DE1155100B

DE1155100B - Verfahren zur Herstellung von nichtbackendem Ammoniumnitrat

Info

Publication number: DE1155100B
Application number: DEN19696A
Authority: DE
Inventors: Bertil Petrus Enoksson
Original assignee: Nitroglycerin AB
Current assignee: Nitroglycerin AB
Priority date: 1961-03-07
Filing date: 1961-03-07
Publication date: 1963-10-03
Also published as: US3171717A; CH421062A; GB961733A; DK109323C

Description

Es ist bekannt, daß Ammoniumnitrat die störende Tendenz aufweist, zusammenzubacken. Besonders bei der Lagerung unter Druck wachsen die Kristalle zu größeren Gebilden zusammen, was zur Folge hat, daß das Produkt nicht so gut gehandhabt werden kann und zerdrückt, ja sogar oft gemahlen werden muß, um in z. B. pulverförmigen und plastischen Sprengstoffen ais Bestandteil verwendet werden zu können.

Verschiedene Verfahren sind vorgeschlagen worden, um die Klumpenbildung zu verringern. So ist es bekannt, die Kristalle mit Wachs, Harz oder anderen wasserabstoßenden Substanzen zu überziehen und das Produkt dann eventuell mit pulvrigen inerten Substanzen, wie z. B. Kreide, Talk oder Kieselgur, zu behandeln. Andere Verfahren gehen darauf aus, das Nitrat mit Substanzen, welche Feuchtigkeit entziehen, zu versetzen. Es sind neuerdings auch gewisse Farbstoffe des Typs aromatischer Sulfonsäuren bekanntgeworden, welche die Kristallstruktur so beeinflussen, daß die Klumpenbildung verringert wird. Von dem Erfinder wurden früher schon Zusätze organischer Substanzen beschrieben, welche Micellen bilden können, wie z. B. Alkylsulfat, Alkylsulfonat, Alkylarylsulfonat oder Alkylphosphat mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen im Molekül. Es wurde jedoch festgestellt, daß der Zusatz wasserentziehender bzw. wasserabsorbierender Substanzen zur Folge haben kann, daß die Zusatzsubstanz in die Papieremballage übergeht, wodurch die Emballage leicht Feuchtigkeit anzieht und ihre mechanische Festigkeit herabgesetzt wird.

Auch n-aliphatische Amine mit wenigstens 12 Kohlenstoffatomen werden als Antibackzusatz für Ammoniumnitrat verwendet. Diese sind aber stark basisch und haben niedrige Schmelzpunkte. Die genannten Nachteile werden erfindungsgemäß behoben.

Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man dem bereits kristallisierten Ammoniumnitrat oder einer Lösung oder Schmelze von Ammoniumnitrat vor oder während des Kristallisationsprozesses eine Hydrazin- oder Guanidinverbindung mit mindestens einer hydrophoben Gruppe, die eine Kohlenwasserstoffkette mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen enthält, in einer Menge zwischen 1 und 500 mg je 100 g Ammoniumnitrat zusetzt. Es wurde gefunden, daß diese Verbindungen an das Salz gebunden werden, wobei die hydrophobe Gruppe der Oberfläche mehr oder weniger wasserabstoßende Eigenschaften verleiht, so daß die Ammoniumnitratkristalle nicht in unmittelbaren Kontakt miteinander kommen können. Die Fließfähigkeit und

Verfahren zur Herstellung
von nichtbackendem Ammoniumnitrat

Anmelder:

Nitroglycerin Aktiebolaget,
Gyttorp (Schweden)

Vertreter: Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Berti! Petrus Enoksson, Gyttorp (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Lagerungsfähigkeit des Ammoniumnitrats werden somit verbessert. Die Tendenz zur Klumpenbüdung ist geringer, und die gebildeten Klumpen können leicht zerdrückt werden, während ein gelagertes, unbehandeltes Ammoniumnitrat so hart wird, daß es zerschlagen werden muß, bevor es z. B. als Bestandteil in Sprengstoffen verwendet werden kann. Diese Verbindungen sind nur schwach basisch, so daß sie Ammoniak nicht verdrängen, aber an Fehlstellen im Gitter des Ammoniumnitrats eingebaut werden können.

Interessant in diesem Zusammenhang ist, daß die wasserabstoßende Wirkung des Zusatzes dadurch erhöht werden kann, daß man der hydrophoben Gruppe eine geringe Abschrägung zu der Kristalloberfläche verleiht. So z. B. weist Monooctadecylhydrazin eine sehr gute wasserabstoßende Wirkung auf, während Octadecylamin in dieser Hinsicht keine so gute Wirkung zeigt, weil die hydrophobe Gruppe der letztgenannten Verbindung von der Kristalloberfläche gerade aufrecht steht.

Es ist vorteilhaft, die wirksame Substanz zu dem bereits kristallisierten Ammoniumnitrat, welches eine höhere Temperatur hat als der Schmelzpunkt des Zusatzes, zweckmäßig unter Rühren hinzuzusetzen. Gute Resultate können auch dadurch erzielt werden, daß die erfindungsgemäßen Zusätze einer Lösung oder Schmelze aus Ammoniumnitrat vor oder während des Kristallisationsprozesses zugegeben werden. Es ist auch möglich, die Schutzsubstanz in Form einer Lösung oder eines Salzes zuzugeben.

309 690/238

Beispiel 1

Fünfzehn Muster aus 100 g kristallisiertem Ammoniumnitrat wurden in Schalen, die einen Querschnitt von etwa 1 dm² hatten, eingewogen und auf 60 bis 70° C erhitzt. Die Muster wurden unter Rühren mit 0,1 g der Verbindungen versetzt, die aus der unten angeführten Tabelle ersichtlich sind. Die Muster wurden dann 2 Tage lang bei Zimmertemperatur gelagert, worauf sie untersucht wurden.

Dann wurden die Muster in Papiersäckchen geschüttet und in einen Tropenschrank gestellt, in dem die Temperatur jede 6. Stunde zwischen +18 und +40° C wechselte. Die Luftfeuchtigkeit im Schrank entsprach der Sättigung bei der niedrigeren Temperatur. Ein unbehandeltes Muster von Ammoniumnitrat erstarrt bereits nach 1 bis 2 Tagen zu einem harten Klumpen. Nach 14 Tagen im Tropenschrank wurden die Muster nach einer Skala mit den Ziffern 0 bis 5 bewertet, wobei 0 angibt, daß das ganze Muster zu einem harten Klumpen erstarrt ist; 3 gibt an, daß das Muster kleinere Klumpen enthält, welche leicht zerdrückt werden können, wobei die Fließbarkeit des Salzes immer noch gut ist; und 5 gibt an, daß das Muster überhaupt keine Klumpen enthält und die Fließbarkeit des Salzes ebenso gut wie diejenige des Ausgangsmaterials ist. Die erhaltenen Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle veranschaulicht. Die Tendenz zur Klumpenbildung wurde auch dadurch bestimmt, daß Muster von 2 g Ammoniumnitrat, die mit den verschiedensten Zusätzen präpariert waren, in ein Messingrohr zu Zylindern mit einem Durchmesser von 1,3 cm gepreßt wurden. Der

ίο Druck auf die ebenen Flächen des Zylinders konnte beim Pressen bis zu 175 kg/cm² variiert werden. Die Druckfestigkeit der hergestellten Probezylinder wurde in einem Apparat in der Weise bestimmt, daß die ebenen Flächen der Zylinder einem konstant wachsenden Druck ausgesetzt wurden. Der höchste Druck war 10 kg/cm², und der Druck, der erforderlich war, um die Zylinder zu zerdrücken, wurde abgelesen.

Bei verhältnismäßig niedrigem Preßdruck während der Herstellung und wenn Zusätze mit guter Wirkung verwendet wurden, zerfallen die Probezylinder bereits beim Herausnehmen aus der Presse, wobei die Druckfestigkeit mit der Ziffer 0 angegeben wird. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle erläutert.

	Gramm ;_ 1 nn tr	Beurteilung nach	Druckfestigkeit	I 19	in kg/cm³ nach c	>10	< 1	em Zusammenpressen bei	153	175
Zusatzchemikalie	je IUU g	14 Tagen im				0	0
		Tropen	10	7,3	I 38 I 96	0	0	115
		schrank		0	kg/cm²	0	0		7,1	7,3
	0,1	0	6,7	0	0	0		0
Octadecylamid	0,1		0	0	0		3,8	0	1,3
Monooctadecylhydrazin	0,05	4	0	0		4,0	0	0
Monooctadecylhydrazin .	0,1	4	0	0	0	0	0	0	<1
Dioctadecylhydrazin	Vf) J. 0,05	3	0		0	0	0
Dioctadecylhydrazin		4	0	0	0	5,4	0	8,0
Ν,Ν'-Bisallylthiocarbamyl-	0,05			0	0	0		0	1
hydrazin	0,1	2	0	0	0	0	6,1	0	0
Monooctadecylsäurehydrazid...	0,05	5	0	0	0		V») -L 0	7,6	>10
Monooctadecylsäurehydrazid...	0,05	4	0	0			0	0	0
3-Hydroxy-2-naphthhydrazid...	0,1	2	0	0	0	0	6,9	0	0
Octadecoylcarbamylguanidin...	0,05	4	0		0	0	0
Octadecoylcarbamylguanidin ...		4	0	0	0	0	7,0	~> JQ
Octadecoylcarbamylguanidin-	0,1			0			0	<1
sulfat	0,1	3	0	0	5,4	0	0
Monooctadecylguanidin	0,05	4	0	0
Monooctadecylguanidin	4	0	0

Die Druckfestigkeit des unbehandelten Ammoniumnitrats variiert sehr, was von der Herstellungsweise des Salzes, dessen Feuchtigkeit und Alter abhängt. Auch die behandelten Salze weisen bei den verschiedenen Mustern beträchtliche Abweichungen auf.

Sämtliche behandelten Muster haben ein höheres Volumengewicht als unbehandelte Muster. Dies ist besonders dann wichtig, wenn das Ammoniumnitrat als Bestandteil in Sprengstoffen zur Anwendung kommt.

Die genannten Zusätze vermindern auch die Feuchtigkeitsaufnahme des Ammoniumnitrats. Besonders Monooctadecylhydrazin und Octadecoylcarbamylguanidin geben dem Salz eine wasserabstoßende Eigenschaft. Die Lösungsgeschwindigkeit in Wasser bei Mustern, die mit 0,1 g einer dieser Substanzen je 100 g Ammoniumnitrat behandelt wurden, war nahezu siebenmal niedriger als die der unbehandelten Ammoniumnitrate, gemessen mit Hilfe einer Methode, die auf der Bestimmung elektrischer Leitungsfähigkeit basiert.

Beispiel 2

Auf gleiche Weise, wie im Beispiel 1 angegeben, wurden Muster von Ammoniumnitrat untersucht, die

bei 4-8O⁰C mit 0,1g Heptadecylguanamin bzw. 4-Heptadecylamino-6-heptadecylguanamin versetzt worden waren. Bei einem Druck von 175 kg/cm² in der Presse erhielt man aus dem erstgenannten Muster einen Zylinder mit der Druckfestigkeit 6,1 kg/cm². Aus dem letztgenannten Muster wurde kein zusammenhängender Zylinder erhalten, d. h., die Druckfestigkeit war 0 kg/cm². Die Lösungsgeschwindigkeit der Muster im Wasser wurde mittels Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit (Stromleitung) einer Wasserphase in Kontakt mit dem Muster ermittelt. Es wurde gefunden, daß die Lösungsgeschwindigkeiten der behandelten Muster etwa fünfmal geringer waren als die des unbehandelten Ammoniumnitrats.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat mit verringerter Tendenz zur Klumpenbildung durch Zusatz einer basischen Stickstoffverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man dem bereits kristallisierten Ammoniumnitrat oder einer Lösung oder Schmelze von Ammoniumnitrat vor oder während des Kristallisationsprozesses eine Hydrazin- oder Guanidinverbindung mit mindestens einer hydrophoben Gruppe, die eine Kohlenwasserstoffkette mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen enthält, in einer Menge zwischen 1 und 500 mg je 100 g Ammoniumnitrat zusetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zuzufügenden Substanzen in Form einer Lösung oder eines Salzes zusetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 805 112.