[发明专利]高吸油率松散性多孔粒状硝铵用水溶性成孔剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善铵油炸药主成分氧化剂多孔粒状硝酸铵的表面活性剂，尤其是一种制备高吸油率松散性多孔粒状硝酸铵的水溶性成孔剂。该成孔剂由发泡剂、渗透剂、增强剂、分散剂、耐热剂和增溶剂组成。

技术背景

多孔粒状硝酸铵是工业硝酸铵的一种形态。由于它具有较高吸油率和低堆密度的特性，所以广泛用作铵油炸药和无猛炸药成分的低爆速炸药的主体氧化剂，又基于它的经济性、灵活性和安全性优于乳化和粉乳炸药，故近代多孔粒状硝酸铵的产量在中国有惊人的发展。据不完全统计：其产量从90年代的全国年产几万吨提高到2011年可达几百万吨；并根据中国“十二五”规划要大力发展现场混装炸药，使多孔粒状硝酸铵的市场有更大的发展。但是多孔硝铵同样有易晶变、易吸湿、易相变、盐桥重结晶性等固有缺陷，给工农业使用带来极大的不方便和不安全隐患，特别是行业和市场急需寻求一种能制备高吸油率松散性多孔粒状硝酸铵、而且使用可靠的成孔剂新技术。

近半个世纪以来，科技人员对改善硝酸铵的防潮防结块性能和研制多孔粒状硝酸铵的成孔剂曾进行了大量研究工作：美国密西西比化学公司采用硼酸、硫酸铵混合盐类作防结块剂；美国ICI公司采用硼镁石和中国发明专利(专利受理号00130046.6，2000)采用白云石等惰性粉末作硝酸铵的防结块剂，使用中因不能有效控制硝铵晶型转变而效果不明显；80年代起，我国较长期采用日本的醋酸盐专利技术(JP7650898,1978)来生产多孔粒状硝酸铵，可是因醋酸盐在硝酸铵中溶解度太小(0.001％)，且在使用中需用刺激味重的冰醋酸，成本高、又污染环境，生产使用不方便。故此传统技术使制品存在热塑性差、颗粒强度低、热分解温度低、不能有效控制硝铵晶型转变等不足。近代中国专利ZL 94107498.6的作者发现：采用平面构型阴离子表面活性剂作为硝酸铵的有效晶控剂，应用于硝酸铵中，防结块效果良好。但在实际使用中，存在与乳化剂不相容和在高温作业中发生自燃二个缺陷，及时被中国专利(专利号ZL99114733.2，1999)作者改进，发明了高稳定性和耐高热的硝铵松散剂，该专利技术已在中国许多生产造粒硝酸铵工厂采用，但是在几年实际使用中，发现存在易堵塞造粒喷头、大循环过程不安全及松散剂本身水溶性不良，会经常导致松散剂在过滤网上长期受热会粘结碳化而引起自燃等缺陷；法国KT公司研制了试图解决上述缺陷的内添加外包裹复合防结块剂，也存在使用不方便、原材料成本高、制品粉尘大、吸油率低等问题，因此探索提供一种能解决安全性和又提高性能的新成孔材料成为必须进一步解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术的不足，必须设计一种在水中完全溶解、耐高热和能提高多孔粒状硝酸铵吸油率的成孔剂，加入到熔融态硝酸铵中，不但使多孔硝铵的物理性能明显改善，又确保在使用过程不产生不溶性糊状物堵塞造粒喷头，堵绝成孔剂不溶物粘结在过滤网上碳化，确保含有成孔剂的硝铵母液大循环作业能安全可靠；另外，能取代进口发泡剂，降低生产成本。

本发明的构思：设计一个组元性能互补，成本低廉，原料来源丰富易得，既能解决多孔硝铵易结块缺陷和提高吸油率，且能在水中完全溶解和耐高热的多元成孔剂体系。旨在采用喷雾造粒制备松散性造粒硝铵或采用从国外引进的多孔硝铵的水浆法工艺，使本发明在水中或熔融态硝酸铵中能完全溶解和混合均匀，消除在工艺过程产生堵喷头、碳化燃烧、长期停留在循环作业的管道中易燃烧等不安全隐患。因此这个成孔剂必须取消前人添加剂组份中的不溶性惰性矿粉及低熔点易成膜材料，该成孔剂体系必须全部由水溶性发泡剂、渗透剂、增强剂、分散剂、耐热剂和增溶剂组成。组成中的增强剂的主要作用是使它与硝酸铵溶合共晶得到晶格致密的晶体，使制品减少粉尘，提高颗粒强度，减少制品受运输振动引起球体的破损率；分散剂能降低液固相界面张力，使熔融态硝铵或水和成孔剂接触时，加速成孔剂很快被水或硝铵母液湿润而分散在水中，在喷雾造粒时易于展布均匀成粒，起辅助分散作用；耐热剂具有耐高热性和防碳化性能，用以提高成孔剂在高温熔融态硝酸铵(170～180℃)中的使用安全性；增溶剂起体系乳化、增加互溶速度的作用；其中发泡剂和渗透剂的设计最为关键：起晶控作用的渗透剂的主要作用是在多孔硝酸铵相变点附近控制硝酸铵晶形的不可逆变化或滞缓变化，提高硝酸铵的晶变点，以保持多孔硝铵具有松散的稳定晶形；发泡剂的关键作用是使硝酸铵在喷雾造粒过程中，得到适量的“微气泡”和“孔隙”，增加多孔硝铵的吸油率和使硝铵具有一定尺寸的颗粒度和松散性。