DE2125755C3 - Volumenstabiles Ammoniumnitrat und Verfahen zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Verwendung von Ammoniumnitrat in Sprengstoffgußkörpern, Rohrwaffentreibmitteln oder Gasgeneratoren scheitert oft daran, daß bei der Lagerung von Ammoniumnitrat je nach Lagertemperatur verschiedene Modifikationen auftreten, die eine unterschiedliche Dichteverteilung im Stoffgefüge bewirken und zu mechanischen Spannungen und Rißbildungen im Gefüge führen.

Die größte Gefügeveränderung wird durch die Phasenumwandlungen der Modifikationen IV/1II verursacht. Der Umwandlungspunkt liegt hierbei unter Normalbedingungen bei +32°C. Wird diese Temperatur überschritten, ändert sich das Volumen von Ammoniumnitrat sprunghaft.

Aus Z. phys. Chem. 31 (1899) 354, Canad. J. Research 24 B (1946) 93, Bull. Soc. pane, mineral. 28 (1905) 315 und Chem. Weekblad 31 (1934) 455 ist es bekannt, insbesondere unter Verwendung von Kaliumnitrat, die Modifikation UI von -20° bis +100⁰C zu stabilisieren. Der Nachteil eines soiehen Verfahrens zur Volumenstabilisierung von Ammoniumnitrat liegt in dem hohen Verbrauch an Kaliumnitrat.

Im US-Patent 30 18 164 wird der Versuch gemacht, mit einem geringeren KNOj-Anteil die Stabilisierung zu erreichen. Das Verfahren, bei dem feste Lösungen von Kaliumnitrat in Ammoniumnitrat auf reines Ammoniumnitrat aufgeschmolzen werden, gibt aber aufgrund des Verfahrens eine sehr schlechte Kontrolle über die Teilchenform, die auch nicht mehr beliebig wählbar ist.

Weiterhin ist es bekannt, durch Zugabe von Cäsiumoder Thalliumnitrat die Modifikation II zu stabilisieren und die Modifikation Hl zu unterdrücken.

Die Verwendung solcher Zusätze kann aber wegen der benötigten großen Mengen aus Kostengründen sowie der Tatsache, daß Thalliumverbindungen giftig sind, für die Herstellung ·>Όη volumenstabilem Ammoniumnitrat nicht in Betracht gezogen werden.

Es ist außerdem bekannt, daß be· völlig trockenem Ammoniumnitrat unter Normalbedingungen die Modifikation III nicht auftritt und bei + 55°C ein direkter Übergang von Modifikation IV in Modifikation II erfolgt. Da die Umwandlung der Modifikation IV/II mit keinem Volumensprung verbunden ist, führt diese in der Praxis zu keinen unerwünschten Auswirkungen im Gefüge des Stoffes. Auf diese Tatsache baut ein bekanntes Herstellungsverfahren auf, bei dem der Substanz dehydratisierende Substanzen wie; Magnesium- oder Calciumnitrat zugesetzt werden, die die Aufgabe haben, vorhandene Feuchtigkeit zu binden, wodurch sich die Gesamtsubstanz wie trockenes Ammoniumnitrat verhält, wenn der Wassergehalt die Aufnahmekapazität der beigegebenen dehydratisierenden Substanzen nicht übersteigt. Die Verwendung von Mg- und Ca-Nitrat führt jedoch zu Schwierigkeiten bei der Trocknung, da sich die entsprechenden Hydrate erst bei relativ hoher Temperatur zersetze n.

Aus der GB-PS 5 44 675, die der US-PS 22 22 175 entspricht, geht bereits hervor, ein Amminprodukt von Zink, das aus Ammoniumnitrat und Zinkoxid hergestellt wurde, einer Schmelze von Ammoniumnitrat hinzuzufügen und die Mischung dann zu granulieren.

Wie eigene Untersuchungen mit Hilfe der Thermoanalyse und der Röntgenbeugung ergaben, führt der Einbau des Diammin-Zink-Komplexes in das Ammoniumnitratgitter bei über 50°C nicht zu so einer stark ausgeprägten Unterdrückung der Modifikation III. Vor allem geht dieser Effekt durch geringe Mengen Feuchtigkeit vollständig wieder verloren. Dies geschieht umso schneller, als der Diammin-Zink-Komplex dem Produkt eine starke Hygroskopizität verleiht, die die Proben bei der Verarbeitung schnell feucht werden läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

diesen Effekt — also Vermeidung einer sprunghaften Volumenveräiiderung des Ammoniumnitrats — vor allem bei über 50° C stärker auszuprägen.

Die Erfindung betrifft somit ein volumenstabiles Ammoniumnitrat mit einem Gehalt an einem Metall-Ammin-Komplex, der in das Ammoniumnitratgitter eingebaut ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Metall-Ammin-Komplex ein Ammin-Komplex des Nikkeis und/oder des Kobalts ist.

Außerdem bewirkt der in den erfindungsgemäßen Komplexen enthaltene Ammoniak eine höhere thermische Stabilität der Ammoniumnitratschmelze sowie eine

■35 Verbesserung der Stabilitätswerte, wenn das Material zur Herstellung von Ammongeliten verwendet wird.

Das volumenstabile Ammoniumnitrat gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise dadurch hergestellt, daß die reine Substanz mit Kobalt- oder Nickelsalz unter Einleiten von Ammoniakgas zusammengeschmolzen wird.

Der erfindungsgemäße Einbau des Amminkomplexes des Nickels im Ammoniumnitratgitter kann auch durch Zusammenschmelzen des Ammoniumnitrats mit Nickeloxyd bewirkt werden, da bei der Reaktion des Oxyds mit dem Nitrat Ammoniak und damit der Amminkomplex gebildet wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

so B e i s ρ i e 1 1

Ammoniumnitrat wird mit bis zu 10% Kobalt-(II)- oder Nickelsalz unter Einleiten von Ammoniak-Gas zusammengeschmolzen und anschließend in den festen Zustand, z. B. durch Verdüsen, überführt.

Beispiel 2

Ammoniumnitrat wird mit bis zu 10% NiO mit oder ohne Einleiten von Ammoniak-Gas zusammengeschmolzen und in den festen Zustand, z. B. durch Verdüsen, überführt.

Beispiel 3

Eine konzentrierte, wäßrige, ammoniakalische Lösung von Ammoniumnitrat wird mit Salzen des Kobalts oder Nickels versetzt und anschließend nach den bekannten technischen Verfahren in den festen Zustand überführt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   L Volumenstabiles Ammoniumnitrat mit einem Gehalt an einem Metall-Ammin-Komplex, der in das Ammoniumnitrat eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Arrimin-Komplex ein solcher von Nickel und/oder Kobalt ist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung des volumenstabilen Ammoniumnitrats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniumnitrat mit Salzen von Kobalt(II) und/oder Nickel(H) unter Einleiten von Ammoniakgas zusammengeschmolzen und dann die Schmelze in den festen Zustand überführt wird.