[发明专利]硝酸铵粒料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及含硝酸铵的肥料粒料，其包括含硝酸铵的核心和含硫酸钙的涂层。本发明还涉及生产所述类型的肥料粒料的方法，其中提供含硝酸铵的核心，然后使其被涂层覆盖，并且本发明进一步涉及用这种方法生产的肥料粒料。

背景技术

尤其是在欧洲，硝酸铵常用作肥料中的主要氮源。硝酸铵能够以多孔或密实的球粒(prill)、晶体的形式、或以粒化粒料(granule)的形式购得。硝酸铵肥料要么原样地(通常含有30至34.5重量％氮)，要么例如以通常含有25至28重量％氮的硝酸钙铵(用白云石或方解石粒化)的形式施用到田地中。

硝酸铵通常通过用氨中和硝酸来生产。由此获得的产品主要照原样使用或被机械混合以生产高品质氮肥或混合肥料。对于具有商业意义的纯硝酸铵，高于33.5重量％的含氮量(理论最大值为35重量％)是通常的要求，在这种情况下其可以通常含有大约4重量％的水和用于改进物理性能的添加剂。

硝酸铵肥料的机械性能受到这种材料由于在不同温度下的晶形变化而以该化合物特有的方式产生的体积变化的限制。在这些变化中，在大约32℃下，在该化合物的典型施用条件下的不可逆溶胀是最成问题的，在从25℃至50℃的一次热循环中高达3.6％。如果温度上升和下降越过所述过渡点数次，则该问题更加严重。在肥料使用过程中，溶胀造成肥料粒料破裂和侵蚀、袋子撕裂并且使该化合物接触到大气湿气。溶胀还造成安全问题，这通常要求反复清洁工作场所的粉尘，更有甚者要临时中断工厂的生产。在大规模运送和长期储存时，尤其是由于硝酸铵的吸湿性，球粒状或粒化的产品的结块也会引起质量问题。

硝酸铵是爆炸性化合物，因此，其通常用作例如挖掘中的爆炸剂。硝酸铵的爆炸性基于放热分解反应，其中硝酸根离子充当氧化剂，铵离子是燃料。该分解的反应产物是诸如水蒸汽、氮气和氧气的气体，其能够在足够大量的硝酸铵(＞临界质量)中形成极高的压力。在硝酸铵堆中，这种压力在整个物料中产生所谓的爆震波介导的放热分解反应。

几种有机化合物如燃料油提高了硝酸铵的爆炸力。硝酸铵和燃料油或类似物的混合炸药通常被称作ANFO(硝酸铵燃料油)。使用94重量％的硝酸铵含量和6重量％的燃料油含量时，理论上获得ANFO的最高爆炸力。在这种情况下，燃料(铵离子和燃料油)和氧化剂(硝酸根离子)在混合物中以化学计量比存在，即炸药的氧平衡为零。在炸药型硝酸铵的生产中，需要比肥料型硝酸铵高的孔隙率。孔隙率提高了硝酸铵的爆炸性，这是因为材料中的气泡在与爆炸对应的高温下剧烈膨胀，这种膨胀提高了压力波的力量。此外，在ANFO:s的情况下，孔隙率使燃料能够进入球粒或粒料的结构中，并由此与硝酸铵直接接触。

与硝酸铵肥料有关的若干事故是由有机燃料造成的污染所引起的。相应地，已经发生过事故。由于这些事故，关于硝酸铵发售的法规越来越严格。除事故外，若干误用事件也威胁硝酸铵未来作为肥料的使用。在若干市场中，可以发现弃用纯硝酸铵肥料并倾向于固有地更安全的硝酸铵基氮肥的趋势。固有安全性要求硝酸铵肥料以如下方式改变：1)其在纯态下不爆炸，2)防止硝酸铵被有机燃料或类似物污染，和3)硝酸铵不容易与最终产品分离。

长时间以来，已经尝试通过用惰性不可燃物质例如砂、碳酸钙、磷酸铵和/或硫酸钙稀释来提高硝酸铵肥料的安全性。其目标因而是提供通常含有70-80重量％硝酸铵的不可燃和非爆炸性的混合物。通常直接将添加剂添加到硝酸铵熔体中，由此产生作为最终产品的基本均匀的球粒或粒料。例如，US 3 366 468公开了含有5至10重量％磷酸铵作为添加剂的硝酸铵基肥料，所述文献声称该肥料是非爆炸性的。但是，在随后的较大规模试验中，该产品被发现是与纯硝酸铵几乎一样有力的爆炸物。此外，由于均匀的组成，因而不能防止孔隙被燃料油或类似物污染。文献WO/03106377描述了防止烃被吸收到硝酸铵粒料孔隙中的聚合物涂层。但是，在纯产品的分解反应中释放的能量不会被该涂层降低，甚至可能会由于该涂层的有机碳含量的原因而提高。

在本专利公开中，所公开的产品及其生产方法是基于用由硫酸钙构成的涂层涂布硝酸铵。与均匀混合相比，该涂布在产品安全性方面具有优点。惰性涂层可以隔离放热反应的硝酸铵中心，由此更有效地防止分解反应例如在大堆物料中的发展。此外，由硫酸钙构成的涂层充当硝酸铵与造成敏化污染的物质如燃料油的隔离层。