CC BY
84
УДК 662.221.12
А. Р. Кривошеева, З. К. Омаров, Р. Ф. Гатина,
О. В. Климович, Ю. М. Михайлов
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУСТОЙЧИВОЙ АММОНИЙНОЙ СЕЛИТРЫ
Ключевые слова: аммонийная селитра, стеарат натрия, безводная окись железа, моногидрат окиси железа,
механохимическая обработка.
Разработана ресурсосберегающая технология водоустойчивой аммонийной селитры, идущей для производства порошкообразных промышленных взрывчатых веществ. Показана возможность получения водоустойчивого нитрата аммония надлежащего качества при использовании механохимической обработки селитры добавками.
Key words: ammonium saltpeter, sodium stearate, anhydrous iron oxide, monohydrate iron oxide, mechanochemical
treatment.
The resource-saving technology of waterproof saltpeter going for manufacture of powdery industrial explosives is developed. Possibility of reception of waterproof ammonium nitrate with appropriate quality is shown at use mechanochemical treatment of saltpeter by additives.
Введение
В промышленности основным способом производства водоустойчивой аммонийной селитры (ВАС) является способ, состоящий в последовательной обработке селитры сернокислым железом (Ш) и смесью жирных кислот с парафином [1,2]. Недостатками этого способа является высокая энергоёмкость, многоступенчатость и длительность процесса, которая в результате приводит к многократному удорожанию водоустойчивого продукта.
Актуальность исследования определяется необходимостью создания малостадийной технологии получения водоустойчивой селитры. С этой целью нами на стадии отработки способа получения ВАС было опробовано несколько вариантов модифицирования нитрата аммония.
По первому варианту гранулы селитры, предварительно обработанные катионным ПАВом и смесью фторидов металлов, покрывали жидким стеклом [3]. Образцы имели хорошие значения водоустойчивости, которая выражалась через количество растворившихся компонентов. Однако испытания на водоустойчивость по гостированной методике положительных результатов не дали, поскольку при измельчении ВАС покрытие из «жидкого стекла» с добавками разрушалось, и селитра теряла свои водонепроницаемые свойства. Модифицированная таким образом аммонийная селитры была рекомендована нами для использования в качестве удобрения пролонгированного действия.
По второму варианту получения ВАС с целью упрощения способа получения мы ограничились лишь стадиями перемешивания и термообработки. В качестве исходного сырья нами использовались: селитра аммонийная по ГОСТ 2-85 марки Б, технические стеарат натрия, безводная окись железа (Ш), моногидрат окиси железа (Ш).
Ранее предполагалось, что одновременное перемешивание выбранных компонентов приводит к равномерному распределению гидрофобизаторов в массе нитрата аммония за счёт возникновения между ними Ван-дерваальсовых сил с образованием гидрофобной пространственной решетки, а высокая дисперсность и адгезионные свойства гидрофобной добавки позволяют закрепиться частицам на гидрофобизируемой поверхности.
Однако на основании проведенных нами исследований [4] установлено, что взаимодействие в рассматриваемой системе «аммонийная селитра - модификатор - вода» не ограничивается лишь межмолекулярным взаимодействием, а сопровождается целым рядом химических превращений.
Практическая часть
Основными стадиями предлагаемой технологии являются: грубое измельчение селитры вместе со стеаратом натрия, сушка смеси, тонкое измельчение, усреднение массы, совместный помол смеси с соединениями железа. Технологические режимы приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технологические режимы изготовления водоустойчивой аммонийной селитры
Наименование стадии Условия обработки
Температура, °С Реагенты
Определение влажности сырья (входной контроль) 100 Селитра аммонийная ГОСТ 2-85 марка Б
Перемешивание и измельчение Окружающей среды Селитра: стеарат натрия = 11:0,1
Определение фракционного состава
Сушка двойной смеси 95-100
Перемешивание и измельчение Окружающей среды
Усреднение
Определение фракционного состава
Помол Селитра аммонийная+стеарат натрия: Ре20з+Ре20з*И20=15:0,02; Ре20з:Ре20з*И20 = 2:9
Анализ Согласно условиям анализа
Измельчение селитры со стеаратом нария в соотношении 11:0,1 проводили в кулачковой дробилке с частотой вращения кулачков 800 мин-1, дозировку компонентов осуществляли периодическим способом перед подачей на винтовой питатель.
После грубого измельчения смесь отправляли на противоточную сушку в сушильном барабане при Т<100°С, в качестве сушильного агента применяли смесь топочных газов и воздуха. Среднее время пребывания порции смеси составляла 20 минут.
Повторное тонкое измельчение смеси проводили в кулачковой дробилке с частотой вращения кулачков 1200 мин-1. Далее смесь отправляли на усреднение в двухвальный винтовой смеситель.
Дозировку смеси и соединений железа для совместного помола осуществляли весовым методом на вагонетке, при этом соотношение двухкомпонентной смеси (селитра + стеарат натрия) и соединений железа составляло 15:0,02 соответственно. А соотношение соединений железа, в свою очередь, составляло Ре20з:Ре20эН20 = 2:9.
Совместный помол селитры с добавками осуществляли в трубчатой трехкамерной шаровой мельнице с частотой вращения 26 мин-1. Мельницу загружали пластмассовыми шарами диаметром 40, 50 и 60 мм в соотношении 1:1:1. Среднее время пребывания порции четырехкомпонентной смеси составляло 5 минут. Блок-схема получения водоустойчивой селитры по ресурсосберегающей технологии представлена на рис. 1.
Рис. 1 - Блок-схема получения водоустойчивой селитры по ресурсосберегающей технологии
На выходе из мельницы получали порошкообразный продукт однородного цвета, с фракционным составом, указанным в регламенте на ПВВ. При испытании на физикохимические характеристики было установлено, что она по всем показателям соответствует требованиям ГОСТ 14702-79 [5]. При этом водоустойчивость селитры составляет 54 см водного столба, что в 2 раза превышает показатели по нормативной документации.
В целом, предложенный способ имеет ряд преимуществ перед обычным способом: -возможность изготовления водоустойчивой аммонийной селитры непосредственно на заводах изготовителях ПВВ, с внедрением данного способа в технологическую линию ПВВ.
-более низкую температуру получения водоустойчивой селитры (95-100°С) по сравнению с обычным способом (~ 170°С);
- более простую схему производства;
- сокращение себестоимости продукта на 15-20%;
- более высокую водоустойчивость продукта.
Литература
1. Иванов, М.Е. Технология аммиачной селитры / М.Е. Иванов [и др.] - М.: Изд-во «Химия», 1978. -305с.
2. Пат. 109465 СССР, класс 12К, 6; 16, 6. Способ производства водоустойчивой селитры / П.К. Ковтун [и др.]: заявитель и патентообладатель Ковтун П.К. [и др.]. - № 566050; заявл. 03.02.1957; опубл. 02.01.1958, Бюл.№ 2.
3. Ситдикова, А.Р. Исследование возможности получения удобрения пролонгированного действия на
основе аммонийной селитры / А.Р. Ситдикова [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №8. - С. 306 - 310.
4. Исследование процессов взаимодействия в системе «аммонийная селитра - модификатор - вода»: научно-хим. журн. Бутлеровские сообщения / Кривошеева А.Р., Омаров З.К. [и др.], 2011, Т25, № 8, 94 - 99с.
5. ГОСТ 14702-79. Селитра аммиачная водоустойчивая. Технические условия. - Введ. 1980-01-01. - М.: ИПК Изд-во стандартов. - 12с.
© А. Р. Кривошеева - асп. каф. ХТВМС КНИТУ, и.о. старшего научного сотрудника лаборатории инновационных технологий Аналитико-экологического испытательного центра ФКП «ГосНИИХП; Ю. М. Михайлов - д-р хим. наук, член-корр. РАН; Р. Ф. Гатина - д-р хим. наук, директор ФКП «ГосНИИХП»; О. В. Климович - канд. техн. наук, начальник Аналитико-экологического испытательного центра ФКП «ГосНИИХП»; З. К. Омаров - начальник лаборатории инновационных технологий Аналитико - экологического испытательного центра ФКП «ГосНИИХП», [email protected].
