181068. lajstromszámú szabadalom • Eljárás stabilizált ammóniumnitrát tartalmú granulátumok előállítására
7 181068 8 jelenlevő magnézium-nitrát oldott állapotban van az ammóníum-nitrátban. Egy 2 súly% magnézium-nitrátot tartalmazó ammónium-nitrát granula az eutektikus pont fölötti hőmérsékleten egy folyékony fázist tartalmaz, melynek aránya a hőmérséklettől függ a következő táblázat szerint-. A folyékony fázis Hőmér- A granulákban összetétele séklet levő folyé[°C] kony fázis Mg(N03)2 NH4NO3 [súly%] m [%] 120 9,4 21,1 78,9 130 11,3 17,8 82,2 140 14,0 14,2 85,8 Gyakorlatban a granulák 0,1-0,5% vizet tartalmaznak, így a granulákban levő folyadék fázis aránya még ennél is nagyobb. A találmány szerinti eljárásban a granulákat úgy állítjuk össze, hogy az elmondottaknak megfelelően tekintélyes hányad folyékony fázist tartalmazzanak, amelynek köszönhetően a granulák képlékenyek, és a kialakulásuk során bekövetkező számos összedörzsölődésnek és egymásba való ütközésnek tulajdoníthatóan a granulák gömbölyűsége kiváló, felületük sima és zárt. Amikor a folyamat következő fázisában a granulákat hevítjük, az ammónium-nitrát és a magnézium-nitrát kikristályosodik a granulák pórusaiban, melynek következményeképp a kapott termék igen nagy sűrűségű, porozitása rendkívül alacsony, különösen kemény és ütésálló. Kísérletileg megállapítottuk továbbá, hogy a találmány szerinti eljárással előállított granuláknál a lehűtés módja igen nagy hatással van a granulák szétporladással szembeni stabilitására. Nevezetesen úgy találtuk, hogy a granulákat 50 °C alá kell lehűteni oly módon, hogy a 70 °C-tól az 50 °C-ig terjedő hűtési hőmérséklettartományban a granulák hőmérséklete lényegében egyforma maradjon. Előnyösen ezt úgy érjük el, hogy a kívánt méretű granulákat 70 °C és 50 °C között egyenletes sebességgel, legfeljebb 3 °C|perc sebességgel hűtjük le. Ebben a vonatkozásban a találmányt a következő vizsgálatokkal mutatjuk be. 4 mm-es átlagos átmérőjű ammónium-nitrát granulákat állítottunk elő - a találmány szerinti módon - úgy, hogy egy fluidágyban levő szilárd ammónium-nitrát szemcsékre 2 súly% magnézium-nitrátot tartalmazó 95 súly%-os ammónium-nitrát oldatot permeteztünk, miközben a kialakuló granulák hőmérsékletét 125 °C és 130 °C között tartottuk. A granulákat megközelítően 120°C-os hőmérsékleten távolítottuk el a fluidágyból, ezután a környezeti levegőn körülbelül 90 °C-ra hűtöttük le őket. Ezután a terméket átrostáltuk, és a megfelelő átmérőjű granulákat tovább hűtöttük. A granulák egy részét (A granulák) környezeti levegővel 3 perc alatt 30 °C-ra hűtöttük le. Az így kihűtött granulák sűrűsége kivételesen nagy, 1,68 volt. A granulák másik részét (B granulák) 50 °C-os levegővel 15 perc alatt egyenletes sebességgel lehűtő ttük 50°C-ra. Az így kapott B granulák sűrűsége 1,63—1,64 volt, azaz lényegesen alacsonyabb 1,68-nál. A tapasztalat és a szakirodalom alapján az volt várható, hogy a nagyobb sűrűségű A granulák szétporladással szembeni ellenállóképessége is nagyobb lesz. Amikor a kihűtött A és B granulákat 25 °C és 50 °C között öt hőmérsékleti ciklusnak vetettük alá, azonban azt tapasztaltuk, hogy a gyorsan lehűtött A granulák sűrűsége 1,68-ról 1,57-re csökkent, ami a porozitás növekedésének és egy ennek megfelelő duzzadásnak a jele, míg a B granulák sűrűsége - amelyeket lassan és egyenletes sebességgel hűtöttünk le — változatlanul 1,63-1,64 maradt. A várakozások ellenére, zárt zsákokban történő szállítás során az A granulák kavicsszerűen összeálltak, míg a B granulák - még hosszú időn át tartó, ingadozó hőmérsékleten történő tárolás után is - gördülékenyek maradtak. Ezeknek a jelenségeknek az egyik lehetséges magyarázata az, hogy a granulák túl gyors lehűtésekor a magnézium-nitrátnak legalább egy része nem tud kikristályosodni, hanem amorf anyagként marad a granulákban. Ebben az esetben a magnézium-nitrát nem képes kristályvízként vizet megkötni, így a granulák továbbra is szabad vizet tartalmaznak, amely raktározáskor összetapadáshoz vezet, valamint egy anyaoldat fázis kialakulása elősegíti a kristálymódosulatok közötti fázisátmenetet, így a granulák szétporladását is. Nagyszámú elvégzett vizsgálat révén megállapítottuk, hogy a kritikus tartomány, amelyen belül a granulákat a fenti módon lassan és egyenletes sebességgel kell lehűteni, 70 °C és 50 °C között van. Magas hőmérsékletről a 70 °C-os hőmérsékletre történő lehűtést, valamint az 50 °C-ról a környezeti hőmérsékletre való lehűtést bármilyen sebességgel elvégezhetjük anélkül, hogy a granulák jellemzőiben vagy minőségében bármilyen romlást idéznénk elő. A találmány szerinti eljáráshoz felhasználható ammónium-nitrát oldat koncentrációja alapvetően nem kritikus, de vannak gazdasági megfontolások, amelyek a túlságosan alacsony koncentrációk alkalmazását kevésbé teszik kívánatossá. Eszerint, ha az oldat koncentrációját alacsonyabbra választjuk, az időegység alatti kitermelés alacsonyabb, az időegység alatt elpárologtatandó víz mennyisége pedig nagyobb. A tapasztalat azt mutatja, hogy elfogadható granula kitermelést kapunk, ha legalább 80 súly% koncentrációjú ammónium-nitrát oldatot használunk anélkül, hogy a bepermetezett granulák szárítása bármilyen problémát jelentene. Mindazonáltal előnyösen 90—95 súly% koncentrációjú oldatokat használunk, melynek egyik oka az, hogy a nagy sűrűségű ammónium-nitrát granulák gyártásának korábbi eljárásaihoz szükséges vízmentes olvadékkal összehasonlítva ezek az oldatok olcsók, a másik ok pedig a kitűnő granula kitermelés. A koncentráció felső határaként megemlíthetjük - ha erre egyáltalán szükség van — a korábbi eljárásokhoz használt, gyakorlatilag vízmentes ammónium-nitrát olvadék koncentrációját, amely megközelítően 99,7 súly%, de semmi esetre sem kisebb 99,5 súly%nál. A találmány szerinti eljárásban használandó ammónium-nitrát-tartalmú oldat vagy szuszpenzió 5 10 IS 20 2'5 30 35 40 45 50 55 60 65 4
