CN101333120A - 硝酸铵用防爆剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供用以制备完全失去爆炸性结晶硝酸铵的改性防爆剂。其特征在于：该防爆剂由抗硬化剂、阻燃剂、熄爆剂和隔爆剂等组成。是为了解决前人研制的硝酸铵用防爆剂，在实际使用中存在防爆剂用量大、防爆效果差、改性技术沿用机械掺混方法、制品在贮存期内易板结等缺陷。本发明添加长链脂肪胺阳离子表面活性剂作抗硬化剂，制品贮存六个月，松散度在95％以上；选用高热容阻燃剂，有效阻止爆炸热点生成；引入熄爆剂，使引起的爆炸即刻熄灭；并加入与硝酸铵生成保护性薄膜的隔爆剂，根本上阻止了由氧化还原反应产生爆炸的源头，阻止利用硝酸铵来制造恐怖武器。本发明亦可作为高塔造粒工艺制备粒状硝酸铵的有效防爆剂。本发明添加浓度在1％～2％。

Description

硝酸铵用防爆剂

技术领域

本发明涉及一种用以制备改性钝化硝酸铵、使其完全失去爆炸性能的表面活性剂，特别是一种制备改性硝酸铵的防爆剂。该防爆剂由抗硬化剂、阻燃剂、熄爆剂和隔爆剂等组成。

背景技术

硝酸铵既广泛用作农业肥料，又是一种具有可爆炸性的氧化剂，因而它也是工业炸药的主要成分。近年来，国际恐怖分子愈来愈依靠硝酸铵为主要原料制造“土炸药，制造爆炸事端，实施抢劫银行、商场，给社会造成严重不安全因素，所以急需寻求能明显降低硝酸铵爆炸性、又不降低肥效的防爆剂。

从20世纪60年代开始，世界各国科技人员对降低硝酸铵爆炸性进行了大量研究工作：西欧各国研制成功硝酸铵钙作为硝酸铵的改良品种，改善了硝酸铵热安定差的缺陷，可防止硝酸铵在贮存和运输中引起火灾和爆炸，但由于生产工艺技术和生产设备等原因，此改性方法未推广应用；美国专利3366468报道在硝酸铵中加入5％～10％磷酸一氢铵(MAP)或磷酸二氢铵(DAP)作阻燃剂，并降低硝酸铵在农肥中氮含量，因而降低硝酸铵化肥的爆炸性；中国四川齐达公司连续在2002年～2003年期间，提出二篇发明专利(中国专利申请号为：02156254.7，03117530.9)，报道研制了各种防爆剂，采用与美国专利3366468类似技术途径，即采用物理掺混MAP和惰性矿粉来钝化硝酸铵；随后子2004年，另一篇中国专利(专利申请号200410042733.8)报道：由增强剂、钝感剂和稳定剂组成的无机复合粉末防爆剂，添加浓度在3％～10％，其特点是：将无机复合粉末防爆剂加入高塔造粒生成硝酸铵的工艺过程中，认为粉末防爆剂和硝酸铵共晶形成钝化硝酸铵，改善了前人的防爆效果；2005年，中国中北大学采用碱式碳酸镁等单组分抑爆剂来钝化硝酸铵，使制成的铵油炸药的冲击感度爆炸百分数从88％降低到24％。但至今上述各种防爆剂研究探索，均未取得完全成功。存在防爆剂添加用量大、成本高、防爆效果差、改性技术沿用机械掺混途径、产品易结块、肥效降低、适用范围窄等缺陷。面临反恐和国内复肥市场需求，研究硝酸铵的钝化技术和有效的防爆剂，成为急待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术的不足，设计一种防爆剂使硝酸铵本身改性，不但添加用量小(添加浓度小於2％)，可使硝酸铵和可燃剂混合引爆时完全失去爆炸性，而且使防爆结晶或造粒硝铵均具有良好的松散性。

本发明构思：设计一个组元性能互补、能克服上述背景技术不足的多元复合防爆剂体系，旨在使母液浓度为90％～92％的结晶硝酸铵和防爆剂在结晶机内，通过熔合、真空结晶干燥，得到一种均匀混晶和包膜结构的松散性且抗爆的结晶硝酸铵颗粒分子模型。为此，该复合防爆剂必须由抗硬化剂、阻燃剂、熄爆剂和隔爆剂组成。组成中的抗硬化剂主要防止产品在贮存期内板结，保持产品物理状态呈松散性；阻燃剂是基于热点起爆机理中的“吸热-填充”钝感理论，主要起阻止点火，并阻止热点生成和传递的作用，降低硝酸铵-燃料油系统的引爆率；其中熄爆剂和隔爆剂的设计最为关键：熄爆剂是根据“绝热钝感”理论，选用液态钝感剂，可有效地阻止爆炸的传播，使已引起的爆炸即刻被抑制而衰减或熄灭；隔爆剂是与硝酸铵易生成隔爆膜的防爆涂料。其作用原理是：在生产结晶硝酸铵的真空干燥过程中，该隔爆剂可粘结包胶在硝酸铵粒子表面，形成保护性不渗透膜，有效地将可燃剂柴油与氧化剂硝酸铵粒子分离，从而从本质上阻止了由氧化还原反应产生爆炸的源头，堵截了爆炸的发生。

根据上述构思：设计一个组元性能互补的多元复合防爆剂体系，起形成隔爆膜的隔爆剂必须采用水溶性低分子量天然或合成聚合物或共聚物，这类材料是：聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、改性淀粉、壳聚糖、羧乙基纤维素钠、木质素磺酸钠、疏松石蜡、改性白胶等；抗硬化剂采用长链脂肪胺或长链脂肪胺无机弱酸盐等阳离子表面活性剂，这类材料是十六、十八烷基伯胺或十八烷基伯胺与无机弱酸(硼酸、甲酸、磷酸)进行中和反应制得；阻燃剂是选用高比热、难燃烧的有机或无机功能化阻燃材料，这类物质是：氯化铵、氢氧化镁、氯化石蜡、卤蜡、六溴环十二烷、十溴二苯醚、磷酸三苯酯、氰尿酸、蜜胺等；熄爆剂是采用液态钝化材料，一般采用液态蜡、十八醇、硅油、甘油、全氟十二烷、液体十八烷等。

本发明复合防爆剂组成(质量％)为：

10～40抗硬化剂：十八烷基胺或脂肪酸甘油酯或十八烷胺甲酸盐或十八烷胺硼酸盐；

4～20阻燃剂：氯化石蜡或十溴二苯醚或氰尿酸或三聚氰酰胺；

1～5熄爆剂：硅油或全氟十二硅油或石蜡油或液体十八烷；

55～65隔爆剂：聚乙烯醇缩甲乙醛或改性淀粉或壳聚糖或改性白胶。

本发明的最佳组成(质量％)为：

25抗硬化剂：十八烷胺甲酸盐；

15阻燃剂：三聚氰酰胺；

3熄爆剂：石蜡油；

57隔爆剂：聚乙烯醇缩甲乙醛。

本发明与现有技术相比具有如下的优点：

1改进了前人采用机械掺混成复合肥方法使硝酸铵改性的技术途径，而是采用水溶性隔爆涂层技术，结合真空结晶干燥工艺，将隔爆膜涂布于硝酸铵的粒子表面，因而防爆剂用量少，却降低硝酸铵爆炸性能显著。

2成功的将钝化硝酸铵的多项钝化技术-阻燃技术、熄爆技术和包复钝感技术综合用于硝酸铵的钝化抗爆，因而使本发明有效、可靠地使铵油系列粉状炸药完全失去爆炸性能。

3组份内的抗硬化剂，使由本发明制得的防爆硝酸铵制品贮存六个月，不结块，不硬化，其松散度在95％以上。

4本发明无论应用于制备防爆结晶硝铵或防爆造粒硝酸铵时，均比前人添加用量少4～5倍，却效果明显，使用方便，工人劳动强度小，生产成本低廉，易于推广。

具体实施方式

实施例

1按如下的最佳配方(质量％)实施：

25抗硬化剂：十八烷胺甲酸盐；

15阻燃剂：三聚氰酰胺；

3熄爆剂：石蜡油；

57隔爆剂：聚乙烯醇缩甲乙醛。

本发明的制造：将按比例称量好的十八烷胺甲酸盐等四种原料，同时加入带有搅拌装置和测温系统的夹套不锈钢或搪瓷反应釜中，用蒸汽加热至90～100℃，在搅拌下使物料熔融成均匀透明状态，在90～100℃下搅拌保温10～15min，出料、冷却凝固成固体块状物；然后采用滚筒式制片机或小型BF-100型制片机加工切片，制成厚度约0.5～1.0mm的薄片状防爆剂。

利用本发明，应用于防爆结晶硝酸铵的制造：在结晶机内负压吸入浓度为90％～92％的硝铵母液约800Kg，同时加入计量16Kg片状防爆剂，在搅拌下升温至120℃，在机内搅拌热混约4～6min，快速抽真空，应在1～2min内达到真空度≥0。07MPa以上，真空干燥5～6min；后破真空，在搅拌下出料；制品通过皮带输送，经过螺旋输送冷却装置，经物料翻动和热交换散热，制品在70℃以下包装，即可制得松散的防爆结晶硝酸铵。

利用上述制造方法制成的松散性防爆结晶硝铵，外观洁白，流散性良好，贮存六个月松散度为95.6％，与不含本发明的制品松散度参见1。

表1制品贮存期内松散度

2按如下的组成(质量％)实施：

40抗硬化剂：十八烷胺硼酸盐；

4阻燃剂：十溴二苯醚；

1熄爆剂：液体十八烷；

55隔爆剂：壳聚糖。

本发明制造参照实施例1。

利用本发明制成的松散性防爆结晶硝酸铵，依据《GB14372-93危险货物运输爆炸品分析试验方法和判据》(Transport 0f dangerous goods-Testmethod and criteria of classification for explosives)第5组试验方法，对该松散性防爆结晶硝酸铵，进行了是否具有雷管感度的检验，以评定含本发明制品对雷管作用的敏感程度。

按下述规定检验条件和方法检验本发明制品的雷管感度：将本发明制品装入直径为80mm、管长为160mm的硬纸板圆筒内，圆筒两端用硬纸板封闭。装填密度为0.95～0.97g/cm³。试样用8号铜雷管起爆。共进行三次平衡试验：三次均未引爆含本发明制成的松散性防爆结晶硝酸铵。

经检验证明：含本发明制成的松散性防爆结晶硝酸铵，不具雷管感度，故由本发明制成的防爆硝酸铵的运输和贮存，可按普通结晶硝酸铵规定方法处理。

3按如下的组成(质量％)实施：

10抗硬化剂：十八烷基胺；

20阻燃剂：氯化石蜡；

5熄爆剂：硅油；

65隔爆剂：改性淀粉。

本发明制造参照实施例1。

利用本发明，应用于无梯改性铵油炸药的制造：利用本发明制成的松散性防爆结晶硝酸铵，不经过气流粉碎工序，直接用作改性铵油炸药的氧化剂，与预先已熔化的可燃剂复合油、木粉，在轮碾机内或连续气流管道法生产线上，热混制成均匀的无梯改性铵油炸药。依据中国行业标准《WJ9050--2006农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》，对该铵油炸药的抗爆性能进行检测。

按下述规定检验条件和方法检验含本发明制品的的抗爆性能：将制备好的铵油炸药试样，按照装填密度为0.85～0.90g/cm³的范围，装入直径为80mm、管长为160mm的铁质样品管内，制成药卷，一端用牛皮纸板封闭，另一端敞口；后将普通钢板底座置于水平地面，支架放在底座之上，再将碳素结构钢材1mm厚的验证板平放在支架上，把药卷放置在验证板中央，用雷管起爆。判据规定：三次试验验证板均未击穿或撕裂，则抗爆性能合格。

对该铵油炸药的抗爆性能进行检测结果，参见表2。

表2抗爆性能检测结果

从表2可见：由本发明制成的无梯改性铵油炸药，达到防爆性能要求。4按如下的组成(质量％)实施：

30抗硬化剂：脂肪酸甘油酯；

8阻燃剂：氰尿酸；

2熄爆剂：全氟十二硅油；

60隔爆剂：改性白胶。

本发明制造参照实施例1。

利用本发明，应用于防爆造粒硝酸铵的制造：直接将计量本发明片状防爆剂，加入高塔造粒硝酸铵喷头前的熔融态硝铵的第二过滤器中，与熔融态硝铵均匀热熔混合，经过喷头进行造粒，形成直径为1～2mm的防爆造粒硝酸铵颗粒，在造粒塔内自然冷却落下传送入成品皮带，直接进入包装工序的成品漏斗，通过包装机将成品装入编织袋中，最后送入成品库。

将上述制得的防爆造粒硝酸铵检测：其外观颗粒因有隔爆包膜而圆整，贮存六个月外观物理不变，松散度为95.5％，颗粒平均强度为6～7N/颗粒，而未添加本发明的造粒硝酸铵，贮存三个月制品松散度为60％。

同样，利用本发明制得防爆造粒硝酸铵，参照实施例2和3工艺和测试方法，检测结果表明：松散性防爆造粒硝酸铵不具雷管感度；由松散性防爆造粒硝酸铵制得的铵油炸药的防爆性能符合行业标准要求。

Claims (2)

1一种用以制备完全失去爆炸性能结晶硝酸铵的改性防爆剂，其特征在于：该防爆剂由抗硬化剂、阻燃剂、熄爆剂和隔爆剂等组成，其组分按质量％为：

10～40  抗硬化剂

4～20   阻燃剂

1～5    熄爆剂

55～65  隔爆剂

其中抗硬化剂选自十八烷基胺或脂肪酸甘油酯或十八烷胺甲酸盐或十八烷胺硼酸盐之一种；阻燃剂选自氯化石蜡或十溴二苯醚或氰尿酸或三聚氰酰胺之一种；熄爆剂选自硅油或全氟十二硅油或石蜡油或液体十八烷之一种；隔爆剂选自聚乙烯醇缩甲乙醛或改性淀粉或壳聚糖或改性白胶之一种。

2根据权利要求1所述的改良了的硝酸铵用防爆剂，其特征在于其组分按质量％为：

25  抗硬化剂：十八烷胺甲酸盐；

15  阻燃剂：三聚氰酰胺；

3   熄爆剂：石蜡油；

57  隔爆剂：聚乙烯醇缩甲乙醛。