[发明专利]高强度高稳定性农用防爆硝酸铵及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农用防爆硝酸铵及其制备方法，属于硝酸铵改性，特别是一种适用于制备具高强度高稳定性农用防爆硝酸铵及其制备方法。该改性防爆硝酸铵由硝酸铵和复合防爆剂组成。

背景技术

硝酸铵(AN)在农业上是一种速效氮肥，在高科技领域中可作为固体火箭的推进剂和航空安全气囊的气体发生剂，在工业上是铵油炸药的主要原料，它与柴油、木粉等可燃物经过简单混合即被私自加工成“土炸药”，严重地给社会带来不安全因素。随着多起震惊世界的恐怖事件的发生，农用硝酸铵的爆炸特性所带来的危害引起人们的高度重视和警惕。为强化治安确保安全，我国政府于2002年发布了国务院52号文件，对硝酸铵严格管理，禁止将硝酸铵作为农用化肥销售。同时，由于某些农作物对硝态氮肥的市场需求，允许将硝酸铵改性处理，使之失去爆炸性作为农用化肥销售和使用。

为了解决硝酸铵改性或钝化的技术需求，从20世纪60年代开始，世界各国科技人员对硝酸铵改性进行了大量研究工作：首先西欧各国研制成功硝酸铵钙作为硝酸铵的改良品种，但由于生产工艺技术和生产设备等原因，此改性方法未推广应用；接着美国专利3366468报道在硝酸铵中加入10％以上磷酸一氢铵(MAP)或磷酸二氢铵(DAP)作阻燃剂，并降低硝酸铵在农肥中氮含量，因而降低硝酸铵化肥的爆炸性；在2002年～2003年期间，中国专利02156254.7，03117530.9，报道研制了各种防爆剂，采用与美国专利366468类似技术途径，即采用物理掺混MAP和惰性矿粉来钝化硝酸铵；随后，中国工程院院士汪旭光教授等研究人员，也开展了有关改性硝酸铵爆轰安全性、热稳定研究等大量工作，认为提高硝酸铵的热稳定性可降低其爆炸性。在前人基础上，作者经多年探索设计和反复科学试验，筛选出了二种新型防爆剂(撰名SGY-F和SGY-S)，并已於2008年～2009年，申请了两项国家发明专利，於2012年均已授权公告。但至今上述各种防爆剂研究探索，均未取得工业性批量生产和应用。主要存在防爆剂添加用量大、制品颗粒强度低、防爆效果差、制品在贮存期内易板结和抗爆性能不能稳定和持久等技术缺陷。面临反恐和国内复肥市场需求，进一步研究硝酸铵的钝化技术和有效的防爆剂，成为急待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足，设计一种提供制备高强度高稳定性农用防爆硝酸铵的制备方法，并必须设计一种原料来源丰富、成本低廉、水溶性复合防爆剂，该防爆剂可在造粒硝酸铵生产过程中作为有效钝化剂应用，制得具高颗粒强度、松散性和抗爆性持久的高稳定性农用防爆硝酸铵。

本发明构思：在设计的防爆硝酸铵组成中，添加入一个组元性能互补、能克服上述背景技术不足的多元复合防爆剂体系。旨在使浓度99.0％～99.5％的熔融态硝酸铵和防爆剂在造粒喷头前的混合槽中，通过热熔混合、喷头造粒，得到一种均匀混晶和致密结构的粒状硝酸铵颗粒分子模型。为此，该防爆硝铵钝化剂必须由熄爆剂、增强剂、稳定剂、富氮钝化剂和隔爆剂等组成。组成中的增强剂的作用原理是：使内添加粉剂溶液与硝酸铵溶合共晶得到晶格致密的晶体，使改性硝酸铵的颗粒强度要明显提高，阻止爆轰波在硝酸铵中传递和降低可燃剂柴油在氧化剂硝酸铵中渗透水平，才能使铵油炸药的爆轰感度大大下降，使防爆硝铵制品的抗爆性能合格；富氮钝化剂能与硝酸铵形成的络合物，起化学钝感和松散作用，而且因其含氮量高不影响制品的氮含量；隔爆剂是与硝酸铵易生成防渗透膜的防爆涂料，其作用原理是：在生产粒状硝酸铵的成粒、干燥过程中，该隔爆剂可粘结包裹在硝酸铵粒子表面，形成保护性抗渗透膜，有效地将可燃剂柴油与氧化剂硝酸铵粒子分离，降低柴油在硝酸铵中渗透水平，从而从本质上阻止了由氧化还原反应产生爆炸的源头，堵截了爆炸的发生；组份中熄爆剂和稳定剂的设计最为关键：熄爆剂是根据“绝热钝感和终止自由基理论”，选用强灭火剂卤化物或液态钝感剂，可有效地终止爆炸的传播，使已引起的爆炸即刻被抑制而衰减或熄灭；稳定剂采用了基团与硝酸铵分子中铵离子在结构和外形上相似的阴离子表面活性剂或耐环境变化的有机、无机材料，这些稳定基团依附在硝酸铵分子界面上，起到控制硝酸铵晶形的不可逆变化和滞缓变化的作用，以保持制品有稳定的晶形，因而本发明制品在在贮存期内不易硬化、不易晶变，保持优良的松散性和持久的抗爆性能。