CN102149637A - 含有硝酸铵复盐的组合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

生产硫酸硝酸铵的方法，所述方法包括：(a)在低于约175oC的温度，提供含有硝酸铵、硫酸铵和水的熔融物，水含量基于熔融物中硝酸铵、硫酸铵和水的总重量是大于约2重量%；以及(b)通过以小于约100oC/分钟的速率冷却至少一部分的所述熔融物，由所述熔融物固化1:2ANS复盐。

Description

含有硝酸铵复盐的组合物的制备方法

相关申请

本申请要求2008年7月15日提交的美国临时申请61/080,891的优先权，特此将该申请通过引用并入本申请中。

技术领域

本公开涉及含有一种或多种硝酸铵复盐的组合物的制备方法。

背景技术

众所周知，硝酸铵（包括含有硝酸铵的复盐）由于其高浓度的硝酸根离子而通常在农业领域中具有重要用途，特别是用于施肥。但是，还众所周知的是，以迄今为止其已经被通常使用的很多形式，硝酸铵相对难于（并且潜在地是危险的）在商业上大量操作，和/或大量储存（例如在商业仓库和料仓中发生），特别是对于相对长的时间。另外，已知迄今为止通常使用的许多硝酸铵形式具有在相对温和的条件下爆轰（detonate）的倾向，因此有时被滥用和误用为爆炸材料。

此外，由于其爆轰潜力，制备这种材料的许多方法是在使所述方法与希望的相比更容易发生爆轰危险的条件下使用的。另外，某些现有技术方法利用与希望的相比操作相对昂贵和/或效率较低的条件。

例如，一种通常使用的方法是基于形成含有硝酸铵、硫酸铵和水的熔融物。美国专利6,689,181中公开了这一方法，该专利的主题通过引用而被并入本申请中。’181专利所公开的方法包括将含有硫酸铵颗粒、硝酸铵和水的材料加入熔融容器中，使用从约0.9:1到约1.1:1的硫酸铵：硝酸铵的摩尔比。’181公开水应当以加入材料的大于2 重量%至最高约10 重量%的量加入容器中。 然后通过在约180°C到约210°C的温度熔融硝酸铵并溶解至少部分硫酸铵颗粒加工装料。熔融物然后在约180°C到约210°C的温度反应。然后通过以大于100°C /分钟的速率冷却而固化反应产物。

’181专利的一个缺点是相对高的温度（180°C—210°C）被规定用于形成硝酸铵和硫酸铵的熔融物，并且这些温度开始接近硝酸铵的分解温度。分解反应导致熔融物中氮氧化物的生成，因此它们能够导致所得固体具有增加的孔隙率和柔软性，在生产相对无危险的肥料时这通常是缺点。而且，在这种相对高的加工温度，硝酸盐发生不希望的分解并伴随氮氧化物形成的机会显著增加。这导致最终产物中氮的损失。而且，相对高的分解可能性增加了在加工过程中发生激烈反应、爆轰和/或爆炸的几率，这增加了工厂和周围社区居民的健康、生命和/或财产风险。

’181专利中的另一个缺点涉及相对长的反应时间和快速冷却速率以实现固化。在相对高的反应温度的相对长的反应时间也增加了分解的风险，并且长反应时间和快速冷却速率能够增加工艺成本。

EP1923376中公开了另一种基于熔融物的方法。该方法包括在多阶段反应体系中生产硝酸硫酸铵，其包括混合阶段和制粒阶段，之后是干燥阶段。’376专利中的硝酸硫酸铵悬浮液据说是在连续过程中通过将硝酸铵熔融物、白云石和硫酸铵送入反应器中而制备。反应体系中添加白云石据说稳定硝酸铵并防止其在反应介质中分解。

’376专利的一个缺点涉及在熔融物中以低于1重量%使用水。该特征，以及其它特征，是不利的，因为该方法并不有助于形成希望的1:2ANS复盐。

发明内容

因此我们提供了形成含有硝酸铵和至少一种第二化合物，优选硫酸铵，的硝酸铵组合物的方法，其中所述第二化合物在有效实质性降低组合物的爆轰敏感性和/或改善组合物的期望性质的条件和量下存在。

我们提供了生产硫酸硝酸铵的方法，该方法包括 (a)在低于约175oC的温度，提供含有硝酸铵(AN)、硫酸铵(AS)和水的混合物 ，水含量基于混合物中硝酸铵、硫酸铵和水的总重量是使得在随后的固化期间存在至少约0.5重量%的水；以及 (b) 通过以小于约100oC/分钟的速率冷却至少一部分所述混合物，由所述混合物形成1:2硝酸硫酸铵(ammonium nitrate sulfate，ANS)复盐。

我们还提供了生产硫酸硝酸铵的方法，所述方法包括(a) 将硝酸铵、硫酸铵和水引入到容器中，它们的量是使得硫酸铵：硝酸铵摩尔比为约0.9:1到约1.1:1，和水含量为约2 重量%到约24重量％，基于引入到容器中以形成混合物的硝酸铵、硫酸铵和水的总重量； (b) 在低于约175oC 的温度加热所述混合物；以及 (c) 通过以低于约90oC/分钟的速率冷却至少一部分所述混合物，从所述混合物结晶基本上均匀的1:2ANS复盐。

附图说明

图1是在140 oC三元系统的图。

图2是在185oC三元系统的图。

图3是对于1摩尔AN和1摩尔AS的混合物在平衡时水浓度作为温度函数的图。

图4是对于1摩尔AN和1摩尔AS的混合物在非平衡时水浓度作为温度函数的图。

图5是对于AN和AS的等摩尔混合物在pH₂O水浓度温度的之间的关系图。

图6是对于AN和AS的等摩尔混合物粒度和冷却速率之间关系的图。

具体实施方式

将理解的是，以下描述意在描述我们的组合物和方法的具体代表性实施例，并不意在限定或限制除了后附权利要求以外的公开内容。

我们发现，通过以与现有技术的教导相反的方式进行操作可以出人意料地实现优点。更具体而言，我们发现从利用低于180oC ，特别是低于约175oC的温度和/或反应温度的方法可以制备有利的ANS材料。我们发现，我们的方法对于生产相对非爆炸性的硫酸硝酸铵复合材料就安全性、效率和经济性而言都得到改善，优选地通过x射线衍射分析测量，所述复合材料含有约14重量%到约35重量%的硫酸铵((NH₄)₂SO₄)；约60重量%到约85重量%的((NH₄)₂SO₄)2(NH₄NO₃)复盐；以及合计总计0到约5重量%的((NH₄)₂SO₄)3(NH₄NO₃)复盐和硝酸铵(NH₄NO₃)。所述复合材料可以用作肥料，具有降低的湿度敏感性，根据Title 49 of the Code of Federal Regulations, “Transportation,” Part 172, “Hazardous Materials Table,” 2000年10月1日不被视为危险材料，并且根据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.”不被分类为氧化剂。

因此，我们提供了生产硫酸硝酸铵的方法，该方法包括:  (a) 在低于约175oC的温度，提供含有硝酸铵、硫酸铵和水的混合物，其中水含量大于约2 重量%，基于混合物中硝酸铵、硫酸铵和水的总重量；以及(b) 使混合物中的至少一部分硝酸铵和硫酸铵反应以形成1:2 ANS复盐；以及(c)以低于约100°C/分钟的速率对至少一部分的含有所述1:2 ANS复盐的混合物进行冷却以生成固体复合材料。在所形成的混合物中硫酸铵：硝酸铵摩尔比可以为约 0.9:1 到约1.1:1，尽管可以使用更宽的摩尔比。

所述方法还可以包括：(a) 将硝酸铵、硫酸铵和水引入容器中，其中水含量大于约2 重量%，基于引入到容器中以形成混合物的硝酸铵、硫酸铵和水的总重量； (b) 在低于约175oC的温度加热所述混合物；以及 (c)通过以低于约100°C/分钟的速率对至少部分所述混合物进行冷却，从所述混合物形成，优选至少部分通过结晶形成，基本上均匀的1:2 ANS复盐。

我们的方法对于加入到混合物中的硝酸铵，可以使用相对大的粒度例如约0.5 mm 到约 5 mm 。 对于硝酸铵有效使用这种大粒度的能力至少部分是由于使用本文中所规定的低反应温度和/或在混合物中使用高水浓度。

我们的方法可以在装料中使用相对高浓度的水。有效使用高水含量的能力至少部分是由于使用了本文中所规定的低反应温度和/或使用了相对大的硝酸铵粒度。

在我们确实使用了相对高水平的水的那些情况中，在固化和/或干燥期间一种或多种水合物形成盐可以添加到所述反应混合物中和/或所述过程中。例如所选择的金属盐例如铁和铝盐能够形成水合物。以这种方式，这样的金属盐充当水清除剂，因此这进而降低了所得产物中游离水的量。

所述第二化合物可以选自以下物质组成的集合：硫酸铵、磷酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、钼酸铵、六氟硅酸铵（ammonium hexaflouralsilicate）、碱式硝酸钕，这些中的两种或更多种的组合，等等。组合物中至少实质部分的所述硝酸铵可以是与一种或多种所述第二化合物的复盐的形式。特别地，所述组合物可以基本由硝酸铵和本文描述的第二化合物的一种或多种复盐组成。

我们还提供了降低含有硝酸铵的组合物的爆轰敏感性的方法，其是通过在这种组合物中包含一种或多种有效实质降低该组合物的爆轰敏感性的另外的化合物，所述另外的化合物优选地从下述物质组成的集合中选择：硫酸铵、磷酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、钼酸铵、六氟硅酸铵、碱式硝酸钕（neodymium hydroxynitrate），以及这些中的两种或更多种的组合。可以在有效生成硝酸铵和一种或多种所述另外的化合物的至少一种复盐的条件下将所述一种或多种另外的化合物加入到组合物中。

我们进一步提供了组合物，优选肥料，含有硝酸铵以及至少一种第二化合物，所述第二化合物选自以下物质组成的集合：硫酸铵、磷酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、钼酸铵、六氟硅酸铵、碱式硝酸钕，以及这些中的两种或更多种的组合。硝酸铵和所述至少一种第二化合物的组合可以包括硝酸铵和至少一种所述第二化合物的复盐。优选的组合物相对于基本由硝酸铵组成的组合物显示出降低的爆轰敏感性。

如在本文中使用的那样，术语“硝酸铵组合物”广泛地指含有任何形式的硝酸铵的组合物，包括与其它化合物的复盐

如在本文中使用的那样，术语“复盐”是指由至少两种不同类型的阳离子与一种类型的阴离子或者至少两种不同类型的阴离子与一种类型的阳离子组成的盐。这些化学化合物可以由来自两种前体化合物的离子组成，其晶体结构与所述前体化合物的晶体结构不同。复盐中前体化合物的摩尔比为小整数比例（in the proportion of small integers），例如1:2，并且并不是如固溶体中一样是连续可变的。因此术语“硝酸铵的复盐”是指硝酸铵与另一种化合物的组合，组合方式是形成晶体学上（crystaligraphically）可以与任何一种成分都不相同的新化合物。

我们的方法可以生产具有相对低浓度的单盐硝酸铵的组合物，包括肥料和其它材料。如在本文中使用的那样，术语“单盐硝酸铵”是指其中基本上所有的阳离子都是铵并且基本上所有的阴离子都是硝酸根的盐。所述方法可以生产不具有实质量的单盐硝酸铵的组合物和材料，并且在一些情况下，所述组合物含有不高于痕量的单盐硝酸铵 。

我们提供了组合物，优选具有理想农业性质例如将用在肥料等等中，并且与单盐硝酸铵相比具有高抗爆轰性。我们提供了制备含有通式(I)的一种或多种复盐的肥料组合物的方法：

(CAT-ANI)?n(NH₄NO₃)?m(H₂O)   (I)

其中

CAT-ANI 可以是选自以下物质组成的集合的阳离子-阴离子对：硫酸铵、磷酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、钼酸铵、六氟硅酸铵、和碱式硝酸钕，

n是从约 0.2 到约3, 以及

m 是从约 0到约10。

我们提供了可以生产硝酸硫酸铵复合材料的方法，所述复合材料含有约60 到约100 重量% 的生产的产品；约5 重量%到约35重量%的硫酸铵；约60重量%到约90 重量% 的1:2 ANS复盐和0到约5重量% 的1:3 ANS复盐；约5到约35重量% 的未反应的AS和0到约5重量% 的未反应的AN。优选地，通过我们的方法所生产的硫酸硝酸铵复合材料中1:3 ANS复盐和硝酸铵的合计总量为0到约3重量% 。更优选地，硝酸铵为约0到约1重量%。

通过所述方法生产的复合材料产物优选含有嵌于其它成分的基质中的硫酸铵小晶体。该复合材料可以不同于游离颗粒的混合物。大部分（bulk of）硫酸铵晶体与初始硫酸铵颗粒具有大约相同的大小，但是一旦形成，约5重量%作为小于约2 微米尺寸的晶体沉淀。硫酸铵的晶体以基本上均匀的方式分散在所述基质中。在1:2复盐中硫酸铵晶体的小尺寸以及均匀分布显著增强了产品针对爆轰危险的稳定性

小于约5重量％的所述生产的产品可以由危险的硝酸铵或1:3复盐物类组成。

用于形成所述复合材料的硫酸铵和硝酸铵可以是具有至少约90重量%的纯度的肥料等级的材料。优选地，硫酸铵和硝酸铵具有至少约95重量%的纯度。更优选地，硫酸铵和硝酸铵具有至少97重量%的纯度。由于混合有机材料和硝酸铵的危险，高度希望的是硫酸铵和硝酸铵都不包含超过约0.2 重量 %的有机杂质。硫酸铵可以从Honeywell International Inc商业获得。

用于形成熔融物的硝酸铵的粒度一般并不关键，但是，优选约95重量%的硝酸铵颗粒通过Tyler 6号筛（Tyler No. 6 sieve）（3.36 mm开口）。

硫酸铵的粒度可能是重要的。尽管我们并不想受限于任何具体的操作理论，但是基于测试结果，我们认为硝酸铵和硫酸铵的反应在所选择的条件下经过所述1：3 ANS复盐快速发生并形成1：2 ANS复盐。我们还认为，与现有技术中的暗示相反，即使在我们的降低的反应温度条件下，这样的反应也相对快速地发生。因此，我们认为，可以有效地使用相对大的AS颗粒。因此，虽然在某些情况下优选较小的颗粒，例如至少约85重量%通过Tyler 48号筛（0.30 mm开口）的硫酸铵颗粒，但是在优选的情况下，加入混合物的硫酸铵的小于85重量%可通过Tyler 48号筛（0.30 mm开口），更为优选的是小于75重量%可通过Tyler 48号筛，和甚至更为优选地，小于65重量%可通过Tyler 48号筛 。

所述复合材料可以通过以下方式形成：使硫酸铵与硝酸铵以约0.9:1到约1.1:1的摩尔比进行反应，优选在相对大量的水的存在下并且在低温度范围，以及然后以相对低的速率进行冷却固化。

可以在连续过程中实施所述方法。

所述方法可以包括形成硝酸硫酸铵材料，包括以下步骤： (a) 将含有硫酸铵颗粒、硝酸铵和水的材料加入反应装置，其中，硫酸铵与硝酸铵的摩尔比是从约0.9:1到约1.1:1，和水大于加入的材料的2重量%，更优选为约2重量%到约24重量%，甚至更为优选地是从大于10%到约24重量%；(b) 在低于约175°C，甚至更为优选地低于约170°C，低于约160°C、低于约150°C或140°C或甚至更低的温度，加热所述硝酸铵并溶解至少部分的所述硫酸铵颗粒； (c) 在约低于约175°C，甚至更为优选地低于约170°C的温度使加入的材料反应；以及(d) 以低于每分钟约100°C，优选低于每分钟约90°C ，甚至更为优选地低于每分钟约80°C的冷却速率结晶/固化产物。

提供的用于硫酸铵之间的反应的时间应当足够长以允许所述第二盐，优选为硫酸铵，的溶解，其可以是硫酸铵的粒度和量、混合物的搅拌程度、混合物中水的量以及混合物温度的函数。类似地，所提供的用于反应的温度只需要足够高以允许所述第二盐的溶解。

对于农业目的，优选所述产物为自由流动珠粒的形式。因此所述方法的固化步骤可以在造粒塔中进行。

水是所述反应混合物的必要组分。我们发现，当加入材料的水含量超过约2重量%时以及当使用本文所描述的熔融物（melt）和反应温度时，似乎存在产物中1:2和1：3复盐比例的突变。当水低于加入材料的约2重量%时，更为危险的1:3复盐倾向于优先于希望的1:2复盐而形成并且更多的硝酸铵保持未反应。

将水加入反应混合物的方式并不关键。水可以作为液体加入，或者其可以作为吸收的水分加入硫酸铵、硝酸铵或者这两者。我们发现，加入至少约2重量%的水有助于在固化时存在的水的量最小为至少约0.5 重量%。这有助于生成所述1:2复盐，并弥补蒸发和其他水损失。

不希望限制于特定理论，我们认为在不存在水的情况下，在硫酸铵和硝酸铵的等摩尔混合物中硫酸铵不完全溶于硝酸铵中。这就限制了硫酸铵与硝酸铵的反应，倾向于留下残余硝酸铵，并因此偏好形成1:3复盐。当将水添加到加入材料中时，据信硫酸铵在硝酸铵中的溶解度得到提高，因此促成硝酸铵与硫酸铵的完全反应，以及在固化期间和/或之后形成1:2复盐。我们的发现的细节在下面进行阐述。

生产硝酸硫酸铵（ANS）理论上可以包括具有硝酸铵、硫酸铵和水的离子混合物。该体系可以具有4个固相，AS、AN、以及复盐, (AN)₂AS和 (AN)₃AS (分别简化为 1:2 和1:3)。

我们发现三元体系，外推到更高的温度，产生了图1和2中的相图。在140°C，1:3复盐不再是稳定相，并且我们认为1:2复盐相对于AS和AN正在变得不稳定。在185°C，AS是唯一稳定的固相。因此，低于约175oC 的温度产生1:2 ANS复盐特别有效。1 atm 水等压线非常重要，因为其显示了在开放容器中加工期间，可以在熔融物中保持的最高水平的水。

基于图1和2的相图，看起来在所述反应条件下，几乎没有反应发生，并且AS溶解并导致熔融物中浓度小于10重量%。可以看到大量固体AS在冷却期间被转化为1:2复盐。水的存在降低了骤冷期间所述盐存在的温度。在冷却期间在AS和盐混合物向1:2复盐的转化成盐可以发挥关键作用。

一种限制性情况是非常缓慢地冷却，其中所有的相都倾向于保持平衡。在这些条件下，液相中的AS与过量存在的AS_固体处于平衡。当混合物被冷却时，其它的结晶相（1:2盐(AN₂AS)、1:3盐(AN₃AS)或AN_固体）取决于谁是最稳定的而形成 。图1和2显示，在过量AS_固体存在的情况下，1:2盐是优选的固体。

如上文所指出的，一个变量是水的量。图3显示缓慢（平衡冷却）固相形成。存在3个单独的曲线，对应于以与蒸气相中0.25、0.5和1atm的水处于平衡的水平存在的水。图3也显示了每一种情况存在的液体量。混合物的AS:AN 的比例低于0.5。因此，AS从AS_固体溶解，并与混合物结合以形成1:2盐。因此，当提高样品的冷却速率时，液体量和AS颗粒的大小都可能是重要的。更小的AS颗粒（具有增大的表面积）促进了AS从AS固相转移到结晶1:2盐。较高的液体体积分数促进AS从固相转移到结晶1:2盐的表面，因为这使得更多的AS_固体以及1:2盐的表面对于混合物而言是可到达的。图3显示了在混合物中具有更高水含量的优点。增加的水含量增加了发生结晶的温度范围，这允许更快的冷却速率。

增加冷却速率或者AS颗粒的尺寸增加了混合物中AS的浓度梯度。如果混合物中AS浓度下降得过低，则其它相是有利的。按相对顺序，降低混合物中AS的浓度，首先有利于1:2盐，然后是1:3盐，最后是AN_固体。图4显示了混合物中AS的相对浓度（相对于将与AS_固体处于平衡的浓度），其中1:2盐与1:3盐都处于平衡。

如果混合物中AS的浓度保持高于该比值，则在冷却时基本上只形成1:2盐。图4显示在较低的温度，更大的AS欠饱和(相对于AS_固体)是可行的，而且不形成1:3盐。因此，当结晶被降到较低温度时，质量传递限制和相应的1:3盐或AN_固体的形成被降低。另一方面，图2显示增加水含量有两个有益效果：发生结晶的温度范围增加，这容许更快的冷却；和将结晶延后至较低温度，这容许AS的浓度更低（相对于用AS_固体饱和），因此，降低了对形成希望的1:2盐的质量传递限制。

我们认为，当存在AS_固体时，在所有的温度1：2盐都优于1:3盐。当降低温度时，1:2盐越来越有利。虽然在较高温度1:3 盐可能优于1:2盐，但在较低得温度，例如175oC 或更低，1:2盐是有利的。

冷却混合物是一个重要的步骤，并且是重要的变量之一：水的量（增加水含量）、AS粒度（降低的尺寸）以及冷却速率（降低的冷却速率）。其中冷却速率显示重要性的温度范围随着水含量增大而变宽。为使水含量最大化，理想地能够降低混合AN和AS的温度。所述混合可以在开发大气容器中进行并且将最大水含量设定为与1atm的水蒸气平衡的水量。

因此，本领域技术人员能够通过在低于约175°C的温度将AN、AS和水混合在一起生产硝酸铵复盐，优选为硝酸硫酸铵1:2复盐。可通过许多方式实现这种混合。例如，可以将水加入到AN颗粒中，其然后被加热至不高于约175°C。然后，可以将AS加入到水AN混合物中。可以将AS快速加入并预热。可以使用搅拌器以约100到约300 rpm对AN、水和AS的混合物进行连续搅拌从而形成均匀的复合材料。根据各种材料被混合的速度，可以以分钟或小时测量混合时间。出于生产效率目的优选较短的时间。而且，快速的混合有助于增加1:2ANS盐的百分比。这是有益的，因为增加1:2复盐优于1:3复盐并且是优选的，因为其降低了未反应的AN和AS的量。

在一个实例中，将等摩尔量的AN和AS混合在一起。可以改变所加入的水的量，只要其大于约2重量%。可以通过加入的水量确定低于约175°C 的优选温度。这示于图5中。特别地，可以合并AN和AS的等摩尔混合物。合并的混合物的温度优选高于1：2复盐的结晶温度，所述结晶温度是水含量的函数。

最为优选地是，合并的混合物的温度高于1：2复盐的结晶温度10-20°C 。图5显示，随着水增加，AN能够在较低的温度启动（start out），这改善了工艺安全性。然后，通过使用造粒和/或制粒，AN、AS和水的混合物能够形成理想的粒度，通常为约1到约3mm。美国专利7,175,684，其主题通过引用被合并入本申请，公开了这样的一种方法，其可以用于造粒高粘度的、剪切变稀的AS和AN混合物。造粒的颗粒或再循环的较小直径的产品可以用作制粒工艺的种子。来自制粒或造粒的材料在低于约100°C的受控速率下冷却以促进希望的1:2复盐的生成。

图6显示了作为粒度和初始水含量的函数的最大结晶速率。实线给出了当只有少量的复盐已经形成时的最大初始速率，虚线给出了当90%的复盐已经形成时的最大冷却速率。通过方程1可以在10%以内对实线进行拟合。

冷却速率=                                                                                        (1)

通过方程2可以在10%以内对虚线进行拟合。

冷却速率=  

     ,                                  (2)

其中冷却速率是最大的冷却速率，以C/分钟表示，wH₂O为进料中的以AN为基础的重量百分比水（即，进料中的水/进料中的AN*100%），d为AS颗粒的初始平均直径，以μm表示。可以从图5中读出对应于不同水分压的水含量。方程1和2为基于所需的水浓度和AS粒度确定如何调整冷却速率提供了一种可能的方式。方程1和2可以用作建立操作条件的指导。本领域技术人员会认识到，方程1和2并不必然反应生产中的变化，最适宜的冷却速率可以偏离所给出的那些。

基于所使用的水的量，在结晶过程中或之后，对产物进行干燥可能是有利的。任选地，可以在初始浆料中或干燥期间加入铁（ferric）和铝盐。这些盐已知形成在感兴趣的温度范围熔融的水合物（见表1）。环境温度水合物的形成束缚水，并允许形成具有较低的可能不利地影响强度和团聚的游离水量的产物。铁盐和/或铝盐的量应当设定为使得相应的水合物消耗0到约200%的剩余水。

表1

铁和铝硫酸盐和硝酸盐水合物的熔点

FeNH₄(SO₄)₂ 12H₂O, 熔点 40C

Fe(NO₃)₃ 9H₂O,         熔点 47C

Al(NO₃)₃ 9H₂O,         熔点 70C

Al₂(SO₄)₃ 18H₂O,     熔点 88C。

实施例

我们根据上文描述的方法生产了10个ANS样本。在低于175oC，将等摩尔量的AN和AS混合于2重量%的水中。以X射线衍射(XRD)仪器上对一系列十（10）个铵复合材料样品（样品编号1-10）进行测试。结果示于表2中，并证实了我们的复合材料的晶体学特征（crystaligraphic characteristics）。

Claims (10)

1.一种生产硫酸硝酸铵的方法，所述方法包括： 

(a) 在低于约175oC的温度，提供含有硝酸铵、硫酸铵和水的混合物 ，水含量基于混合物中硝酸铵、硫酸铵和水的总重量是使得在随后的固化期间存在至少约0.5重量%的水；以及 

(b) 通过以小于约100oC/分钟的速率冷却至少一部分所述混合物，由所述混合物形成ANS复盐。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合物和/或所述混合物的组分被加热。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，硫酸铵：硝酸铵摩尔比为约0.9:1到约1.1:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫酸硝酸铵构成约60重量%到约100重量%的所生产的产物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述ANS复盐含有约60重量%到约90重量%的1:2ANS和0到约5重量%的1:3ANS。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(b)的产物进一步包括约5重量%到约35重量%的未反应的AS和0到约5重量%的未反应的AN。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(b)的产物含有小于约1重量%的AN。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述ANS复盐含有AS晶体嵌于基质中的复合材料。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，加入到混合物中的水的量基于熔融物中硝酸铵、硫酸铵和水的总重量是约2重量%到约24重量%。

10.根据权利要求1所述的方法生产的产品。

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