DE1767757A1

DE1767757A1 - Phasenstabilisiertes,nicht zusammenbackendes Ammoniumnitrat

Info

Publication number: DE1767757A1
Application number: DE19681767757
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Rer Nat Engel; Horst Dipl-Ing Hommel; Hiltmar Dr Rer Nat Schubert
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1968-06-14
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1971-09-30

Description

Phasenstabilisiertes,-nicht zusammenbackendes Ammoniumnitrat; Verfahren zu seiner Herstel- lung und seine Verwendun.E Für die Verwendung von Ammoniumnitrat in Sprengstoffen, Treibsätzen oder Gasgeneratoren ist hinderlich, daß die Substanz polymorph ist und daß seine verschiedenen Modifikationen verschiedene Dichter, haben. Außerdem ist Ammoniumnitrat stark hygroskopisch und neigt zum Zusammenbacken.
-(rhombisch Besonders der Dichteunterschied zwischen der Modifikation IV M zwischen - 18 und 32 0 G) und der Modifikation III (rhombisch zwischen 32 und 84 OC) - im ersten Fall ist die Dichte bei 25 OC gleich 1,725; im zweiten Fall ist sie bei 4d 00 gleich 11661 - macht sich in Treibsätzen und Gasgeneratoren durch Rißbildung im Gefüge infolge der Volumänderung bei Temperaturwechseln um 32 0 C bemerkbar.
In einem engen Zusammenhang mit der erwähnten Umwandlung und der Hygroskopizit4t steht das Zusammenbacken des Ammoniumnitrats, das zu erheblichen Schwierigkeiten beim Lagern und Verarbeiten führen kann.
Wie bedeutun-svoll dieses Problem ist, beweist die Fülle der Veröffentlichungen.
Bei den bereits vorgeschlagenen Maßnahmen zur Lösung der Probleme kann zwischen Verfahren zur Phasenatabilisierung und Verfahren zum Verhindern des Zusammenbackens unterschieden werden.
Zur Phasenstabilisierung dient meist das Kaliumnitrat, das d--*Le Modifikation III von + lÖÖ bis - 2Ö 0 G beständig machen kann. Neben-Nitrat stabilisieren auch noch andere Kaliumsalze die Modifikation III. Natriumnitrat, Silbersulfat und Cäsiumnitrat sollen die Modifikation II (tetragonal zwiscben bis 125 0 C, Dichte 1,666 bei 93 0 C) stabilisieren.
Damit das Zusammenbacken verhindert wird, begegnet man dem Einfluß des U sers, da trockenes Ammoniumnitrat nicht zum Zusammenbacken neigen soll. Zwei Wege sind eingeschlagen worden: Der eine besteht darin, durch Zugabe von dehydratisierenden Substanzen, wie Magnesium- oder Calciumnitrat das' Ammonjuninitrat quasi zu.trocknen. Die vorhandene Feuchtigkeit wird von diesen Zusätzen gebunden; sie steht damit dem Ammoniumnitrat nicht mehr zur Verfügung. Der Wassergehalt einer solchen Probe darf jedoch die Wasseraufnahmekapazität des Zusatzes nicht Überschreiten, wenn das Zusammenbacken verhindert werden soll.
Der zweite Weg besteht darin, die Ammoniumnitratkörner mit einer nicht hygroskopischen Substanz zu beschichten. Dadurch soll eine Aufnahme von .Feuchtigkeit aus der Luft vermieden oder zumindest herabgesetzt werden. Zum-Beschichten sind anorganische oder organische Zusätze oder eine Kombination von beiden vorgeschlagen worden. Als anorganische Substanzen dienen besonders leinpulvriger Kalkstein, Aluminiumoxyd', Siliziumoxyd und sonstige Silikate.
Der Erfindungskomplex, wie -er im einzelnen insbesondere in den Patentansprüchen definiert Lst, bringt gegenüber diesem Stande der Technik einen wesentlichen technischen Fortschritt.
Der erfindungigemäße Zusatz von Kupfersalzen macht nämlich das Ammoniumnitrat nicht nur hervorragend fließfähip, und verhindert sein Zusammenbacken; er bewirkt vielmehr auch eine Phasenstabilisierung.
Diese Kupfersalze - beispielsweise Kupfersulfat, Kupfernitrat und seine -Aminkomplexe - sind stark dehydratisierend.
Läßt man etwa je eine feingemahlene Probe reines Ammoniumnitrat und Ammoniumnitrat mit Ku-ofersulfatzusatz bei einer bestimmten Luftfeuchtigkeit.stehen, dann lassen sich schon nach einem Tag erhebliche Unterschiede feststellen. Das reine AN ist dann schon zusammengebacken, während die Probe mit Zusatz noch nach einem Monat feingepulvert ist.
t> Die Wirkun- der Kupfersalze wurde mit einem Tieftemperatur-DTA-Ger":-rt und einem Rön'tge«ngoniometer mit Tie'ftemperaturaufsatz beobach tet. Es zeigt sich, daß bei einer trockenen Probe die Modifikation III nicht auftritt. Liegt der Kupfergehalt höher-als 4 % euC), so wird die Mod. 11 neben der Mod. IV bereits bei Raumtemperatur die dominierende Phase. Im DTA-Diagramm tritt zwischen - löö und + ldd 0 G nur noch beim Aufheizen, jedoch nicht mehr beim Abkühlen ein Peak bei 595 0 G auf, der eine Phasenumwandlung.anz.eigt. Bei einer feuchten Probe tritt die III zwar neben den Mod. IV und II auf; ihr Anteil bleibt jedoch bei Anwesenheit von Cu-Salzen beim Aufheizen oder Abk.Uhlen stabil, so daß auch in diesem Falle keine plötzliche Volumänderung.eintritt. Der Zusatz von Kupfersalzen beseitigt also tatsächlich gleichzeitig zwei unerwünschte Eigenschaften des reinen Ammoniumnitrates: das Zusammenbacken und die'sprunghafte Volumänderung bei der Umwandlung der Mod. III und die Mod. IV oder umgekehrt.
Die neue Substanz kann beispielsweise folgendermaßen hergestellt werden. 1. Ammoniumnitrat wird mit Kupfervitriol zusammengeschmolzen und verdüst. 2. Ainmoniumnitrat wird mit 0u0 zusammengeschmolzen und verdüst.
3- 5 kg Ammoniumnitrat werden mit den angeführten Mengen Gu0 zusammenge--- schmolzen. Anschließend wird die Schmelze mit gasförmigem NH 3 gesättigt. Man kann auch so verfahren, daß man das Cu0 und Ammoniumnitrat gut durchmimht, dann konz. wäßrige Ammoniaklösung zufUgt und erhitzt bis man nach dem Verdampfen des H20 die Schmelze erhält. Das Kupfer liegt dann als Tetraminkomplex vor.
Ein Prod ' ukt gleicher Zusammensetzung wird erhalten, wenn-man das Kupfer sofort als Kup fertetraminnitrat zugibt. Die nach dem Schmelzen verdüsten Pro-fi dukte haben-die gleichen guten Eigenschaften wie die, die nach den Beispielen 1 und 2 erhalten werden.. . - I

Claims

Patentansprüche 1. Ammoniumnitrat mit einem Gehalt bis 2Ö % Cu (II)-Verbindungen zwecks Phasenstabilität und Niäht-Zusammenbacken. 2. Ammoniumnitrat mit-einem Geha lt bis 2d % Cu (II)-Verbindungen und mit Zusätzen von Abbrandmodifikatoren oder Sensibilisatoren. 3. Verfahren zur Herstellung der Substanz nach Anspruch 1 oder?,dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumnitrat mit bis' zu 2Ö % Cu (II)-Verbindungen zusammengeschmolzen wird. 4. Verfahren zur Herstellung der Substanz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,--daß das Ammo niumnitrat mit bis zu 2Ö % Cu0 zusammengeschmolzen und mit NH3 gesättigt wird. Verfahren zur Herstellung der Substanz nach Anspruch 1 oäer 2,-dadurch gekennzeichnet, daß man Ammoniumnitrat und Kupferoxyd gut durchmischt, dann konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung zufügt und erhitzt. 6. Verfahren zur Herstellung der Substanz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Q gekennzeichnet, daß man dem AmToniahmitrat Kupfertetraminnitrat zusetzt., Verwendung der Substanz nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für Sprengstoffe, Treibsätze und Gasgeneratoren.