相稳定的硝酸铵球粒以及相关产品和方法技术

提供了包含硝酸铵和钾盐的相稳定的硝酸铵(PSAN)球粒。PSAN球粒可以是爆炸级和低密度的。PSAN球粒可以包含孔隙率增强剂，如界面表面改性剂或成孔剂。还提供了制备PSAN球粒和相关乳液的方法。关乳液的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相稳定的硝酸铵球粒以及相关产品和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年2月5日提交的标题为“PHASE
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STABILIZED AMMONIUM NITRATE PRILLS[相稳定的硝酸铵球粒]”的澳大利亚临时专利申请号2019900348和2019年11月25日提交的标题为“PHASE
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STABILIZED AMMONIUM NITRATE PRILLS AND RELATED PRODUCTS AND METHODS[相稳定的硝酸铵球粒以及相关产品和方法]”的澳大利亚临时专利申请号2019904447的优先权，它们中的每一个的内容通过援引特此整体并入本文。


[0003]本披露总体上涉及爆炸物。更具体地，本披露涉及包含硝酸铵和钾盐的相稳定的硝酸铵(PSAN)球粒。PSAN球粒可以是爆炸级和低密度的。本披露还涉及制备PSAN球粒和相关乳液的方法。
附图说明
[0004]结合附图从以下描述和所附权利要求书，本文所披露的实施例将变得更明显。
[0005]图1是示出具有与硝酸铵(AN)共结晶的各种水平的氢氧化钾(KOH)的示例性样品的差示扫描量热法(DSC)分析的图。
[0006]图2是示出仅具有AN的样品的DSC分析的图。
[0007]图3是示出具有AN、700ppmAT(ARRMAZ
TM
)(称为“GAL”)、以及3.5％KNO3的示例性样品的DSC分析的图。
[0008]图4是示出具有AN、700ppmAT、以及3.5mol％KOH的示例性样品的DSC分析的图。
[0009]图5是示出具有AN、700ppmAT、以及3.3mol％K2SO4的示例性样品的DSC分析的图。
[0010]图6是示出仅具有AN的样品的热重分析仪(TGA)分析的图。
[0011]图7是示出具有AN、700ppmAT、以及3.5％KNO3的示例性样品的TGA分析的图。
[0012]图8是示出具有AN、700ppmAT、以及3.5mol％KOH的示例性样品的TGA分析的图。
[0013]图9是示出具有AN、700ppmAT、以及3.3mol％K2SO4的示例性样品的TGA分析的图。
[0014]图10是示出各种不含钾的样品的压碎强度相对于热循环的图。
[0015]图11是示出各种具有钾的示例性样品的压碎强度相对于热循环的图。
[0016]图12描绘了几个示例性样品的压碎强度测试的结果。
[0017]图13是图12中所描绘的结果的图。
[0018]图14是示出具有与硝酸铵(AN)共再结晶的各种水平的硝酸钾(KN或KNO3)的示例
性样品的DSC分析的图。
[0019]图15是示出LDAN样品的TGA的图。
[0020]图16是示出根据本文所披露的实施例的球粒A样品的TGA的图。
[0021]图17是示出根据本文所披露的实施例的球粒A样品的DSC的图。
[0022]图18是示出LDAN样品的DSC的图。
[0023]图19是示出根据本文所披露的实施例的LDAN球粒和球粒A的压碎强度相对于热循环的图。
[0024]图20A描绘了通过扫描电子显微镜与能量色散谱(SEM
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EDS)分析的LDAN球粒内部的形貌和元素映射。左幅描绘了组合形貌和元素映射图像。右上幅示出了通过元素映射分析检测的氧、氮、和碳元素。右下幅描绘了LDAN球粒内部的形貌。
[0025]图20B从左至右的幅描绘了LDAN球粒内部的氧、氮、以及碳的元素映射。
[0026]图21A描绘了通过扫描电子显微镜与能量色散谱(SEM
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EDS)分析的、根据本文所披露的实施例的球粒A球粒内部的形貌和元素映射。左幅描绘了组合形貌和元素映射图像。右上幅示出了通过元素映射分析检测的氧、氮、碳、和钾元素。右下幅描绘了球粒A球粒内部的形貌。
[0027]图21B上幅从左至右描绘了根据本文所披露的实施例的球粒A球粒内部的氧、氮、和碳的元素映射。下幅描绘了根据本文所披露的实施例的球粒A球粒内部的钾的元素映射。
[0028]图22A描绘了通过扫描电子显微镜与能量色散谱(SEM
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EDS)分析的LDAN球粒外部的形貌和元素映射。左幅描绘了组合形貌和元素映射图像。右上幅示出了通过元素映射分析检测的氧、氮、和碳元素。右下幅描绘了LDAN球粒外部的形貌。
[0029]图22B幅从左至右描绘了LDAN球粒外部的氧、氮、和碳的元素映射。
[0030]图23A描绘了通过扫描电子显微镜与能量色散谱(SEM
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EDS)分析的、根据本文所披露的实施例的球粒A球粒外部的形貌和元素映射。左幅描绘了组合形貌和元素映射图像。右上幅示出了通过元素映射分析检测的氧、氮、碳、和钾元素。右下幅描绘了球粒A球粒外部的形貌。
[0031]图23B上幅从左至右描绘了根据本文所披露的实施例的球粒A球粒外部的氧、氮、和碳的元素映射。下幅描绘了根据本文所披露的实施例的球粒A球粒外部的钾的元素映射。
[0032]图24描绘了具有各种钾浓度的示例性球粒的示例性压碎强度相对于热循环的关系。
[0033]图25描绘了具有进一步的各种钾浓度的示例性球粒的示例性压碎强度相对于热循环的关系。
[0034]图26描绘了具有不同浓度的示例性界面表面改性剂的示例性球粒的示例性压碎强度相对于热循环的关系。
具体实施方式
[0035]本文披露了包含硝酸铵和钾盐的相稳定的硝酸铵(PSAN)球粒以及相关的方法。PSAN球粒可以是爆炸级和低密度的。此外，PSAN球粒可以包含孔隙率增强剂，如界面表面改性剂或成孔剂。
[0036]硝酸铵在高于和低于约32℃的热循环导致晶相变化。AN球粒的热循环导致AN球粒
的膨胀和收缩，各自具有相关的晶相变化。如表1所示，在其他温度下也会发生AN的晶相变化。
[0037]表1：AN的晶相
[0038]体系温度(℃)状态体积变化(％) >169.6液态 I169.6至125.2立方
‑
2.1II125.2至84.2四方+1.3III84.2至32.3α
‑
斜方
‑
3.6IV32.3至
‑
16.8β
‑
斜方+2.9V
‑
16.8四方 [0039]AN球粒的膨胀和收缩机制会不利地影响AN球粒的完整性和/或稳定性。例如，膨胀和收缩可以导致：i)AN球粒的弱化；ii)AN细粒形成的增加(例如，AN球粒可能分解)；iii)AN球粒的脆性增加；和/或iv)进入AN球粒的水分增加。这些特征或效果会导致AN球粒的结块，这可能导致加工和处理问题、自由流动行为的损失、和/或不符合规格的产品。本文所提供的组合物和方法可以限制或抑制球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种相稳定的硝酸铵(PSAN)球粒，其包含：硝酸铵；以及钾盐，其中所述PSAN球粒包含基于所述硝酸铵的铵离子从0.5摩尔百分比(mol％)至5mol％的所述钾盐的钾离子；其中所述PSAN球粒是爆炸级的并且具有小于0.9kg/L的堆积密度。2.如权利要求1所述的PSAN球粒，其中，基于所述铵离子，所述钾离子的mol％是从2mol％至5mol％、2mol％至4mol％、2.1mol％至4.0mol％、或约3mol％。3.如权利要求1或权利要求2所述的PSAN球粒，其中，所述PSAN球粒具有至少约5.7％的孔隙率。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的PSAN球粒，其进一步包含孔隙率增强剂。5.如权利要求4所述的PSAN球粒，其中，所述孔隙率增强剂包含界面表面改性剂、成孔剂、或两者。6.如权利要求5所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂包括以下项中的至少一种：烷基磺酸盐聚合物、萘磺酸的碱金属盐、烷基磺酸的碱金属盐、聚苯乙烯磺酸的碱金属盐、或硫酸铝水合物。7.如权利要求5或权利要求6所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂的浓度是从400ppm至4,000ppm、从400ppm至1000ppm、从500ppm至900ppm、从600ppm至800ppm、约700ppm、2,000ppm至4,000ppm、从2,500ppm至3,900ppm、从3,000ppm至3,700ppm、或约3,500ppm。8.如权利要求6所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂包含烷基磺酸盐聚合物。9.如权利要求6所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂包含萘磺酸的碱金属盐或铵盐。10.如权利要求6所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂包含萘磺酸钠共
‑
甲醛共聚物。11.如权利要求6所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂包含烷基磺酸的碱金属盐。12.如权利要求6所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂包含聚苯乙烯磺酸的碱金属盐。13.如权利要求5所述的PSAN球粒，其中，所述界面表面改性剂还是晶体调晶剂。14.如权利要求5所述的PSAN球粒，其中，所述成孔剂包含以下项中的至少一种：白垩、直链烷基苯磺酸盐、磺酸、单烷基酚醚、或二烷基羟基胺醚。15.如权利要求1
‑
14中任一项所述的PSAN球粒，其中，所述钾盐包含氢氧化钾、硝酸钾、或硫酸钾中的至少一种。16.如权利要求1
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15中任一项所述的PSAN球粒，其中，所述PSAN球粒的堆积密度小于0.84kg/L。17.如权利要求1
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16中任一项所述的PSAN球粒，其中，所述PSAN球粒基本上缺失32℃的晶相变化。18.如权利要求1
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17中任一项所述的PSAN球粒，其中，所述PSAN球粒基本上缺失84℃的晶相变化。
19.如权利要求17或权利要求18所述的PSAN球粒，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。20.如权利要求19所述的PSAN球粒，其中，所述热分析包括差示扫描量热仪和热重分析仪分析。21.如权利要求1
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20中任一项所述的PSAN球粒，其中，在热循环所述PSAN球粒50次后，其中一个循环包括在15℃下4小时，随后在45℃下4小时，经热循环的PSAN球粒具有大于0.4kg的平均压碎强度，包括从0.4kg至2.0kg、0.5kg至1.5kg、0.6kg至1.0kg、或0.7kg至0.9kg。22.如权利要求1
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20中任一项所述的PSAN球粒，其中，在热循环所述PSAN球粒20次之后，其中一个循环包括在15℃下4小时，随后在45℃下4小时，所述经热循环的PSAN球粒的平均压碎强度大于非热循环的对照PSAN球粒的平均压碎强度。23.如权利要求22所述的PSAN球粒，其中，所述经热循环的PSAN球粒的平均压碎强度比所述非热循环的对照PSAN球粒的平均压碎强度大从5％至100％、10％至80％、20％至60％、或25％至40％。24.如权利要求1
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23中任一项所述的PSAN球粒，其中，在从约30℃至约50℃的平均白天环境温度和约10℃至约30℃的平均夜间温度下，所述PSAN球粒的保存期是至少两个月、至少四个月、或至少六个月。25.如权利要求1
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24中任一项所述的PSAN球粒，其中，所述PSAN球粒的晶畴比不含钾并且具有与所述PSAN球粒相似的密度和孔隙率的爆炸级硝酸铵球粒的晶畴更紧密堆积且更均匀。26.如权利要求1
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【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：