RU2279416C2 - Ammonium sulfate nitrate composition and method of production of such composition (versions) - Google Patents

Ammonium sulfate nitrate composition and method of production of such composition (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2279416C2
RU2279416C2 RU2003117467/15A RU2003117467A RU2279416C2 RU 2279416 C2 RU2279416 C2 RU 2279416C2 RU 2003117467/15 A RU2003117467/15 A RU 2003117467/15A RU 2003117467 A RU2003117467 A RU 2003117467A RU 2279416 C2 RU2279416 C2 RU 2279416C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonium nitrate
ammonium
sulfate
ammonium sulfate
nitrate
Prior art date
Application number
RU2003117467/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003117467A (en
Inventor
Роналд Ирл ХАЙСМИТ (US)
Роналд Ирл ХАЙСМИТ
Стивен Томас КОРРИЛ (US)
Стивен Томас КОРРИЛ
Джеймс Алфонс КУИДЕР (US)
Джеймс Алфонс КУИДЕР
Original Assignee
Хонейвелл Интернэшнл Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/970,466 external-priority patent/US6689181B2/en
Application filed by Хонейвелл Интернэшнл Инк. filed Critical Хонейвелл Интернэшнл Инк.
Publication of RU2003117467A publication Critical patent/RU2003117467A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279416C2 publication Critical patent/RU2279416C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: sulfate nitrate compositions used as fertilizers.
SUBSTANCE: proposed ammonium sulfate nitrate composition contains ammonium sulfate and (NH4)2SO4·2 (NH4NO3)salt with at least 5%-mass of more dangerous (NH4)2SO4·3(NH4NO3) salt and ammonium nitrate. Composition is obtained through reaction of ammonium sulfate with ammonium nitrate taken at mole ratio of from 0.9:1 to 1.1:1 in presence of small amount of water within limited temperature range; then, fast cooling is performed for hardening to avoid macroscopic separation of reaction products. Proposed composite material of ammonium sulfate and ammonium nitrate is used as fertilizer.
EFFECT: possibility of obtaining required levels of nitrate ions; high resistance to detonation, high density, high resistance to moisture.
22 cl, 7 dwg, 9 tbl, 4 ex

Description

1. Область изобретения1. Field of invention

Настоящее изобретение относится к сульфатно-нитратным композиционным материалам, используемым в качестве удобрений, имеющих желательные уровни нитратных ионов, очень высокую стабильность против детонации, более высокую плотность, большую устойчивость к влаге. Изобретение относится также к способу получения указанных удобрений.The present invention relates to sulfate-nitrate composite materials used as fertilizers having the desired levels of nitrate ions, very high stability against detonation, higher density, greater resistance to moisture. The invention also relates to a method for producing said fertilizers.

2. Описание уровня техники2. Description of the prior art

Сульфат нитрат аммония (ASN) является одним из первых синтетических удобрений, который находится в непрерывном использовании в течение почти 100 лет, обеспечивая растения важными первичными и вторичными питательными веществами, азотом и серой. Обеспечение азотом частично происходит через нитратный ион, что является желательным, поскольку он легко адсорбируется многими растениями, промотируя их рост на ранней стадии. Исторически сложилось, что термин "сульфат нитрат аммония" не относится к конкретному химическому соединению, содержащему элементы в закрепленных соотношениях. Скорее его использовали для того, чтобы описать различные смеси сульфата аммония и нитрата аммония. Ассоциация американских производителей пищевых продуктов растительного происхождения (AAPFCO), осуществляющая контроль за удобрениями, попыталась ввести уточнения в соответствии с номенклатурой. AAPFCO определила ASN как двойную соль сульфата аммония и нитрата аммония в равных мольных соотношениях, имеющих содержание азота не менее чем 26%. Смесь сульфата аммония и нитрата аммония, взятых в равных молях, имеет содержание азота 26.4%.Ammonium Nitrate Sulfate (ASN) is one of the first synthetic fertilizers to be used continuously for nearly 100 years, providing plants with important primary and secondary nutrients, nitrogen and sulfur. Nitrogen is partially provided through the nitrate ion, which is desirable because it is easily adsorbed by many plants, promoting their growth at an early stage. Historically, the term “ammonium sulfate nitrate” does not refer to a specific chemical compound containing elements in fixed ratios. Rather, it was used to describe various mixtures of ammonium sulfate and ammonium nitrate. The Fertilizer Control Association of American Plant Food Manufacturers (AAPFCO) has attempted to introduce refinements in line with the nomenclature. AAPFCO defined ASN as a double salt of ammonium sulfate and ammonium nitrate in equal molar proportions having a nitrogen content of at least 26%. A mixture of ammonium sulfate and ammonium nitrate, taken in equal moles, has a nitrogen content of 26.4%.

Несмотря на определение AAPFCO, название сульфат нитрат аммония используют для определения многих комбинаций сульфата аммония и нитрата аммония. См., например, R.S.Meline, J.Aqric. Food Chem., 16(2), 235-240 (1968), где один продукт имеет 30%-ное содержание азота. US 2 795 495 описывает сульфат нитрат аммония как имеющий мольное соотношение смеси сульфат аммония/нитрат аммония, равное 1:2, а не 1:1. GB 798 690 определяет, что пропорция сульфата аммония не является критической, и он может использоваться в любой пропорции, необходимой, чтобы получить желательный уровень азота. Использование такой терминологии привело к путанице между чистыми двойными солями и смесями. Кроме того, в уровне техники порядок слов сульфат и нитрат иногда изменяют.Despite the definition of AAPFCO, the name ammonium sulfate is used to define many combinations of ammonium sulfate and ammonium nitrate. See, e.g., R.S. Meline, J.Aqric. Food Chem., 16 (2), 235-240 (1968), where one product has a 30% nitrogen content. US 2,795,495 describes ammonium nitrate sulfate as having a molar ratio of ammonium sulfate / ammonium nitrate of 1: 2 rather than 1: 1. GB 798 690 determines that the proportion of ammonium sulfate is not critical, and it can be used in any proportion necessary to obtain the desired level of nitrogen. The use of such terminology has led to confusion between pure binary salts and mixtures. In addition, in the prior art, the word order of sulfate and nitrate is sometimes changed.

Двойная соль является определенным соединением. Определение AAPFCO подразумевает существование соединения, состоящего из одного моля сульфата аммония и одного моля нитрата аммония. Было сообщено о таком соединении, однако, двойной соли 1:1 не было выделено и окончательно не доказано ее существование. Nikonova et al., Zhurnal Prikaladnoi Khimii 15(6). 437-446(1942) дает критический анализ и корректирует ранние работы.Double salt is a specific compound. The definition of AAPFCO implies the existence of a compound consisting of one mole of ammonium sulfate and one mole of ammonium nitrate. Such a compound was reported, however, a 1: 1 double salt was not isolated and its existence was not conclusively proven. Nikonova et al., Zhurnal Prikaladnoi Khimii 15 (6). 437-446 (1942) provides a critical analysis and corrects early work.

Простое смешивание сульфата аммония и нитрата аммония не приводит к реакции или к завершению реакции между ними. Достаточные условия, включая время, должны быть выполнены, чтобы вызвать полную химическую реакцию между двумя исходными солями. Однако даже в идеальных условиях реакция взятых в равных мольных соотношениях сульфата аммония и нитрата аммония не заканчивается образованием соединения, содержащего равные моли. Вместо этого продуктами реакции являются двойные соли с другими пропорциями, смешанные с непрореагировавшим сульфатом аммония и/или нитратом аммония.Simple mixing of ammonium sulfate and ammonium nitrate does not lead to a reaction or to the completion of a reaction between them. Sufficient conditions, including time, must be met to cause a complete chemical reaction between the two starting salts. However, even under ideal conditions, the reaction taken in equal molar ratios of ammonium sulfate and ammonium nitrate does not end with the formation of a compound containing equal moles. Instead, the reaction products are double salts with different proportions mixed with unreacted ammonium sulfate and / or ammonium nitrate.

Двойные соли, состоящие из NH4SO4·2(NH4NO3) и NH4SO4•3(NH4NO3) (в дальнейшем двойная соль 1:2 и двойная соль 1:3 соответственно), были выделены и охарактеризованы. Продукт 1:3 выделен из водного раствора и об этом было сообщено уже в 1909 г. (Reicher et al., Chemish Weekblad. 3 (Jan.). 51-56 (1909)). Scheinemakers et al. сообщил в 1910 г. в той же самой публикации (Volume 6, 1910, pages 51-56) о выделении двойной соли 1:2, так же как о двойной соли 1:3, из водных растворов.Double salts consisting of NH 4 SO 4 · 2 (NH 4 NO 3 ) and NH 4 SO 4 • 3 (NH 4 NO 3 ) (hereinafter the 1: 2 double salt and the 1: 3 double salt, respectively) were isolated and characterized by. Product 1: 3 was isolated from an aqueous solution and was already reported in 1909 (Reicher et al., Chemish Weekblad. 3 (Jan.). 51-56 (1909)). Scheinemakers et al. reported in 1910 in the same publication (Volume 6, 1910, pages 51-56) about the allocation of a double salt of 1: 2, as well as about a double salt of 1: 3, from aqueous solutions.

Существование двойных солей 1:2 и 1:3 было подтверждено Nikonova (loc. cit.}; Itoh, Koqyo Kaqaku Zasshi. 63 (11), 1913-1916 (1960); Emons et al., Wissenschaftliche. Zeitschrift Techn. Hocksch, Chem. Leuna-Merseburg, 14(3). 295-299 (1972); и Smith et al., J. Agr. Food Chem., 10, 77-78 (1962), среди других публикаций.The existence of double salts 1: 2 and 1: 3 was confirmed by Nikonova (loc. Cit.}; Itoh, Koqyo Kaqaku Zasshi. 63 (11), 1913-1916 (1960); Emons et al., Wissenschaftliche. Zeitschrift Techn. Hocksch, Chem. Leuna-Merseburg, 14 (3). 295-299 (1972); and Smith et al., J. Agr. Food Chem., 10, 77-78 (1962), among other publications.

Способы получения, о которых сообщают, описывают получение однородных гранул удобрения из сульфата нитрата аммония. Большинство продуктов являются просто смесями сульфата аммония и нитрата аммония, а не специфическими кристаллическими структурами, так как химические композиции, о которых сообщают, не отражают никаких специфических соединений. Исключением является патент US 2762699, выданный на процесс производства двойной соли 1:2.Reported production methods describe the preparation of uniform fertilizer granules from ammonium nitrate sulfate. Most products are simply mixtures of ammonium sulfate and ammonium nitrate, and not specific crystal structures, since the reported chemical compositions do not reflect any specific compounds. An exception is US Pat. No. 2,762,699, issued for the 1: 2 double salt manufacturing process.

Были описаны процессы кристаллизации, гранулирования и приллинга (образование гранул отверждением капель при распылении расплавленных солей). GB 798690 описывает способ кристаллизации из водного раствора сульфата аммония и нитрата аммония. Обычно в процессах грануляции используют температуры ниже точки плавления нитрата аммония (170°С), которые гарантируют, что продукт полностью вступил в реакцию. Примеры процессов грануляции приведены в US 3635691, GB 893389, DE 1039498, GB 1259778 и в ранее упомянутой журнальной статье R. S. Meline, et. а1. В процессах приллинга используют температуры, которые находятся выше точки плавления нитрата аммония (170°С). Примеры приведены в Polish Patent PL86.766 и в Przem. Chem., 55 (12). 611-614 (1976). Было добавлено небольшое количество воды, чтобы облегчить плавление нитрата. Патент Швеции 70 119 описывает процесс использования вплоть до 10%-ной воды в загрузке, состоящей из сульфата аммония и нитрата аммония при их мольном соотношении 0.6:1 и приллинга.The processes of crystallization, granulation and prilling (the formation of granules by curing droplets during spraying of molten salts) have been described. GB 798690 describes a method of crystallization from an aqueous solution of ammonium sulfate and ammonium nitrate. Typically, granulation processes use temperatures below the melting point of ammonium nitrate (170 ° C), which ensure that the product is fully reacted. Examples of granulation processes are given in US 3635691, GB 893389, DE 1039498, GB 1259778 and in the previously mentioned journal article R. S. Meline, et. a1. In prilling processes, temperatures that are above the melting point of ammonium nitrate (170 ° C) are used. Examples are given in Polish Patent PL86.766 and in Przem. Chem., 55 (12). 611-614 (1976). A small amount of water was added to facilitate the melting of nitrate. Swedish Patent 70,119 describes a process for using up to 10% water in a feed consisting of ammonium sulfate and ammonium nitrate in a molar ratio of 0.6: 1 and prilling.

Было сообщено несколько деталей относительно композиции продуктов, полученных в этих процессах. Большинство из них, если не все, являются смесями, состоящими из двойных солей, сульфата аммония и нитрата аммония.Several details were reported regarding the composition of the products obtained in these processes. Most, if not all, are mixtures of binary salts, ammonium sulfate and ammonium nitrate.

Из уровня техники становится ясным, что продукты указанных процессов характеризуются низкой устойчивостью к разрушению, склонностью к адсорбции влаги и спеканию. Например, в FP 1368035 утверждают, что удобрение - сульфат нитрат аммония не устойчив при хранении. Бельгийский патент 388046 перечисляет несколько способов, которые используют добавки, для ликвидации этих проблем. Склонность к спеканию из-за поглощения влаги снижается при добавлении амфотерных оксидов металлов. US 2795495 описывает процесс повышения стабильности сульфата нитрата аммония путем добавления солей железа после воздействия аммиака. GB 1259778 описывает композицию, включающую гидрокисид алюминия или соли алюминия, чтобы получить улучшенные антиспекающие свойства. GB 372388 повышает стабильность добавлением мочевины и солей магния.From the prior art it becomes clear that the products of these processes are characterized by low resistance to destruction, a tendency to adsorption of moisture and sintering. For example, in FP 1368035 they say that fertilizer - ammonium sulfate nitrate is not stable during storage. Belgian patent 388046 lists several methods that use additives to eliminate these problems. The tendency to sintering due to absorption of moisture decreases with the addition of amphoteric metal oxides. US 2795495 describes a process for improving the stability of ammonium nitrate sulfate by adding iron salts after exposure to ammonia. GB 1259778 describes a composition comprising aluminum hydroxide or aluminum salts to obtain improved anti-sintering properties. GB 372388 improves stability by the addition of urea and magnesium salts.

J.Turlej, Prz. Chem, 55(12), 611-614 (1976) описывает попытки различных изготовителей повысить устойчивость нитрата сульфата аммония. BASF, в настоящее время крупнейший производитель, по сообщениям добавляет алюминий, магний, и/или соединения кальция. Ruhrchemie добавляет сульфат железа; Victor-Chemische добавляет сульфат железа; Uhde Hebemia добавляет сульфат железа и минерал фанолит. SBA(Бельгия) добавляет некоторые другие соединения. Собственная работа Терледжа (Turlej's), о которой сообщают в той же самой журнальной статье, демонстрирует добавление доломита, алюминия и/или соединений магния, для того чтобы повысить стабильность и устранить спекание.J. Turlej, Prz. Chem, 55 (12), 611-614 (1976) describes attempts by various manufacturers to increase the stability of ammonium sulfate nitrate. BASF, currently the largest producer, reportedly adds aluminum, magnesium, and / or calcium compounds. Ruhrchemie adds iron sulfate; Victor-Chemische adds iron sulfate; Uhde Hebemia adds iron sulfate and the mineral fanolite. SBA (Belgium) adds some other compounds. Turlej's own work, reported in the same journal article, demonstrates the addition of dolomite, aluminum, and / or magnesium compounds in order to increase stability and eliminate sintering.

В некоторых ссылках указывается, что сульфат нитрат аммония всегда содержит непрореагировавшие исходные продукты. I.G. Farbenindustries сообщает в DE; 555581 и DE 555902, что всегда присутствует свободный нитрат аммония. Srinivasa и другие сообщают в Technology, 6(1). 21-23 (1969), что продукт всегда содержит свободный нитрат аммония. Нитрат аммония, как известно, является очень гигроскопичным и это, вероятно, вносит вклад в рождение проблемы спекания и слабости частиц.Some references indicate that ammonium sulfate nitrate always contains unreacted starting materials. I.G. Farbenindustries reports in DE; 555581 and DE 555902, which is always present free ammonium nitrate. Srinivasa and others report in Technology, 6 (1). 21-23 (1969) that the product always contains free ammonium nitrate. Ammonium nitrate is known to be very hygroscopic and this probably contributes to the birth of sintering problems and particle weakness.

Нитрат аммония, смешанный с органическими материалами, такими как мазут, является важным индустриальным взрывчатым веществом. Его также связывают с террористическими инцидентами, такими как взрыв в Нью-Йоркском Центре международной торговли и бомбардировки в Оклахома-Сити. Является желательным изменять состояние нитрата аммония для изменения чувствительности к детонации. Один из способов сделать это заключается в разбавлении нитрата аммония относительно инертным материалом. Согласно US 3366468, 1968, патентует, что от 5 до 10% добавок, таких как фосфаты аммония или сульфат аммония могут, десенсибилизировать и изменить устойчивость нитрата аммония к воспламенению и детонации. Однако чистые двойные соли сульфата аммония - нитрата аммония должны также быть рассмотрены как потенциальные взрывчатые материалы, потому что соотношение кислорода к азоту благоприятно для реакций окисления.Ammonium nitrate mixed with organic materials such as fuel oil is an important industrial explosive. He is also associated with terrorist incidents, such as the bombing at the New York World Trade and Bombing Center in Oklahoma City. It is desirable to change the state of ammonium nitrate to change the sensitivity to detonation. One way to do this is to dilute ammonium nitrate with a relatively inert material. According to US 3366468, 1968, it is patented that from 5 to 10% of additives such as ammonium phosphates or ammonium sulfate can desensitize and change the resistance of ignition and detonation of ammonium nitrate. However, pure double salts of ammonium sulfate - ammonium nitrate should also be considered as potential explosive materials, because the ratio of oxygen to nitrogen is favorable for oxidation reactions.

Naoum et al., Zeit. fur das Gesamte_Sceiss. Und Sprangstoff. 19, 35-38(1924) определили теплоту вспышки (реакции) нитрата аммония и смесей нитрата аммония с сульфатом аммония как функции от композиции. Скрытые энергии в 64.5 мас.% и 54.8 мас.% смесях нитрата аммония соответствуют двойным солям 1:3 и 1:2, в то время как смеси 81% и 76% соответственно обладают взрывчатой энергией чистого нитрата аммония. Данные, полученные независимой лабораторией по испытаниям фирмы Honeywell International, показали, что двойная соль 1:3 освобождает больше энергии при разрушении, чем соль 1:2. Однако Naoun et al. указывает, что полностью гомогенная смесь, содержащая менее чем 40 мас.% нитрата аммония, вероятно, больше не является взрывчатой. Скрытая взрывчатая энергия была нулевой при мольном соотношении смеси сульфат аммония/нитрат аммония 1:1 (37.7% по массе нитрата аммония). Naoun et al., WO 9961395 A1 также показал, что чем более гомогенна смесь нитрата аммония и сульфата аммония, тем сильнее затрудненность к детонации. Однако смеси нитрата аммония и крупногранулированного сульфата аммония могут произвести большее расширение газа при достижении детонации, чем один нитрат аммония. Поэтому тщательно перемешанная смесь нитрата аммония и сульфата аммония, состоящая из очень маленьких частиц, наиболее желательна. Двойные соли обеспечивают гомогенность на молекулярном уровне и дисперсию в масштабе нескольких ангстрем. Условия, достаточные для реакции сульфата аммония с нитратом аммония, поддерживаемые в течение достаточного периода, переводят нитрат аммония почти полностью в двойные соли. Такая реакция, если она проведена с достаточным молярным избытком сульфата аммония, приводит к полному или почти полному преобразованию в более надежную двойную соль 1:2.Naoum et al., Zeit. fur das Gesamte_Sceiss. Und Sprangstoff. 19, 35-38 (1924) determined the heat of flash (reaction) of ammonium nitrate and mixtures of ammonium nitrate with ammonium sulfate as a function of composition. The latent energies in 64.5 wt.% And 54.8 wt.% Mixtures of ammonium nitrate correspond to double salts 1: 3 and 1: 2, while mixtures of 81% and 76% respectively have explosive energy of pure ammonium nitrate. Data from an independent test lab at Honeywell International has shown that a 1: 3 double salt releases more energy when broken than a 1: 2 salt. However, Naoun et al. indicates that a fully homogeneous mixture containing less than 40 wt.% ammonium nitrate is probably no longer explosive. The latent explosive energy was zero at a molar ratio of the mixture of ammonium sulfate / ammonium nitrate 1: 1 (37.7% by weight of ammonium nitrate). Naoun et al., WO 9961395 A1 also showed that the more homogeneous the mixture of ammonium nitrate and ammonium sulfate, the greater the difficulty in detonation. However, mixtures of ammonium nitrate and coarse-grained ammonium sulfate can produce greater gas expansion upon detonation than ammonium nitrate alone. Therefore, a thoroughly mixed mixture of ammonium nitrate and ammonium sulfate, consisting of very small particles, is most desirable. Binary salts provide molecular homogeneity and dispersion on the scale of several angstroms. Conditions sufficient for the reaction of ammonium sulfate with ammonium nitrate, maintained for a sufficient period, convert ammonium nitrate almost completely into binary salts. Such a reaction, if carried out with a sufficient molar excess of ammonium sulfate, leads to a complete or almost complete conversion to a more reliable 1: 2 double salt.

Удобрение сульфат нитрат аммония в настоящее время производят и продают фирмы BASF и Fertiberia. Рентгеноструктурный анализ продукта, полученного фирмой BASF, показывает, что он представляет собой композицию, состоящую в среднем из 27 мас.% сульфата аммония, 1 мас.% двойной соли 1:2 и 72 мас.% двойной соли 1:3. Продукт фирмы Fertiberia состоит из 29 мас.% сульфата аммония, 35 мас.% двойной соли 1:2 и 36 мас.% двойной соли 1:3. Эти продукты, по-видимому, сделаны с помощью процесса грануляции. Гранулы имеют неоднородную поверхность ядра.Ammonium sulfate nitrate fertilizer is currently produced and sold by BASF and Fertiberia. An X-ray diffraction analysis of the product obtained by BASF shows that it is a composition consisting of on average 27 wt.% Ammonium sulfate, 1 wt.% Double salt 1: 2 and 72 wt.% Double salt 1: 3. The product of the company Fertiberia consists of 29 wt.% Ammonium sulfate, 35 wt.% Double salt 1: 2 and 36 wt.% Double salt 1: 3. These products are apparently made using a granulation process. Granules have a heterogeneous surface of the core.

Питательная ценность, безопасность и стабильность композиций сульфата нитрата аммония являются конкурентоспособными свойствами. Питательная ценность увеличивается при увеличении содержания нитрата, но также повышается чувствительность к детонации и чувствительность к влаге. Ввиду высокого штрафа за детонацию замечено, что баланс между этими свойствами должен находиться там, где необходима уверенность в безопасности. Предшествующие заключения приводят к точке зрения, что необходимым является продукт сульфат нитрат аммония, содержащий максимальное количество нитрата, совместимое с безопасными свойствами.The nutritional value, safety, and stability of ammonium nitrate sulfate compositions are competitive. Nutritional value increases with increasing nitrate content, but also increases sensitivity to detonation and sensitivity to moisture. In view of the high fine for detonation, it was noted that the balance between these properties should be where confidence in safety is necessary. The preceding conclusions lead to the view that the product ammonium sulfate nitrate containing the maximum amount of nitrate compatible with safe properties is necessary.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Объектом настоящего изобретения является невзрывчатый композиционный материал сульфат нитрат аммония, содержащий, как показывает дифракция рентгеновских лучей от около 14 мас.% до около 35 мас.% сульфата аммония ((NH4)2SO4); от около 60 мас.% до около 85 мас.% (NH4)2SO4·2(NH4NO3) двойной соли; и от 0 до около 5 мас.% в сумме (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойной соли и нитрата аммония (NH4NO3). Композиции, полезные как удобрения, обладают пониженной чувствительностью к влаге, не рассматриваются как опасные материалы под номером 49 в Code of Federal Regulations, "Transportation", Part 172, "Hazardous Materials Table", октябрь 1, 2000 и не классифицируются как окислители согласно United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests и Criteria, 1995 ", "Section 34, Classification Procedures, Test Methods и Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1".An object of the present invention is an non-explosive composite material ammonium nitrate sulfate containing, as shown by x-ray diffraction from about 14 wt.% To about 35 wt.% Ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ); from about 60 wt.% to about 85 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 · 2 (NH 4 NO 3 ) double salt; and from 0 to about 5 wt.% in the amount of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ). Compositions useful as fertilizers have a reduced moisture sensitivity, are not considered hazardous materials under number 49 in the Code of Federal Regulations, "Transportation", Part 172, "Hazardous Materials Table", October 1, 2000 and are not classified as oxidizing agents according to United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria, 1995 "," Section 34, Classification Procedures, Test Methods and Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1 ".

Изобретением также является способ получения композиционных материалов, представляющих собой сульфат нитрат аммония, включающий загрузку частиц сульфата аммония, нитрата аммония и воды в устройство для плавления, в котором мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммонию составляет от около 0.9:1 до около 1.1:1 и вода составляет от более чем 2 мас.% до около 10 мас.% от загруженных материалов; (b) плавление нитрата аммония и растворение, по крайней мере, части частиц сульфата аммония при температуре от около 180°С до около 210°С; (с) взаимодействие загруженных продуктов при температуре от около 180°С до около 210°С; и (d) затвердевание продукта при скорости охлаждения, по крайней мере, около 100°С/мин.The invention is also a method for producing composite materials comprising ammonium nitrate sulfate comprising loading particles of ammonium sulfate, ammonium nitrate and water into a melting device in which the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate is from about 0.9: 1 to about 1.1: 1, and water comprises from more than 2 wt.% to about 10 wt.% of the loaded materials; (b) melting ammonium nitrate and dissolving at least a portion of the particles of ammonium sulfate at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; (c) the interaction of the loaded products at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; and (d) solidification of the product at a cooling rate of at least about 100 ° C / min.

Изобретение также включает композиционный материал сульфат нитрат аммония, полученный способом, включающим стадии: (а) загрузку частиц, включающих сульфат аммония, нитрат аммония и воду в устройство для плавления, в котором мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммония составляет от около 0.9:1 до около 1.1:1 и вода составляет от более чем 2 мас.% до около 10 мас.% от загруженных материалов; (b) плавление нитрата аммония и растворение, по крайней мере, части частиц сульфата аммония при температуре от около 180°С до около 210°С; (с) взаимодействие загруженных продуктов при температуре от около 180°С до около 210°С; и (d) затвердевание продукта при скорости охлаждения, по крайней мере, около 100°С/мин.The invention also includes a composite material of ammonium sulfate, obtained by a method comprising the steps of: (a) loading particles comprising ammonium sulfate, ammonium nitrate and water into a melting device in which the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate is from about 0.9: 1 to about 1.1: 1 and water is from more than 2 wt.% to about 10 wt.% of the loaded materials; (b) melting ammonium nitrate and dissolving at least a portion of the particles of ammonium sulfate at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; (c) the interaction of the loaded products at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; and (d) solidification of the product at a cooling rate of at least about 100 ° C / min.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ фиг.1-7BRIEF DESCRIPTION OF FIGS. 1-7

На фигурах 1-3 приведены спектры рентгеновской дифракциии Cu Kα1 для композиционного материала сульфат нитрат аммония, содержащего, как показывает рентгеновская дифракция, 7.6 мас.% сульфата аммония, 42.4 мас.% (NH4)2SO4·2(NH4NO3), 45.7 мас.% (NH4)2SO4·3(NH4NO3) и 4.3 мас. нитрата аммония.Figures 1-3 show X-ray diffraction spectra of Cu Kα 1 for a composite material ammonium sulfate, containing, as shown by X-ray diffraction, 7.6 wt.% Ammonium sulfate, 42.4 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 · 2 (NH 4 NO 3 ), 45.7 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) and 4.3 wt. ammonium nitrate.

На фигуре 1 приведена развертка спектра рентгеновской дифракции для указанного композиционного материала сульфат нитрат аммония в угловом интервале от 18.2° до 21°

Figure 00000002
The figure 1 shows a scan of the x-ray diffraction spectrum for the specified composite material ammonium sulfate nitrate in an angular range from 18.2 ° to 21 °
Figure 00000002

На фигуре 2 приведена развертка Cu Kα1 спектра рентгеновской дифракции для указанного композиционного материала сульфат нитрат аммония в угловом интервале от 30.4° к 31.8°

Figure 00000003
The figure 2 shows a scan of Cu Kα 1 X-ray diffraction spectrum for the specified composite material ammonium sulfate nitrate in the angular range from 30.4 ° to 31.8 °
Figure 00000003

На фигуре 3 приведена развертка Cu Kα1 спектра рентгеновской дифракции для указанного композиционного материала сульфат нитрат аммония в угловом интервале от 31.8° до 33.8°

Figure 00000003
The figure 3 shows a scan of Cu Kα 1 X-ray diffraction spectrum for the specified composite material ammonium sulfate nitrate in the angular range from 31.8 ° to 33.8 °
Figure 00000003

На фигуре 4 представлен график, иллюстрирующий связь между количеством воды в загрузке и процентным содержанием двойной соли 1:2 в продукте.4 is a graph illustrating the relationship between the amount of water in the charge and the percentage of 1: 2 double salt in the product.

На фигуре 5 приведен график, иллюстрирующий связь между количеством воды в загрузке и процентным содержанием двойной соли 1:3 в продукте.Figure 5 is a graph illustrating the relationship between the amount of water in the charge and the percentage of double salt 1: 3 in the product.

На фигуре 6 приведен график, иллюстрирующий связь между количеством воды в загрузке и процентным содержанием нитрата аммония в продукте.6 is a graph illustrating the relationship between the amount of water in the charge and the percentage of ammonium nitrate in the product.

На фигуре 7 приведен график, иллюстрирующий связь между количеством воды в загрузке, как сформировано в продукте, и процентным содержанием двойной соли 1:2 в продукте.7 is a graph illustrating the relationship between the amount of water in the charge as formed in the product and the percentage of 1: 2 double salt in the product.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Объектом настоящего изобретения является композиционный материал сульфат нитрат аммония, характеризующийся рентгеновской дифракцией, как содержащий от около 14 мас.% до около 35 мас.% сульфата аммония ((NH4)2SO4); от около 60 мас.% до около 85 мас.% (NH4)2SO4·2(NH4NO3) двойной соли; и от 0 до около 5 мас.% в сумме (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойной соли и нитрата аммония (NH4NO3). Предпочтительно, что композиционный материал сульфат нитрат аммония характеризуется рентгеновской дифракцией, как состоящий по существу из около 14 мас.% до около 35 мас.% сульфата аммония ((NH4)2SO4); от около 60 мас.% до около 85 мас.% веса (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойной соли; и 0 до около 5 мас.% в сумме (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойной соли и нитрата аммония (NH4NO3).The object of the present invention is a composite material, ammonium nitrate sulfate, characterized by x-ray diffraction, as containing from about 14 wt.% To about 35 wt.% Ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ); from about 60 wt.% to about 85 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 · 2 (NH 4 NO 3 ) double salt; and from 0 to about 5 wt.% in the amount of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ). It is preferred that the composite material ammonium nitrate sulfate is characterized by X-ray diffraction as consisting essentially of about 14 wt.% To about 35 wt.% Ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ); from about 60 wt.% to about 85 wt.% the weight of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salt; and 0 to about 5 wt.% in the amount of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ).

Предпочтительно, что в сумме (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойная соль и нитрат аммония (NH4NO3) в композиционном материале сульфат нитрат аммония по настоящему изобретению составляет от 0 до около 3 мас.% Более предпочтительно нитрат аммония ((NH4NO3) составляет от около 0 до 1 мас.%It is preferable that in the sum of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) the double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in the composite material, the ammonium sulfate of the present invention is from 0 to about 3 wt.% More preferably ammonium nitrate ((NH 4 NO 3 ) is from about 0 to 1 wt.%

Термин "двойная соль" как используется в настоящем изобретении, означает химическое соединение, составленное из ионов двух предшествующих соединений, чья кристаллическая структура отличается от структуры предшествующих соединений. Мольное соотношение соединений предшественников в двойной соли находится в соотношении малых целых чисел, например 1:2, и не является непрерывно изменяемым как в твердом растворе.The term “double salt” as used in the present invention means a chemical compound composed of ions of two preceding compounds, whose crystalline structure differs from the structure of the preceding compounds. The molar ratio of precursor compounds in the double salt is in the ratio of small integers, for example 1: 2, and is not continuously variable as in solid solution.

Композиционный продукт по изобретению состоит из небольших кристаллов сульфата аммония, внедренных в состав (матрицу) из других компонентов. Композиционный материал по изобретению необходими отличать от смеси свободных частиц. Объем кристаллов сульфата аммония приблизительно имеет ту же самую величину, что и частицы исходного сульфата аммония, но при затвердевании около 5 мас.% осадка в виде кристаллов имеет размер менее чем около 2 мкм. Кристаллы сульфата аммония диспергированы в составе равномерно. Небольшой размер и равномерная дисперсия кристаллов сульфата аммония в двойной соли 1:2 значительно повышает стабильность продукта в отношении опасности детонации.The composite product according to the invention consists of small crystals of ammonium sulfate embedded in the composition (matrix) of other components. The composite material of the invention must be distinguished from a mixture of free particles. The volume of the crystals of ammonium sulfate is approximately the same as the particles of the starting ammonium sulfate, but when solidified, about 5 wt.% Of the precipitate in the form of crystals has a size of less than about 2 microns. Ammonium sulfate crystals are dispersed uniformly in the composition. The small size and uniform dispersion of crystals of ammonium sulfate in a double salt of 1: 2 significantly increases the stability of the product with respect to the danger of detonation.

Менее чем около 5 мас.% продукта состоит из опасного нитрата аммония или частиц двойной соли 1:3. Композиции по изобретению полезны в качестве удобрений, они 1 снижают чувствительность к влаге, не считаются опасными материалами, включенными в список Title 49 of the Code of Federal Regulations, "Transportation", Part 172, "Hazardous Materials Table", October 1,2000 и не классифицируются как окислители согласно United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests и Criteria, 1995", "Section 34, Classification Procedures, Test Methods и Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1".Less than about 5% by weight of the product consists of hazardous ammonium nitrate or 1: 3 double salt particles. The compositions of the invention are useful as fertilizers, they 1 reduce moisture sensitivity, are not considered hazardous materials in Title 49 of the Code of Federal Regulations, "Transportation", Part 172, "Hazardous Materials Table", October 1,2000 and are not classified as oxidizing agents according to the United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria, 1995 "," Section 34, Classification Procedures, Test Methods and Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1 ".

Сульфат аммония и нитрат аммония, которые используют, чтобы сформировать композиции по изобретению, являются очищенными удобрениями, по крайней мере, примерно 90%-ной чистоты. Предпочтительно сульфат аммония и нитрат аммония имеют, по крайней мере, примерно 95%-ную чистоту. Более предпочтительно сульфат аммония и нитрат аммония имеют, по крайней мере, 97%-ную степень чистоты. Из-за опасности смешивания органических материалов с нитратом аммония очень желательно, чтобы ни сульфат аммония, ни нитрат аммония не содержали больше чем от около 0.2 мас.% органических загрязнений. Одним из примеров сульфата аммония, примененного в изобретении, является коммерчески доступный продукт от фирмы Honeywell International Inc.Ammonium sulfate and ammonium nitrate, which are used to form the compositions of the invention, are purified fertilizers of at least about 90% purity. Preferably, ammonium sulfate and ammonium nitrate are at least about 95% pure. More preferably, ammonium sulfate and ammonium nitrate have at least 97% purity. Because of the danger of mixing organic materials with ammonium nitrate, it is highly desirable that neither ammonium sulfate nor ammonium nitrate contain more than about 0.2 wt.% Organic contaminants. One example of the ammonium sulfate used in the invention is a commercially available product from Honeywell International Inc.

Размер частиц нитрата аммония не является критическим, но предпочтительно он составляет около 95 мас.% частиц нитрата аммония, прошедших через сито Tyier No. 6 (отверстие в 3.36 мм).The particle size of ammonium nitrate is not critical, but preferably it is about 95% by weight of ammonium nitrate particles passing through a Tyier No. sieve. 6 (hole in 3.36 mm).

Размер частиц сульфата аммония важен для достижения целей по изобретению. Как правило, чем меньше частица, тем более высока скорость реакции между сульфатом аммония и нитратом аммония и более высокой будет степень их дисперсии. Предпочтительно, чтобы, по крайней мере, около 85 мас.% сульфата аммония было проходимым сквозь сито Tyler No 48 (отверстие в 0.030 мм). Сульфат аммония, подвергнутый размолу на шаровой мельнице, обычно соответствует этому критерию без дополнительного просеивания. Более предпочтительно, чтобы около 99 мас.% сульфата аммония были проходимыми сквозь сито Tyler No 48. Наиболее предпочтительно, чтобы около 99 мас.% сульфата аммония были проходимыми сквозь сито Tyler No 48 и около 50 мас.% были проходимыми сквозь сито Tyler No 200 (отверстие в 0.074 мм).The particle size of ammonium sulfate is important to achieve the objectives of the invention. As a rule, the smaller the particle, the higher the reaction rate between ammonium sulfate and ammonium nitrate and the higher the degree of dispersion. Preferably, at least about 85% by weight of ammonium sulfate is passed through a Tyler No. 48 sieve (0.030 mm hole). Ammonium sulphate, milled in a ball mill, usually meets this criterion without additional screening. More preferably, about 99% by weight of ammonium sulfate is passable through a Tyler No. 48 sieve. Most preferably, about 99% by weight of ammonium sulfate is passable through a Tyler No. 48 sieve and about 50% by weight is passable through a Tyler No. 200 sieve. (hole in 0.074 mm).

Композиции по изобретению формируют при взаимодействии сульфата аммония с нитратом аммония при их мольном соотношении от около 0.9:1 до около 1.1:1 в присутствии небольшого количества воды в узких пределах колебания температур, а затем охлаждение для застывания с достаточно быстрой скоростью, чтобы предотвратить макроскопическую сегрегацию продуктов реакции. Найдено, что при скорости охлаждения менее чем около 100°С/мин наблюдается тенденция к разделению фазы. Способ по изобретению включает стадии: (а) загрузку продуктов, включающих частицы сульфата аммония, нитрат аммония и воды, в устройство для плавления, в котором мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммония составляет от около 0.9:1 до около 1.1:1 и вода составляет более чем от 2 мас.% до около 10 мас.% от загруженных продуктов; (b) плавление нитрата аммония и растворение, по крайней мере, части частиц сульфата аммония при температуре от около 180°С до около 210°С; (с) взаимодействие загруженных продуктов при температуре от около 180°С до около 210°С; и (d) затвердевание продукта при скорости охлаждения, по крайней мере, около 100°С/мин.The compositions of the invention are formed by reacting ammonium sulfate with ammonium nitrate at a molar ratio of from about 0.9: 1 to about 1.1: 1 in the presence of a small amount of water in a narrow range of temperature fluctuations, and then cooling to solidify at a sufficiently fast rate to prevent macroscopic segregation reaction products. It was found that at a cooling rate of less than about 100 ° C / min, a tendency to phase separation is observed. The method according to the invention includes the steps of: (a) loading products comprising particles of ammonium sulfate, ammonium nitrate and water into a melting device in which the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate is from about 0.9: 1 to about 1.1: 1 and water is more than 2 wt.% to about 10 wt.% of the loaded products; (b) melting ammonium nitrate and dissolving at least a portion of the particles of ammonium sulfate at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; (c) the interaction of the loaded products at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; and (d) solidification of the product at a cooling rate of at least about 100 ° C / min.

Предпочтительно способ по изобретению проводится как непрерывный процесс.Preferably, the method of the invention is conducted as a continuous process.

В другом воплощении изобретение включает получение сульфата нитрата аммония с помощью процесса, включающего стадии: (а) загрузку продуктов, состоящих по существу из частиц сульфата аммония, нитрата аммония и воды, в устройство для плавления, в котором мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммония составляет от около 0.9:1 до около 1.1:1 и вода составляет от более чем 2 мас.% до около 10 мас.% от загруженных материалов; (b) плавление нитрата аммония и растворение, по крайней мере, части частиц сульфата аммония при температуре от около 180°С до около 210°С; (с) взаимодействие загруженных продуктов при температуре от около 180°С до около 210°С; и (d) затвердевание продукта при скорости охлаждения, по крайней мере, около 100°С/мин.In another embodiment, the invention includes the production of ammonium nitrate sulfate using a process comprising the steps of: (a) loading products consisting essentially of particles of ammonium sulfate, ammonium nitrate and water into a melting device in which the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate is from about 0.9: 1 to about 1.1: 1 and water is from more than 2 wt.% to about 10 wt.% of the loaded materials; (b) melting ammonium nitrate and dissolving at least a portion of the particles of ammonium sulfate at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; (c) the interaction of the loaded products at a temperature of from about 180 ° C to about 210 ° C; and (d) solidification of the product at a cooling rate of at least about 100 ° C / min.

Интервалы температур плавления и реакции взаимодействия ограничены потребностью в плавлении нитрата аммония, а также потребностью снизить его разложение. Предпочтительно температуры плавления и реакции имеют значение от около 190°С до около 205°С. Более предпочтительно температуры плавления и реакции взаимодействия имеют значение от около 190°С до около 200°С.The ranges of the melting temperature and the reaction of interaction are limited by the need for melting ammonium nitrate, as well as the need to reduce its decomposition. Preferably, the melting and reaction temperatures are from about 190 ° C to about 205 ° C. More preferably, the melting points and the reaction are from about 190 ° C to about 200 ° C.

Время, предусмотренное для реакции между сульфатом аммония и нитратом аммония, не является критическим при условии, что существенное время предусматривается для растворения сульфата аммония. Снижающей скорость стадией, как полагают, является растворение сульфата аммония в расплаве нитрата аммония. Необходимое время растворения будет ниже с более мелкими частицами сульфата аммония, при энергичном перемешивании расплава и с температурами в более высоком конце допустимого диапазона.The time provided for the reaction between ammonium sulfate and ammonium nitrate is not critical, provided that a substantial time is provided for the dissolution of ammonium sulfate. The rate-reducing stage is believed to be the dissolution of ammonium sulfate in the molten ammonium nitrate. The required dissolution time will be lower with finer particles of ammonium sulfate, with vigorous stirring of the melt and with temperatures at the higher end of the allowable range.

Для целей сельского хозяйства предпочтительно, чтобы продукты по изобретению находились в форме свободно-сыпучих гранул. Предпочтительно, чтобы стадия d) способа по изобретению: затвердевание продукта при скорости охлаждения, по крайней мере, от около 100°С/мин проводилась в колонке гранулирования. Скорость охлаждения будет больше при меньших величинах капель и более низких температурах воздуха в колонке образования гранул.For agricultural purposes, it is preferred that the products of the invention are in the form of free-flowing granules. Preferably, step d) of the process of the invention: solidification of the product at a cooling rate of at least about 100 ° C./min is carried out in a granulation column. The cooling rate will be greater at lower droplet sizes and lower air temperatures in the pellet formation column.

Вода является существенным компонентом реакционной смеси. Удивительно, но происходит резкое изменение в соотношениях 1:2 и 1:3 двойных солей в продукте, когда содержание воды в загрузке превышает около 2 мас.% Когда воды становится меньше, чем около 2 мас.% от загруженных продуктов, формируется более опасная двойная соль 1:3, в предпочтении более желательной двойной соли 1:2 и остается большее количество непрореагировавших остатков нитрата аммония. Предпочтительно, чтобы содержание воды было больше, чем 2 мас.% до около 5 мас.% от объема загруженных продуктов. Более предпочтительно содержание воды должно составлять около 2.5 мас.% до около 4 мас.% от загруженных продуктов.Water is an essential component of the reaction mixture. Surprisingly, a sharp change occurs in the ratios of 1: 2 and 1: 3 of double salts in the product, when the water content in the charge exceeds about 2 wt.%. When the water becomes less than about 2 wt.% Of the loaded products, a more dangerous double salt 1: 3, in the preference of the more desirable double salt 1: 2 and there remains a greater amount of unreacted residues of ammonium nitrate. Preferably, the water content is greater than 2 wt.% To about 5 wt.% Of the volume of the loaded products. More preferably, the water content should be about 2.5 wt.% To about 4 wt.% From the loaded products.

Способ, при котором вода загружается в реакционную смесь, не является критическим. Вода может быть загружена в виде жидкости или она может быть включена в сульфат аммония, нитрат аммония или в них обоих в виде адсорбированной влаги.The method in which water is charged into the reaction mixture is not critical. Water can be charged as a liquid, or it can be incorporated into ammonium sulfate, ammonium nitrate, or both in the form of adsorbed moisture.

Также удивительно то, что остаточная вода в продукте после расплавления и охлаждения пропорциональна исходному количеству воды даже притом, что в некоторых примерах расплавление было проведено при температуре 200°С в течение более часа с перемешиванием. Концентрация остаточной воды также была удивительно высока, учитывая высокое давление водяного пара при температуре 200°С. Большая часть добавленной воды, вероятно, быстро испаряется, однако конечные соотношения двойных солей сильно связаны с концентрацией воды, оставшейся в продукте.It is also surprising that the residual water in the product after melting and cooling is proportional to the initial amount of water, even though in some examples, the melting was carried out at a temperature of 200 ° C for more than an hour with stirring. The concentration of residual water was also surprisingly high, given the high pressure of water vapor at a temperature of 200 ° C. Most of the added water probably evaporates quickly, but the final ratios of the double salts are strongly related to the concentration of water remaining in the product.

Также был обнаружен другой удивительный эффект воды. При температурах, используемых при расплавлении, вода, возможно, создает пузырьки (пустоты), приводящие к более низкой плотности. Вопреки ожиданиям плотность продукта увеличилась при увеличении количества остаточной воды.Another amazing effect of water has also been discovered. At the temperatures used in melting, water may create bubbles (voids), resulting in a lower density. Contrary to expectations, the density of the product increased with an increase in the amount of residual water.

Не будучи связанным с конкретной теорией, раскрывающей суть изобретения, является гипотезой то, что сульфат аммония, находящийся в равномолярной смеси сульфата аммония и нитрата аммония, является не полностью растворимым в расплавленном нитрате аммония в отсутствии воды. Это ограничивает реакцию сульфата аммония с нитратом аммония, приводит к тенденции образования остатка нитрата аммония и поэтому способствует формированию более высокого содержания нитрата двойной соли 1:3. Когда воду добавляют в загрузку, предполагается, что растворимость сульфата аммония в расплавленном нитрате аммония увеличивается, таким образом способствуя завершению реакции нитрата аммония с сульфатом аммония и формированию двойной соли 1:2.Without being bound by a specific theory that reveals the essence of the invention, it is hypothesized that ammonium sulfate, which is in an equipolar mixture of ammonium sulfate and ammonium nitrate, is not completely soluble in molten ammonium nitrate in the absence of water. This limits the reaction of ammonium sulfate with ammonium nitrate, leads to a tendency to form a residue of ammonium nitrate, and therefore contributes to the formation of a higher content of 1: 3 double salt nitrate. When water is added to the charge, it is assumed that the solubility of ammonium sulfate in molten ammonium nitrate increases, thereby helping to complete the reaction of ammonium nitrate with ammonium sulfate and the formation of a double salt of 1: 2.

Композиции по изобретению анализируют с помощью порошковой рентгеновской дифракции (XRD), чтобы определить соотношения сульфата аммония, нитрата аммония, двойных солей 1:2 и 1:3. Данные в примерах были собраны на системном рентгеновском дифрактометре 1700 Phillips APD со следующими характеристиками.The compositions of the invention are analyzed by X-ray powder diffraction (XRD) to determine the ratios of ammonium sulfate, ammonium nitrate, double salts 1: 2 and 1: 3. The data in the examples were collected on a 1700 Phillips APD system x-ray diffractometer with the following characteristics.

XRD АппаратураXRD Hardware

- Герметизированный трубчатый XRG 3100 генератор с Cu мишенью, использующий мощность в 50 кВт, силу тока 40 мА.- Sealed tubular XRG 3100 generator with Cu target, using a power of 50 kW, a current of 40 mA.

- Вертикальный дифрактометр в геометрии парафокуса.- A vertical diffractometer in the geometry of parafocus.

- Переменный падающий, продольная разрез (компенсация θ).- Alternating falling, longitudinal section (compensation θ).

- Искривленный графитовый монохроматор в наборе дифрактированного луча для Cu Кα.- Curved graphite monochromator in a set of diffracted beam for Cu Kα.

- 0.2°, полученный продольный разрез.- 0.2 °, obtained longitudinal section.

- Герметизированный пропорциональный счетчик ксенона.- Sealed proportional xenon counter.

- Автоматическое приспособление для замены образца.- Automatic fixture for sample replacement.

- Программное обеспечение ПК-APD.- PC-APD software.

Образцы и стандарты для XRD анализа были измельчены до величин частиц менее чем 40 мкм, используя 8000 SPEX Mill, Wig-L-Bug измельчитель или ступку и пестик, а затем были загружены в типовые штативы. Небольшая величина частиц и повторная загрузка были использованы, чтобы снизить любые эффекты, связанные с предпочтительной ориентацией или микроадсорбцией.Samples and standards for XRD analysis were ground to particle sizes of less than 40 microns using an 8000 SPEX Mill, Wig-L-Bug shredder or mortar and pestle, and then loaded into standard racks. Small particle sizes and reloading were used to reduce any effects associated with preferred orientation or microadsorption.

Идентификация соединений и их дифракционных максимумов была сделана, используя обычный порядок исследования и порошковую базу данных дифракции International Centre For Diffraction Data (ICDD), Newton Square, PA. Начальная развертка спектров продуктов сравнения и их смесей со стандартом - оксидом алюминия - была собрана в угловом интервале от 5° до 85° 2θ, используя 0.02° 2θ размеров шага с 1 с системой подсчета.Compounds and their diffraction peaks were identified using the standard research procedure and the powder diffraction database International Center For Diffraction Data (ICDD), Newton Square, PA. The initial scan of the spectra of the comparison products and their mixtures with the standard - aluminum oxide - was collected in the angular range from 5 ° to 85 ° 2θ, using 0.02 ° 2θ step sizes from 1 with a counting system.

Развертки дифракционных спектров были приспособлены к профилю, используя программное обеспечение Philips. Программа посадки профилей использовала Marquardt нелинейный алгоритм наименьших квадратов, профиль пика Voigt и линейный фон. Пригодные результаты для каждого дифракционного максимума состояли из его 2θ пиковых положений для Cu Kα1, использующих λ=1.54056 Å, полная ширина в полумаксимуме (FWHM) Kα1 пикового компонента, высота пика Kα1 компонента пика, площадь Kα1 компонента пика и общая площадь пика, которая включает вклад из обоих Cu Kα1 и Кα2 длин волны. FWHM не были исправлены для аппаратурного расширения.Diffraction spectrum scans were tailored to the profile using Philips software. The profile landing program used the Marquardt non-linear least squares algorithm, Voigt peak profile and linear background. Suitable results for each diffraction maximum consisted of its 2θ peak positions for Cu Kα 1 using λ = 1.54056 Å, full width at half maximum (FWHM) Kα 1 peak component, peak height Kα 1 peak component, area Kα 1 peak component and total area peak, which includes the contribution of both Cu Kα 1 and Kα 2 wavelengths. FWHMs have not been fixed for hardware expansion.

Количественные исследования выполняли, используя приспособленную профильную высоту пика и площадь отобранных дифракционных максимумов для каждого соединения и коэффициенты эталонной интенсивности Reference Intensity Ratios (RIR). RIR соединений были определены, измеряя отношение их интенсивности к таковой внутренней смеси эталонного стандарта оксида алюминия. NBS 674а, из MIST, используя оба переменных разреза в длину и расчетную установленную интенсивность продольного разреза, содержащего известные соотношения фазы и оксида алюминия. Смеси сульфата аммония, нитрата аммония и двойных солей с оксидом алюминия были препарированы в весовых соотношениях 25/75, 50/50 и 75/25.Quantitative studies were performed using the adjusted profile peak height and the area of the selected diffraction maxima for each compound and Reference Intensity Ratios (RIR). RIR compounds were determined by measuring the ratio of their intensity to that of the internal mixture of the reference standard alumina. NBS 674a, from MIST, using both variable length cuts and the estimated set intensity of a longitudinal cut containing known phase to alumina ratios. Mixtures of ammonium sulfate, ammonium nitrate and double salts with alumina were prepared in weight ratios of 25/75, 50/50 and 75/25.

Рентгеновская развертка для RIR определения была сделана от 5° до 45° 2θ с 0.02° 2 размерами шага.An X-ray scan for RIR determination was made from 5 ° to 45 ° 2θ with 0.02 ° 2 step sizes.

RIR для нитрата аммония был получен, используя нитрат аммония марки ACS Grade как сертифицировано Fisher Scientific. Сульфат аммония, использованный для RIR определения, был коммерчески приобретенным от фирмы Honeyweli International Inc. Hopewell VA растение имеет чистоту около 98 мас.% Стандарты, использованные для того, чтобы определять значения RIR для двойных солей 1:2 и 1:3, были сделаны путем кристаллизации и корреляции для примесей в образцах. 1:2 Стандарт содержал 16.7% сульфата аммония. 1:3 Стандарт содержал около 1-2% сульфата аммония и около 3% нитрата аммония.RIR for ammonium nitrate was obtained using ammonium nitrate brand ACS Grade as certified by Fisher Scientific. The ammonium sulfate used for the RIR determination was commercially available from Honeyweli International Inc. The Hopewell VA plant has a purity of about 98 wt.%. The standards used to determine the RIR values for 1: 2 and 1: 3 double salts were made by crystallization and correlation for impurities in the samples. 1: 2 Standard contained 16.7% ammonium sulfate. 1: 3 The standard contained about 1-2% ammonium sulfate and about 3% ammonium nitrate.

Большинство пиков на развертках из этих смесей было установлено между 15° и 45° 2θ. Для каждой фазы относительные интенсивности (в %) их дифракционных максимумов были определены экспериментально против его самого интенсивного пика. Относительные интенсивности для каждой фазы были рассчитаны для трех параметров интенсивности: Kα1 высота пика, Kα1 площадь пика и общая площадь пика, используя среднее число интенсивностей от чистого аналитического стандарта и его смесей с оксидом алюминия. Относительные интенсивности пиков оксида алюминия были определены для каждой фазы, используя усредненные интенсивности от чистого оксида алюминия и его смесей с этой фазой.Most peaks in the scans of these mixtures were set between 15 ° and 45 ° 2θ. For each phase, the relative intensities (in%) of their diffraction peaks were determined experimentally against its most intense peak. The relative intensities for each phase were calculated for three intensity parameters: Kα 1 peak height, Kα 1 peak area and total peak area using the average number of intensities from the pure analytical standard and its mixtures with alumina. The relative intensities of the peaks of alumina were determined for each phase, using averaged intensities from pure alumina and its mixtures with this phase.

В уровне техники относительные интенсивности XRD образцов и их RIR приведены, основываясь на фиксированных интенсивностях продольного разреза. Поскольку экспериментально полученные данные по интенсивности были собраны, используя переменный продольный разрез, фиксированные интенсивности продольного разреза были рассчитаны, используя следующее уравнение:In the prior art, the relative intensities of XRD samples and their RIRs are given based on fixed intensities of the longitudinal section. Since experimentally obtained intensity data were collected using a variable longitudinal section, the fixed intensities of the longitudinal section were calculated using the following equation:

I (фиксированная)=I(переменная)/sinθI (fixed) = I (variable) / sinθ

В общем, три самых интенсивных пика для каждой фазы использовали для того, чтобы определить RIR. Для каждой смеси интенсивности от пиков были нормализованы, используя их относительную интенсивность. Среднее число их нормализованных интенсивностей для аналитической фазы и оксида алюминия 1 (а) и 1 (s) соответственно затем использовались в RIR вычислении:In general, the three most intense peaks for each phase were used to determine RIR. For each mixture, the intensities from the peaks were normalized using their relative intensities. The average number of their normalized intensities for the analytical phase and alumina 1 (a) and 1 (s), respectively, were then used in the RIR calculation:

Figure 00000004
Figure 00000004

где X(s) = массовая доля оксида алюминияwhere X (s) = mass fraction of alumina

Х(а) = массовая доля аналитической фазы.X (a) = mass fraction of the analytical phase.

RIRs из набора смесей были затем усреднены и было определено допустимое отклонение. RIRs были определены и для переменного продольного разреза и для фиксированного продольного разреза и для всех 3 параметров интенсивности: Kα1 высоты пика, Kα1 площадь пика и общей площади пика.The RIRs from the mix set were then averaged and the tolerance determined. RIRs were determined for both a variable longitudinal section and a fixed longitudinal section and for all 3 intensity parameters: Kα 1 peak height, Kα 1 peak area and total peak area.

Таблица I показывает дифракционные максимумы, использованные для определения RIRs и их относительных интенсивностей. Таблица II показывает среднее значение RIR, как определенных, так и их допустимые отклонения.Table I shows the diffraction maxima used to determine RIRs and their relative intensities. Table II shows the average RIR value, both defined and their tolerances.

Поскольку продукты по примерам были на 100% кристаллическими, и все фазы известны наряду с их RIR, не было необходимым смешивать образцы со стандартом. Вместо этого продукты по примерам были непосредственно измерены и массовые доли расчитаны, используя "Matrix Flushing" ("Normalized RIR") способ (R.L.Snyder, Powder Diffraction. 7(4) 186-193(1992)). В матричном способе разработки с мокрой закладкой (Matrix flushing method) процент массы α фазы в смеси n фаз, используя нормализованную интенсивность, рассчитывают, исходя из следующей зависимостиSince the products of the examples were 100% crystalline, and all phases are known along with their RIR, it was not necessary to mix the samples with the standard. Instead, the products of the examples were directly measured and mass fractions were calculated using the "Matrix Flushing" ("Normalized RIR") method (R. L. Snyder, Powder Diffraction. 7 (4) 186-193 (1992)). In the matrix method of development with a wet tab (Matrix flushing method), the percentage of mass of the α phase in a mixture of n phases, using the normalized intensity, is calculated based on the following relationship

Figure 00000005
Figure 00000005

где суммирование выше j=1 к n фазам.where the summation is higher than j = 1 to n phases.

Таблица ITable I Оксид алюминияAluminium oxide Сульфат аммонияAmmonium sulfate Нитрат аммонияAmmonium nitrate (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) (NH4)2SO4•3(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 3 (NH) 4 NO 3 ) NBS 674Nbs 674 ICDD Карта: 40-660ICDD Card: 40-660 ICDD Карта: 47-0867ICDD Card: 47-0867 ICDD Карта: отсутствует2 ICDD Card: None 2 ICDD Карта: 20-100ICDD Card: 20-100 HkIHki Относительная интенсивностьRelative intensity hkIhkI Относительная интенсивностьRelative intensity hkIhkI Относительная интенсивностьRelative intensity hkIhkI Относительная интенсивностьRelative intensity hkI1 hkI 1 Относительная интенсивностьRelative intensity 120120 25.5825.58 55.455.4 120120 20.2020.20 4949 011011 22.4722.47 4646 26.9526.95 4343 27.3127.31 5555 104104 35.1335.13 87.487.4 100one hundred 20.4720.47 100one hundred 111111 28.9228.92 100one hundred 27.1827.18 100one hundred 28.0404/28 100one hundred 113113 43.3643.36 100one hundred 200200 22.8322.83 3333 020020 32.9032.90 6464 30.5030.50 4747 30.8130.81 50fifty 1) Данные карты не индексированы.
2) Ни один из существующих файлов карты точно не соответствовал экспериментальным данным.
1) Card data is not indexed.
2) None of the existing map files exactly matched the experimental data.

Таблица IITable II Параметры интенсивностиIntensity Parameters Сульфат аммонияAmmonium sulfate Нитрат аммонияAmmonium nitrate (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) RIRRIR Стандартное отклонениеStandard deviation RIRRIR Стандартное отклонениеStandard deviation RIRRIR Стандартное отклонениеStandard deviation RIRRIR Стандартное отклонениеStandard deviation Переменный разрезVariable cut Кα1 Высота пикаKα1 Peak Height 0.8660.866 0.0270.027 0.9120.912 0.0560.056 0.5340.534 0.0230.023 0.3680.368 0.0330.033 Кα1 Площадь пикаKα1 Peak Area 0.7170.717 0.0100.010 0.7370.737 0.0510.051 0.5030.503 0.0090.009 0.4010.401 0.0210.021 Общая площадь пикаTotal peak area 0.7240.724 0,0060.006 0.7140.714 0.0500.050 0.5080.508 0.0080.008 0.3810.381 0.0270.027 Фиксированный разрезFixed cut Кα1 Высота пикаKα1 Peak Height 1.7891.789 0.0550.055 1.3371.337 0.0900.090 0.8130.813 0.0350.035 0.5780.578 0.0520.052 Кα1 Площадь пикаKα1 Peak Area 1.4811.481 0.0210.021 1.0901.090 0.0750.075 0.7670.767 0.0130.013 0.6300.630 0.0330.033 Общая площадь пикаTotal peak area 1.4971.497 0.0130.013 1.0571.057 0.7400.740 0.7730.773 0.0130.013 0.5990.599 0.0420.042

Самые высокие по интенсивности пики для нескольких разновидностей не моглиThe highest intensity peaks for several varieties could not

использоваться для количественного анализа, так как было значительное перекрытие между ними. Используют менее интенсивные пики дифракции с небольшим перекрытием или его отсутствием и нормализуют, основываясь на относительных высотах пика. Интенсивности, использованные в описанном выше уравнении, были средними для нормализованных интенсивностей из множества пиков.used for quantitative analysis, since there was a significant overlap between them. Use less intense diffraction peaks with little or no overlap and normalize based on relative peak heights. The intensities used in the above equation were average for the normalized intensities of the multiple peaks.

Данные дифракции для количественного анализа были собраны, используя две развертки. Первая развертка между 18° и 21° 2θ с 0.02° 2θ размерами шага, 8 с/шаг. Вторая развертка была собрана от 30° до 34° 2θ с 0.02° 2θ размерами шага, 8 с/шаг. Общее время сбора данных было равно 48 мин на образец и собрано в два файла на образец.Quantitative analysis of diffraction data was collected using two scans. First sweep between 18 ° and 21 ° 2θ with 0.02 ° 2θ step sizes, 8 s / step. The second scan was collected from 30 ° to 34 ° 2θ with 0.02 ° 2θ step sizes, 8 s / step. The total data collection time was 48 min per sample and collected in two files per sample.

Первый файл данных собран в интервале между 18.2° и 21° 2θ и состоял вплоть до 6 пиков, в зависимости от того, какие присутствовали фазы. Второй файл данных собран в двух интервалах: от 30.4° до 31.8° 2θ и от 31.8° до 33.8° 2θ. В интервале от 30.4° до 31.8° 2θ колебании были найдены вплоть до 4 пиков, и в интервале от 31.8° до 33.8° 2θ колебании были возможны вплоть до 6 пиков. Рисунки 1, 2, и 3 иллюстрируют развертки дифракции и установленные пики для образца, приготовленного путем смешивания (неочищенного) 1:2 и 1:3 стандартов, описанных выше в равных соотношениях.The first data file was collected between 18.2 ° and 21 ° 2θ and consisted of up to 6 peaks, depending on which phases were present. The second data file is collected in two intervals: from 30.4 ° to 31.8 ° 2θ and from 31.8 ° to 33.8 ° 2θ. Up to 4 peaks were found in the range from 30.4 ° to 31.8 ° 2θ, and up to 6 peaks were possible in the range from 31.8 ° to 33.8 ° 2θ. Figures 1, 2, and 3 illustrate diffraction scans and peaks for a sample prepared by mixing the (crude) 1: 2 and 1: 3 standards described above in equal proportions.

Собранные результаты введены в EXCEL крупноформатную таблицу, созданную для этого анализа. Основываясь на относительной пиковой площади и FWHM, с помощью крупноформатной таблицы определено, был ли пригоден индивидуальный пик и присутствовала ли фаза 1:2 Пики в районе от около 30.5° и до 30.8° 2θ на низкой концентрации, <5%, были затруднены для правильного разрешения и обычно их FWHM становится очень большим. Поэтому отметкой для принятия этих пиков является FWHM, который должен быть <0.25° 2θ. Если FWHM для 1:2 пика от около 30.5° был >0.25, то тогда установление 1:3 пика при 30.8° становится под вопросом и оказывается помеченным как недопустимый.The collected results are entered into an EXCEL spreadsheet created for this analysis. Based on the relative peak area and FWHM, a spreadsheet determined whether an individual peak was suitable and whether a 1: 2 phase was present. Peaks in the region from about 30.5 ° to 30.8 ° 2θ at a low concentration, <5%, were difficult to correctly permissions and usually their FWHM becomes very large. Therefore, the mark for accepting these peaks is FWHM, which should be <0.25 ° 2θ. If the FWHM for a 1: 2 peak from about 30.5 ° was> 0.25, then the establishment of a 1: 3 peak at 30.8 ° becomes questionable and is flagged as invalid.

Затем крупноформатная таблица нормализует интенсивности пиков, усредняет нормализованную интенсивность для каждой фазы и вычисляет процент веса каждой фазы, используя Kα1 высоту пика, Kα1 площадь пика, общую площадь пика и сообщает о среднем массовом проценте от этих трех вычислений.The spreadsheet then normalizes the peak intensities, averages the normalized intensities for each phase, and calculates the weight percent of each phase using Kα 1 peak height, Kα 1 peak area, total peak area and reports the average weight percent of these three calculations.

Пример такого процесса для разверток дифракции, проиллюстрированных в рисунках 1-3, приведен на листе с Таблицей III. Видно, что образец, исследованный с помощью рентгеновской дифракции, состоит из 7.6 мас.% сульфата аммония, 42.4 мас.% двойной соли 1:2, 45.7 мас.% двойной соли 1:3 и 4.3 мас.% нитрата аммония.An example of such a process for the diffraction scans illustrated in Figures 1-3 is shown on the sheet with Table III. It can be seen that the sample studied by X-ray diffraction consists of 7.6 wt.% Ammonium sulfate, 42.4 wt.% Double salt 1: 2, 45.7 wt.% Double salt 1: 3 and 4.3 wt.% Ammonium nitrate.

Воспроизводимость XRD метода составила около ±2%. Однако по сравнению с материальными балансами между исходными продуктами и продуктами в последующих примерах результаты XRD были в среднем около 4,8 мас.% несколько ниже от общего сульфата аммония у всех композиций и 5.0% несколько выше от общего количества нитрата аммония. Однако так как материальный баланс не может обеспечить информацию по распространению присутствующих разновидностей, композиции соединений по изобретению определены в терминах XRD анализов с помощью метода, описанного подробно выше.The reproducibility of the XRD method was about ± 2%. However, compared with the material balances between the starting products and the products in the following examples, the XRD results were on average about 4.8 wt.% Slightly lower than the total ammonium sulfate in all compositions and 5.0% slightly higher than the total amount of ammonium nitrate. However, since material balance cannot provide information on the distribution of species present, the compositions of the compounds of the invention are defined in terms of XRD assays using the method described in detail above.

Измерение размера кристаллитов и его перфекцию (отсутствие дефектов) (CSP) было определено, используя полную ширину в полумаксимуме (FWHM) отобранных дифракционных пиков, исправленных для аппаратного расширения и уравнения Шерера. Размер кристаллита для двойной соли 1:2 был получен из среднего числа CSP от двух пиков, расположенных в районе около 18.9° и 31.3° 2θ. Размер кристаллита для двойной соли 1:3 был получен из среднего числа CSP от двух пиков, расположенных в районе около 13.6° и 30.8° 2θ. CSP для сульфата аммония был измерен, используя (111) пик около 20.5° 2θ.Measurement of crystallite size and its perfection (absence of defects) (CSP) was determined using the full half maximum width (FWHM) of the selected diffraction peaks corrected for the hardware expansion and Scherrer equation. The crystallite size for the 1: 2 double salt was obtained from the average number of CSPs from two peaks located at around 18.9 ° and 31.3 ° 2θ. The crystallite size for the 1: 3 double salt was obtained from the average number of CSPs from two peaks located in the region of about 13.6 ° and 30.8 ° 2θ. The CSP for ammonium sulfate was measured using a (111) peak at about 20.5 ° 2θ.

Анализ продуктов по примерам на содержание воды был осуществлен с помощью методики Карла Фишера.Analysis of the products by examples for water content was carried out using the Karl Fischer method.

Таблица III
Крупноформатная таблица для количественного XRD анализа
Table III
Spreadsheet for quantitative XRD analysis
Собранные результатыResults Collected Коэффициент нормализацииNormalization coefficient Интенсивность нормализованнаяNormalized intensity Пригодный и диапазонFit and range ФазаPhase Типичная пиковая позицияTypical Peak Position Kα1 позицияKα1 position Kα1 ширинаKα1 width Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area Годный (1-да) (0=нет)Suitable (1-yes) (0 = no) 1-я развертка

18.2-20.9
1st scan

18.2-20.9
3:13: 1 18.618.6 18.57018.570 0.1510.151 1046710467 19251925 25672567 0.260.26 0.310.31 0.310.31 3738237382 62106210 82818281 1one
3:1+2:13: 1 + 2: 1 18.918.9 18.88618.886 0.1330.133 1568515685 25332533 36283628 0.1,0.380.1,0.38 0.09,420.09.42 0.09, 0.430.09, 0.43 3143931439 46994699 67026702 1one 3:13: 1 19.519.5 19.46719.467 0.1430.143 61366136 10641064 15321532 0.160.16 0.160.16 0.150.15 3835038350 66506650 1021310213 00 ASAs 20.220.2 20.14120.141 0.1610.161 53535353 10501050 14991499 0.450.45 0.640.64 0.640.64 1189611896 16411641 23422342 1one ASAs 20.520.5 20.41620.416 0.1330.133 89258925 14471447 20182018 1one 1one 1one 89258925 14471447 20182018 1one 2-я развертка.2nd scan. 2:12: 1 30.530.5 30.41730.417 0.1780.178 1567415674 33923392 35053505 0.520.52 0.620.62 0.610.61 3014230142 54715471 57465746 1-й сбор1st fee 3:13: 1 308308 30.75030.750 0.1300.130 1865818658 29372937 41814181 0.490.49 0.420.42 0.420.42 3807838078 69936993 99559955 1one 30.2-31.830.2-31.8 2:12: 1 31.331.3 31.28531.285 0.1140.114 72227222 997997 13901390 0.260.26 0.320.32 0.310.31 2777727777 31163116 44844484 1one 2-я развертка2nd scan ANAN 320320 32.79632.796 0.1610.161 42084208 823823 1-1801-180 0.810.81 0.89 0.89 0.890.89 51955195 925925 13261326 1one 2-й сбор 31.8-33.82nd charge 31.8-33.8

ASAs 1:21: 2 1:31: 3 ANAN Результатыresults Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area Kα1 высотаKα1 height Kα1 площадьKα1 area Общая площадьtotal area RIR (Значение)RIR (Value) 0.8660.866 0.7170.717 0.7240.724 0.3677320.367732 0.4010.401 0.380960.38096 0.5340.534 0.5030.503 0.5080.508 0.9120.912 0.7370.737 0.7140.714 Норм. 1Norm one 1041010410 15441544 21802180 2978629786 44284428 56445644 3773037730 66016601 91189118 51955195 925925 13261326 %масс.% of the mass. 7.1%7.1% 7.8%7.8% 8.0%8.0% 47.8%47.8% 40.1%40.1% 39.4%39.4% 41.7%41.7% 47.6%47.6% 47.7%47.7% 3.4%3.4% 4.5%4.5% 4.9%4.9% ср. величинаWed value 7.6%7.6% 42.4%42.4% 45.7%45.7% 4.3%4.3%

Следующие примеры представлены, чтобы продемонстрировать более полное понимание настоящего изобретения. Специфическая техника, условия, материалы, соотношения и данные, о которых сообщают, представлены, чтобы проиллюстрировать принципы изобретения как примерные, и они не должны быть рассмотрены как ограничение области изобретения.The following examples are presented to demonstrate a more complete understanding of the present invention. Specific techniques, conditions, materials, ratios and reported data are presented to illustrate the principles of the invention as exemplary, and should not be construed as limiting the scope of the invention.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Сравнительный пример 1Comparative Example 1

Гранулы сульфата аммония среднего размера примерно 1 мм были получены от фирмы Honeywell International. Сульфат аммония состоял из 98 мас.% (NH4)2SO4 и содержал менее чем 0.2 мас.% органических примесей. Сорок фунтов (1 фунт= 453,6 г) этого продукта размалывают на шаровой мельнице в Union Process Company, Akron Ohio. При завершении помола на шаровой мельнице сульфат аммония просеивался, чтобы удалить в основном все частицы, которые не проходят сквозь сито Tyier No. 48. Основной и просеянный сульфат аммония содержали примерно 0.2 мас.% воды.Ammonium sulfate granules of an average size of about 1 mm were obtained from Honeywell International. Ammonium sulfate consisted of 98 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 and contained less than 0.2 wt.% Organic impurities. Forty pounds (1 pound = 453.6 g) of this product is milled in a ball mill at Union Process Company, Akron Ohio. At the completion of grinding in a ball mill, ammonium sulfate was sieved to remove basically all particles that do not pass through the Tyier No. sieve 48. The basic and sieved ammonium sulfate contained approximately 0.2 wt.% Water.

Нитрат аммония, произведенный с помощью фирмы Air Products и проданный под зарегистрированным патентованным названием "Ammo Nite®", имел содержание 97 мас.% NH4NO3 и содержал 1.7 мас.% воды.Ammonium nitrate manufactured by Air Products and sold under the registered brand name "Ammo Nite®" had a content of 97 wt.% NH 4 NO 3 and contained 1.7 wt.% Water.

Сульфат аммония и твердые частицы нитрата аммония были смешаны в небольшом химическом стакане из Пирекса в равных мольных соотношениях. Общий вес загруженных веществ составил 10 г. Стакан помещают в термостат при температуре 200°С, пока нитрат аммония не расплавляется. Затем его извлекают из термостата на мгновение, тщательно перемешивают и немедленно возвращают в термостат на 30 мин. Как только нитрат аммония был расплавлен, по крайней мере, часть сульфата аммония растворилась и вступила в реакцию с нитратом аммония.Ammonium sulfate and solid particles of ammonium nitrate were mixed in a small pyrex beaker in equal molar ratios. The total weight of the loaded substances was 10 g. The beaker was placed in a thermostat at a temperature of 200 ° C until ammonium nitrate melted. Then it is removed from the thermostat for a moment, thoroughly mixed and immediately returned to the thermostat for 30 minutes. Once ammonium nitrate has been melted, at least a portion of the ammonium sulfate has dissolved and reacted with ammonium nitrate.

Стакан извлекают из термостата и дают возможность остыть на лабораторном столе. Затем стакан открывают и продукт в виде жесткого диска удаляют. Часть указанного продукта в виде диска отламывают и размалывают до величины частицы -40 мкм для снятия рентгеновской дифракции. Несколько больших фрагментов были проанализированы на содержание в них воды методом Карла Фишера.The glass is removed from the thermostat and allowed to cool on the laboratory bench. Then the glass is opened and the product in the form of a hard disk is removed. Part of the specified product in the form of a disk is broken off and ground to a particle size of -40 μm to remove X-ray diffraction. Several large fragments were analyzed for their water content by the Karl Fischer method.

Композиция продукта, определенного с помощью XRD и анализов по Карлу Фишеру, приведена ниже в Таблице IV. Источник воды в продукте находился в твердых частицах сульфата аммония и нитрата аммония. Вода не была добавлена при загрузке.The composition of the product determined by XRD and Karl Fischer assays is shown below in Table IV. The source of water in the product was in solid particles of ammonium sulfate and ammonium nitrate. Water was not added at loading.

Пример 2Example 2

Тот же самый сульфат аммония и нитрат аммония, как описано в сравнительном примере 1, были смешаны в равных мольных соотношениях. Как в сравнительном примере 1, загрузки сульфата аммония и нитрата аммония составляют 10 г. Однако в этом примере по изобретению вода была добавлена к твердым частицам, находящимся в стакане. Содержание воды составило 5.45 мас.% от общей загрузки.The same ammonium sulfate and ammonium nitrate, as described in comparative example 1, were mixed in equal molar ratios. As in comparative example 1, the charge of ammonium sulfate and ammonium nitrate is 10 g. However, in this example of the invention, water was added to the solid particles in the beaker. The water content was 5.45 wt.% Of the total load.

Процедура проведения эксперемента в этом примере была идентична процедуре указанного сравнительного примера 1, за исключениями добавления воды к загрузке и размещения термопары в стакане, который был оставлен в термостате, чтобы измерить скорость охлаждения. Было найдено, что скорость охлаждения при застывании загрузки была около 100°С/мин. Композиция продукта, определенного с помощью XRD и анализов по Карлу Фишеру, приведена ниже в Таблице IV.The experiment procedure in this example was identical to the procedure of the specified comparative example 1, with the exception of adding water to the load and placing the thermocouple in a beaker that was left in a thermostat to measure the cooling rate. It was found that the cooling rate during solidification of the charge was about 100 ° C / min. The composition of the product determined by XRD and Karl Fischer assays is shown below in Table IV.

Таблица IVTable IV мас.%, (вода-свободное основание) wt.%, (water-free base) Пример или соединение по примеруExample or compound according to example Сульфат аммонияAmmonium sulfate (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) Нитрат аммонияAmmonium nitrate Вода% мас.Water% wt. 1 (Соединение)1 (Connection) 3636 1one 5252 11eleven 0.340.34 22 2424 6969 77 00 0.550.55

Замечено, что введение 5.45 мас.% воды в эквимолярную смесь сульфата аммония - нитрата аммония имело огромный эффект на композицию продукта. Вода сместила баланс между двойной солью 1:3 и двойной солью 1:2, чтобы практически исключить образование в пользу последней. Остаток нитрата аммония был также заметно уменьшен.It was noted that the introduction of 5.45 wt.% Water into an equimolar mixture of ammonium sulfate - ammonium nitrate had a huge effect on the composition of the product. Water has shifted the balance between a 1: 3 double salt and a 1: 2 double salt to virtually eliminate the formation in favor of the latter. The remainder of ammonium nitrate was also markedly reduced.

Примеры по изобретению и сравнительные примеры 3-36Examples of the invention and comparative examples 3-36

Серию образцов сульфата нитрата аммония получают, используя тот же самый сульфат аммония и нитрат аммония, описанные в сравнительном примере 1. Параметры, которые варьировали, чтобы получить серию образцов, была температура в термостате, мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммония и процент массы воды в загрузке. Размер загрузки составил 10-55 г. Используемая процедура отличалась от той, которая была описана в сравнительном примере 1.A series of samples of ammonium nitrate sulfate was obtained using the same ammonium sulfate and ammonium nitrate described in comparative example 1. The parameters that were varied to obtain a series of samples were the temperature in the thermostat, the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate and the percentage of water weight in loading. The size of the load was 10-55 g. The procedure used was different from that described in comparative example 1.

Таблица V показывает температуру термостата, мольные соотношения загруженных сульфата аммония (AS) и нитрата аммония (AN), количество воды в массовых процентах и композиции продуктов. Данные по загрузке воды, включая абсорбированную воду в сульфате аммония и нитрате аммония и любую жидкую воду, дополнительно добавленную.Table V shows the temperature of the thermostat, the molar ratios of the loaded ammonium sulfate (AS) and ammonium nitrate (AN), the amount of water in mass percent and the composition of the products. Water loading data, including absorbed water in ammonium sulphate and ammonium nitrate and any liquid water additionally added.

Данные продукта Таблиц IV и V нанесены на фиг.4-6 в сравнении процента % масс. воды в загрузке. Из фиг.4 видно, что когда количество воды в загрузке повышается от около 1 мас.% до 2.3 мас.%, пропорция двойной соли 1:2 увеличивается от около 10 мас.% до более чем 60 мас.% от продукта. Далее, когда количество воды в загрузке превысило примерно 2 мас.%, пропорция двойной соли 1:3 и остаточного количества нитрата аммония резко снизилось до процентов в долях единиц или до нуля.The product data of Tables IV and V are plotted in FIGS. 4-6 in comparison with the percent by weight percent. water in loading. Figure 4 shows that when the amount of water in the charge rises from about 1 wt.% To 2.3 wt.%, The proportion of the double salt 1: 2 increases from about 10 wt.% To more than 60 wt.% Of the product. Further, when the amount of water in the charge exceeded about 2 wt.%, The proportion of the double salt 1: 3 and the residual amount of ammonium nitrate sharply decreased to percent in fractions of units or to zero.

Данные Таблиц IV и V могут также быть использованы для сравнения % масс. воды в образованных продуктах. Фиг.7 показывает, что изменения в композициях продукта происходят с одним исключением, когда остаточная вода в продукте немедленно после образования продукта превысила примерно 0.4 мас.%The data of Tables IV and V can also be used to compare% wt. water in educated products. 7 shows that changes in product compositions occur with one exception, when the residual water in the product immediately after the formation of the product exceeded about 0.4 wt.%

Таблица VTable v Пример или соединение Пример №Example or compound Example No. Мольное соотношение AS/AN загрузкаMolar ratio AS / AN loading мас.% воды загрузка wt.% water loading мас.% в продукте по XRD (вода - свободное основание) wt.% in the product according to XRD (water - free base) мас.% воды в продукте wt.% water in the product ASAs (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) (NH4)2SO4•3(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 3 (NH) 4 NO 3 ) ANAN Т=180°СT = 180 ° C 33 10011001 6.936.93 18eighteen 8282 00 00 0.740.74 4four 1.0001,000 5.455.45 2525 7575 00 00 0.620.62 55 1.0001,000 9.729.72 2424 7676 00 00 0.530.53 66 1.0021.002 9.729.72 2323 7777 00 00 0.480.48 77 1.0021.002 9.729.72 2323 7777 00 00 0.480.48 Т=190°СT = 190 ° C 8 (соед.)8 (comp.) 1.0001,000 0.760.76 3333 14fourteen 5353 00 0.070.07 9 (соед.)9 (comp.) 1.0001,000 0.760.76 3434 11eleven 5555 00 0.030.03 1010 1.0001,000 5.455.45 2323 7777 00 00 0.490.49 11eleven 1.0001,000 9.729.72 2525 7575 00 00 0.500.50 Т=200°СT = 200 ° C 1212 1.0011.001 6.306.30 3434 6262 4four 00 0.510.51 13 (соед.)13 (comp.) 1.0021.002 1.731.73 3333 00 5858 99 0.310.31 14fourteen 1.0021.002 9.729.72 20twenty 8080 00 00 0.720.72 15 (соед.)15 (comp.) 0.9440.944 0.780.78 3535 1one 4848 18eighteen 0.120.12 16 (соед.)16 (comp.) 1.0791.079 0.730.73 3737 33 4646 15fifteen 0.030.03 1717 0.9440.944 5.375.37 14fourteen 8383 33 00 0.490.49 18eighteen 1.0791.079 5.555.55 1919 8181 00 00 0.620.62 1919 0.9440.944 9.559.55 1717 8080 33 00 0.590.59 20twenty 1.0791.079 9.929.92 2323 7777 00 00 055055

Таблица V (Продолжение)Table V (Continued) Пример или соединение Пример №Example or compound Example No. Мольное соотношение AS/AN загрузкаMolar ratio AS / AN loading мас.% воды загрузка wt.% water loading мас.% в продукте по XRD (вода - свободное основание) wt.% in the product according to XRD (water - free base) мас.% воды в прод-те  wt.% water in the product ASAs (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) (NH4)2SO4•3(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 3 (NH) 4 NO 3 ) ANAN 2121 1.0021.002 7.917.91 2424 7676 00 00 0.640.64 22 (соед.)22 (comp.) 1.4141.414 0.650.65 4646 00 8282 18eighteen 0.090.09 23 (соед.)23 (comp.) 0.9090.909 0.790.79 3434 22 5858 99 0.080.08 24 (соед.)24 (comp.) 0.6060.606 0.940.94 2323 1one 6060 1616 0.100.10 25 (соед.)25 (comp.) 0.4040.404 1.091.09 1717 22 5555 2626 0.260.26 26 (соед.)26 (comp.) 0.2600.260 1.231.23 1010 22 4949 4040 0.270.27 27 (соед.)27 (comp.) 1.0001,000 0.760.76 3333 99 5858 00 0.070.07 28 (соед.)28 (comp.) 1.0001,000 0.760.76 3333 88 6060 00 0.080.08 2929th 1.0001,000 5.455.45 2323 7777 00 00 0.560.56 30thirty 1.0001,000 9.729.72 2121 7979 00 00 0.480.48 31 (соед.)31 (comp.) 0.9990.999 1.341.34 2525 4343 3232 00 0.370.37 32(соед.)32 (comp.) 0.9990.999 2.342.34 2222 6565 1313 0.30.3 0.600.60 3333 09990999 3.323.32 2323 7272 55 00 0.590.59 3434 0.9990.999 4.234.23 2525 7272 33 00 0.70.7 3535 0.9990.999 5.225.22 2424 7777 00 00 0.730.73 3636 0.9990.999 6.156.15 2626 7171 33 00 0.710.71

Плотности продуктов в сравнительных примерах 8-9, 27-28 и примерах 10-11, 29-30 были определены следующим образом. После того, как стаканы, содержащие продукты, были охлаждены, они были разбиты и выделены продукты в виде коротких цилиндров. Основание и стороны были очень гладкими, но вершина потребовала ручного шлифования с помощью силиконовой карбидной бумаги, чтобы обеспечить однородную плоскую поверхность. Плотности были затем определены, исходя из измерений габаритов и весов цилиндров. Плотность продукта увеличилась с увеличением содержания воды, как показано в Таблице VI.The density of the products in comparative examples 8-9, 27-28 and examples 10-11, 29-30 were determined as follows. After the glasses containing the products were cooled, they were broken and the products were isolated in the form of short cylinders. The base and sides were very smooth, but the top required manual grinding with silicone carbide paper to ensure a uniform, flat surface. Densities were then determined based on measurements of the dimensions and weights of the cylinders. The density of the product increased with increasing water content, as shown in Table VI.

Таблица VITable VI Пример или сравнительный пример №Example or comparative example No. Температура реакции, °СThe reaction temperature, ° C Плотность продукта, г/см3 The density of the product, g / cm 3 мас.% воды в продукте wt.% water in the product 8 (соед.)8 (comp.) 190190 1.271.27 0.070.07 9 (соед.)9 (comp.) 190190 1.241.24 0.030.03 1010 190190 1.461.46 0.490.49 11eleven 190190 1.501.50 0.500.50 27 (соед.)27 (comp.) 200200 1.401.40 0.070.07 28 (соед.)28 (comp.) 200200 1.331.33 0.080.08 2929th 200200 1.451.45 0.560.56 30thirty 200200 1.471.47 0.480.48

Многообразное воздействие воды на композицию продукта и плотность, приведенное как данные из Таблиц IV-VI и фиг.3-7, является удивительным и непредвиденным из уровня техники.The multiple effects of water on the composition of the product and density, given as data from Tables IV-VI and FIGS. 3-7, are surprising and unforeseen from the prior art.

Примеры 37-38Examples 37-38

Два продукта сульфата нитрата аммония получены, определен размер кристаллита сульфата аммония и однородность дисперсии среди кристаллов двойной соли. Были приготовлены две загрузки, каждая состояла из 31.15 г сульфата аммония, реагента чистоты (Fisher Scientific), 18.85 г нитрата аммония без обозначения марки и 5.0 г воды. Мольное соотношение сульфата аммония и нитрата аммония составляло 1.001:1. Сульфат аммония был размельчен до тонких частиц, проходящих через сито Tyler No. 230 (отверстие 270 мкм). Нитрат аммония был измельчен из небольших гранул в ступке и пестике.Two ammonium nitrate sulfate products were obtained, the crystallite size of ammonium sulfate and the dispersion uniformity among the double salt crystals were determined. Two batches were prepared, each consisting of 31.15 g of ammonium sulfate, a purity reagent (Fisher Scientific), 18.85 g of ammonium nitrate without brand name and 5.0 g of water. The molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate was 1.001: 1. Ammonium sulfate was pulverized to fine particles passing through a Tyler No. sieve. 230 (hole 270 μm). Ammonium nitrate was crushed from small granules in a mortar and pestle.

Партии были смешаны в небольших стаканах и помещены в термостат при температуре 180°С. После расплавления загрузки стаканы забирали из термостата, перемешивали и возвращали в термостат. Одна загрузка была удалена, перемешана и возвращена в термостат несколько раз в течение последующих 30 мин. Другая загрузка оставалась нетронутой в термостате в течение этих 30 мин после начального перемешивания. В конце этого периода стаканы были удалены из термостата и охлаждены при комнатной температуре.The batches were mixed in small glasses and placed in a thermostat at a temperature of 180 ° C. After the charge was melted, the glasses were taken from the thermostat, mixed and returned to the thermostat. One charge was removed, mixed and returned to the thermostat several times over the next 30 minutes. The other charge remained untouched in the thermostat for these 30 minutes after initial mixing. At the end of this period, the glasses were removed from the thermostat and cooled at room temperature.

XRD анализ продуктов показал идентичные фазовые композиции: 23 мас.% сульфата аммония, 77 мас.% двойной соли 1:2 и отсутствие двойной соли 1:3 или остаточного нитрата аммония. Остаточная вода составила 0.48 мас.% Измерение размера кристаллита и (CRP) проводили для каждого образца с помощью ранее описанного рентгена. При допущении, что рентгеновское расширение пика полностью зависит от размера кристаллита, была получена оценка нижнего предела размера кристаллита. Результаты показаны в Таблице VI.XRD analysis of the products showed identical phase compositions: 23 wt.% Ammonium sulfate, 77 wt.% Double salt 1: 2 and the absence of a double salt 1: 3 or residual ammonium nitrate. The residual water was 0.48 wt.%. The crystallite size and (CRP) were measured for each sample using the previously described X-ray. Assuming that the x-ray expansion of the peak is completely dependent on the crystallite size, an estimate was obtained of the lower limit of crystallite size. The results are shown in Table VI.

Таблица VIITable VII Пример No.Example No. Условие перемешиванияMixing condition Размер кристаллита, микрометрыCrystallite size, micrometers Сульфат аммонияAmmonium sulfate (NH4)2SO4•2(NH)4NO3)(NH 4 ) 2 SO 4 • 2 (NH) 4 NO 3 ) 3737 один разonce >8> 8 0.180.18 3838 частоoften 0.350.35 0.370.37

Размеры кристаллита, как определено с помощью XRD, обоих сульфа аммония и фаз двойной соли 1:2 имели значения менее чем около 1 мкм для хорошо перемешанной системы, показывая оптимальную близость сульфата аммония с двойной солью 1:2. Однако микроскопическое исследование открыло некоторое количество кристаллов сульфата аммония, имеющих размеры около 35 мкм в часто перемешиваемом образце. Это могут быть нерастворенные остатки частиц сульфата аммония (размер -270 мкм) в начальной загрузке.The crystallite sizes, as determined by XRD, of both ammonium sulfide and 1: 2 double salt phases were less than about 1 μm for a well-mixed system, showing the optimal closeness of ammonium sulfate to the 1: 2 double salt. However, microscopic examination revealed a certain amount of ammonium sulfate crystals having dimensions of about 35 μm in a frequently mixed sample. These may be undissolved residues of ammonium sulfate particles (size -270 μm) in the initial loading.

Образцы были также исследованы с помощью диспергирующего энергию спектрометра, присоединенного к сканирующему электронному микроскопу, чтобы обнаружить серу при увеличении и значениях, имеющих разрешающую способность около 2 мкм. Не было обнаружено никакого разделения сульфата аммония в этом масштабе, за исключением частиц, которые были отмечены выше. Дисперсия сульфата аммония в фазе двойной соли 1:2 была по степени выше, чем 2 мкм разрешающей способности увеличения и использованных значений. Столь высокая степень дисперсии очень выгодна с точки зрения сульфата аммония, действующего как ингибитор при детонации.Samples were also examined using an energy dispersive spectrometer attached to a scanning electron microscope to detect sulfur at magnification and values having a resolution of about 2 microns. No separation of ammonium sulfate was found at this scale, except for the particles noted above. The dispersion of ammonium sulfate in the double salt phase 1: 2 was in degree higher than 2 microns of the resolution of the increase and the values used. Such a high degree of dispersion is very beneficial in terms of ammonium sulfate acting as an inhibitor in detonation.

Пример 39Example 39

Опыты по высокоскоростной калориметрии (ARC) проводились независимой лабораторией на образцах, полученных Honeywell International Inc. ARC способ дает возможность подвергать образец воздействию точно установленного количества тепла, пока самоускоряющаяся реакция идентифицируется. Специфически используемым способом был способ Open ARC, в котором термопара помещена прямо в образец в открытом сосуде. Этот способ используется для высокоэнергетических реакционных систем, которые не могут содержаться в закрытом сосуде и предназначены для того, чтобы обеспечить постоянные результаты интерпретирования термической опасности. Несколько исследуемых образцов состояли из:High Speed Calorimetry (ARC) experiments were conducted by an independent laboratory using samples from Honeywell International Inc. The ARC method makes it possible to expose the sample to a precisely defined amount of heat while a self-accelerating reaction is identified. A specifically used method was the Open ARC method, in which a thermocouple was placed directly in a sample in an open vessel. This method is used for high-energy reaction systems that cannot be contained in a closed vessel and are designed to provide consistent interpretation of thermal hazards. Several test samples consisted of:

- сульфата нитрата аммония по изобретению, полученного из эквимолярной смеси сульфата аммония и нитрата аммония;- ammonium nitrate sulfate according to the invention, obtained from an equimolar mixture of ammonium sulfate and ammonium nitrate;

- двойной соли 1:3, содержащей примерно 1-2 мас.% сульфата аммония и около 3 мас.% нитрата аммония;- a double salt of 1: 3 containing about 1-2 wt.% ammonium sulfate and about 3 wt.% ammonium nitrate;

- нитрата аммония.- ammonium nitrate.

Исходные температуры для спонтанного и энергетического разложения приведены в Таблице VIII.Initial temperatures for spontaneous and energy decomposition are shown in Table VIII.

Таблица VIIITable VIII СоединениеCompound Начальная °С температура.,Initial ° C temperature., сульфат нитрат аммонияammonium sulfate 220-236220-236 двойная соль 1:3double salt 1: 3 211211 нитрат аммонияammonium nitrate 205-210205-210

Замечено, что сульфат нитрат аммония по изобретению был более устойчив (более высокая исходная температура) или чем двойная соль 1:3,или нитрат аммония.It is noted that the ammonium nitrate sulfate according to the invention was more stable (higher initial temperature) or than a double salt of 1: 3, or ammonium nitrate.

Пример 40Example 40

Испытания проводят согласно Рекомендациям Организации Объединенных Наций по Транспортированию Опасных Товаров, ""Manual of Tests и Criteria, 1995", "Section 34, Classification Procedures, Test Methods и Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1". "Испытательный способ предназначен для измерения потенциала твердой субстанции, чтобы увеличить скорость горения или интенсивность горения горючей субстанции, когда эти два компонента процесса горения полностью смешаны."Tests are carried out in accordance with the United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, "" Manual of Tests and Criteria, 1995 "," Section 34, Classification Procedures, Test Methods and Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1. "" The test method is designed to measure potential solid substance to increase the burning rate or burning rate of a combustible substance when the two components of the combustion process are completely mixed. "

Вещество, подлежащее тестированию, смешивают с целлюлозой в пропорциях 4:1 и 1:1, сформированных в конический штабель со специфическими размерами, который нагревают снизу с помощью электроэнергии (красное тепло), проходящей по нихромовому проводу. Вещество, как считают, не является окислителем, если в обоих соотношениях 4:1 и 1:1 образец/ целлюлоза оно не воспламеняется и не горит в течение трех минут или если оно показывает среднее время горения большее, чем у смеси 3:7 бромата калия и целлюлозы. Испытывали образцы:The substance to be tested is mixed with cellulose in the proportions 4: 1 and 1: 1, formed into a conical stack with specific dimensions, which is heated from below using electricity (red heat) passing through a nichrome wire. A substance is not considered to be an oxidizing agent if, in both 4: 1 and 1: 1 ratios, the sample / cellulose does not ignite and does not burn for three minutes or if it shows an average burning time longer than that of a 3: 7 mixture of potassium bromate and cellulose. Samples tested:

1. Контроль, состоящий из 9 г бромата калия + 21 г целлюлозы. Бромат калия просеивался, чтобы размер частиц находился между 0.15 мм и 0.3 мм.1. A control consisting of 9 g of potassium bromate + 21 g of cellulose. Potassium bromate was sieved so that the particle size was between 0.15 mm and 0.3 mm.

2. 15 г Сульфат нитрат аммония по изобретению + 15 г целлюлозы. Сульфат нитрат аммония просеивался, чтобы размер частиц находился между 1.70 мм и 3.55 мм. Эта композиция включает 23 мас.% сульфата аммония, 77 мас.% двойной соли 1:2 и двойной соли 1:3 нитрата аммония.2. 15 g of ammonium nitrate sulfate according to the invention + 15 g of cellulose. Ammonium nitrate sulfate was sieved so that the particle size was between 1.70 mm and 3.55 mm. This composition includes 23 wt.% Ammonium sulfate, 77 wt.% Double salt 1: 2 and double salt 1: 3 ammonium nitrate.

3. 24 г Сульфата нитрата аммония по изобретению, как указано выше + 6 г целлюлозы.3. 24 g of ammonium nitrate sulfate according to the invention, as described above + 6 g of cellulose.

4. Только целлюлоза.4. Only cellulose.

5. 15 г Нитрата аммония + 15 г целлюлозы. Частицы нитрата аммония были просеяны через сито Tyler No. 10 (+1.70 мм). Результаты испытаний показаны в Таблице IX.5.15 g of ammonium nitrate + 15 g of cellulose. Ammonium nitrate particles were sieved through a Tyler No. sieve. 10 (+1.70 mm). The test results are shown in Table IX.

Таблица IXTable IX ОбразецSample Время воспламенения, сек.Ignition time, sec. Время горения, сек.Burning time, sec. 3:7 (масса/масса) КвrO3: целлюлоза3: 7 (w / w) QurO 3 : cellulose 1010 128128 1:1 (масса/масса) сульфат нитрат аммония: целлюлоза1: 1 (w / w) ammonium sulfate nitrate: cellulose отсутствие воспламенения >3 мин.no ignition> 3 min. --

4:1 (масса/масса) сульфат нитрат аммония: целлюлоза4: 1 (w / w) ammonium sulfate nitrate: cellulose отсутствие воспламенения >3 мин.no ignition> 3 min. -- целлюлозаcellulose отсутствие воспламенения >3 минno ignition> 3 min -- 1:1 нитрат аммония: целлюлоза1: 1 ammonium nitrate: cellulose 6060 9393

Испытания показали сульфат нитрат аммония по изобретению на является окислителем.Tests have shown the ammonium sulfate nitrate of the invention is not an oxidizing agent.

Пример 41Example 41

Чувствительность к влаге сульфата нитрата аммония по изобретению определяют в сравнении с сульфатом аммония и нитратом аммония путем измерения уровней "Критической влаги". Критическая влага является той относительной влагой (R.H), при которой при данной температуре продукт начинает абсорбировать влагу из атмосферы. Испытания проводят с помощью способа IFDC С 101, как описано в "Manual For Determining Physical Properties of Fertilizer", 2 Ed., 1993, International Fertilizer Development Center located в Muscle Shoals, Al.The moisture sensitivity of ammonium nitrate sulfate according to the invention is determined in comparison with ammonium sulfate and ammonium nitrate by measuring the levels of "Critical Moisture". Critical moisture is that relative humidity (R.H) at which, at a given temperature, the product begins to absorb moisture from the atmosphere. Tests are carried out using the IFDC method C 101, as described in "Manual For Determining Physical Properties of Fertilizer", 2 Ed., 1993, International Fertilizer Development Center located in Muscle Shoals, Al.

Испытываемый сульфат аммония был истолчен и просеян, как описано в сравнительном примере 1. Нитрат аммония был реагентом чистоты Fisher Scientific. Сульфат нитрат аммония по изобретению был составлен из 23 мас.% сульфата аммония, 77 мас.% двойной соли 1:2 и не содержал по существу двойной соли 1:3 или нитрата аммония.The test ammonium sulfate was crushed and sieved, as described in comparative example 1. Ammonium nitrate was a reagent of purity Fisher Scientific. Ammonium nitrate sulfate according to the invention was composed of 23 wt.% Ammonium sulfate, 77 wt.% Double salt 1: 2 and did not contain essentially a double salt 1: 3 or ammonium nitrate.

Уровни критической влаги, измеренные при температуре 30°С, были следующими:The critical moisture levels measured at a temperature of 30 ° C were as follows:

Сульфат аммония - 80% R.H.Ammonium Sulphate - 80% R.H.

Сульфат нитрат аммония по изобретению - 75% R.H.Ammonium nitrate sulfate according to the invention is 75% R.H.

Нитрат аммония - 60% R.H.Ammonium Nitrate - 60% R.H.

Замечено, что сульфат нитрат аммония по изобретению был намного менее чувствителен к влаге, чем нитрат аммония и аналогично в этом отношении, чем сульфат аммония.It is noted that the ammonium nitrate sulfate of the invention was much less sensitive to moisture than ammonium nitrate and similarly in this respect than ammonium sulfate.

Claims (22)

1. Сульфат нитрат аммония, содержащий по данным рентгеновской дифракции:1. Ammonium nitrate sulfate, containing according to x-ray diffraction: от 14 до 35 мас.% сульфата аммония ((NH4)2SO4);from 14 to 35 wt.% ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ); от 60 до 85 мас.% (NH4)2SO4·2(NH4NO3) двойной соли и до 5 мас.% в сумме (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойной соли и нитрата аммония (NH4NO3).from 60 to 85 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 · 2 (NH 4 NO 3 ) double salt and up to 5 wt.% in the amount of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ). 2. Сульфат нитрат аммония по п.1, отличающийся тем, что (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойная соль и нитрат аммония (NH4NO3) в сумме составляют до 3 мас.%.2. Ammonium nitrate sulfate according to claim 1, characterized in that (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) a double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in total amount to 3 wt.%. 3. Сульфат нитрат аммония по п.1, отличающийся тем, что нитрат аммония (NH4NO3) составляет до 1 мас.%.3. Sulfate ammonium nitrate according to claim 1, characterized in that the ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) is up to 1 wt.%. 4. Сульфат нитрат аммония по п.1 в форме гранул.4. Sulfate ammonium nitrate according to claim 1 in the form of granules. 5. Сульфат нитрат аммония, содержащий по данным рентгеновской дифракции:5. Ammonium nitrate sulfate, containing according to x-ray diffraction: от 14 до 35 мас.% сульфата аммония ((NH4)2SO4);from 14 to 35 wt.% ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ); от 60 до 85 мас.% (NH4)2SO4·2(NH4NO3) двойной соли и от 0 до 5 мас.% в сумме (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойной соли и нитрата аммония (NH4NO3).from 60 to 85 wt.% (NH 4 ) 2 SO 4 · 2 (NH 4 NO 3 ) double salt and from 0 to 5 wt.% in the amount of (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salts and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ). 6. Сульфат нитрат аммония по п.5, отличающийся тем, что содержит (NH4)2SO4·3(NH4NO3) двойную соль и нитрат аммония (NH4NO3) в сумме до 3 мас.%.6. Ammonium nitrate sulfate according to claim 5, characterized in that it contains (NH 4 ) 2 SO 4 · 3 (NH 4 NO 3 ) double salt and ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in the amount of up to 3 wt.%. 7. Сульфат нитрат аммония по п.5, отличающийся тем, что нитрат аммония (NH4NO3) составляет до 1 мас.%.7. Sulfate ammonium nitrate according to claim 5, characterized in that the ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) is up to 1 wt.%. 8. Сульфат нитрат аммония по п.5 в форме гранул.8. Sulfate ammonium nitrate according to claim 5 in the form of granules. 9. Способ получения сульфата нитрата аммония, включающий стадии:9. A method of producing ammonium nitrate sulfate, comprising the steps of: (a) загрузку веществ, содержащих частицы сульфата аммония и нитрата аммония, и воды в устройство для плавления, при этом мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммония составляет от 0,9:1 до 1,1:1 и вода составляет более чем от 2 до 10 мас.% от загрузки;(a) loading substances containing particles of ammonium sulfate and ammonium nitrate and water into a melting device, wherein the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate is from 0.9: 1 to 1.1: 1 and water is more than 2 up to 10 wt.% of the load; (b) плавления нитрата аммония и растворение, по крайней мере, части частиц сульфата аммония при температуре от 180 до 210°С;(b) melting ammonium nitrate and dissolving at least a portion of the particles of ammonium sulfate at a temperature of from 180 to 210 ° C; (c) взаимодействие загруженных продуктов при температуре от 180 до 210°С; и(c) the interaction of the loaded products at a temperature of from 180 to 210 ° C; and (d) затвердевание продукта при скорости охлаждения свыше 100°С/мин.(d) solidification of the product at a cooling rate above 100 ° C / min. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что сульфат аммония и нитрат аммония имеют степень чистоты выше 90 мас.%.10. The method according to claim 9, characterized in that the ammonium sulfate and ammonium nitrate have a degree of purity above 90 wt.%. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что сульфат аммония и нитрат аммония имеют степень чистоты выше 95 мас.%.11. The method according to claim 9, characterized in that the ammonium sulfate and ammonium nitrate have a degree of purity above 95 wt.%. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что сульфат аммония и нитрат аммония имеют степень чистоты выше 97 мас.%.12. The method according to claim 9, characterized in that the ammonium sulfate and ammonium nitrate have a degree of purity above 97 wt.%. 13. Способ по п.9, отличающийся тем, что свыше 85% частиц сульфата аммония проходят сквозь сито с отверстием 0,030 мм.13. The method according to claim 9, characterized in that over 85% of the ammonium sulfate particles pass through a sieve with an opening of 0.030 mm. 14. Способ по п.9, отличающийся тем, что свыше 99 мас.% частиц сульфата аммония проходят сквозь сито с отверстием 0,030 мм.14. The method according to claim 9, characterized in that more than 99 wt.% Particles of ammonium sulfate pass through a sieve with an opening of 0.030 mm. 15. Способ по п.9, отличающийся тем, что свыше 99 мас.% частиц сульфата аммония проходят сквозь сито с отверстием 0,030 мм и свыше 50 мас.% проходят с отверстием 0,074 мм.15. The method according to claim 9, characterized in that more than 99 wt.% Particles of ammonium sulfate pass through a sieve with an opening of 0.030 mm and more than 50 wt.% Pass with an opening of 0.074 mm. 16. Способ по п.9, отличающийся тем, что температуры плавления и реакции взаимодействия имеют значения от 190 до 205°С.16. The method according to claim 9, characterized in that the melting point and the reaction of interaction have values from 190 to 205 ° C. 17. Способ по п.9, отличающийся тем, что температуры плавления и реакции взаимодействия имеют значения от 190 до 200°С.17. The method according to claim 9, characterized in that the melting point and the reaction of interaction have values from 190 to 200 ° C. 18. Способ по п.9, отличающийся тем, что вода составляет от 2 до 5 мас.% от загрузки.18. The method according to claim 9, characterized in that the water is from 2 to 5 wt.% From the load. 19. Способ по п.9, отличающийся тем, что вода составляет от 2,5 до 4 мас.% от загрузки.19. The method according to claim 9, characterized in that the water is from 2.5 to 4 wt.% From the load. 20. Способ по п.9, отличающийся тем, что его осуществляют как непрерывный процесс.20. The method according to claim 9, characterized in that it is carried out as a continuous process. 21. Способ по п.9, отличающийся тем, что затвердевание продукта осуществляют в приллинговой колонне.21. The method according to claim 9, characterized in that the solidification of the product is carried out in a prilling column. 22. Сульфат нитрат аммония, полученный с помощью процесса, включающего стадии:22. Ammonium nitrate sulfate obtained by a process comprising the steps of: (a) загрузки веществ, состоящих из частиц сульфата аммония и нитрата аммония, и воды в устройство для плавления, причем мольное соотношение сульфата аммония к нитрату аммония составляет от 0,9:1 до 1,1:1 и вода составляет от 2 до 10 мас.% от загрузки;(a) loading substances consisting of particles of ammonium sulfate and ammonium nitrate and water into a melting device, wherein the molar ratio of ammonium sulfate to ammonium nitrate is from 0.9: 1 to 1.1: 1 and water is from 2 to 10 wt.% of the load; (b) плавления нитрата аммония и растворения, по крайней мере, части частиц сульфата аммония при температуре от 180 до 210°С;(b) melting ammonium nitrate and dissolving at least a portion of the particles of ammonium sulfate at a temperature of from 180 to 210 ° C; (c) взаимодействия загруженных продуктов при температуре от 180 до 210°С; и(c) the interaction of the loaded products at a temperature of from 180 to 210 ° C; and (d) затвердевания продукта при скорости охлаждения свыше 100°С/мин.(d) solidification of the product at a cooling rate of more than 100 ° C / min.
RU2003117467/15A 2001-10-04 2001-11-14 Ammonium sulfate nitrate composition and method of production of such composition (versions) RU2279416C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60/248,977 2000-11-15
US09/970,466 US6689181B2 (en) 2000-11-15 2001-10-04 Ammonium sulfate nitrate
US09/970,466 2001-10-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003117467A RU2003117467A (en) 2004-11-27
RU2279416C2 true RU2279416C2 (en) 2006-07-10

Family

ID=36830821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003117467/15A RU2279416C2 (en) 2001-10-04 2001-11-14 Ammonium sulfate nitrate composition and method of production of such composition (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279416C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478087C2 (en) * 2007-07-19 2013-03-27 Борилис Агролинц Меламин Гмбх Lime-containing nitrogen-sulphur fertiliser and method for production thereof
US8623315B2 (en) 2008-07-15 2014-01-07 Honeywell International Inc. Methods for preparing compositions comprising ammonium nitrate double salts
US8721760B2 (en) 2006-01-13 2014-05-13 Honeywell International Inc. Compositions comprising ammonium nitrate double salts
RU2537810C2 (en) * 2009-03-31 2015-01-10 Хонейвелл Интернэшнл Инк. Tablettng ammonium sulphate-nitrate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8721760B2 (en) 2006-01-13 2014-05-13 Honeywell International Inc. Compositions comprising ammonium nitrate double salts
RU2478087C2 (en) * 2007-07-19 2013-03-27 Борилис Агролинц Меламин Гмбх Lime-containing nitrogen-sulphur fertiliser and method for production thereof
US8623315B2 (en) 2008-07-15 2014-01-07 Honeywell International Inc. Methods for preparing compositions comprising ammonium nitrate double salts
RU2522353C2 (en) * 2008-07-15 2014-07-10 Хонейвелл Интернэшнл Инк. Method of producing compositions containing ammonium nitrate double salts
RU2537810C2 (en) * 2009-03-31 2015-01-10 Хонейвелл Интернэшнл Инк. Tablettng ammonium sulphate-nitrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1343739B1 (en) Ammonium sulfate nitrate
Wilson et al. Development of sulfide calibration standards for the laser ablation inductively-coupled plasma mass spectrometry technique
Zhang et al. Mechanically alloyed Al–I composite materials
Kruger et al. A DSC study of curative interactions. I. The interaction of ZnO, sulfur, and stearic acid
US8623315B2 (en) Methods for preparing compositions comprising ammonium nitrate double salts
Shantha et al. Mechanically activated synthesis of nanocrystalline powders of ferroelectric bismuth vanadate
RU2279416C2 (en) Ammonium sulfate nitrate composition and method of production of such composition (versions)
AU2011323438A1 (en) Method for producing ammonium sulfate nitrate
Nair et al. Lattice inclusion of copper ions in ammonium perchlorate through co-crystallization: impact on lattice, physical, and thermal characteristics
Ingale et al. Nanocrystalline trinitrotoluene (TNT) using sol–gel process
Di-hua et al.  Preparation and the thermal properties of porous barium nitrate
Schreinemachers et al. Hydrolysis of uranyl‐, Nd‐, Ce‐ions and their mixtures by thermal decomposition of urea
Biessikirski Bara nski
Knubovets et al. Thermal transformations in phosphorites
Krasnenko et al. The effect of the synthesis method on the morphological and luminescence characteristics of α-Zn 2 V 2 O 7
Kudinova et al. Influence of leaching parameters on the vanadium extraction from petroleum coke
RU2515379C2 (en) Ammonium nitrate-based weak oxidative composite material and method of its production
Frost et al. Studies of natural and synthetic agardites
Aylmore et al. Mechanical milling of auriferous arsenopyrite and pyrite
Brittain et al. Effusion studies of the decomposition of copper (II) sulfate and copper (II) oxide. cntdot. copper (II) sulfate
Kapustin et al. Technology of synthesis and electronic structure of triple barium–strontium–calcium carbonates for cathodes of microwave devices
Гільчук et al. Manganese Clusterization in ZnS: Mn, Mg Synthesized by Self-Propagating High-Temperature Synthesis
Pouretedal et al. The catalytic effect of Mn2O3 nanoparticles on the ignition reaction of pyrotechnic of ammonium nitrate (V)/thiourea
McCurry The Use of Advanced Analytical Techniques to Enable Batch and Source Matching of Homemade Explosives
Biessikirski et al. Application of Silicon Dioxide as the Inert Component or Oxide Component Enhancer in ANFO. Energies 2021, 14, 2152