BR112019022181A2 - Melhora das propriedades antiaglomerantes de partículas de nitrato de amônio que são armazenadas em um recipiente fechado - Google Patents
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Abstract
o presente pedido refere-se a um recipiente fechado contendo partículas de nitrato de amônio (an) em uma quantidade de 91 a 99,75% em peso e dessecante em uma quantidade de 0,25 e 9% em peso, em que as partículas de an têm um teor de água entre 0 e 0,7% em peso, e as partículas dessecantes compreendem entre 50 e 95% em peso de an e entre 5 e 50% em peso de nitrato de magnésio dispersado no an. além disso, o pedido refere-se a um método para a produção de partículas de nitrato de amônio que são armazenadas em um recipiente fechado e com propriedades antiaglomerantes melhoradas.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: MELHORA DAS PROPRIEDADES ANTIAGLOMERANTES DE PARTÍCULAS DE NITRATO DE AMÔNIO QUE SÃO ARMAZENADAS EM UM RECIPIENTE FECHADO
Campo técnico
[001]0 presente pedido refere-se à melhoria das propriedades antiaglomerantes de partículas de nitrato de amônio que são armazenadas em um recipiente fechado.
Fundamentos
[002] O nitrato de amônio (AN) (NH4NO3) é um composto químico higroscópico e, quando deixado em contato com a umidade e o ar úmido, absorve a umidade pela qual as partículas perdem algumas de suas propriedades físicas, mais particularmente nas propriedades de armazenamento e manipulação (por exemplo, as partículas podem ficar fracas e perder sua dureza, ou se tornarem compressíveis ou propensas a termociclagem e desgranulação, etc.) e tendem a endurecer durante o armazenamento. A aglomeração ocorre quando as partículas aderem umas às outras e formam aglomerados.
[003]As partículas sólidas de nitrato de amônio podem ser produzidas na forma de prills, grânulos, pastilhas, flocos ou cristais. Os prills, por exemplo, podem ser produzidas na forma de alta ou baixa densidade, dependendo do processo de produção (em particular, a concentração da massa em fusão de AN antes da prilling) . Dependendo da
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2/28 aplicação pretendida do produto, são desejáveis diferentes tipos de produtos de nitrato de amônio. Prills ou grânulos de nitrato de amônio de alta densidade são tipicamente aplicados para fertilizantes. Os chamados nitratos de amônio técnicos (TAN) são aplicados em aplicações não fertilizantes, tais como, por exemplo, na indústria de explosivos e propelentes ou em algumas aplicações médicas. Diferentes tipos de TAN podem ser distinguidos, tais como, por exemplo, tipo cristalino que tem uma alta densidade, assim como ANE (nitrato de amônio para emulsões) . Os prills porosos de nitrato de amônio (ANPP) que possuem baixa densidade são usados principalmente como ingrediente oxidante sólido para composições explosivas, tais como, ANFO, ANFO WR, ANFO pesado, emulsões ou géis aquosos.
[004]Enquanto as partículas de AN são manipuladas, elas são expostas ao ar e têm a capacidade de absorver a umidade. Para manter um produto de boa qualidade durante o armazenamento, um aspecto a considerar é o teor de água do produto, o que significa começar produzindo partículas tendo um teor de água relativamente baixo e, em seguida, manter esse teor de água relativamente baixo durante todo o ciclo de vida do produto. Nesse contexto, o teor de água relativamente baixo significa que há pouca água livre disponível para a aglomeração e, em vez disso, a maior
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3/28 parte da água é ou fica ligada e, sem estar vinculada pela teoria, fica indisponível para gerar a aglomeração das partículas de AN.
[005] 0 nitrato de magnésio (MgíNCbH) é um aditivo usado para servir como dessecante no AN. Um dessecante é uma substância higroscópica que induz ou mantém um estado de secura nas proximidades. Sem estar limitado pela teoria, o modo de ação do nitrato de magnésio é através da ligação da água pela formação de sais duplos, vários moles de água podem ser ligados por um único mol de nitrato de magnésio sob condições ambientais. Se o teor de água das partículas de AN estiver realmente ligado ao nitrato de magnésio, ele não estará mais livre e a tendência de aglomeração poderá ser significativamente reduzida e as propriedades físicas melhoradas.
[006]Um método possível é adicionar e misturar partículas sólidas de nitrato de magnésio puro às partículas sólidas de AN. Contudo, um problema com o mesmo é que é difícil remover uma quantidade suficiente de água das partículas de nitrato de magnésio para permitir que elas absorvam uma quantidade suficiente de água das partículas de AN. A remoção da maior parte da água das partículas puras de nitrato de magnésio requer uma temperatura relativamente alta. Contudo, quando são aplicadas temperaturas tão altas, o nitrato de magnésio
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4/28 pode converter-se em um estado vítreo, reduzindo assim as capacidades de ligação à água dessas partículas de nitrato de magnésio. Assim, pode ser tecnicamente desafiador produzir partículas sólidas de nitrato de magnésio puro com capacidade suficiente de ligação à água.
[007]0 método mais comumente usado é adicionar nitrato de magnésio à massa em fusão de AN antes da formação das partículas finais, tipicamente em uma quantidade de 1 a 2% em peso. No entanto, também existem problemas associados a isso. Por exemplo, quando o ANPP é produzido por prilling, a porosidade é gerada mantendo um pouco de água no prill e subsequente evaporação da água, passando os pills pelos secadores. A água removida do prill deixa para trás parte da porosidade desejada e o ANPP pode então absorver o óleo combustível para formar o conhecido e popular ANFO explosivo (óleo combustível de nitrato de amônio) . A secagem do AN em prill para formar o ANPP requer que o secador opere a uma temperatura em que a maior parte da água de hidratação presente no nitrato de magnésio não possa ser realmente removida na prática, o que significa que o efeito dessecante do nitrato de magnésio seria muito reduzido. Além disso, quando o ANPP é aplicado como um ingrediente oxidante sólido para composições explosivas, as partículas do ANPP precisam ser capazes de absorver uma quantidade suficiente de combustível de
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5/28 maneira uniforme para intensificar a reatividade. Quando nitrato de magnésio é adicionado à massa em fusão antes da formação das partículas finais, o nitrato de magnésio reduz ou modifica a formação de porosidade do ANPP através da qual a capacidade de absorção das partículas é reduzida, reduzindo consequentemente a qualidade como oxidante para composições explosivas. Outra opção é descrita no WO 00/07938, onde são descritos produtos de nitrato de amônio tendo uma estabilidade térmica melhorada. Neste pedido de patente, é divulgado que um agente de secagem sólido é mecanicamente misturado com partículas de nitrato de amônio. O agente de secagem sólido é descrito como sendo um composto inorgânico absorvente de água inerte, tal como gel de silica, ou sendo partículas de AN contendo nitrato de magnésio ou sendo revestido com nitrato de magnésio. Não está descrito em detalhes o que é entendido das partículas de AN contendo nitrato de magnésio e o pedido de patente WO'938 divulga que o efeito de secagem foi obtido misturando mecanicamente e distribuindo uniformemente o agente de secagem com as partículas de NA, e descreve apenas experimentos que foram realizados, onde as partículas de AN foram revestidas com nitrato de magnésio.
[008]Consequentemente, é um objetivo do presente pedido prover uma solução que use nitrato de magnésio como um dessecante, de modo a maximizar o efeito dessecante do
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6/28 mesmo e minimizar ao máximo possível a aglomeração de partículas de AN sem ter que uniformemente distribuir o dessecante com as partículas de AN. Além disso, é um objetivo do pedido cuidar para que o nitrato de magnésio como dessecante tenha uma influência negativa mínima na aplicação final e nas propriedades das partículas de AN, incluindo, por exemplo, a porosidade das mesmas, e a maior influência positiva na aplicação final de partículas de AN e, em particular, suas propriedades físicas.
Sumário
[009]De acordo com um primeiro aspecto do presente pedido, é descrito um recipiente fechado contendo partículas de AN na quantidade de 91 a 99, 75% em peso e dessecante em uma quantidade de 0,25 e 9% em peso, em que
- as partículas de AN têm um teor de água entre 0 e 0,7% em peso; e
- o dessecante compreende partículas que contêm entre
| 50 | e 95% em peso de AN e entre | 5 e | 50% em peso | de | nitrato | |
| de | magnésio dispersado no AN. | |||||
| Ao adicionar dessecante | às | partículas | de | AN | no | |
| recipiente, o dessecante absorve | pelo menos | parte | da |
umidade das partículas de AN, impedindo ou limitando a quantidade de aglomeração. Apenas uma quantidade relativamente menor de dessecante em comparação com as partículas de AN precisa ser adicionada de modo a obter um
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7/28 efeito dessecante suficiente. Uma vantagem importante adicional é que o dessecante não precisa ser distribuído uniformemente entre as partículas de AN para obter o efeito dessecante desejado. 0 dessecante pode estar localizado em um local no recipiente fechado e, surpreendentemente, não há necessidade de misturar mecanicamente o dessecante dentro do AN a granel. Obviamente, o mesmo efeito dessecante será obtido quando o dessecante for distribuído
| entre as partículas | de | AN. | Como | uma | quantidade menor | de | |
| dessecante | é adicionada | às | partículas | de | AN, a porosidade | ||
| geral do | produto | (partículas | de | AN | adicionadas | ao | |
| dessecante | ) não é | ou | é | apenas | pouco | influenciada | em |
| comparação | com as | partículas | de | AN | sem dessecante, |
permitindo uma boa absorção do óleo combustível, bem como a influência na aplicação final das partículas de AN. Pelo contrário, a porosidade das partículas de AN é realmente melhorada, pois as propriedades físicas do produto são mais bem preservadas durante todo o ciclo de vida do produto; o produto se degradará menos e manterá mais de suas qualidades originais. Outra vantagem da adição de partículas dessecantes que contêm nitrato de magnésio às partículas de AN é que, se por qualquer motivo, o teor de água das partículas de AN é maior que o normal, por exemplo, quando um equipamento de secagem das partículas de AN está funcionando mal ou quando as condições climáticas
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8/28 podem limitar a operação da fábrica de produção em sua taxa máxima demonstrada, adicionar dessecante adicional às partículas de AN antes da ensacamento pode compensar facilmente esse ou qualquer problema semelhante. Isso resulta em operação e tempo de atividade melhoradas da fábrica de produção. Uma outra vantagem da adição de partículas dessecantes que contêm nitrato de magnésio é que ele é quimicamente da mesma natureza que o nitrato de amônio, também é totalmente solúvel em água e não dilui, mas contribui para o efeito geral pretendido na maioria das aplicações de AN, por exemplo, o efeito oxidante para fins explosivos.
[0010] Em uma forma de realização de acordo com o pedido, o recipiente fechado contém entre 94 e 97% em peso de partículas de AN e entre 3 e 6% em peso de dessecante, em que o dessecante compreende entre 88 e 93,3% em peso de AN, entre 6 e 10 % em peso de nitrato de magnésio dispersado no AN e entre 0,7 e 2% em peso de água.
[0011] Em uma forma de realização mais específica de um recipiente fechado de acordo com o pedido, a concentração final de nitrato de magnésio na quantidade total de partículas de AN e dessecante juntos está entre 0,12 e 4,5% em peso, mais particularmente entre 0,12 e 2% em peso, ainda mais particularmente entre 0,12 e 1% em peso e mais particularmente entre 0,12 e 0,45% em peso.
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[0012] De acordo com uma forma de realização, a quantidade total de partículas de AN e dessecante soma até 100% em peso. Em outras palavras, em tais formas de realização, nenhum outro aditivo, exceto o dessecante, é adicionado às partículas de AN. Em outras formas de realização, outros aditivos podem estar presentes. Por exemplo, ao preparar ANPP, é comum que um aditivo interno seja adicionado para formar boa porosidade.
[0013] Em uma forma de realização de um recipiente fechado de acordo com o pedido, as partículas de AN e as partículas dessecantes têm a mesma forma e o mesmo tamanho médio de partícula. Isso resulta em partículas dessecantes que não são distinguíveis das partículas de AN e, consequentemente, não são visíveis. Isto é particularmente relevante quando a concentração de nitrato de magnésio no dessecante está no lado baixo e/ou a quantidade de dessecante necessária é bastante alta e menos relevante quando o dessecante está altamente concentrado em nitrato de magnésio ou a quantidade necessária é muito baixa. Por
| exemplo, | quando apenas 0,5% | em peso | de | dessecante | é | |
| misturado | com | 99,5% em peso | de | partículas de | AN, a forma | ou |
| o tamanho | das | partículas de | dessecante é | menos relevante | do | |
| que quando, | por exemplo, | 5% | em peso | de | dessecante | são |
misturados com 95% em peso de partículas de AN.
[0014] Em uma possível forma de realização de um
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10/28 recipiente fechado de acordo com o pedido, o tamanho médio das partículas com base no peso das partículas de AN e das partículas do dessecante varia de 0,05 a 10,00 mm. O tamanho médio de partícula com base no peso das partículas de AN e das partículas de dessecante varia, em particular, de 0,10 a 7,50 mm, mais em particular de 0,50 a 5,00 mm, ainda mais em particular de 0,75 a 3,00 mm e, mais particularmente, de 1,00 a 2,00 mm.
[0015] Em uma forma de realização de um recipiente fechado de acordo com o pedido, as partículas de AN são ANPP tendo um teor de água entre 0,05 e 0,3% em peso. A adição de dessecante à ANPP não terá um impacto adverso na segurança do ANPP, mas melhora impedindo a aglomeração, formação de pó, etc. Além disso, o nitrato de magnésio presente no dessecante ajudará na capacidade de explosão quando a mistura do ANPP e do dessecante é usada como um ingrediente oxidante sólido para composições explosivas devido ao teor de nitrato presente.
[0016] Em outra forma de realização de um recipiente fechado de acordo com o pedido, as partículas de AN são ANPP, AN de alta densidade ou fertilizantes contendo AN. Em formas de realização mais particulares, o AN de alta densidade pode ser prills, grânulos ou cristais de AN de alta densidade.
[0017] Como o magnésio é um nutriente secundário
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11/28 quando o AN é usado como fertilizante e, além disso, o magnésio no nitrato de magnésio está na forma solúvel em água e, como tal, está diretamente disponível para absorção nos cultivos, a adição de partículas dessecantes aos prills de AN de alta densidade ou grânulos ou fertilizantes à base de AN, terão um impacto positivo nas propriedades fertilizantes das partículas de AN.
[0018] Em uma forma de realização particular do
| pedido, as | partículas | de AN têm um teor de | água | entre 0,01 |
| e 0,5% em | peso, mais | particularmente entre | 0, 02 | e 0,3% em |
| peso. | ||||
| [0019; | ] Em uma | forma de realização de um | recipiente |
fechado de acordo com o pedido, o recipiente fechado é um big bag fechado.
[0020] De acordo com um segundo aspecto do presente pedido, um método é divulgado para armazenar partículas de nitrato de amônio (AN) com propriedades antiaglomerantes melhoradas, em que o método compreende as etapas de:
- produzir partículas de AN tendo um teor de água entre 0 e 0,7% em peso;
- produzir dessecante que compreende partículas que contêm entre 50 e 95% em peso de AN e entre 5 e 50% em peso de nitrato de magnésio dispersado no AN;
- encher um recipiente com uma quantidade entre 0,25 e 9% em peso de dessecante e entre 91 e 99, 75% em peso de
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12/28 partículas de AN; e
- fechar o recipiente.
[0021] De acordo com uma forma de realização do pedido, o método compreende as etapas de:
- produzir partículas de AN tendo um teor de água entre 0 e 0,6% em peso;
- produzir um dessecante que compreende partículas que contêm entre 88,8 e 93,3% em peso de AN, entre 6 e 10% em peso de nitrato de magnésio dispersado no AN e entre 0,7 e 1,2% em peso de água;
- encher um recipiente com entre 3 e 6% em peso de dessecante e entre 94 e 97% em peso de partículas de AN;
- fechar o recipiente.
[0022] Em uma forma de realização de acordo com o pedido, as etapas do método de produção do dessecante que compreende partículas como descrito acima compreende as etapas de:
reagir amônia e ácido nítrico em um reator para formar nitrato de amônio aquoso;
- passar o nitrato de amônio aquoso através de pelo menos um evaporador para formar uma corrente de nitrato de amônio com menos de 6% em peso de água;
- adicionar um composto que contém magnésio ao ácido nítrico antes da adição ao reator, ou diretamente ao reator, ou ao nitrato de amônio aquoso antes da entrada no
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13/28 evaporador, ou quando houver mais de um evaporador antes da entrada no evaporador final; e solidificar o nitrato de amônio que compreende nitrato de magnésio dispersado no nitrato de amônio.
[0023] O composto que contém magnésio pode ser uma solução aquosa de nitrato de magnésio.
[0024] Em uma forma de realização particular, a etapa de solidificação pode compreender prilling, granulação, floculação ou formação de pastilha.
[0025] Em outra forma de realização particular do
| método, o teor de | água | do fluxo | de | nitrato | de | amônio | antes |
| da solidificação | é | menor | que | 3% í | 3m | peso, | mais |
| particularmente menor | que 2% | em | peso | ou | ainda | mais |
particularmente menor que 1% em peso.
[0026] Em ainda outra forma de realização de acordo com o pedido, o método compreende adicionalmente a etapa de revestir o dessecante com uma composição orgânica ou mineral. O revestimento pode ser usado para minimizar a captação de umidade antes de enchê-los no recipiente. Exemplos de revestimentos orgânicos gue podem ser usados para minimizar a aglomeração e/ou a captação de umidade estão entre outros óleos e misturas de revestimento, tais como, cera, tensoativos cerosos, parafina, polímeros, etc. Esse revestimento também inclui tipicamente aditivos conhecidos, tal como, por exemplo, aminas etc. Exemplos de
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14/28 revestimentos minerais correspondentes que minimizam a aglomeração e/ou captação de umidade estão entre outros pós, tais como, talco, argila etc.
[0027] Em outra forma de realização do método de acordo com o pedido, na etapa de produção de partículas de AN, são produzidos prills porosos de nitrato de amônio (ANPP) tendo um teor de água entre 0,05 e 0,3% em peso.
[0028] Em outra forma de realização do método de acordo com o pedido, na etapa de produção de partículas de AN, são produzidos prills ou grânulos de nitrato de amônio de alta densidade tendo um teor de água entre 0,05 e 0,5% em peso.
[0029] Em outra forma de realização do método de acordo com o pedido, as partículas de AN são revestidas com uma composição orgânica ou mineral para minimizar a aglomeração e a captação de umidade.
| [0030 | ] Em uma | forma | de | realização | particular | do | |
| método de | acordo com o | pedido, | o | recipiente é | um | big bag. | |
| [0031 | ] Em uma | forma | de | realização | do | método | de |
| acordo com | l o pedido, é | produzido | um recipiente | fechado | de |
acordo com o pedido como descrito acima.
Breve descrição dos Desenhos
[0032] Formas de realização da invenção são descritas adicionalmente a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais:
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15/28
A Figura 1 é um esquema simplificado de um método para preparar partículas de AN; e
A Figura 2 é um esquema simplificado de um método para preparar um dessecante que compreende partículas que contêm AN com nitrato de magnésio dispersado no AN.
Descrição detalhada
[0033] Uma maneira de manter o teor de água baixo é armazenar e manipular o produto em um recipiente. Exemplos de recipientes fechados são, entre outros, tambores fechados, sacos fechados e mais particularmente big bags fechados. Um big bag, também chamado de FIBC (recipiente a granel intermediário flexível), sacola a granel ou super saco, é um recipiente industrial feito de um tecido flexível que é projetado para armazenar e transportar produtos secos e sólidos que, idealmente, permanecerão escoáveis. O recipiente pode ser fechado de qualquer maneira convencional e, no caso de sacolas, elas podem ser fechadas por termosselagem ou com um colar. Uma sacola pequena refere-se a sacolas que, quando cheias, não são muito pesadas para serem manipuladas manualmente sem o uso de equipamentos ou máquinas especializado(a) s, tipicamente de cerca de 20 kg a um máximo de 50 kg. Em comparação, os big bags costumam ter cerca de 1000 kg, por exemplo, entre 800 e 1200 kg ou entre 600 e 1500 kg. O uso de um recipiente fechado pode reduzir a aglomeração em comparação
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16/28 com o armazenamento a granel, no entanto, o dessecante ainda é adicionado de forma benéfica.
[0034] Uma vez dentro do recipiente, como uma sacola, as partículas podem ser expostas à pressão excessiva devido a, por exemplo, empilhamento das sacolas, o que levará à aglomeração especialmente na parte inferior das sacolas quando elas estiverem empilhadas. Além disso, as partículas também podem absorver a umidade porque, por exemplo, a sacola pode ser danificada e/ou se o fechamento não for totalmente estanque à água e/ou se o material usado na preparação da sacola não for completamente impermeável à água. Além disso, as partículas de AN armazenadas em recipientes fechados podem ser expostas a flutuações de temperatura e tensão mecânica, especialmente as partículas de AN que são transportadas para o exterior e armazenadas em grandes sacolas por longos períodos de tempo. As flutuações de temperatura e a tensão mecânica podem induzir danos ao produto, por exemplo, mudanças de fase nas partículas de AN, causando formação de pó e aglomeração. No estado sólido, o AN apresenta várias fases cristalinas e mudanças em torno das temperaturas de transição de fase que implicam variações na estrutura e na densidade das partículas. Esse fenômeno é conhecido como intumescimento térmico e pode levar à desgranulação, geração de pó e aglomeração. Mudanças de fase que ocorrem em torno de
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32,3°C, que podem ocorrer facilmente em diferentes climas ou estações do ano (por exemplo, a exposição ao sol implica temperaturas locais mais altas no produto, etc.) incentivam a desgranulação e tendência de aglomeração das partículas de AN. Assim, mesmo quantidades relativamente pequenas de água nas partículas no recipiente podem ter um efeito significativo na aglomeração.
[0035] O uso de dessecante pode ser usado com qualquer tamanho de recipiente, e os benefícios da redução de aglomeração serão observados em qualquer recipiente fechado. No entanto, a processabilidade se torna uma questão mais importante com volumes maiores de partículas de AN e, portanto, a inclusão de dessecante tem um efeito mais significativo para big bags, em comparação com, por exemplo, sacolas pequenas.
[0036] O presente pedido refere-se a um recipiente fechado que contém partículas de AN e partículas dessecantes, isto em uma quantidade de 91 a 99,75% em peso de partículas de AN e 0,25 a 9% em peso de partículas dessecantes. Em uma forma de realização, a quantidade total de partículas de AN e partículas dessecantes somam até 100% em peso, mas em outras formas de realização, outros aditivos ou produtos podem estar presentes nas partículas de AN ou misturados com as mesmas.
[0037] As partículas dessecantes compreendem entre
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18/28 e 95% em peso de AN e entre 5 e 50% em peso de nitrato de magnésio (MgiNCbH) . O nitrato de magnésio é dispersado por todo o dessecante. Depois de misturar o dessecante com as partículas de AN, o nitrato de magnésio pode ser expressado como Mg(NO3) 2. XH2O e tipicamente possui uma concentração molar de água de x entre 0 e 6. Para ter boas capacidades de ligação com água, x deve ser tão baixo quanto possível e tipicamente estar abaixo de 4,5. Observou-se que valores de x abaixo de 6 mantêm boas propriedades antiaglomerantes nas partículas de AN. Valores de x abaixo de 4,5 também manterão boas propriedades antiintumescimento nas partículas de AN. Valores de x ainda mais baixos permitem um tampão extra, em caso de problemas ou outras questões que possam surgir durante o armazenamento. Valores de x acima de 6 tipicamente indicam que o nitrato de magnésio perdeu sua capacidade de se ligar à água adicional.
[0038] As partículas dessecantes compreendem entre 50 e 95% em peso de AN e entre 5 e 50% em peso de nitrato de magnésio. As partículas dessecantes também podem compreender água. Em uma possível forma de realização, as partículas dessecantes, antes de serem adicionadas no recipiente, compreendem:
- entre 88,8 e 93,3% em peso de NA, entre 6 e 10% em peso de nitrato de magnésio
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19/28 dispersado no AN; e
- entre 0,7 e 1,2% em peso de água.
[0039] A capacidade do dessecante para agir como urn dessecante depende diretamente de sua capacidade de ligar a água, portanto, seu conteúdo original de água e a quantidade de nitrato de magnésio presente. Quando o dessecante contém quantidades maiores de nitrato de magnésio, é necessário menos dessecante. Por outro lado, quando o dessecante contém menos nitrato de magnésio, são necessárias quantidades maiores de dessecante. Por conseguinte, também pode ser útil considerar a concentração total de nitrato de magnésio em comparação com a quantidade total de partículas de AN e partículas dessecantes. A concentração de nitrato de magnésio pode assim ser considerada entre 0,12 e 4,5% em peso, ou entre 0,12 e 2% em peso, ainda mais em particular entre 0,12 e 1% em peso e mais particularmente entre 0,12 e 0,45% em peso da composição total de partículas de AN e partículas dessecantes.
[0040] A produção industrial de partículas de AN implica a seguinte reação ácido-base do ácido nítrico com amônia:
HNO3 + NH3 NH4NO3 (1)
[0041] A Figura 1 ilustra um processo simplificado de produção de partículas de AN. A amônia é usada em sua
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20/28 forma gasosa e o ácido nitrico é concentrado, contendo tipicamente mais de 50% de ácido e menos de 50% de água. Amônia e ácido nitrico são adicionados ao reator de AN (10) . Depois que a solução de AN é formada, tipicamente na concentração de cerca de 80 a 83%, a solução é direcionada para um primeiro evaporador (20) e o excesso de água é normalmente evaporado para um teor de nitrato de amônio (AN) de cerca de 95% (por exemplo, de 93 a 98%) . Esta solução de AN mais concentrada pode então ser enviada para um segundo evaporador (30) para produzir uma concentração quase anidra a 98-99,9%, também chamada de massa em fusão de AN, dependendo do teor. Em algumas formas de realização, a massa em fusão de AN tem menos de 3% em peso de água, menos de 2% em peso de água ou até menos de 1% em peso de água. Neste exemplo, dois evaporadores são usados, mas em alguns sistemas, apenas um evaporador é necessário para produzir a massa em fusão de AN ou, alternativamente, três ou mais evaporadores podem ser usados. Como alternativa, a solução de AN pode ser produzida diretamente na concentração de 93 a 98% diretamente no reator, dependendo da resistência do ácido nitrico disponível e da otimização geral do processo com base em vários critérios (balanço energético, reciclagem da solução da depuração, por exemplo, tratamento de vapores, despesas de capital, etc.) .
A massa em fusão de AN pode então ser processado
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21/28 posteriormente solidificando em um solidificador (40). prilling, granulação, floculação ou formação de pastilha são exemplos de etapas comuns de solidificação. Por exemplo, a massa em fusão de AN pode ser solidificada em diferentes formas, como desejado, tais como, prills (ou pequenas esferas) que são produzidas em uma torre de prilling ou de spray ou para grânulos por pulverização e tombamento em um tambor rotativo ou fluidização em um granulador de leito fluidizado ou transformados em pastilha
| em uma correia | de formação | de pastilhas ou | transformados | em | |
| flocos. As | partículas | sólidas | de | AN são então | |
| adicionalmente | resfriadas. | ||||
| [0042] | Como j á < | descrito | acima, | dependendo | da |
aplicação, também as partículas de AN podem ter diferentes formas e diferentes tipos.
[0043] Para formar as partículas dessecantes que contêm AN e nitrato de magnésio dispersadas nas mesmas, também pode ser usado o mesmo processo usado para preparar as partículas de AN, com a adição de um composto que contém magnésio. Isso é mostrado na Figura 2, onde uma estrela é usada para indicar os diferentes pontos potenciais, em que o composto que contém magnésio pode ser adicionado. Por exemplo, o composto que contém magnésio pode ser adicionado ao ácido nítrico antes da adição ao reator de AN (10), ou ao reator de AN (10) diretamente, ou à corrente de AN antes
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22/28 do primeiro evaporador (20) ou antes do segundo evaporador (30) . Assim é formada uma massa em fusão de nitrato de amônio-nitrato de magnésio que pode ser solidificada como descrito acima para produzir o dessecante.
[0044] Em teoria, o nitrato de magnésio seria homogeneamente dispersado por todo o dessecante. Contudo, na prática, durante o resfriamento e a cristalização do dessecante, os primeiros cristais a serem formados podem ser mais ricos ou mais pobres em nitrato de magnésio em comparação com os cristais a serem formados a uma temperatura mais baixa. Sem estar limitado pela teoria, isso pode ser devido ao eutético de AN e nitrato de magnésio e à composição geral. Não obstante a presença de parte do nitrato de magnésio localizado e cristalizado, o nitrato de magnésio pode ser considerado como dispersado por toda a partícula dessecante como um todo. Tipicamente, o nitrato de magnésio é adicionado como uma solução aquosa de nitrato de magnésio. Portanto, é desejável adicionar o composto que contém magnésio antes do evaporador final e da formação da massa em fusão de nitrato de amônio-nitrato de magnésio. Se a solução aquosa de nitrato de magnésio fosse adicionada a uma massa em fusão de nitrato de amônio, havería água adicional que tipicamente precisaria ser removida antes de qualquer etapa de solidificação. Como com as partículas de AN descritas acima, antes da
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23/28 solidificação, é desejável ter menos de 3% em peso de água na massa em fusão de nitrato de amônio-nitrato de magnésio, mais particularmente menos que 2% em peso de água e ainda mais particularmente menos que 1% em peso de água.
[0045] A solução de nitrato de magnésio pode ser feita por qualquer método convencional ou adquirida como tal. Por exemplo, pode-se reagir óxido de magnésio ou carbonato de magnésio com ácido nítrico para produzir nitrato de magnésio.
[0046] Em vez de adicionar nitrato de magnésio como uma solução aquosa, o nitrato de magnésio também pode ser formado in sítu na solução de AN, por exemplo, pela reação de óxido de magnésio ou carbonato de magnésio e ácido nítrico, ou adicionado, em forma alternativa, como nitrato de magnésio sólido que compreende água cristalizada (sal duplo de nitrato de magnésio e água).
[0047] Após a produção das partículas de AN, estas podem ser revestidas com revestimentos orgânicos ou minerais que minimizam a aglomeração e/ou a captação de umidade. Os revestimentos são bem conhecidos na técnica e são tipicamente de uma composição orgânica ou mineral. No caso de ANPP, o ANPP pode ser revestido antes de ser ensacado juntamente com as partículas dessecantes.
[0048] As partículas dessecantes não são necessariamente revestidas, mas isso pode ser vantajoso em
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24/28 algumas situações. Por exemplo, o revestimento das partículas dessecantes pode limitar a captação de umidade antes do ensacamento ou pode ser usado para aplicar uma determinada cor para tornar as partículas dessecantes invisíveis ou mais visíveis, dependendo da cor do produto a ser misturado. 0 revestimento é tipicamente aplicado antes do AN e das partículas dessecantes serem enchidas no recipiente.
[0049] O tamanho médio de partícula com base no peso das partículas de AN e das partículas dessecantes varia de 0,05 a 10,00 mm. O tamanho médio de partícula com base no peso das partículas de AN e das partículas de dessecante varia, em particular, de 0,10 a 7,50 mm, mais em particular de 0,50 a 5,00 mm, ainda mais em particular de 0,75 a 3,00 mm e, mais particularmente, de 1,00 a 2,00 mm. O tamanho médio de partícula com base no peso é um termo comumente usado para descrever o diâmetro médio das partículas, onde metade do peso das partículas tem um diâmetro maior e metade das partículas tem um diâmetro menor. O tamanho dessas partículas é tipicamente medido por análise de peneira. Pode ser vantajoso que as partículas dessecantes tenham pesos e dimensões semelhantes às partículas de AN, mas isso não afetará a capacidade do dessecante de agir como um dessecante dentro do recipiente. Da mesma forma, o dessecante pode ser dispersado por todo o
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25/28 recipiente ou o dessecante pode estar em uma ou várias áreas localizadas dentro do recipiente e, em ambos os casos, não se espera que a capacidade do dessecante de agir como um dessecante varie.
[0050] As partículas de AN têm tipicamente um teor de água entre 0 e 0,7% em peso, mais particularmente entre 0,01 e 0,5% em peso, e ainda mais particularmente entre 0,02 e 0,3% em peso. Quando as partículas de AN estão na forma de ANPP para uso explosivo, o teor de água está tipicamente entre 0,05 e 3% em peso. Quando as partículas de AN estão na forma de grânulos ou grânulos de AN de alta densidade para serem usados em fertilizantes, o teor de água está tipicamente entre 0,05 e 0,5% em peso.
[0051] O teor de água de todas as partículas, como divulgado neste pedido, pode ser determinado pelo método padrão de titulação Karl-Fisher, usando o CombiTitrant2 da Merck Millipore como reagente Karl-Fisher.
[0052] O presente pedido também se refere a um método para produzir um recipiente fechado contendo a quantidade de AN e partículas dessecantes como descrito acima. Este método compreende as etapas de produção das partículas de AN e do dessecante como descrito acima, enchendo-as na quantidade descrita acima e fechando o recipiente.
[0053] A aplicação é tipicamente aplicável ao ANPP
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26/28 que é usado como um ingrediente oxidante sólido para composições explosivas, uma vez que são partículas porosas que são propensas a se aglomerarem. Também para AN cristalino, esta aplicação é muito adequada, pois muitas aplicações de AN cristalino podem tolerar a presença de nitrato de magnésio, mas não podem tolerar a presença de revestimento tradicional (óleo e cera com ingredientes ativos como aminas, alquilssulfonatos, etc.) e, portanto, se aglomeram em breve após ensacamento, mesmo em um teor de água relativamente baixo.
Exemplos
[0054] Na tabela 1 abaixo, a quantidade de água expressa em % em peso foi medida para diferentes % em peso de nitrato de magnésio em partículas dessecantes produzidas em uma planta piloto. Em outros termos, partículas que contêm, por exemplo, 22% do nitrato de magnésio pode conter um teor de água tão baixo quanto as partículas que contêm 6% de nitrato de magnésio ou muito próximas a ele.
Tabela 1
| % em peso de nitrato de magnésio em partículas | % em peso de água em partículas dessecantes, medido por método de titulação Karl- Fisher mencionado |
| 6 | 0,7 |
| 9 | 0,8 |
| 12 | 1,0 |
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27/29
| 22 | 1,5 |
[0055] Como pode ser deduzido da tabela 1, verificou-se surpreendentemente que, quanto maior a % em peso de nitrato de magnésio nas partículas dessecantes, menor a quantidade de água que é proporcional ao nitrato de magnésio, ou seja, o mais ativo é o nitrato de magnésio. Isso significa que quanto maior o teor de nitrato de magnésio nas partículas dessecantes, mais água essas partículas podem absorver, melhor o efeito dessecante.
[0056] Na tabela 2 abaixo, são apresentados vários exemplos de possíveis formas de realização com diferentes quantidades de nitrato de magnésio em % em peso adicionado nas partículas dessecantes, diferentes quantidades de dessecante em % em peso adicionado na quantidade total de partículas de AN e partículas dessecantes e a concentração final em% em peso de nitrato de magnésio na quantidade total de partículas de AN e partículas dessecantes.
Tabela 2
| % em peso de nitrato de magnésio em partículas dessecantes | % em peso de partículas dessecantes na quantidade total de partículas de AN e partículas dessecantes | % em peso de nitrato de magnésio na quantidade total de partículas de AN e partículas dessecantes |
| 6 | 0,25 | 0,015 |
| 7,0 | 0,450 | |
| 9,0 | 0,540 | |
| 9 | 0,25 | 0,023 |
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28/28
| 5,0 | 0,450 | |
| 9,0 | 0,810 | |
| 20 | 0,25 | 0,050 |
| 2,5 | 0,500 | |
| 9,0 | 1,800 | |
| 50 | 0,25 | 0,125 |
| 1,0 | 0,500 | |
| 9,0 | 4,500 |
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Claims (15)
1. Recipiente fechado caracterizado pelo fato de que compreende partículas de nitrato de amônio (AN) em uma quantidade de 91 a 99,75% em peso e dessecante em uma quantidade de 0,25 e 9% em peso, em que
- as partículas de AN têm um teor de água entre 0 e 0,7% em peso; e
- o dessecante compreende partículas que contêm entre 50 e 95% em peso de AN e entre 5 e 50% em peso de nitrato de magnésio dispersado no AN.
2. Recipiente fechado, de acordo com a reivindicação
1, caracterizado pelo fato de que a concentração final de nitrato de magnésio no recipiente está entre 0,12 e 4,5% em peso do peso total de partículas de AN e dessecante.
3. Recipiente fechado, de acordo com a reivindicação
1, caracterizado pelo fato de que a concentração final de nitrato de magnésio no recipiente está entre 0,12 e 1% em peso do peso total de partículas de AN e dessecante.
4. Recipiente fechado, de acordo com a reivindicação
1, caracterizado pelo fato de que a concentração final de nitrato de magnésio no recipiente está entre 0,12 e 0,45% em peso do peso total de partículas de AN e dessecante.
5. Recipiente fechado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a quantidade total de partículas de AN e dessecante soma até
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2/5
100% em peso.
6. Recipiente fechado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as partículas de AN são ANPP, ou AN de alta densidade, ou fertilizantes contendo AN.
7. Recipiente fechado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as partículas de AN são ANPP.
8. Recipiente fechado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as partículas de AN têm um teor de água entre 0,01 e 0,5% em peso.
9. Recipiente fechado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as partículas de AN têm um teor de água entre 0,02 e 0,3% em peso.
10. Recipiente fechado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o recipiente fechado é um big bag fechado.
11. Método para armazenar partículas de nitrato de amônio (AN) com propriedades antiaglomerantes melhoradas, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
- produzir partículas de AN tendo um teor de água entre 0 e 0,7% em peso;
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3/5
- produzir dessecante que compreende partículas que contêm entre 50 e 95% em peso de AN e entre 5 e 50% em peso de nitrato de magnésio dispersado no AN;
- encher um recipiente com uma quantidade entre 0,25 e 9% em peso de dessecante e entre 91 e 99, 75% em peso de partículas de AN; e
- fechar o recipiente.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção do dessecante compreendendo partículas compreende as etapas de:
reagir amônia e ácido nítrico em um reator para formar nitrato de amônio aquoso;
- passar o nitrato de amônio aguoso através de pelo menos um evaporador para formar uma corrente de nitrato de amônio com menos de 6% em peso de água;
- adicionar um composto que contém magnésio ao ácido nítrico antes da adição ao referido reator, e/ou ao referido reator diretamente, e/ou ao nitrato de amônio aquoso antes da entrada no referido evaporador e/ou quando houver mais de um evaporador antes da entrada no evaporador final; e solidificar o nitrato de amônio que compreende nitrato de magnésio dispersado no nitrato de amônio.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12,
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4/5 caracterizado pelo fato de que o composto que contém magnésio é uma solução aquosa de nitrato de magnésio.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de solidificação compreende prilling, granulação, floculação ou formação de pastilha.
solidificação é menor que 2% em peso.
método compreende adicionalmente a etapa de revestimento das partículas dessecantes com uma composição orgânica ou mineral.
19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, caracterizado pelo fato de que as
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5/5 partículas de AN são revestidas com uma composição orgânica ou mineral.
reivindicações 11 a 19, caracterizado pelo fato de que o recipiente é um big bag.
reivindicações 11 a 20, caracterizado pelo fato de que é para a produção de um recipiente fechado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
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