[发明专利]用发泡剂降低密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低诸如颗粒状或粒状硝酸铵这样的颗粒化硝酸铵产品的密度的方法并涉及通过该方法制成的产品。

背景技术

颗粒状硝酸铵形式的粒状硝酸铵且特别是多孔的颗粒状硝酸铵(PPAN)广泛用于例如制造炸药组合物。通常通过将硝酸铵水溶液造粒且此后干燥该颗粒来制成PPAN。在干燥工艺中，颗粒中的水蒸发，从而在颗粒中产生多孔性以便降低密度并在制造炸药的过程中吸附燃料。干燥颗粒的工艺成本昂贵且使用的干燥设备也需要大量资金。

美国专利US 5,540,793将包敷的微球体导入颗粒状产品以便控制密度并使可燃的颗粒更为敏感。该专利还教导了如此形成的多孔颗粒状产品可以包括相当大量的石灰石，为30.0％-0.1％质量/终产品质量。美国专利US5,540,793和本发明的某些发明人是相同的，且对本发明的发明人而言已知在美国专利US 5,540,793中所述石灰石具有200μm-500μm这样相当大的粒径且将其用于使产品钝化。

在以这种方式加入石灰石时，在形成颗粒的过程中没有气体产生，这主要是由于较大的石灰石粒径，还由于诸如硝酸铵的酸度和添加石灰石的时间选择这样的因素所导致的。

美国专利US 5,540,793中还教导了可以进一步通过在造粒工艺中使产品中包含气体而提高包括包敷微球体的多孔颗粒状产品的多孔性。据教导可以通过合适的化学反应使这种气体在产品的原位形成。这种气体可以包括通过使酸性介质中合适的碳酸盐分解而形成的二氧化碳。该专利进一步教导了所述碳酸盐可以包括任意合适的水溶性碳酸的无机盐，例如碳酸钾和/或碳酸钠；或另一方面，所述碳酸盐可以包括溶解度较小的盐。

然而，发现当气体以这种方式在原位产生时，难以控制气体释放的速率和泡沫的大小。当产气过多时，因硝酸铵在颗粒表面上固化导致逐步形成的外皮会过于脆弱，而产生的气体会破坏这种外皮，从而使颗粒破裂过度。当气体产生过少或过慢时，不会形成所需的低密度和增加的多孔性。

认为一般的趋势是PPAN中的孔越小(低至约30μm)，则爆炸速度、爆炸压力且由此含这类PPAN的炸药组合物的爆炸威力越高。

本发明的公开内容

目前已经令人意外地发现：当使用水不溶性化合物(能够在化学反应中产气)且条件适合时，例如可以通过确保所述化合物的粒径低于一定的大小使粒状硝酸铵形成过程中的气体受控释放以便获得密度降低和孔大小合适的产品。

在本说明书中，术语″水不溶性化合物″用以指在室温下在水中的溶解低于1g/100g的化合物。

本发明提供了一种降低硝酸铵产品中的密度的方法，该方法包括下列步骤：

-提供一种能够通过化学反应产气的水不溶性固体化合物形式的发泡剂；

-提供一种硝酸铵产品；

-在通过所述硝酸铵产品中的发泡剂产气的条件下将所述水不溶性固体发泡剂导入硝酸铵产品；和

-使该硝酸铵产品颗粒化成具有降低密度的粒状硝酸铵产品。

粒状硝酸铵的颗粒密度和堆积密度因在该粒状产品中形成封闭的空隙(也称作封闭孔)而得到降低。某些孔或空隙可以向粒状产品的外部开放；这类开孔还降低了密度并具有增加粒状产品的多孔性的附加优点。(粒状硝酸铵的多孔性对在制造ANFO中吸附燃料油而言是重要的。)

发现当使用水不溶性固体发泡剂时，在形成粒状产品过程中非常易于控制产气速率和量并确保形成具有合适大小的气泡以便形成合适大小的孔。合适大小的孔优选是直径小于150μm、优选小于70μm、优选约30μm的孔。

可以理解的是诸如下列这样的因素均在产气速率、产生的气泡的大小和气体产生时的时间选择方面起一定作用：加入的发泡剂的类型；加入的发泡剂的用量；加入的发泡剂的粒径；发泡剂和硝酸铵产品的反应混合物的pH；所述硝酸铵产品的pH；所提供的与发泡剂反应的酸的类型和浓度(其中所述发泡剂属于与酸反应而产生气体的类型)；硝酸铵中含有的碱的类型和浓度；产气反应发生时的温度；添加发泡剂的时间选择；硝酸铵的浓度。在应用中，这些因素可以得到控制以便在使产品成粒过程中产生气体，使气体以适当的速率产生并使气体具有合适的泡沫大小以便形成合适大小的孔。因此，可以控制影响气体产生速率、产生的气泡大小和产气时的时间选择的因素以便获得所需的作用。