JP5852211B2 - 硝酸アンモニウム複塩を含有する組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、硝酸アンモニウム組成物に関し、より詳細には、1種又は2種以上の硝酸アンモニウム複塩を含有する、硝酸アンモニウム組成物に関する。本発明の組成物は、一般的に肥料として有用であり、好ましくは、所望の濃度の硝酸イオンを有し、そして比較的高い爆発への耐性(resistance to detonation)を有している。
硝酸アンモニウムは、その硝酸イオン濃度が高いことにより、一般に農業分野、そして特に肥料の分野において重要な用途があることが周知である。しかし、硝酸アンモニウムは、これまで通例用いられてきた多くの形態において、商品として大量に扱うこと、及び/又は、特に比較的長期間、大量に保管(例えば、営業倉庫及び収納箱に保管する場合等)することが比較的困難であり、潜在的に危険であることも周知である。更に、これまで通例用いられてきた多くの形態の硝酸アンモニウムは、比較的緩やかな条件の下で爆発する傾向があり、それ故、爆発物として悪用及び誤用されてきたことが知られている。
本発明の好ましい側面により、硝酸アンモニウムと、組成物の起爆感度(detonation sensitivity)を実質的に減少させ、そして/又は、そうでない場合、組成物の所望の特性を改善する条件下で、そして量で存在する、少なくとも1種の第2の化合物とを含む硝酸アンモニウム組成物が提供される。好ましい態様において、第2の化合物は、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム(ammonium hexaflouralsilicate)、水酸化硝酸ネオジム、及びこれらの2種又は3種以上の組み合わせより成る群から選択される。好ましい態様において、この組成物中の硝酸アンモニウムの少なくとも実質的な部分は、1種又は2種以上の前記第2の化合物との複塩の形態である。非常に好ましい態様において、本発明の組成物は、本質的に、硝酸アンモニウムと本明細書に記載の第2の化合物との1種又は2種以上の複塩より成る。
本発明の1つの側面は、好ましくは、肥料等に必要とされるもののような、所望の農業上の特性、及び単塩ANと比較して高い爆発耐性を有している組成物を提供する。好ましい態様において、本発明は、1種又は2種以上の以下の式(I)の複塩を含有する肥料組成物を提供する:
(M)・n(NH4NO3)・m(H2O) (I)
式中、Mは、リン酸アンモニウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム及び水酸化硝酸ネオジムより成る群から選択される陽イオン−陰イオン対であり、nは約0.2〜約3であり、そして、mは約0〜約10である。
比較実施例1
硝酸アンモニウムを、量子力学計算を用いてその特有の特性を決定することにより試験し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約−0.5乃至約−0.9kcal/gmの範囲の反応による自由エネルギー発熱及びそれぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.06乃至約−0.9kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。ANは約200°Kを超える温度において凝集が不安定であると分かる。
硝酸硫酸アンモニウム2:1複塩を、量子力学計算を用いてその特性を決定することにより試験し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約−0.15乃至約−0.7kcal/gmの範囲の反応による自由エネルギー発熱及びそれぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.06乃至約−0.25kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。ASNは約500°Kを超える温度において凝集が不安定であると分かる。
硝酸カルシウムと硝酸アンモニウムとの1:1複塩(CAN)を評価し、その特性を測定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.65乃至約0.3kcal/gmの範囲の反応による自由エネルギー発熱及びそれぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.01乃至約0.08kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。
硝酸アンモニウム:リン酸硝酸塩の2:1複塩(APN)を評価し、その特性を測定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.04乃至約−0.07kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。
硝酸アンモニウム:硝酸カリウムの2:1複塩(KAN)を評価し、その特性を測定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.17乃至約−0.21kcal/gmの範囲の反応による自由エネルギー発熱及びそれぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.12乃至約0.01kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。
硝酸アンモニウム:硝酸マグネシウムの2:1複塩(MgAN)を評価し、その特有の特性を測定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.4乃至約−0.2kcal/gmの範囲の反応による自由エネルギー発熱及びそれぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.1乃至約−0.025kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。
硝酸アンモニウム:ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムの2:1複塩(ASiFN)を、量子力学計算を用いて評価し、その特性を決定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.09乃至約−0.03kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。
硝酸アンモニウム:モリブデン酸アンモニウムの2:1複塩(AMoON)を試験し、その特性を測定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.05乃至約−0.01kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。
硝酸アンモニウム:水酸化硝酸ネオジムの3:1複塩(ANdOHN)を試験し、その特性を測定し、それぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約−1.06乃至約−1.07kcal/gmの範囲の反応による自由エネルギー発熱及びそれぞれ、約200°K及び約600°Kの温度で約0.09乃至約0.5kcal/gmの範囲の凝集による自由エネルギー発熱を有していることが見出される。前記ANdOHNは凝集が安定であると分かる。
硝酸アンモニウム:硝酸カリウムの複塩を1:1のモル比で調製する。次に、この複塩を、上記の手続きに従って開始温度及びDTAについて試験する。更に、組成物の重量減少が測定され、報告される。重量減少は反応が起こったことを示す。次にこの試験を繰り返す。結果は下記の表1に報告される。
実施例9
硝酸アンモニウム:リン酸硝酸塩の複塩を1:1のモル比で調製する。次に、この複塩を、上記の手続きに従って開始温度及びDTAについて試験する。更に、組成物の重量減少が測定され、報告される。重量減少は反応が起こったことを示す。次にこの試験を繰り返す。結果は下記の表2に報告される。
上記の結果からわかるように、この複塩は、本発明の特定の好ましい態様の範囲内のD1.硝酸アンモニウムと、少なくとも1種の第2の化合物とを含有する肥料であって、前記第2の化合物は、ANと比較して組成物の起爆感度を実質的に減少させるのに効果のある条件下、そして量で存在し、そして、前記第2の化合物は、硝酸カルシウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム及びこれらの2種又は3種以上の組み合わせより成る群から選択される、前記肥料、
2.前記組成物中の硝酸アンモニウムの少なくとも実質的な部分が、1種又は2種以上の前記第2の化合物との複塩の形態である、1に記載の肥料、
3.硝酸アンモニウムと前記第2の化合物との1種又は2種以上の複塩より本質的になる、2に記載の肥料。
4.硝酸アンモニウムを含有する組成物の起爆感度を減少させる方法であって、前記組成物中に、硝酸アンモニウムの少なくとも1種の複塩と、硝酸カルシウム、硝酸カリウム及び硝酸マグネシウム及びこれらの2種又は3種の組み合わせよりなる群から選択される、少なくとも1種の第2の化合物とを含有させることを含む、前記方法、
5.肥料組成物の取り扱い方法であって、硝酸アンモニウムの複塩と、リン酸アンモニウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム、水酸化硝酸ネオジム、及びこれらの2種又は3種以上の組み合わせよりなる群から選択される少なくとも1種の第2の化合物とを含有する、実質的に爆発しない肥料組成物を提供することを含む、前記方法、
6.前記提供された組成物中の実質的にすべての前記硝酸アンモニウムは、1種又は2種以上の前記第2の化合物との複塩の形態で存在する、5に記載の方法、
7.前記肥料を輸送することを含む、6に記載の取り扱い方法、
8.前記肥料を土壌又は他の育成材料へ適用することを含む、6に記載の方法、
9.硝酸アンモニウムと、硝酸カルシウム、硝酸カリウム及び硝酸マグネシウム及びこれらの2種又は3種以上の組み合わせよりなる群から選択される少なくとも1種の第2の化合物とを含み、単塩ANを実質的な量で有しておらず、肥料組成物は、式(I):
(M)・n(NH4NO3)・m(H2O) (I)
(式中、Mは、リン酸アンモニウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム及び水酸化硝酸ネオジムよりなる群から選択される陽イオン−陰イオン対であり、nは約0.2から約3であり、mは約0から約10である)、で表わされる複塩を1種又は2種以上含む、肥料、
10.本質的に、約600°Kでの反応熱が約−0.5kcal/gmを超える塩より成る、硝酸アンモニウムの複塩を含有する肥料、
11.約600°Kでの前記反応熱が約−0.2kcal/gmを超える、10に記載の肥料、
12.本質的に、凝集安定性温度が少なくとも約500°Kである塩より成る、硝酸アンモニウムの複塩を含有する肥料、
13.前記凝集安定性温度が少なくとも約600°Kである、12に記載の肥料、
14.前記複塩が、本質的に、約−0.25kcal/gmを超える凝集発熱を有している塩より成る、12に記載の肥料、
15.前記複塩が、本質的に、約−0.1kcal/gmを超える凝集発熱を有している塩より成る、12に記載の肥料、
16.硝酸アンモニウムと、少なくとも1種の第2の化合物とを含有する肥料であって、前記第2の化合物は、2:1ASNと比較して組成物の起爆感度を実質的に減少させるのに効果のある条件下、そして量で存在し、そして、前記第2の化合物は、リン酸硝酸塩、硝酸カリウム及びこれらの組み合わせより成る群から選択される、前記肥料、
17.前記肥料は、硫酸硝酸アンモニウム2:1複塩(2:1ASN)により示される開始温度の値を超える開始温度を有している、16に記載の肥料、
18.硫酸硝酸アンモニウム2:1複塩(2:1ASN)により示される開始温度の値より少なくとも約1℃高い開始温度を有している、16に記載の肥料、
19.硫酸硝酸アンモニウム2:1複塩(2:1ASN)により示される加熱速度のピーク降下(PDHR)の値を超えるPDHRを有している、16に記載の肥料、
20.硫酸硝酸アンモニウム2:1複塩(2:1ASN)により示される加熱速度のピーク降下(PDHR)の値より少なくとも約50%大きいPDHRを有している、16に記載の肥料。
Claims (4)
- 硝酸アンモニウムと少なくとも1種の第2の化合物とを含有する硝酸アンモニウムの少なくとも1種の複塩を含む肥料組成物であって、
前記第2の化合物が、リン酸アンモニウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム、水酸化硝酸ネオジム及びこれらの2種以上の組み合わせよりなる群から選択され、
硝酸アンモニウム単塩の量が組成物の全重量の0〜1重量%であり、
前記第2の化合物が硝酸マグネシウムの場合、前記複塩が硝酸アンモニウム:硝酸マグネシウムが2:1の複塩を含む、
肥料組成物。 - 前記第2の化合物が、リン酸アンモニウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム、水酸化硝酸ネオジム及びこれらの2種以上の組み合わせよりなる群から選択される、請求項1に記載の肥料組成物。
- 硝酸アンモニウムを含有する組成物の起爆感度を減少させる方法であって、
硝酸アンモニウムと少なくとも1種の第2の化合物とを含有する硝酸アンモニウムの少なくとも1種の複塩を含む肥料組成物であって、前記第2の化合物が、リン酸アンモニウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム、水酸化硝酸ネオジム及びこれらの2種以上の組み合わせよりなる群から選択され、硝酸アンモニウム単塩の量が組成物の全重量の0〜1重量%であり、前記第2の化合物が硝酸マグネシウムの場合、前記複塩が硝酸アンモニウム:硝酸マグネシウムが2:1の複塩を含む、肥料組成物を提供すること、
を含む方法。 - 式(I):
(M)・n(NH4NO3)・m(H2O) (I)
(式中、
Mは、リン酸アンモニウム、硝酸マグネシウム、モリブデン酸アンモニウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム及び水酸化硝酸ネオジムよりなる群から選択される陽イオン−陰イオン対であり、
nは0.2から3であり、ここで、Mが硝酸マグネシウムの場合、nは2であり、
mは0から10である)、で表わされる1種又は2種以上の複塩を含み、
硝酸アンモニウム単塩の量が組成物の全重量の0〜1重量%である、
肥料組成物。
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