相稳定的硝酸铵炸药制造技术

本发明专利技术提供了含有硝酸铵(PSAN)球粒和燃料的相稳定的PSAN炸药。所述PSAN球粒含有硝酸铵、钾盐和无机孔隙率增强剂。铵、钾盐和无机孔隙率增强剂。铵、钾盐和无机孔隙率增强剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相稳定的硝酸铵炸药
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月31日提交的名称为“PHASE
‑
STABILIZED AMMONIUM NITRATE EXPLOSIVES”的澳大利亚临时专利申请2020902693的优先权，该临时专利申请据此以引用的方式整体并入。


[0003]本公开整体涉及炸药。更具体而言，本公开涉及相稳定的硝酸铵(PSAN)炸药。
附图说明
[0004]结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本文公开的实施方案将变得更加清晰。
[0005]图1是显示用常规硝酸铵(AN)球粒制成的硝酸铵燃料油(ANFO)和用示例性PSAN球粒制成的ANFO的压碎强度与热循环的图。
[0006]图2是显示在烘箱中循环时PSAN球粒与常规LDAN球粒相比的温度的图。
[0007]图3是显示与常规LDAN球粒相比将PSAN球粒加热至50℃所需的时间的图。
[0008]图4是显示与常规LDAN球粒相比将PSAN球粒从50℃冷却所需的时间的图。
[0009]图5是显示常规LDAN球粒的DSC的图。
[0010]图6是显示PSAN球粒的DSC的图。
具体实施方式
[0011]本文公开了相稳定的硝酸铵(PSAN)炸药以及相关方法。据发现，包含无机孔隙率增强剂(诸如硫酸铝)的PSAN球粒具有热稳定性，即在存在燃料的情况下也是如此。
[0012]硝酸铵(AN)在约32℃以上和以下的热循环会导致晶相变化。AN球粒的热循环会导致AN球粒的膨胀和收缩以及每次相关的晶相变化。AN的晶相变化也在其他温度下发生，如表1所示。
[0013]表1：AN的晶相
[0014][0015]AN球粒的膨胀和收缩机制可以对AN球粒的完整性和/或稳定性产生负面影响。例如，扩张和收缩可以导致：i)AN球粒的弱化；ii)AN细颗粒形成增加(例如，AN球粒可以分解)；iii)AN球粒的脆性增加；和/或iv)进入AN球粒的水分增加。这些特征或影响可以导致AN球粒结块，从而可以导致加工和处理问题、自由流动行为丧失和/或产品不合格。这也适用于与液体燃料(诸如2号燃料油)混合的AN球粒。
[0016]本文公开的任何方法包括用于进行所述方法的一个或多个步骤或操作。所述方法步骤和/或操作可以彼此互换。换句话说，除非实施方案的正确操作需要特定的步骤或操作顺序，否则可以修改特定步骤和/或操作的顺序和/或使用。此外，在本公开的范围内，子例程或仅本文所述的方法的一部分可以是单独的方法。换句话说，一些方法可以仅包括更详细的方法中所述的步骤的一部分。
[0017]贯穿本说明书对“一个实施方案”或“实施方案”的引用是指结合所述实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，如贯穿本说明书所述，引用的短语或它们的变体不一定都指相同的实施方案。
[0018]如以下权利要求所反映的，本专利技术的方面在于比任何单个前述公开的实施方案的所有特征更少的组合。因此，本具体实施方式之后的权利要求由此明确地并入本具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施方案。本公开包括独立权利要求及其从属权利要求的所有排列。
[0019]权利要求中关于特征或元素的术语“第一”的叙述并不一定意味着存在第二或附加的此类特征或元素。对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在不脱离本公开的基本原理的情况下对本文所述的实施方案的细节进行改变。
[0020]与常规或标准低密度基于硝酸铵(LDAN)球粒的炸药相比，本文提供的PSAN炸药可以表现出显著增加的有效储存期，例如，在温度可以经常在32℃以上和以下循环的夏季月份期间。因此，PSAN炸药可以运往热带地区或在热带地区使用，并且与常规LDAN ANFO相比具有更长的有效储存期。PSAN炸药可以显著降低与结块和/或块状ANFO相关的健康、安全和/或环境风险。PSAN炸药可以消除对温度控制储存基础设施(例如，具有空调的ANFO存储棚)的需要。PSAN炸药可以提高向客户供应ANFO计划的灵活性。PSAN炸药可以减少或消除产品交付瓶颈。此外，PSAN炸药可以用于多个市场(例如，亚太和北美)。
[0021]本文公开了PSAN炸药以及制备PSAN球粒和炸药的方法。将容易理解的是，如下文一般描述的实施方案的组件可以以多种不同的构型来布置和设计。因此，如下文所述和如附图所述，各种实施方案的以下更详细的描述不旨在限制本公开的范围，而仅仅是各种实施方案的代表。
[0022]本公开的一个方面涉及相稳定的硝酸铵(PSAN)炸药。PSAN炸药可以包括PSAN球粒和燃料。在一些实施方案中，PSAN球粒可以包含基于硝酸铵的铵离子计0.5摩尔百分比(摩尔％)至5摩尔％的钾盐的钾离子。在多个实施方案中，基于铵离子计的钾离子的摩尔％可以为2摩尔％至5摩尔％、2摩尔％至4摩尔％、2.1摩尔％至4.0摩尔％或约3摩尔％。相比之下，常规或标准低密度硝酸铵(LDAN)球粒或基于LDAN球粒的炸药可以指缺乏钾盐或离子的LDAN球粒或基于LDAN球粒的炸药。PSAN球粒可以是炸药级的。在某些实施方案中，PSAN球粒可以是低密度的(“低密度”球粒具有0.84kg/L或更小的堆积密度)。
[0023]“炸药级”AN球粒具有至少5.7FOR％的最小孔隙率。炸药级低密度AN(LDAN)球粒通常被制造为包括有效和无效孔隙率，诸如通过在造粒之前将合适的成孔剂掺入浓硝酸铵溶液中。炸药级球粒通常被制造为包括有效和无效孔隙率，这些孔隙率允许吸收足够的燃料油，以使得材料可以被有效地引爆。为了确定孔隙率是否适合制造爆炸剂，使用球粒吸收内燃机燃料油的能力。孔隙率的功能测定可以使用燃料油保留测试来进行，其中将称量的AN球粒添加至称量的燃料油中并且混合指定的时间。使用吸水纸巾除去多余的燃料油，记录
所形成的ANFO产品的总质量，并计算质量增加的百分比。由燃料油保留百分比(FOR％)确定的PSAN球粒的孔隙率可以为6FOR％至15FOR％、6FOR％至12FOR％或5.5FOR％至9FOR％。通常优选的是，孔隙率使得燃料油吸收水平为至少5.7FOR％，从而当将足够的燃料油添加至PSAN球粒以产生ANFO时实现可接受的氧平衡。总孔隙率的计算(包括无效孔隙率)可以在合适的流体介质中确定。
[0024]以下方法可以用于测量与球粒状硝酸铵的孔隙率相关的FOR％。该方法测量在选定的球粒样品完全浸入内燃机燃料油(DFO)中并使用纸巾除去多余的DFO后的质量增加。该方法可以作为产品原材料评估所用的质量检查。首先，可以将40g(
±
0.05g)AN球粒样品(除去细颗粒)称量至贴有标签并且配衡的250ml螺旋盖样品罐中。这被记录为“初始重量”。然后可以添加6.5ml DFO并且使DFO均匀分布在样品上。拧紧盖子，可以剧烈振荡30秒。然后可以将样品罐放置在滚瓶器上，机器以40rpm运行20分钟。在20分钟后，可以在工作台上轻敲罐子以除去粘在盖子上的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种相稳定的硝酸铵(PSAN)炸药，所述炸药包含：PSAN球粒，所述PSAN球粒包含：硝酸铵；钾盐，其中所述PSAN球粒包含基于所述硝酸铵的铵离子计0.5摩尔百分比(摩尔％)至5摩尔％的所述钾盐的钾离子；以及无机孔隙率增强剂；以及燃料。如权利要求0所述的PSAN炸药，其中基于所述铵离子计的所述钾离子的摩尔％可以为2摩尔％至5摩尔％、2摩尔％至4摩尔％、2.1摩尔％至4摩尔％或约3摩尔％。如权利要求0或权利要求0所述的PSAN炸药，其中所述燃料包括液体燃料，包括燃料油、柴油、馏出物、炉油、煤油、汽油和石脑油；蜡，包括微晶蜡、石蜡和含油蜡；油，包括石蜡油、苯、甲苯和二甲苯的油、沥青材料、聚合物油、动物油和其他矿物油、烃油或脂肪油；以及它们的混合物。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述PSAN球粒与燃料的重量比为80:20至97:3、85:15至96:4、90:10至95:5或94:6。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述燃料不是乳液。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述无机孔隙率增强剂包括界面表面改性剂、造孔剂或两者。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述无机孔隙率增强剂包括硫酸铝。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述无机孔隙率增强剂在所述球粒中的浓度为400ppm至4,000ppm、400ppm至1,000ppm、500ppm至900ppm、600ppm至800ppm、约700ppm、2,000ppm至4,000ppm、2,500ppm至3,900ppm、3,000ppm至3,700ppm或约3,500ppm。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述钾盐包括氢氧化钾、硝酸钾或硫酸钾中的至少一种。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述PSAN球粒的堆积密度小于0.9kg/L，包括小于0.84kg/L。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述PSAN球粒是炸药级的。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述PSAN球粒的孔隙率为至少约5.7％。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述PSAN球粒基本上不存在32℃的晶相变化。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中所述PSAN球粒基本上不存在84℃的晶相变化。如权利要求0或权利要求0所述的PSAN炸药，其中所述32℃的晶相变化或所述84℃的晶相变化的存在通过热分析或X射线衍射测量来确定。如权利要求0所述的PSAN炸药，其中所述热分析包括差示扫描量热仪和热重分析仪分析。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中在使所述PSAN炸药热循环50
次后，其中一个循环包括在15℃下四小时然后是在45℃下四小时，经热循环的PSAN炸药的平均压碎度强度大于0.4kg，包括0.4kg至2.0kg、0.5kg至1.5kg、0.6kg至1.0kg或0.7kg至0.9kg。如权利要求0至权利要求0中任一项所述的PSAN炸药，其中在使所述PSAN炸药热循环20次后，其中一个循环包括在15℃下四小时然后是在45℃下四小时，经热循环的PSAN炸药的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：戴诺诺贝尔亚太股份有限公司，
类型：发明
国别省市：