Способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры

 

Изобретение относится к получению пористой гранулированной аммиачной селитры, используемой для изготовления пористых и взрывобезопасных взрывчатых веществ. В концентрированный плав NH₄NO₃ перед стадией грануляции вводят отход производства сахарной промышленности - мелассу свекловичную, содержащую сахарозу. Для получения пористой аммиачной селитры необходимо вводить раствор мелассы (0,05-0,15 мас.% в пересчете на сахарозу). При этом получается продукт, имеющий следующую характеристику: впитывающая способность гранул 9,7-13,5 г/100 г, удерживающая способность 5,5±0,5 %, содержание H₂O 0,35-0,60 %, прочность гранул 500-700 г/гран. Полученные гранулы обладают высокой прочностью и взрывобезопасны. 2 табл.

Настоящее изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано для изготовления простых, сравнительно дешевых, доступных и взрывобезопасных ВВ - гранулитов М, игданитов, а также эмульсионных ВВ, применяемых в горной, горнорудной, угольной и др. промышленности.

Известен способ получения пористой аммиачной селитры (ПАС) путем введения в плав NH₄NO₃ перед грануляцией диспергатора НФ в количестве 0,01 - 0,1 мас. % от веса готового продукта. Согласно этому изобретению готовый продукт имеет впитывающую способность гранул до 13 г/100 г и прочность 300 г/гр. Однако этот достаточно простой способ, не требующий, практически, установки дополнительного оборудования, не нашел применения в промышленности. Это объясняется тем, что полученный продукт, имея сравнительно высокую впитывающую способность гранул, удерживает только 1-1,5 мас.% дизельного топлива (ДТ) или др. масел, в то время как для достижения нулевого кислородного баланса, обеспечивающего проведение полноценных взрывных работ, необходимо удержание 5,5 ± 0,5% ДТ. Согласно вышеуказанному изобретению при обработке гранул ПАС таким количеством ДТ гранулы замасляные и несыпучие, а в течение нескольких часов масло стекает с них.

Для достижения указанного технического результата предложен новый способ получения ПАС, обладающей способностью удерживать в течение шести-семи суток 5,5 ± 0,5% с использованием отхода производства сахарной промышленности - мелассы свекловичной (называемой далее мелассой) по ОСТУ 18-395-82, в состав которой входит сахароза (не менее 43 мас.%). Последняя имеет гарантийный срок хранения девять месяцев и растворяется в воде. Причем при введении этой добавки получается ПАС с высокой прочностью гранул.

После грануляции плава получается продукт, имеющий следующую характеристику: впитывающая способность гранул 9,0 - 13,0 г/100 г, удерживающая способность 5,5 ± 0,5% ДТ, прочность гранул 500 - 750 г/гр, сод. H₂O 0,3 - 0,6 мас.% (методом Фишера).

Таким образом, предлагается способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры с высокой прочностью гранул путем введения в концентрированный плав NH₄NO₃ перед стадией грануляции жидкой порообразующей добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки используется меласса, вводимая в количестве 0,05 - 0,15 мас.% (в пересчете на сахарозу). Причем меласса вводится в виде разбавленного в 1,2-2 раза раствора сахарозы и содержит 35-29 мас.% сахарозы с целью уменьшения вязкости вводимого раствора.

При этом происходит реакция.

Получившийся в результате реакции углерод объясняет светло-коричневый цвет готового продукта. Необходимо отметить, что его количество находится в пределах допуска в аммиачной селитре (при введении 0,1 мас.% сахарозы его содержание 0,025 мас.%).

Исследование структуры пор ПАС, полученной по прототипу (образец 1) и предлагаемому изобретению (обр.2), показало, что в первом случае объем пор составил 0,037 см³/г (V_{макропор} - 0,019 см³/г, V_{переходных} - 0,018 см³/г), т. е. их процентное соотношение 50:50. В это же время объем пор второго образца составил 0,160 см³/г (V_{макропор} - 0,128 см³/г, V_{переходных} - 0,032 см³/г), т. е. их процентное соотношение 80:20. Было установлено, что переходные поры практически не принимают участия в процессе сорбции ДТ, т.к. из-за длины молекулы последнего ДТ не проникает в поры, не превышающие их диаметр в три раза, что приходится, как показали наши исследования, на основную долю переходных пор.

В табл. 1 представлены результаты замера параметров пористой структуры этих двух образцов.

Как следует из табл. 1, объем каверн в образце ПАС по предлагаемому изобретению составляет ≃ 30% от общего объема пор и гранулы способны удерживать 5,5% + 0,5% ДТ. Гранулы ПАС, полученные с помощью диспергатора НФ, хотя и имеют высокую общую пористость, практически не поглощают масло из-за большого объема каверн, составляющего 89,0% от общего объема пор. Согласно нашим исследованиям диспергатор НФ, не вступая в реакцию с плавом амселитры, практически необходим для облегчения процесса диффузии и более равномерного распределения пузырьков газов, выделяющихся в процессе грануляции плава, уменьшая энергетический барьер на границе газ - жидкость. Другими словами, присутствие в плаве NH₄NO₃ диспергатора НФ уменьшает интенсивность выделения газов, которые принимают участие в образовании пор в каплях плава до момента их затвердения. В то же самое время в результате взаимодействия мелассы с плавом NH₄NO₃, как было показано выше, выделяются углекислый газ, азот и кислород, участвующие в образовании пор в момент образования гранул.

Таким образом, введение в плав мелассы (в отличие от диспергатора НФ) привело к получению пористого продукта, поглощающего 5,5 ± 0,5% ДТ.

Количественное содержание вводимой мелассы было подобрано опытным путем с учетом качества полученного продукта, имеющего также наивысшую прочность гранул.

Содержание мелассы < 0,5 мас.% (в пересчете на сахарозу) привело к получению непористого продукта, a > 0,15 мас.% существенно не меняло характеристику ПАС. Пределы вводимого диспергатора по прототипу были подобраны ранее.

Пример. В концентрированный плав NH₄NO₃ (при производительности гранулятора 30 т/ч) вводится различное количество сахарозы, содержащейся в мелассе. Данные, касающиеся качественных показателей готового продукта, сведены в табл. 2. Для сравнения представлены данные согласно прототипу.

Как следует из табл. 2, при введении мелассы, содержащей < 0,05 мас.% сахарозы, получается непористый продукт. Введение мелассы > 0,15 мас.% сахарозы практически не меняет показателей качества готового продукта. Прочность гранул полученного продукта лежит в пределах 500-700 г/гр, что в 1,3 - 2 раза больше, чем у гранул прототипа.

Необходимо отметить, что в случае введения в плав преднамеренно завышенного количества мелассы температура плава NH₄NO₃ практически не изменялась (179-182^oC).

Взрывобезопасность полученного продукта в сравнении с рядовой гранулированной аммиачной селитрой была доказана исследованиями спец. организаций. В том числе было установлено, что игданит, приготовленный на основе этой ПАС, стабилен в течение шести суток и детонирует в прочной оболочке диаметром 40 мм от промежуточного детонатора.

Рекомендуется его применение в скважинах диаметром ≃ 150-320 мм.

Формула изобретения

Способ получения пористой гранулированной аммиачной селитры путем введения в концентрированный плав NH₄NO₃ жидких порообразующих добавок, отличающийся тем, что в качестве порообразующей добавки используют мелассу свекловичную, вводимую в количестве 0,05 - 0,15 мас.% в пересчете на сахарозу с получением готового продукта с прочностью гранул до 700 г/гр.

РИСУНКИ

Рисунок 1