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Dokumentenidentifikation DE60005990T2 19.05.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001230158
Titel VERFAHREN ZUR VERMINDERUNG DER DICHTE VON AMMONIUMNITRAT MIT HILFE EINES GASERZEUGUNGSMITTELS
Anmelder SASOL Chemical Industries Ltd., Johannesburg, Gauteng, ZA
Erfinder BREEDT, Jacobus, 1947 Sasolburg, ZA;
STEPHENS, Albert, Hugh, 1932 Deneysville, ZA;
SPITERI, Luciano, William, 0184 Pretoria, ZA;
BALS, Edwin, 1947 Sasolburg, ZA
Vertreter Kador und Kollegen, 80469 München
DE-Aktenzeichen 60005990
Vertragsstaaten DE, ES, FR, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.11.2000
EP-Aktenzeichen 009810458
WO-Anmeldetag 07.11.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/ZA00/00209
WO-Veröffentlichungsnummer 0001036330
WO-Veröffentlichungsdatum 25.05.2001
EP-Offenlegungsdatum 14.08.2002
EP date of grant 15.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.2004
IPC-Hauptklasse C01C 1/18
IPC-Nebenklasse C06B 23/00   C06B 31/28   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung bzw. Verringerung der Dichte eines partikelförmigen Ammoniumnitratproduktes, wie sprühkondensiertem bzw. -kristallisiertem oder granuliertem Ammoniumnitrat und durch dieses Verfahren hergestellte Produkte.

Allgemeiner Stand der Technik

Partikelförmiges Ammoniumnitrat in Form von sprühkondensiertem Ammoniumnitrat und insbesondere poröses, sprühkondensiertes Ammoniumnitrat (PPAN) wird in großem Umfang, z.B. bei der Herstellung von explosiven Zusammensetzungen, verwendet. PPAN wird gewöhnlich durch Sprühkondensation einer wäßrigen Ammoniumnitratlösung und anschließendes Trocknen der Prillen hergestellt. Beim Trocknungsprozeß verdampft das Wasser in den Prillen, wodurch in den Prillen eine Porosität entsteht, womit die Dichte abnimmt und die Absorption von Brennstoffen bei der Herstellung von Sprengstoffen möglich wird. Das Verfahren zum Trocknen der Prillen ist teuer, und die verwendete Trocknungsvorrichtung ist ebenfalls kostenaufwendig.

In US-Patent 5,540,793 werden in das sprühkondensierte Produkt verkapselte Mikrokügelchen eingeführt, um die Dichte zu regeln und die mit Brennstoff versetzten Prillen empfindlicher zu machen. Das Patent beschreibt auch, daß das so hergestellte poröse, sprühkondensierte Produkt ziemlich große Mengen, von 30,0 bis 0,1 Masseprozent pro Masse des Endproduktes, Kalkstein enthalten kann. Einige Erfinder von US-Patent 5,540,793 und der vorliegenden Erfindung sind die gleichen, und den hier genannten Erfindern ist bekannt, daß der in US-Patent 5,540,793 genannte Kalkstein eine ziemlich große Partikelgröße zwischen 200 und 500 um aufweist und verwendet wurde, damit das Produkt dichter wird.

Wenn Kalkstein auf diese Weise zugesetzt, findet hauptsächlich aufgrund der großen Partikelgröße von Kalkstein, jedoch auch aufgrund von Faktoren, wie der Acidität von Ammoniumnitrat und der zeitlichen Steuerung der Zugabe des Kalksteins, während der Erzeugung der Prillen keine Gaserzeugung statt.

US-Patent 5,540,793 beschreibt auch, daß die Porosität des porösen, sprühkondensierten Produktes, das die verkapselten Mikrokügelchen einschließt, weiter verbessert werden kann, wenn beim Sprühkondensationsprozeß ein Gas im Produkt aufgenommen wird. Es wird beschrieben, daß dieses Gas durch eine geeignete chemische Reaktion in situ in den Produkten entstehen kann. Das Gas kann Kohlendioxid umfassen, das durch die Zersetzung eines geeigneten Carbonats in einem sauren Medium entsteht. Das Patent beschreibt außerdem, daß das Carbonat irgendein geeignetes wasserlösliches anorganisches Salz von Carbonsäure, z.B. Kalium- und/oder Natriumcarbonat, enthalten kann oder in einer anderen Ausführungsform ein weniger lösliches Salz umfassen kann.

Das Dokument EP-A-0831079 offenbart ein Verfahren zur Verringerung der Dichte von PPAN, indem es mit hohlen Mikrokügelchen gemischt wird und ein gaserzeugendes Mittel zugesetzt wird, das ein Carbonat mit einer geringeren Löslichkeit sein kann.

Es wurde jedoch festgestellt, daß es sehr schwierig ist, die Freisetzungsrate des Gases und die Blasengröße zu steuern, wenn das Gas auf diese Weise in situ entsteht. Wenn die Gaserzeugung zu stark ist, ist die sich fortlaufend bildende Kruste bzw. Haut, die durch das Erstarren des Ammoniumnitrats auf der Oberfläche des Partikels entsteht, zu schwach, und das erzeugte Gas zerstört die Kruste, was zu einem übermäßigen Aufbrechen der Partikel führt. Wenn die Gaserzeugung zu gering oder zu langsam ist, kommt es nicht zur erforderlichen geringen Dichte und stärkeren Porosität.

Es wird angenommen, daß der allgemeine Trend dahin geht, daß die Detonationsgeschwindigkeit, der Detonationsdruck und folglich die Brisanz einer explosiven Zusammensetzung, die dieses PPAN enthält, um so höher ist, je kleiner die Poren im PPAN sind (bis zu etwa 30 &mgr;m).

Offenbarung der Erfindung

Es wurde nunmehr überraschenderweise festgestellt, daß bei der Verwendung einer wasserunlöslichen Verbindung (die in einer chemischen Reaktion ein Gas erzeugen kann) und bei geeigneten Bedingungen, indem z.B. gesichert wird, daß die Partikelgröße der Verbindung unter einer bestimmten Größe liegt, bei der Erzeugung von partikelförmigem Ammoniumnitrat eine gesteuerte Freisetzung von Gas erzielt werden kann, wodurch ein Produkt mit geringerer Dichte und einer geeigneten Porengröße erhalten wird.

In dieser Beschreibung dient der Begriff "wasserunlösliche Verbindung" der Bezeichnung einer Verbindung, die sich bei Raumtemperatur in Wasser mit weniger als 1 g/100 g Wasser löst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Verringerung der Dichte eines Ammoniumnitratproduktes:

– Bereitstellen eines gaserzeugenden Mittels in Form einer wasserunlöslichen festen Carbonatverbindung, die durch chemische Reaktion ein Gas erzeugen kann, und wobei die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des gaserzeugenden Mittels weniger als 40 &mgr;m beträgt und sich die Carbonatverbindung bei Raumtemperatur in Wasser mit weniger als 1 g/100 g Wasser löst.;

– Bereitstellen eines Ammoniumnitratproduktes;

– Einführen des wasserunlöslichen, festen, gaserzeugenden Mittels in das Ammoniumnitratprodukt unter Bedingungen, die zu einer Gaserzeugung durch das gaserzeugende Mittel im Ammoniumnitratprodukt führen; und

– Formen des Ammoniumnitratproduktes zu Partikeln, wodurch ein partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt mit geringerer Dichte erzeugt wird.

Die Partikeldichte und die Schüttdichte des partikelförmigen Ammoniumnitrats werden aufgrund der Bildung geschlossener Hohlräume (auch als geschlossene Poren bezeichnet) im Inneren des partikelförmigen Produktes verringert. Einige Poren oder Hohlräume können zur Außenseite des partikelförmigen Produktes hin offen sein; solche offenen Poren verringern ebenfalls die Dichte und haben den zusätzlichen Vorteil, daß die Porosität des partikelförmigen Produktes zunimmt. (Die Porosität eines partikelförmigen Ammoniumnitrats ist für die Absorption von Brennöl bei der Herstellung von Ammoniumnitrat-Brennöl (ANFO) wichtig.)

Es wurde festgestellt, daß es bei der Verwendung eines wasserunlöslichen, festen, gaserzeugenden Mittels in Form einer wasserunlöslichen Carbonatverbindung viel einfacher ist, die Rate und Menge des Gases zu steuern, das während der Bildung des partikelförmigen Produktes erzeugt wird, und die Erzeugung von Gasblasen mit einer geeigneten Größe zu sichern, so daß Poren mit einer geeigneten Größe erzeugt werden. Poren mit einer geeigneten Größe sind vorzugsweise Porten mit einem Durchmesser von weniger als 150 &mgr;m, vorzugsweise weniger als 70 &mgr;m, vorzugsweise etwa 30 &mgr;m.

Es ist selbstverständlich, daß Faktoren, wie die Art des zugesetzten gaserzeugenden Mittels, die Menge des zugesetzten gaserzeugenden Mittels; die Partikelgröße des zugesetzten gaserzeugenden Mittels, der pH-Wert des Reaktionsgemischs aus gaserzeugendem Mittel und Ammoniumnitratprodukt, der pH-Wert des Ammoniumnitratproduktes, die Art und Konzentration der Säure, die bereitgestellt wird, um mit dem gaserzeugenden Mittel zu reagieren (wenn das gaserzeugende Mittel von dem Typ ist, der mit einer Säure reagiert, wodurch ein Gas erzeugt wird), die Art und Konzentration der im Ammoniumnitrat bereitgestellten Base, die Temperatur, bei der die Gaserzeugung stattfindet, die zeitliche Steuerung der Zugabe des gaserzeugenden Mittels, die Konzentration des Ammoniumnitrats, jeweils eine Rolle bei der Gaserzeugungsrate, der Blasengröße des erzeugten Gases und der zeitlichen Steuerung, wann das Gas entsteht, spielen. Bei Verwendung können diese Faktoren gesteuert werden, damit das Gas während der Bildung der Partikel des Produktes entsteht, das Gas mit einer geeigneten Rate erzeugt wird und eine geeignete Blasengröße aufweist, damit Poren mit einer geeigneten Größe entstehen. Folglich können die Faktoren, die die Gaserzeugungsrate, die Blasengröße des erzeugten Gases und die zeitliche Steuerung, wann das Gas erzeugt wird, geregelt werden, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Das gaserzeugende Mittel umfaßt eine wasserunlösliche Carbonatverbindung, vorzugsweise ein Carbonatsalz. Es umfaßt vorzugsweise ein Metallcarbonat, vorzugsweise ein Erdalkalimetallcarbonat. Es umfaßt vorzugsweise mindestens eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt, ist, die aus Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat besteht. Stärker bevorzugt umfaßt es Calciumcarbonat.

Das gaserzeugende Mittel kann eine Verbindung umfassen, die durch eine chemische Reaktion mit einer geeigneten Säure ein Gas, vorzugsweise Kohlendioxid (CO2), erzeugen kann. Calciumcarbonat ist ein solches gaserzeugendes Mittel. Die Säure ist vorzugsweise eine Säure, die im Ammoniumnitratprodukt vorliegt.

Die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des wasserunlöslichen, gaserzeugenden Mittels beträgt weniger als 40 &mgr;m, vorzugsweise weniger als 2 &mgr;m, vorzugsweise weniger als 1 &mgr;m und vorzugsweise weniger als 0,5 &mgr;m. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die durchschnittliche diametrische Partikelgröße etwa 0,33 &mgr;m. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das gaserzeugende Mittel gefälltes Calciumcarbonat, vorzugsweise mit einer durchschnittlichen diametrischen Partikelgröße von etwa 0,33 &mgr;m. Es wurde festgestellt, daß die Bedingungen für die Erzeugung des Gases in situ besonders geregelt werden können, wenn das gaserzeugende Mittel mit der vorstehend angegebenen Partikelgröße zugesetzt wird. Die vorstehend beschriebenen Bereiche der diametrischen Partikelgröße von weniger als 40 &mgr;m sind für Calciumcarbonat besonders geeignet (jedoch nicht darauf begrenzt).

Das gaserzeugende Mittel wird vorzugsweise in Form einer wäßrigen Suspension bereitgestellt. Besonders im Falle von Calciumcarbonat umfaßt die Suspension vorzugsweise 1 bis 70 Masseprozent gaserzeugendes Mittel/Gesamtmasse der Suspension, vorzugsweise etwa 30 Masseprozent gaserzeugendes Mittel/Gesamtmasse der Suspension.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der das gaserzeugende Mittel gefälltes Calciumcarbonat mit einer durchschnittlichen diametrischen Partikelgröße von etwa 0,33 &mgr;m umfaßt, wird das Calciumcarbonat dem Ammoniumnitrat in einer Konzentration von 0,001 bis 2 Masseprozent Calciumcarbonat/Masse des Ammoniumnitratproduktes zugesetzt. Das Calciumcarbonat wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0,01 bis 0,06 Masseprozent Calciumcarbonat/Masse von Ammoniumnitrat und vorzugsweise in einer Konzentration etwa 0,03 Masseprozent Calciumcarbonat/Masse von Ammoniumnitrat zugesetzt.

Das Ammoniumnitratprodukt, das zu Partikeln geformt werden soll, kann eine Ammoniumnitratschmelze umfassen.

In einer anderen Ausführungsform kann das Ammoniumnitratprodukt, das zu Partikeln geformt werden soll, eine wäßrige Ammoniumnitratlösung umfassen. Die wäßrige Ammoniumnitratlösung kann mehr als 90, vorzugsweise mehr als 96 Masseprozent Ammoniumnitrat/Gesamtmasse der wäßrigen Ammoniumnitratlösung umfassen. Um zu verhindern, daß Ammoniumnitratlösungen bei dieser hohen Konzentration fest werden, und um die Partikelbildung zu erleichtern, muß die Temperatur der Lösung erhöht werden. Im Falle von 97 Masseprozent Ammoniumnitrat/Masse der wäßrigen Ammoniumnitratlösung ist z.B. eine Temperatur von etwa 158°C erforderlich, um das Festwerden zu verhindern und die Partikelbildung zu erleichtern. Im Fall von 99 Masseprozent Ammoniumnitrat/Masse der wäßrigen Ammoniumnitratlösung ist eine Temperatur von etwa 170°C erforderlich, um das Festwerden zu verhindern und die Partikelbildung zu erleichtern.

Das Ammoniumnitratprodukt ist vorzugsweise sauer, vorzugsweise mit einem pH-Wert zwischen 2 und 5, vorzugsweise bei etwa 4. Das ist besonders dann der Fall, wenn das gaserzeugende Mittel von dem Typ ist, der durch die Reaktion mit einer geeigneten Säure ein Gas erzeugt. Es ist jedoch vorherzusehen, daß die Lösung bei anderen Ausführungsformen alkalisch sein kann. Es wird z.B. angenommen, daß ein gaserzeugendes Mittel, wie CaCO3, NH3 aus Ammoniumnitrat, insbesondere aus Ammoniumnitrat mit einer starken Alkalinität, freisetzt. In einer anderen Ausführungsform kann Ammoniak erzeugt werden, wenn gaserzeugende Mittel, wie Calciumoxid, zu Ammoniumnitrat gegeben werden.

Das gaserzeugende Mittel kann in das Ammoniumnitratprodukt eingebracht werden, bevor das Ammoniumnitratprodukt zu Partikeln geformt wird. In einer anderen Ausführungsform kann es bei der Erzeugung der Partikel von Ammoniumnitrat eingeführt werden.

Das Ammoniumnitratprodukt kann durch Sprühkondensation zu Partikeln geformt werden. In einer anderen Ausführungsform kann es z.B. unter Verwendung eines Druckgranulators bzw. einer Kollermühle (pan granulator), granuliert werden.

Es wird angenommen, daß das gaserzeugende Mittel in stärker konzentrierten Lösungen vorteilhaft ist, bei denen weniger Wasser zum Verdampfen und folglich zur Erzeugung der Porosität zur Verfügung steht.

Hohle Mikrokügelchen (auch als Mikrohohlkugeln bekannt) können ebenfalls in Kombination mit dem gaserzeugenden Mittel verwendet werden. Die hohlen Mikrokügelchen können verwendet werden, um die Sprengwirkung, die Empfindlichkeit und Geschwindigkeit der Detonation von mit Brennstoff versetzten Prillen zu verbessern. Es kann irgendeine Art von hohlen Mikrokügelchen verwendet werden, es werden jedoch vorzugsweise hohle Mikrokügelchen verwendet, die keine Zusammensetzung enthalten, die sich bei hohen Temperaturen zersetzen kann, wodurch eine Säure entsteht. Eine solche Zusammensetzung ist Polyvinylidenchlorid (PVDC), das sich bei hohen Temperaturen zersetzt, wodurch Salzsäure entsteht. Eine größere Säuremenge im Produkt, das zu Partikeln geformt werden soll, verstärkt die Gaserzeugungsrate in den Fällen, bei denen das gaserzeugende Mittel von dem Typ ist, der bei der Reaktion mit einer Säure ein Gas erzeugt. Außerdem führt eine Erhöhung der Säuremenge, die im Ammoniumnitrat vorliegt, zu einer Verringerung der Zersetzungstemperatur des Ammoniumnitrats. Bei einem geringen pH-Wert nimmt die Zersetzungstemperatur von Ammoniumnitrat soweit ab, daß es instabil wird, was zur Verpuffung oder Detonation führen kann.

Chlorfreie hohle Mikrokügelchen mit geringer Dichte, die in bestimmten Qualitäten von Expancel® (von Akzo Nobel, Schweden geliefert) erhältlich sind, stellen die bevorzugten hohlen Mikrokügelchen dar, die in dieser Erfindung verwendet werden sollen.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines gaserzeugenden Mittels in Form einer wasserunlöslichen, festen Carbonatverbindung, die durch eine chemische Reaktion ein Gas erzeugen kann, wobei die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des gaserzeugenden Mittels bei einem Durchmesser von weniger als 40 &mgr;m liegt und sich die Carbonatverbindung bei Raumtemperatur in Wasser mit weniger als 1 g/100 g Wasser löst, bei der Herstellung eines partikelförmigen Ammoniumnitratproduktes, wodurch ein partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt mit einer geringeren Dichte erzeugt wird.

Die Erfindung betrifft auch ein partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt mit einer geringeren Dichte, das nach dem Verfahren hergestellt ist, wie es hier vorstehend im wesentlichen beschrieben wurde. Das partikelförmige Ammoniumnitrat kann ein poröses Produkt, wie PPAN (poröses sprühkondensiertes Ammoniumnitrat) oder poröses granuliertes Ammoniumnitrat, umfassen.

Die Erfindung betrifft auch eine Sprengzusammensetzung, die partikelförmiges Ammoniumnitrat einschließt, wie es vorstehend im wesentlichen beschrieben wurde. Die Sprengzusammensetzung kann ANFO oder schweres ANFO umfassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden nichtbegrenzenden Beispiele weiter beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde ein dreistündiger Testversuch in einer herkömmlichen Sprühkondensationsanlage durchgeführt, in der PPAN aus einer Ammoniumnitratlösung (AN-Lösung) erzeugt wird, indem in das sprühzutrocknende AN ein gaserzeugendes Mittel eingeführt wurde.

Die Sprühtrocknungsanlage ist eine herkömmliche und wird folglich in dieser Beschreibung nicht ausführlich beschrieben. Einige weitere Einzelheiten der verwendeten Vorrichtung sind in US-Patent 5,540,793 beschrieben. Unter anderem umfaßt die Vorrichtung eine Sprühtrocknungsdüse für die Erzeugung von Prillen.

Das gaserzeugende Mittel in Form von gefälltem Calciumcarbonat (CaCO3) mit einer diametrischen Partikelgröße von etwa 0,33 &mgr;m wurde als wäßrige Suspension hergestellt, die 30 Masseprozent CaCO3/Masse der wäßrigen Suspension umfaßt. Es wurde festgestellt, daß bei der Verwendung von großen Partikeln von CaCO3 in einer AN-Lösung der pH-Wert der AN-Lösung verringert werden muß, um eine angemessene Gaserzeugungsrate bereitzustellen. Wenn der pH-Wert des AN zu stark verringert wird, womit es weniger stabil wird, nimmt die Zersetzung von AN zu.

Das der Sprühkondensation zu unterziehende AN umfaßt eine wäßrige AN-Lösung, die 97 Masseprozent AN/Masse der AN-Lösung aufweist. Die Lösung wurde mit einer Temperatur von 158°C bereitgestellt. Der pH-Wert der AN-Lösung wurde während des Testversuchs vom normalen pH-Wert mit 5,8 auf pH = 3,8 verringert, wodurch die Gasbildungsrate erhöht wurde. Der pH-Wert der AN-Lösung wurde eingestellt, indem die Zugabe von Ammoniak nach dem Konzentrierungsschritt verringert wurde.

Die Calciumcarbonatsuspension wurde zugesetzt, damit die AN-Lösung etwa 0,03 Masseprozent Calciumcarbonat/Masse der gesamten AN-Lösung enthielt. Das Calciumcarbonat wurde zugesetzt, so daß es für einen Zeitraum von etwa 2 Sekunden in der AN-Lösung blieb, bevor es zur Bildung von Tropfen des Ammoniumnitrats kam, die zu Prillen geformt wurden.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Tests beim erzeugten PPAN im Vergleich mit PPAN, das unter ähnlichen Bedingungen jedoch ohne den Zusatz von CaCO3 erzeugt wurde.

In Tabelle 1 wird der Prozentsatz von CaCO3 als Prozentsatz der Masse von CaCO3/Masse der PPAN-Lösung angegeben. Das Volumen der geschlossenen Poren oder Hohlräume wurde aus der scheinbaren und wahren Partikeldichte berechnet. Das Porenvolumen wurde mit einem Quecksilber-Porositätsmeßgerät bestimmt, das das Porenvolumen als Funktion des Quecksilberdrucks und folglich der Porengröße bestimmt. Die scheinbare Partikeldichte wird bestimmt, indem die Volumenänderung gemessen wird, wenn 50 g Prillen sorgfältig zu 50 ml Diesel in einem 100 ml Maßzylinder gegeben werden. Auf den Maßzylinder wird ein Stopfen aufgesetzt, und der Zylinder wird geschüttelt und geklopft, damit der Diesel in die meisten offenen Poren eindringen kann. Die effektiv geschlossenen Poren können dann aus der scheinbaren Partikeldichte und der wahren Partikeldichte berechnet werden. Die Formel lautet: geschlossene Poren = (1/scheinbare Partikeldichte) – 1/1,724 (die wahre Partikeldichte von Ammoniumnitrat bei Raumtemperatur beträgt 1,724 g/cm3). Die Ölabsorptionskapazität wird als Prozentsatz der Masse von Öl/Masse der Prillen angegeben.

Die mit Brennstoff versetzten Prillen wurden erzeugt, indem Diesel in einer Menge von 6 Masseprozent Diesel/Masse ANFO zugesetzt wurde.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Gaserzeugung von CO2, das in situ aus CaCO3 erzeugt wird, das mit Salpetersäure in der AN-Lösung reagiert, zu folgendem führt:

  • a) einer deutlichen Zunahme des Volumens der geschlossenen Poren und folglich einer Verringerung der lockeren Schüttdichte; und
  • b) einer empfindlicheren, mit Brennstoff versetzten Prille (ANFO), was durch den Bleikompressionstest deutlich wird. Die höhere Empfindlichkeit beruhte möglicherweise auf einer Zunahme des Volumens in kleinen geschlossenen Poren (20 bis 70 &mgr;m). Diese Poren müssen geschlossen oder so wenig geöffnet sein, daß Diesel nicht absorbiert werden kann.
Beispiel 2

Es wurde eine Kollermühle verwendet, um AN-Körner mit einer geringeren Dichte herzustellen, wobei in das AN ein gaserzeugendes Mittel eingeführt wurde.

Das zu Partikeln zu formende AN umfaßte 99,5 % AN und 0,5 % Wasser. Das AN wurde in Form einer Schmelze mit etwa 170°C bereitgestellt, und der pH-Wert von AN betrug 3,8.

Das gaserzeugende Mittel lag wiederum in Form von gefälltem CaCO3 mit einer diametrischen Partikelgröße von etwa 0,33 &mgr;m vor.

Eine Kollermühle und Impfmaterial (in Form von partikelförmigem Ammoniumnitrat mit einer geeigneten Größe) wurden verwendet, um aus der AN-Schmelze Körner zu formen. Im Test 1 wurde das Impfmaterial in den Granulator eingeführt und mit der AN-Schmelze versprüht, die Körner bildete. Im Test 2 wurde das Impfmaterial mit dem CaCO3 gemischt. Dieses Gemisch wurde in die Kollermühle eingeführt und mit der AN-Schmelze versprüht. Das entstandene granulierte AN enthielt etwa 0,1 % (Masse/Masse) CaCO3. Im Test 3 wurde das CaCO3 als wäßrige Suspension aufbereitet, die 20 Masseprozent CaCO3/Masse der wäßrigen Suspension enthielt. Das CaCO3 wurde in die AN-Schmelze eingespritzt, dieses Gemisch wurde dann auf das Impfmaterial in der Kollermühle gesprüht, wodurch Körner erzeugt wurden. Die auf das Impfmaterial gesprühte AN-Schmelze enthielt etwa 0,1 Masseprozent CaCO3/Gesamtmasse der AN-Schmelze. Das CaCO3 wurde zugesetzt, damit es während eines Zeitraums von etwa 2 Sekunden in der AN-Schmelze blieb, bevor sie auf das Impfmaterial gesprüht wurde.

Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse des granulierten AN, das durch die verschiedenen Tests erzeugt wurde. Die Prozentsätze sind als Masse pro Masse angegeben.

Tabelle 2

Aus Tabelle 2 wird deutlich, daß die Verwendung des gaserzeugenden Mittels ein Produkt mit einer besseren Ölabsorptionskapazität und einer geringeren Schüttdichte lieferte.

Durch die Verwendung eines gaserzeugenden Mittels, wie gefälltes CaCO3, können stärker konzentrierte AN-Lösungen als sie bei normalen Sprühkondensationsverfahren verwendet werde, dazu dienen, Ammoniumnitrat mit Explosionsmittelqualität herzustellen. Das ermöglicht die Herstellung von porösem AN oder von AN mit einer geringeren Dichte unter Verwendung einer Kollermühle, eines Rührwerks, eines Walzengranulators oder anderer Granulierverfahren.

Es ist selbstverständlich, daß viele Abänderungen der Einzelheiten möglich sind, ohne dadurch vom Umfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Verringerung der Dichte eines Ammoniumnitratproduktes, welches umfaßt:

    – Bereitstellen eines gaserzeugenden Mittels in Form einer wasserunlöslichen festen Carbonatverbindung, die durch chemische Reaktion ein Gas erzeugen kann, und wobei die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des gaserzeugenden Mittels weniger als 40 &mgr;m beträgt;

    – Bereitstellen eines Ammoniumnitratproduktes;

    – Einführen des wasserunlöslichen, festen, gaserzeugenden Mittels in das Ammoniumnitratprodukt unter Bedingungen, die zu einer Gaserzeugung durch das gaserzeugende Mittel im Ammoniumnitratprodukt führen; und

    – Formen des Ammoniumnitratproduktes zu Partikeln, wodurch ein partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt mit geringerer Dichte erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zur Gaserzeugung im Ammoniumnitratprodukt führenden Bedingungen gesteuert werden, um die Rate der Gaserzeugung und die Blasengröße des erzeugten Gases zu regeln.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bedingungen gesteuert werden, indem zumindest eine der Bedingungen gesteuert werden, die aus der Gruppe bestehen, die die Art des zugesetzten gaserzeugenden Mittels, die Menge des zugesetzten gaserzeugenden Mittels, die Partikelgröße des zugesetzten gaserzeugenden Mittels, den pH-Wert des Reaktionsgemisches aus gaserzeugendem Mittel und Ammoniumnitratprodukt, den pH-Wert des Ammoniumnitratproduktes, die Art der im Ammoniumnitratprodukt bereitgestellten Säure, die Konzentration der im Ammoniumnitratprodukt bereitgestellten Säure, die Art der im Ammoniumnitrat bereitgestellten Base, die Konzentration der im Ammoniumnitratprodukt bereitgestellten Base, die Temperatur, bei der die Gaserzeugungsreaktion stattfindet, und die Konzentration des Ammoniumnitratproduktes umfaßt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Carbonatverbindung ein Erdalkalimetallcarbonat umfaßt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Carbonatverbindung Calciumcarbonat umfaßt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Carbonatverbindung eine Verbindung ist, die durch chemische Reaktion mit einer geeigneten Säure Kohlendioxid erzeugen kann.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des wasserunlöslichen gaserzeugenden Mittels weniger als 2 &mgr;m beträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des wasserunlöslichen gaserzeugenden Mittels weniger als 0,5 &mgr;m beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wasserunlösliche, gaserzeugende Mittel Calciumcarbonat mit einer mittleren diametrischen Partikelgröße von etwa 0,33 &mgr;m ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Calciumcarbonat gefälltes Calciumcarbonat ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Calciumcarbonat in Form einer wäßrigen Suspension bereitgestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Calciumcarbonat dem Ammoniumnitratprodukt in einer Konzentration von 0,001 bis 2% der Masse von Calciumcarbonat/Masse Ammoniumnitratprodukt zugesetzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumnitratprodukt eine Ammoniumnitratschmelze umfaßt.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumnitratprodukt eine wäßrige Ammoniumnitratlösung umfaßt.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumnitratprodukt sauer mit einem pH-Wert von 2 bis 5 ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in das Ammoniumnitratprodukt auch hohle Mikrokügelchen eingeführt werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumnitratprodukt durch Sprühkondensation zu Partikeln geformt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumnitratprodukt durch Granulieren zu Partikeln geformt wird.
  19. Partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt, das nach dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
  20. Verwendung eines gaserzeugenden Mittels in Form einer wasserunlöslichen festen Carbonatverbindung, die durch chemische Reaktion ein Gas erzeugen kann, wobei die durchschnittliche diametrische Partikelgröße des gaserzeugenden Mittels weniger als 40 &mgr;m, als Durchmesser, beträgt, bei der Herstellung eines partikelförmigen Ammoniumnitratproduktes, wodurch ein partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt mit geringerer Dichte erzeugt wird.
  21. Zusammensetzung zum Sandstrahlen, die ein partikelförmiges Ammoniumnitratprodukt nach Anspruch 19 einschließt.
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