫酸鹽和無機磷酸鹽；分散劑采用粉末固體易被水濕潤的物質(zhì)，一般是表面活性劑，這類物質(zhì)是:皂素、烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯基烷基芳基醚、茶子餅粉等；耐熱劑大多數(shù)為具有高熱容、難燃燒的功能化助劑，按其化學結構可分為亞硝基化合物類、有機酸類和次磺酰胺類；增溶劑一般采用非離子型表面活性劑，常用斯盤-80、吐溫-40和聚醚等易溶于水的乳化劑。
本發(fā)明水溶性成孔劑的組成按質(zhì)量％為:
30 80發(fā)泡劑:玄明粉或碳酸氫鈉或碳酸氫銨或硫酸鋁銨
10 40滲透劑:亞甲基二萘磺酸鈉或聚丙烯酸鈉或琥珀酸二辛酯硫酸鈉或脂肪酸甲酯磺酸鈉
5 15增強劑:硫酸鋁或硫酸銨或氯化銨或磷酸一氫二銨
2 6 分散劑:十二烷基苯磺酸鈉或二丁基萘磺酸鈉或羧甲基纖維素或烷基磷酸酯鈉
2 6 耐熱劑:水楊酸或鄰酸三甲苯酯或含鹵磷酸酯或十溴聯(lián)苯醚
I 3 增溶劑:失水山梨醇單油酸酯或聚醚L31或改性大豆磷酯或脂肪醇聚氧乙烯醚
本發(fā)明的最佳組成按質(zhì)量％為:
50 發(fā)泡劑:玄明粉；[0016]30 滲透劑:亞甲基二萘磺酸鈉；
10 增強劑:硫酸鋁；
4 分散劑:十二烷基苯磺酸鈉；
4 耐熱劑:水楊酸；
2 增溶劑:脂肪醇聚氧乙烯醚。
本發(fā)明的制備方法構思:首先將耐熱劑、分散劑和增溶劑烘干，后將發(fā)泡劑在球磨機或粉碎機中粉碎至規(guī)定細度，然后按組成的質(zhì)量％比例，將計量的發(fā)泡劑、滲透劑、增強齊U、分散齊 、耐熱劑和增溶劑，一起加入攪拌機內(nèi)混拌，即可制得本發(fā)明粉狀水溶性成孔劑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下的優(yōu)點:
I成功地將無機材料發(fā)泡劑和起晶控作用的滲透劑引入成孔劑組份中，有效地改善了多孔粒狀硝酸銨在貯存期內(nèi)的松散度和提高了制品吸油率。
2取消了前人多孔硝銨添加劑組成中的難溶水成份，因而使本發(fā)明在水中或熔融態(tài)硝銨中完全溶解，不 會導致在使用過程使過濾網(wǎng)或造粒噴頭堵塞。
3本發(fā)明耐高熱，其初始熱分解溫度在270°C以上，遠高于熔融態(tài)硝銨溫度170 180°C，亦遠高于回流大循環(huán)時管道中硝銨母液溫度130 160°C，因而生產(chǎn)使用安全。
4本發(fā)明添加濃度小(0.1% )，可取消外包裹工序，使生產(chǎn)簡便和生產(chǎn)成本低廉。
實施例
I按如下的最佳組成(質(zhì)量％ )實施:
50發(fā)泡劑:玄明粉
30滲透劑:亞甲基二萘磺酸鈉
10增強劑:硫酸鋁
4分散劑:十二烷基苯磺酸鈉
4耐熱劑:水楊酸
2增溶劑:脂肪醇聚氧乙烯醚
本發(fā)明的制備:將水楊酸40g、十二烷基苯磺酸鈉40g和脂肪醇聚氧乙烯醚20g分別在60 70°C烘箱中干燥4h，然后將亞甲基二萘磺酸鈉300g、硫酸鋁IOOg和粉碎后細度過250μπι篩95%的玄明粉500g，一起加入雙層雙螺旋結構的攪拌機內(nèi)，進行混拌25 30min,出料即制成本發(fā)明制品。
利用本發(fā)明，采用高塔噴霧造粒工藝，在熔融態(tài)硝酸銨中添加濃度為0.08%
0.12%時，制成的松散型普通造粒硝酸銨，外觀潔白，按GB2945-89技術標準，檢測松散度為100 %，平均顆粒強度為13.0N/顆粒，水份0.60 %，PH值6.2，總氮含量34.88 %，貯存三個月后產(chǎn)品外觀物理狀態(tài)不變，松散度為97% (優(yōu)質(zhì)品松散度指標> 80% )，不結塊，不硬化；
2按如下組成(質(zhì)量％ )實施:
80發(fā)泡劑:碳酸氫鈉
10滲透劑:聚丙烯酸鈉
5增強劑:硫酸銨
2分散劑:二丁基萘磺酸鈉[0041]2耐熱劑:鄰酸三甲苯酯
I增溶劑:失水山梨醇單油酸酯
本發(fā)明的制造參照實施例1。
利用本發(fā)明制品，采用常規(guī)檢測固體粉末在水中溶解度的方法，檢測了本發(fā)明的水溶性，測試結果參見表I。
表I制品水溶性能
權利要求
1.一種多孔粒狀硝銨用水溶性成孔劑，其特征在于該成孔劑由發(fā)泡劑、滲透劑、增強劑、分散劑、耐熱劑和增溶劑組成，其組分按質(zhì)量％為: .30 80發(fā)泡劑:玄明粉或碳酸氫鈉或碳酸氫銨或硫酸招銨； .10 40 滲透劑:亞甲基二萘磺酸鈉或聚丙烯酸鈉或琥珀酸二辛酯硫酸鈉或脂肪酸甲酯磺酸鈉； .5 15增強劑:硫酸鋁或硫酸銨或氯化銨或磷酸一氫二銨； .2 6 分散劑:十二烷基苯磺酸鈉或二丁基萘磺酸鈉或羧甲基纖維素或烷基磷酸酯鈉； .2 6 耐熱劑:水楊酸或鄰酸三甲苯酯或含鹵磷酸酯或十溴聯(lián)苯醚； .1 3 增溶劑:失水山梨醇單油酸酯或聚醚L31或改性大豆磷酯或脂肪醇聚氧乙烯醚。
2.根據(jù)權利要求
1所述的成孔劑，其特征在于其組分按質(zhì)量％為: .50發(fā)泡劑:玄明粉； .30滲透劑:亞甲基二萘磺酸鈉； .10增強劑:硫酸鋁； .4 分散劑:十二烷基苯磺酸鈉； .4 耐熱劑:水楊酸； .2增溶劑:脂肪醇聚氧乙烯醚。
專利摘要
本發(fā)明涉及改善多孔粒狀硝銨性能的水溶性成孔劑。其特征在于該成孔劑由發(fā)泡劑、滲透劑、增強劑、分散劑、耐熱劑和增溶劑組成。是為了解決前人研制的多孔粒狀硝銨添加劑，在實際使用中存在制品多孔粒狀硝銨吸油率低、生產(chǎn)過程易堵塞造粒噴頭、添加劑粘結過濾網(wǎng)上碳化易引起自燃、原料進口使成本昂貴、外包裹劑使用麻煩等缺陷。其特點是本發(fā)明所有組份在水中完全溶解，確保本發(fā)明與熔融態(tài)硝銨混合后，造粒過程不堵塞噴頭，并在硝銨母液大循環(huán)作業(yè)中安全使用。本發(fā)明用作制備高吸油率松散性多孔粒狀硝銨的有效添加劑，亦可作為制備松散性粒狀硝銨、松散性結晶硝銨和松散性硝酸鹽的防潮防結塊劑。本發(fā)明添加濃度在0.08％～0.12％。
文檔編號C06B23/00GKCN102503741 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 201110311198
公開日2013年9月18日 申請日期2011年10月14日
發(fā)明者殷海權, 王繼業(yè), 殷翔, 楊前生 申請人:殷海權導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (6),