硝酸铵的表面改性研究
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农用硝酸铵改性方案_硝基NPK复合肥装置
王家明 , 等
农用硝酸铵改 性方案
硝基 N PK 复 合肥装置 表3 硝基 NPK 装置投 资估算
# 3 #
万元
- 1
表 1 原材料 和水电汽消耗定额 ( 吨 15- 15- 15 产 品计)
名称 硝酸铵 磷酸一铵 氯化钾 填充剂 包裹剂 包装袋 水 电 蒸汽 煤 p = 0 6 M Pa Q & 20 9 M J/ kg 胺片及包裹油 50 千克 / 袋 规格 ( N ) = 34% 标称 11- 44- 0 ( K 2O ) & 60% 消耗定额 0 336 t 0 346 t 0 254 t 0 09 t 5 5 kg 20 25 只 0 3t 35 kW# h 0 04 t 0 03 t 费用名称
3
产品质量和成本估算
本工艺可生产高、 中浓度多种配方的复合肥 , 产
品质量可达到 并优于 ∃复混肥料 ( 复 合肥料 ) % ( GB 15063- 2001) 技术指标 的要求。现以标称为 1515- 15 的硝基复合肥为例, 原材料和水电汽的消耗 定额见表 1, 成本估算见表 2。
4
装置投资估算
硫磷设计与粉体工程 2002 年第 6 期
S P & BMH R EL AT ED EN GI NEER ING
# 1 #
农用硝酸铵改性方案
硝基 NPK 复合ຫໍສະໝຸດ 装置210048)王家明 , 徐卫亚, 李明军, 姚永发
( 南化集团设计院, 江苏 南京 摘
要 : 针 对农用 硝酸铵 在使用中 出现的 问题, 提出 了将其改 性生产 硝基 NPK 复合肥 的方案。
自造粒机出来的粒状肥料经带式输送机送入一 段干燥, 在干燥机内与热风炉送来的热炉气进行并 流干燥; 出干燥机后经斗式提升机送入二段干燥并 与热风再一次并流干燥。物料在低温大风量的环境 中干燥到合适的含水率。 5、 冷却 、 筛分 、 破碎和包裹 经二段干燥后物 料已满足产品对含水率的要 求 , 经半成品斗式提升机提升进入振动筛 , 大颗粒经 破碎后与细粉一并作为返料返回造粒机。合格粒子 进入冷却机 , 冷却后进入成品筛、 包裹筒中 , 包裹后 的物料经成品带式输送机送至成品包装系统包装。 6、 尾气洗涤 造粒机的含尘尾气进入洗涤塔 , 经水洗涤后的 气体放空, 洗涤液送一段干燥尾气洗涤系统。 一段干燥的含尘尾气先经旋风除尘器除去大部 分的粉尘, 回收的粉尘回到返料输送机作为返料 ; 除 尘器排出的尾 气经两级洗涤并气液分 离后达标排 放。洗涤液经泵加压后 , 大部分用于造粒机尾气洗 涤。若以固体硝酸铵为原料 , 少部分洗涤液返回硝 酸铵浓溶液缓冲槽 , 溶解固体硝酸铵 ; 剩余部分经处 理后作为造粒机尾气洗涤系统的补充水 , 同时适量 加入工艺水。
阳离子型偶联表面活性剂改性硝酸铵性能研究
摘
要 ： 阳离子型偶联 表面活性 剂膨化处理 的改性 硝酸铵进行 了电镜扫 描 、 对 孔径 与孔容 分布 、 粒径分布 、 比
表面积 、 吸湿结块性及爆炸性能的实验研究 ， 抗 结果表 明 ： 同普 通硝酸铵 相 比， 阳离子 型偶联改性 硝酸铵 的晶形不 规则 ， 富含气孔 ； 比表面积大 ， 可达 ３８ ９５ ｍ ／ ；５ ６ ．６ｃ ｇ ９ ％有效孔 径处 于介孔范 围 ， 有较小 的粒径 范 围， 主要分 布在 １ ｏ ｍ 围内； ０～１ ｏ 范 ｏ 并且有 良好的抗吸湿结块性 ， 改性硝酸铵 的吸湿率 比普通硝酸铵的吸湿 率降低约 ６ ％ ｄ ｓｒ ｘ ｌｓｖ ｒｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｄ ｅ ｍｍｏ ｕ ｎｔａｅ ｔ ａｅ ｙ ｃ ｕ ｌ ｇ ｃ ｔ ｎ ｃ ｓ ｒａ － ｆｕ ｕ Ｔ ｅ ｐ ｗ ｅ ｕ ｔ ａ ｅ ｐｏ ｉｅ ｐ ｏ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｄ ａ １ ｎ ｉ ｌ ｆ ｉ ｎ ｍ ｉ ｔ ｒ ｔｄ ｂ ｏ ｐｉ ａｉ ｉ ｕ ｆｃ ｒ ｅ ｎ ｏ
（ ｃｏｌｆＣ ｅ ｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ｎｉ ｎｖｒｔ Ｓｉ ｃ ａｄ Ｔｃｎｌ ｙ ＪａｇｕＮ ｎ ｎ １０ ４ Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｈｍｉ ｇｎｅ ｎ ， ａｊ ｇＵ ｉ ｓｙｏ ｃ ｎｅ ｎ ｅ ｏ ｇ ，ｉｎｓ ａｊ ｇ２ ０９ ，ｈｎ ） ａＥ ｉ ｎ ｅｉ ｆ ｅ ｈ ｏ ｉ
破坏力仅为普通硝酸铵 的 １６， ／ 用其制得的粉状工业炸药具 有更好 的物理 性能 和爆炸性能 。 关键词 ： 阳离子型偶联 表面活性剂 ； 硝酸铵 ； 改性 中图分类号 ：Ｑ ２ ．５ Ｔ １６ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０６— ９ ０ ２０ ｏ ０ ２ ｏ １０ ４ ９ （０７）４— ０ ６一 ３
ｓ ｌ ｌｒｐ ｒ ｃｅ ｓｚ ｉｔ ｂ ｔ ｎ， ｉ ｌ ｉ ｒ ｕｅ ｎ １ ｍａ ｅ ａ ｔ ｌ ｉｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉ ｍａ ｎｙ ｄｓｉ ｔｄ ｉ ０～１０ ０ ｍ ， ｅｔｒｐ ｒｏ ａ ｃ ｓｏ ｔ —ｈ ｇ ｏ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｎ ｉ ｉ ｉ ｏ ｔｂ ０ ｂ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｆａ ｉ ｙ ｒ ｓ ｏ ｉ ｉ ａ ｄ ａ ｔ ｅ ｆ ｍ ｎ ｙ
改性硝酸铵自敏化结构特征
改性硝酸铵自敏化结构特征
修改性硝酸铵自敏化结构特征：
一、它包含一个有机封装层：一般用酯或脂的烷基芳香化合物有效地将爆药粒子封装，可以有效增加热释放率。
二、封装层上安装反应器元素：比如铝，Zr，Fe，Ti等金属，以及各种元素组成的能放射性物质，可以在反应过程中发挥缓冲作用，使破裂碳纳米纤维在封装层内表被完整破碎，火药粒子粒径细化，从而溶剂释出更多的反应试剂。
三、封装层上还夹带缓敏剂：一般是无机缓敏剂，有甲烷酸，碳酸和其他的缓敏剂，可以延缓火药粒子的发热释放，并降低其发烧特征。
四、可以增加催化剂和氧化剂：可以采用硫酸钾，氧化钙，铝粉，硝酸钾，硝酸钠等催化剂和氧化剂，从而使反应得到加速。
五、在封装层外部可以添加阻燃剂：这些阻燃剂可以有效抑制燃烧，从而有效地降低发烧稳定性，可以更安全地使用。
六、燃料溶液可以改性：一般都应该含有适当的水或乙醇，这样可以增加溶剂的热释放，使发烧更高，更稳定。
七、还要更换燃料配方：一般将弱攻击剂、细胞毒剂添加燃料，这样可以更好地增加其爆炸性能。
硝酸铵改性表征技术进展
２１ ０ ０年 第 ８期 第３ ７卷 总第 ２ ８期 ０
广
东
化ห้องสมุดไป่ตู้
工
２９ｌ
ｗｗｗ．ｄ ｈ ｍ．ｏ ｇ ｃ ｅ ｃ ｍ
硝 酸铵 改 性 表 征 技 术 进 展
周 军 成 ，开 俊 俊
（ 东 宏大 增化 民爆有 限责 任公 司 ，广 东 增城 ５ ０ ） 广 １ ０ １ ３
【 要】 摘 文章介绍了 硝酸铵的物理化学性质， 说明了硝酸铵改性效果表征的重要性，综合 国内
硝酸铵是一种氧化剂 ，能够和 还原 剂发生氧化还原反应 。 硝酸铵能够和某些金属进行反应 ， 有水存在 时，反应加快 。反
应生成不稳定的亚硝酸盐 。 亚硝 酸盐继 续分解 ， 增大了硝酸铵 爆炸的可能性 。 酸铵不易与铝 、锡等金属作 用，所以在硝铵 硝 炸药的生产 中多 用铝制设备 。由于 硝酸铵具有氧化性 ，当其粘 附于 纸片、布 、麻袋等 纤维性物 质时 ， 不太高的温度下就可 在
能产生加速 的氧化还原反应而 引起 自燃 。 在一般情况 下，ＡＮ是 稳定和安全的 ，纯净 的 Ａ 就是 Ｎ 加热 到了 ３ ０℃也不会分解 ， ０ 但是 随着温 度的升 高以及杂质参 与的作用 ，ＡＮ就会分解 ，放出热量 ，影响其物理性质和化学 性质 ，从而导致燃烧或爆炸 。ＡＮ可能发生 的分解反应有 ：
１０Ｕ ｕｎｃｌｅ １ Ｊ ａ ｎＫ．Ｋ ａ Ｕｎｌ ｔＪ ｕｎ
（ ａ ｇ ｏ ｇＨｏ ｇ ａ ｅｇ ｕ ｌｓｎ ｉｉａ Ｏ．Ｌｄ， ｕ ｎ ｚ ｏ Ｉ ０ ， ｈｎ ） Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｎ ｄ ｚｎ ｈ ａＢ ａｔ ｇＣｖｌ ｎＣ ， ｔ．Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ５ ０ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ３
１ ９ ９℃ ６ ． １ ５ ２ ℃ ２ ． ８ ． ４ ２℃
广
东
化ห้องสมุดไป่ตู้
工
２９ｌ
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硝 酸铵 改 性 表 征 技 术 进 展
周 军 成 ，开 俊 俊
（ 东 宏大 增化 民爆有 限责 任公 司 ，广 东 增城 ５ ０ ） 广 １ ０ １ ３
【 要】 摘 文章介绍了 硝酸铵的物理化学性质， 说明了硝酸铵改性效果表征的重要性，综合 国内
硝酸铵是一种氧化剂 ，能够和 还原 剂发生氧化还原反应 。 硝酸铵能够和某些金属进行反应 ， 有水存在 时，反应加快 。反
应生成不稳定的亚硝酸盐 。 亚硝 酸盐继 续分解 ， 增大了硝酸铵 爆炸的可能性 。 酸铵不易与铝 、锡等金属作 用，所以在硝铵 硝 炸药的生产 中多 用铝制设备 。由于 硝酸铵具有氧化性 ，当其粘 附于 纸片、布 、麻袋等 纤维性物 质时 ， 不太高的温度下就可 在
能产生加速 的氧化还原反应而 引起 自燃 。 在一般情况 下，ＡＮ是 稳定和安全的 ，纯净 的 Ａ 就是 Ｎ 加热 到了 ３ ０℃也不会分解 ， ０ 但是 随着温 度的升 高以及杂质参 与的作用 ，ＡＮ就会分解 ，放出热量 ，影响其物理性质和化学 性质 ，从而导致燃烧或爆炸 。ＡＮ可能发生 的分解反应有 ：
１０Ｕ ｕｎｃｌｅ １ Ｊ ａ ｎＫ．Ｋ ａ Ｕｎｌ ｔＪ ｕｎ
（ ａ ｇ ｏ ｇＨｏ ｇ ａ ｅｇ ｕ ｌｓｎ ｉｉａ Ｏ．Ｌｄ， ｕ ｎ ｚ ｏ Ｉ ０ ， ｈｎ ） Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｎ ｄ ｚｎ ｈ ａＢ ａｔ ｇＣｖｌ ｎＣ ， ｔ．Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ５ ０ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ３
１ ９ ９℃ ６ ． １ ５ ２ ℃ ２ ． ８ ． ４ ２℃
硝酸铵表面包覆改性的实验研究
改 变 各组 分 的 比例 ， 别 复合 后 对 硝酸 铵 进行 包 覆 分 处 理 ， 过 取样 进行 熔 点测定 ， 而确 定 复合包 覆剂 通 从
的优劣 性 ， 优化 配 方 比例 。
２ ２ ２ 吸湿 性试 验 ．．
准 确称 取 ２ｇ 。的上 述 各 样 品 和 纯 硝 酸 铵 ， （ ）
素 。
近年 来 ， 工 业 炸 药 领域 ，以乳 化 炸 药 为 代 表 在 的含水 炸 药得 到 了推广 和应 用 ， 决 了普 通 工业 炸 解 药 抗水 性 差、 全性 低 的 问题 。但 是 出于 生产 成本 、 安 生 产 工艺 条件 以及 用 户 的使 用 习 惯方 面 的原 因 ， 粉 状 和粒状 硝铵 炸 药仍 然是 我 国工 业 炸药 生产 和使用 中的主要 品种 之 一［ 。 由于粉状 硝 铵 炸药 在某 些 方 １ ］ 面存 在 不足 ，如炸 药 吸湿 和结 块等 导 致工 业 炸药失
去 爆 炸性 能 或 爆 炸 能 力减 弱 ，既 影 响 了其 使用 ， 又
上 述学 者虽 然 都在 同程度 上取 得 了一定 的效 果， 但所 用包 覆 材料 大 多价格 不 菲 ， 覆工 艺较 为复 包 杂。 本文 提 出 了一种 新 的包覆 工艺 和 配方 比例 ， 经 并 过 实践 应用初 步 取 得 了成效 。
［ 摘 要］ 文章 主要 对包覆硝酸铵所选用材料 的复合工艺及技术要求等进行 研究 。 通过对 硝酸铵 颗粒 表面进行处
理 ， 过熔 点 测 定 试 验 、 湿 性试 验 和 扫 描 电镜 图像 等 来 表 征 包 覆 效 果 ， 而 得 出 较 佳 的硝 酸铵 表 面 改 性 的包 覆剂 经 吸 从 配 比 ， 酸 铵 的 吸 湿 性 也 得 到 了改 善 。 硝
接触角表征粉体硝酸铵改性效果的研究
ｌ～８改性 硝酸铵样 品制 备 ：按添加 量分别 为硝酸 铵 的 ０１ ． ％、０２ ．％、０３ ． ％、０４ ． ％、０５ ． ％、０６ ． ％、 ０８ ． ％、１ ％ （ ． ０ Ｗ％）的配 比，准 确称量 十八胺 加入过 筛 的硝酸铵 中 ，于 室温 下研 磨 十分钟 后 ，放入 ８ ＂ ５＂ － ９￣ ０Ｃ烘箱 中干燥 １ 时 ，再 继续研 磨 ｌ小时 ，样 品放 入干燥 器 中； 小
以有 效地 表征粉 状硝酸 铵 的改性效 果 。
２ 实验方法
２１样 品制备 ． 十八胺 ：进 口，纯度 为 ９ ％， 先在室温下研磨 ｌ 分钟 ， ０ 然后放入 ８，９ ￣烘箱中干燥 １ ５－ ０ － Ｃ ． 小时， 再在 ８ ～９ ℃研磨 １ ５ Ｏ 小时，过 １０目筛，样品放入干燥器中； ０
剂添加量 爆炸性能的关系 ，结果表明两者之间存在 一致性 ，可 以用接触 角来表征粉状硝酸铵 的改性效果。 关键词 接触角 改性硝酸铵 中图分类号 Ｔ ６ ． Ｑ５ ０４
１ 引言
无梯 粉状硝 酸铵炸 药 因为不含梯 恩梯 而受到 人们 的欢 迎 ， 但与铵 梯炸 药相 比 ， 其爆 炸性 能差距很 大 ， 其殉 爆距 离、爆速 和作 功能力远 不如铵 梯炸 药 。一 方面 ，干燥 的硝 酸铵颗 粒硬 度较大 ，采用 轮碾进 行细 化 时 ，其细度 达到 一定值 后难 以进一 步 降低 ，从而影 响爆炸 性 能；另一 方面 ，由于硝 酸铵具 有高极性 表
面和多孔结构，易吸湿结块影响炸药性 能，同时高极性的硝酸铵难以与非极性的油相物质 （ 还原剂） 很 好地 耦合 ，导致氧 化剂 和还原剂 接触 不紧密 ，影 响爆轰 反应效 率…。 国内的无梯硝酸铵炸约 业生产中一般采用 以脂肪胺为代表的表面活性剂与硝酸铵进行混合粉碎 ＿ ［
以有 效地 表征粉 状硝酸 铵 的改性效 果 。
２ 实验方法
２１样 品制备 ． 十八胺 ：进 口，纯度 为 ９ ％， 先在室温下研磨 ｌ 分钟 ， ０ 然后放入 ８，９ ￣烘箱中干燥 １ ５－ ０ － Ｃ ． 小时， 再在 ８ ～９ ℃研磨 １ ５ Ｏ 小时，过 １０目筛，样品放入干燥器中； ０
剂添加量 爆炸性能的关系 ，结果表明两者之间存在 一致性 ，可 以用接触 角来表征粉状硝酸铵 的改性效果。 关键词 接触角 改性硝酸铵 中图分类号 Ｔ ６ ． Ｑ５ ０４
１ 引言
无梯 粉状硝 酸铵炸 药 因为不含梯 恩梯 而受到 人们 的欢 迎 ， 但与铵 梯炸 药相 比 ， 其爆 炸性 能差距很 大 ， 其殉 爆距 离、爆速 和作 功能力远 不如铵 梯炸 药 。一 方面 ，干燥 的硝 酸铵颗 粒硬 度较大 ，采用 轮碾进 行细 化 时 ，其细度 达到 一定值 后难 以进一 步 降低 ，从而影 响爆炸 性 能；另一 方面 ，由于硝 酸铵具 有高极性 表
面和多孔结构，易吸湿结块影响炸药性 能，同时高极性的硝酸铵难以与非极性的油相物质 （ 还原剂） 很 好地 耦合 ，导致氧 化剂 和还原剂 接触 不紧密 ，影 响爆轰 反应效 率…。 国内的无梯硝酸铵炸约 业生产中一般采用 以脂肪胺为代表的表面活性剂与硝酸铵进行混合粉碎 ＿ ［
硝酸铵粉体复合改性剂的研究
岩 石粉 状 铵梯 油 炸 药的爆 炸 性 能 。
关键词： 表面活性剂； 改性； 硝酸铵
中 图分类 号 ： ＴＱ５ ０ ４ ６．
文献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ：６１０３ （０２０—０００ １７—９２２ ０）２ ４—３ ０
两 性 结构 特 征 ， 它可 以包 覆 在 硝 酸 铵 颗 粒 表 面 ， 也
２ 复 合 改 性 剂 对 硝 酸 铵 粉 体 表 面 的 改 性 机 理
硝酸 铵本 身 的 吸湿 性 、 晶 性和 结 块性 三者 之 多
间 是相 互 关联 的 。 量水 分 的存 在是 硝 酸铵 发 生晶 少 变 的 重 要条 件 ， 酸 铵 吸 湿 后 ， 近 颗 粒之 问形 成 硝 邻
粉 状和 粒 状硝 铵 炸药 ， 然是 工业 炸 药生 产 和使 用 仍 中的 主要 部分 ［ 而 粉状 硝 铵炸 药在 某些 方 面存 在 。
可 以强 化有 机 包覆 剂 的包 覆作 用 ， 可 以改 善硝 酸 还 铵 的 晶体结 构 ， 增加 比表 面积 。 因此 ， 它是 一 种效 果 优 良、 景 广泛 的 硝酸 铵 的综 合 改性 剂 。 前 当表 面活 性剂 与 粉体 硝 酸铵 混合 时 ， 由于表 面 活性 剂 亲水 性 的 极 性 基 团 与 硝 酸铵 分 子 中 的离 子
膨 化 硝 酸 铵 生 产 过 程 中， 用 的 改 性 剂 为 固 采
择及 其 分散 工 艺 ， 改性 剂 主要 由表 面活 性剂 与分 其 散剂 组 成 。常 用 的表 面活 性剂 主 要分 为 四类 ： 阴离
子 表面 活性 剂 ， 十二 烷 基苯 磺 酸钠 、 二烷 胺 、 如 十 十 八烷 胺 等 ； 阳离 子 表 面活 性剂 ， 十八 烷 胺硝 酸盐 ， 如
关键词： 表面活性剂； 改性； 硝酸铵
中 图分类 号 ： ＴＱ５ ０ ４ ６．
文献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ：６１０３ （０２０—０００ １７—９２２ ０）２ ４—３ ０
两 性 结构 特 征 ， 它可 以包 覆 在 硝 酸 铵 颗 粒 表 面 ， 也
２ 复 合 改 性 剂 对 硝 酸 铵 粉 体 表 面 的 改 性 机 理
硝酸 铵本 身 的 吸湿 性 、 晶 性和 结 块性 三者 之 多
间 是相 互 关联 的 。 量水 分 的存 在是 硝 酸铵 发 生晶 少 变 的 重 要条 件 ， 酸 铵 吸 湿 后 ， 近 颗 粒之 问形 成 硝 邻
粉 状和 粒 状硝 铵 炸药 ， 然是 工业 炸 药生 产 和使 用 仍 中的 主要 部分 ［ 而 粉状 硝 铵炸 药在 某些 方 面存 在 。
可 以强 化有 机 包覆 剂 的包 覆作 用 ， 可 以改 善硝 酸 还 铵 的 晶体结 构 ， 增加 比表 面积 。 因此 ， 它是 一 种效 果 优 良、 景 广泛 的 硝酸 铵 的综 合 改性 剂 。 前 当表 面活 性剂 与 粉体 硝 酸铵 混合 时 ， 由于表 面 活性 剂 亲水 性 的 极 性 基 团 与 硝 酸铵 分 子 中 的离 子
膨 化 硝 酸 铵 生 产 过 程 中， 用 的 改 性 剂 为 固 采
择及 其 分散 工 艺 ， 改性 剂 主要 由表 面活 性剂 与分 其 散剂 组 成 。常 用 的表 面活 性剂 主 要分 为 四类 ： 阴离
子 表面 活性 剂 ， 十二 烷 基苯 磺 酸钠 、 二烷 胺 、 如 十 十 八烷 胺 等 ； 阳离 子 表 面活 性剂 ， 十八 烷 胺硝 酸盐 ， 如
硝酸铵吸湿结块改性研究进展
2017年10月硝酸铵吸湿结块改性研究进展戴礼高俊周莹张洪秀蔡东臧雄（营口天元化工研究所股份有限公司，辽宁营口115004）摘要：随着硝酸铵在工农业生产和国防军事方面的应用越来越广泛，研究者对其吸湿结块性的改性研究也越来越多，本文归纳总结了目前常用的一些改性剂的种类、改性原理以及改性效果等。
关键词：硝酸铵;吸湿结块;改性硝酸铵是一种易溶于水的盐，由科学家J.R.格劳贝尔于1659年首次制得。
随着合成氨工业的发展，硝酸铵的生产于20世纪中期得到了迅速发展[1-2]。
然而硝酸铵较强的吸湿性，严重地影响了它在各个领域的应用[3-4]。
因此，改善硝酸铵的吸湿结块性成为硝酸铵应用的研究热点。
1硝酸铵的吸湿结块性及其改性物质的吸湿性主要是指物质暴露在空气中自行从环境中吸收水分的性质[5]。
物质的结块现象是指颗粒状物质自然地积聚成为密实块状物，失去松散状态的现象。
为了改进硝酸铵吸湿结块的缺点，研究者采取了很多物理防护措施。
但是这些物理手段虽然在一定程度上降低了硝酸铵的吸湿结块性能，但并不能从根本上消除硝酸铵的吸湿结块性的缺点。
因此，国内外研究者进行了大量利硝酸铵的表面改性研究，并取得了一定的研究成果。
表面改性剂主要分为两大类：有机表面改性剂和无机表面改性剂。
1.1有机表面改性剂及其研究进展用于硝酸铵吸湿性改善的有机表面改性剂主要有：表面活性剂、高分子材料和有机疏水物。
（1）表面活性剂改性在硝酸铵改性中，使用较多的是阳离子表面活性剂，其次是阴离子表面活性。
但是随着研究的不断深入，逐渐出现了将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复合制得复合表面活性剂。
殷鹏刚等[6]利用自组装成膜技术在硝酸铵表面形成一层一层均匀的十八胺分子膜,硝酸铵的吸湿性下降到纯硝酸铵的58.6%。
陈天云[7]和叶志文[8]等对不同种类的表面活性剂改性硝酸铵的吸湿性进行了研究，最终认为复合表面活性剂的效果最好，阳离子表面活性剂次之，阴离子表面活性剂最差。
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（ 3） 经 PVAC 包覆效果好的 AN1 、PAM 包覆改 性的 AN2 在 24h 内 吸 湿 率 分 别 降 低 了 32． 8% 、 24． 1% ，吸湿性有了一定的降低，PEG 包覆的 AN3
在 － 0． 085MPa，50℃ 下经 PEG 改性的硝酸铵吸湿率 下降 22． 4% 。如要获得更好的效果，包覆工艺条件 非常重要。
将 20g 烘干研碎过筛后的硝酸铵加入已配好的 包覆剂溶液中，包覆剂的加入量分别为硝酸铵的质 量分数 2% 、5% ，搅拌速度 1000r / min，回流一段时 间成均匀的悬浊液，经减压蒸馏（ PVAC 的反应条件 70℃ 、－ 0． 085MPa，PAM 反 应 条 件 95℃ 、－ 0． 100 MPa，PEG 反应条件为 60℃ 、－ 0． 085MPa） 、过滤后 干燥，得到表面改性过的硝酸铵 AN1 、AN2 、AN3 （ 对 应的包覆材料为 PVAC、PAM、PEG） 。 3 产品性能表征 3． 1 DSC 表征
2011 年 12 月
硝酸铵的表面改性研究 郑俊杰等
·21·
（ a）
（ b） （ a） AN0 、AN1 、AN2 、AN3 的吸湿曲线； （ b） AN0 、AN3 （ 两种温度改性） 吸湿曲线
图 3 包覆前后的吸湿时间曲线
示反应过快导致包覆材料析出较快，聚结在硝酸铵 表面，不能很好地对表面进行包覆改性。 3． 3 SEM 表征
SEM 由日 本 电 子 公 司 生 产，型 号 为 JSM-6380 LV，改性硝酸铵的 SEM 见图 4。
图 4（ a） 显示在 30kV 电压放大 300 倍下看到硝 酸铵颗粒表面比较粗糙，凹凸不平，呈气孔状； 图 4 （ b） 在放大 300 倍下显示经 PVAC 包覆后的硝酸铵 呈球形状，表面相对光滑，分散较均匀； 图 4（ c） 放大 200 倍下显示改性后的硝酸铵呈球形状，表面较圆 滑，但局部颗粒聚结成团； 图 4（ d） 看出，在放大 500 倍下经 PEG 改性的硝酸铵表面呈“褶皱状”膜，硝酸 铵表面粗糙凹凸不平，并不与 PVAC、PAM 改性的硝 酸铵相似，与图 4 （ b） 、图 4 （ c） 相比，该条件下的包 覆效果不是太好，这与制备改性体时的温度、搅拌速 度、压力条件有关。吸湿曲线与此结论相吻合。
2011 年 12 月
硝酸铵的表面改性研究 郑俊杰等
·19·
*
硝酸铵的表面改性研究
郑俊杰①② 蔡宝虎① 卫延安① ①南京理工大学化工学院（ 江苏南京，210094） ②国家民用爆破器材质量监督检验中心（ 江苏南京，210094）
［摘 要］ 针对硝酸铵常温下极易吸湿结块问题，通过液相分离包覆技术对硝酸铵进行表面改性研究，分别选用 聚醋酸乙烯酯（ PVAC） 、聚丙烯酰胺（ PAM） 、聚乙二醇（ PEG） 作为包覆材料，利用扫描电子显微镜（ SEM） 、差示扫描 量热仪（ DSC） 对改性的硝酸铵进行表征。试验结果表明： 利用 PVAC、PAM 包覆后的改性效果较好，硝酸铵外表呈 球状，流散性较好，改性后的硝酸铵 24 h 的吸湿率可分别下降 32． 8% 、24． 1% ，PEG 在 － 0． 085MPa，50℃ 改性的硝 酸铵吸湿性下降了 22． 4% 。 ［关键词］ 硝酸铵 表面改性 液相分离 扫描电子显微镜 差示扫描量热仪 吸湿性 ［分类号］ TQ441． 12 O647． 2
为了使 PEG 得到更好的改性效果，控制工艺条 件，在原来基础上降低了反应温度。图 3（ b） 显示了 在 － 0． 085MPa，60℃ 和 50℃ 下 PEG 改性的硝酸铵 的吸湿曲线。AN3 （ 50℃ ） 比 AN3 （ 60℃ ） 吸湿率降低 了13 ． 2 % ，比AN0 的吸湿率下降了22 ． 4 % ，结果显
吸湿性方面： 聚合物成膜性优良，韧性和弹性 大，能承受硝酸铵晶变引起的体积变化，且非极性基 团在包覆层外面隔绝外界水分的进入，从而有效地 降低吸湿。PEG 分子中虽然含有极性基团，但它的 非极性基团空间体积没有 PVAC 的大，两者比较起 来 PEG 并不能很好地阻碍水分的进入，进而防吸湿 效果不如其他两种好。 5 结论
引言 在工业炸药［1］领域，乳化炸药的出现解决了普
通工业炸药的抗水性差、安全性低的问题，但由于成 本和使用习惯的原因，粉状硝铵炸药仍占有一定的 地位［2］。由于硝酸铵晶粒吸湿性很强［3］，粉状硝铵 炸药的吸湿结块导致工业炸药降低甚至失去爆炸性 能，因而降低硝酸铵的吸湿性，提高炸药的储存期限 成为该领域亟待解决的问题之一。
本文通过液相分离包覆技术采用 PVAC、PAM、 PEG 对硝酸铵进行包覆，并期望得到较好的防吸湿 材料。 1 实验装置
试验装置是一减压蒸馏装置，见图 1。
图 1 硝酸铵改性实验装置
2 样品制备 包覆材料： PVAC、PAM、PEG； 根据材料选择合
适的溶剂： 乙酸乙酯、水、甲醇。将 PVAC 溶于乙酸 乙酯，PAM 溶于水，PEG 溶于甲醇，配成质 量 分 数 4% 的溶液备用。
加入量 5%
△H
峰2
/（ J·g －1 ）
T/ ℃
－ 18． 51
91． 93
－ 13． 85
90． 65
－ 20． 18
93． 13
－ 14． 17
89． 74
△H /（ J·g －1 ）
－ 15． 26 － 9． 37 － 4． 26 － 3． 27
为10 ℃ / min； 常压氮气气氛下测试； 氮气流量0． 02 L / min； 样品质量为1． 500 mg，测试结果见表 1 及图 2。表 1 中的△H 由积分得到，峰 1、峰 2 分别代表硝 酸铵Ⅳ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅱ相变峰。
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爆 破 器 材 Explosive Materials
第 40 卷第 6 期
时蒸馏速度越快，改性剂也越容易聚结跺叠在颗粒 表面。 4 理论分析
热稳定方面： 通过 X 射线衍射结构分析［11 ， － 12］ 硝酸铵包含许多氢键网络，即 NH4+ 的 H 和 NO3－ 的 O 形成不同维度上的氢键。在包覆剂分子中含有羰 基、酰胺基等极性基团，这些极性基团容易与 NH4+ 和 NO3－ 形成氢键，阻碍了 NH4+ 、NO3－ 的振动，这样 Ⅲ—Ⅱ的相转变温度升高或者该处的焓变减小，若 继续提高聚合物的量，甚至可以使Ⅲ—Ⅱ的峰消失。
硝酸铵固有的表面形貌和吸湿性是相互联系 的。硝酸铵容易吸湿是由于其表面能很高，在常温 下极易吸附空气中的水分而降低表面能值［4］，而水 分的存在将导致硝酸铵进行晶型转变。硝酸铵吸湿 后，邻近颗粒 形 成“盐 桥 ”，使 得 硝 酸 铵 颗 粒 紧 紧 地 连接成一体，形成硬块； 其次硝酸铵表面呈多孔毛细 状，具有较 大 的 比 表 面 和 剩 余 力 场［5］，这 样 可 以 更 强地吸附水分子。
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爆 破 器 材 Explosive Materials
第 40 卷第 6 期
样品 包覆剂
AN0
—
AN1 PVAC
AN2
PAM
AN3
PEG
表 1 包覆剂加入量为 2% 、5% 时硝酸铵包覆前后的 DSC 试验
峰1 T/ ℃ 50． 12 50． 47 55． 61 53． 14
加入量 2%
△H
DSC 由瑞士梅特勒托利多公司生产，升温速率
* 收稿日期： 2011-09-02 作者简介： 郑俊杰（ 1973 ～ ） ，女，硕士，主要从事民用爆炸物品的工艺研究。 通讯作者： 蔡宝虎（ 1987 ～ ） 男，硕士，主要从事分子间炸药的工艺研究。E-mail： caibaohu@ 163． com
峰2
/（ J·g －1 ）
T/ ℃
－ 18． 51
91． 93
－ 14． 71
89． 45
－ 22． 53
92． 11
－ 12． 10
90． 88
△H /（ J·g －1 ）
－ 15． 26 － 13． 98 － 4． 34 － 7． 89
峰1 T/ ℃ 50． 12 50． 36 55． 45 53． 87
数据显示，添加量为 5% 时，AN2 的峰 2 焓变值 为 4． 26 J / g，比 2% 的 4． 34 J / g 要小，虽然添加量 5% 时Ⅲ—Ⅱ转变焓变减小幅度大、效果好，但综合 考虑成本因素，应选择添加剂的量为 2% 。
图 2 清晰地看出，该三种添加包覆剂对硝酸铵 的相转变有一定的影响，2 个吸收峰的位置基本差 不多，但峰的强度各有不同； 其次在添加剂作用下， 硝酸铵的峰 1 和峰 2 焓变值有所下降，尤其 AN3 的 Ⅲ—Ⅱ焓变值减小的幅度最大，从 15． 26 J / g 降至 3． 27 J / g。说明该类包覆剂对硝酸铵Ⅲ—Ⅱ的转变 有抑制作用，当温度发生变化时，颗粒宏观体积不会 发生较大变化，这样有助于防止结块现象。
（ a）
（ b）ห้องสมุดไป่ตู้（ a） 添加量为 2% ； （ b） 添加量为 5% 图 2 硝酸铵及改性产品的 DSC 曲线
表 1 显示 AN1 、AN2 、AN3 的Ⅳ—Ⅲ的转变温度 向后偏移，最大后移至 55． 61℃ ； Ⅳ—Ⅲ的焓变值最 大幅度减少到 12． 10 J / g； PVAC、PEG 可以减小硝 酸铵Ⅳ—Ⅲ的相转变焓，而 PAM 略有增加，对Ⅳ— Ⅲ转变 PVAC、PEG 二者的效果优于 PAM。
图4（ e） 在原有条件下固定压力、搅拌强度，改 变 体系的温度为50℃ ，发现在 － 0． 085MPa下，50℃
（ a） AN0 ； （ b） AN1 ； （ c） AN2 ； （ d） AN3 ； （ e） AN3 （ 50℃ ）
图 4 改性前后硝酸铵的 SEM
时 PEG 包覆的要比 60℃ 包覆的效果好，外表更均 匀。搅拌越强，颗粒分布越均匀，压力越大溶剂减压
（ 1） 含有极性基团和非极性基团的聚合物是一 种很好的防止硝酸铵吸湿的材料，在聚合物分子中 的非极性部分要有一定的空间位阻。
在 － 0． 085MPa，50℃ 下经 PEG 改性的硝酸铵吸湿率 下降 22． 4% 。如要获得更好的效果，包覆工艺条件 非常重要。
将 20g 烘干研碎过筛后的硝酸铵加入已配好的 包覆剂溶液中，包覆剂的加入量分别为硝酸铵的质 量分数 2% 、5% ，搅拌速度 1000r / min，回流一段时 间成均匀的悬浊液，经减压蒸馏（ PVAC 的反应条件 70℃ 、－ 0． 085MPa，PAM 反 应 条 件 95℃ 、－ 0． 100 MPa，PEG 反应条件为 60℃ 、－ 0． 085MPa） 、过滤后 干燥，得到表面改性过的硝酸铵 AN1 、AN2 、AN3 （ 对 应的包覆材料为 PVAC、PAM、PEG） 。 3 产品性能表征 3． 1 DSC 表征
2011 年 12 月
硝酸铵的表面改性研究 郑俊杰等
·21·
（ a）
（ b） （ a） AN0 、AN1 、AN2 、AN3 的吸湿曲线； （ b） AN0 、AN3 （ 两种温度改性） 吸湿曲线
图 3 包覆前后的吸湿时间曲线
示反应过快导致包覆材料析出较快，聚结在硝酸铵 表面，不能很好地对表面进行包覆改性。 3． 3 SEM 表征
SEM 由日 本 电 子 公 司 生 产，型 号 为 JSM-6380 LV，改性硝酸铵的 SEM 见图 4。
图 4（ a） 显示在 30kV 电压放大 300 倍下看到硝 酸铵颗粒表面比较粗糙，凹凸不平，呈气孔状； 图 4 （ b） 在放大 300 倍下显示经 PVAC 包覆后的硝酸铵 呈球形状，表面相对光滑，分散较均匀； 图 4（ c） 放大 200 倍下显示改性后的硝酸铵呈球形状，表面较圆 滑，但局部颗粒聚结成团； 图 4（ d） 看出，在放大 500 倍下经 PEG 改性的硝酸铵表面呈“褶皱状”膜，硝酸 铵表面粗糙凹凸不平，并不与 PVAC、PAM 改性的硝 酸铵相似，与图 4 （ b） 、图 4 （ c） 相比，该条件下的包 覆效果不是太好，这与制备改性体时的温度、搅拌速 度、压力条件有关。吸湿曲线与此结论相吻合。
2011 年 12 月
硝酸铵的表面改性研究 郑俊杰等
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*
硝酸铵的表面改性研究
郑俊杰①② 蔡宝虎① 卫延安① ①南京理工大学化工学院（ 江苏南京，210094） ②国家民用爆破器材质量监督检验中心（ 江苏南京，210094）
［摘 要］ 针对硝酸铵常温下极易吸湿结块问题，通过液相分离包覆技术对硝酸铵进行表面改性研究，分别选用 聚醋酸乙烯酯（ PVAC） 、聚丙烯酰胺（ PAM） 、聚乙二醇（ PEG） 作为包覆材料，利用扫描电子显微镜（ SEM） 、差示扫描 量热仪（ DSC） 对改性的硝酸铵进行表征。试验结果表明： 利用 PVAC、PAM 包覆后的改性效果较好，硝酸铵外表呈 球状，流散性较好，改性后的硝酸铵 24 h 的吸湿率可分别下降 32． 8% 、24． 1% ，PEG 在 － 0． 085MPa，50℃ 改性的硝 酸铵吸湿性下降了 22． 4% 。 ［关键词］ 硝酸铵 表面改性 液相分离 扫描电子显微镜 差示扫描量热仪 吸湿性 ［分类号］ TQ441． 12 O647． 2
为了使 PEG 得到更好的改性效果，控制工艺条 件，在原来基础上降低了反应温度。图 3（ b） 显示了 在 － 0． 085MPa，60℃ 和 50℃ 下 PEG 改性的硝酸铵 的吸湿曲线。AN3 （ 50℃ ） 比 AN3 （ 60℃ ） 吸湿率降低 了13 ． 2 % ，比AN0 的吸湿率下降了22 ． 4 % ，结果显
吸湿性方面： 聚合物成膜性优良，韧性和弹性 大，能承受硝酸铵晶变引起的体积变化，且非极性基 团在包覆层外面隔绝外界水分的进入，从而有效地 降低吸湿。PEG 分子中虽然含有极性基团，但它的 非极性基团空间体积没有 PVAC 的大，两者比较起 来 PEG 并不能很好地阻碍水分的进入，进而防吸湿 效果不如其他两种好。 5 结论
引言 在工业炸药［1］领域，乳化炸药的出现解决了普
通工业炸药的抗水性差、安全性低的问题，但由于成 本和使用习惯的原因，粉状硝铵炸药仍占有一定的 地位［2］。由于硝酸铵晶粒吸湿性很强［3］，粉状硝铵 炸药的吸湿结块导致工业炸药降低甚至失去爆炸性 能，因而降低硝酸铵的吸湿性，提高炸药的储存期限 成为该领域亟待解决的问题之一。
本文通过液相分离包覆技术采用 PVAC、PAM、 PEG 对硝酸铵进行包覆，并期望得到较好的防吸湿 材料。 1 实验装置
试验装置是一减压蒸馏装置，见图 1。
图 1 硝酸铵改性实验装置
2 样品制备 包覆材料： PVAC、PAM、PEG； 根据材料选择合
适的溶剂： 乙酸乙酯、水、甲醇。将 PVAC 溶于乙酸 乙酯，PAM 溶于水，PEG 溶于甲醇，配成质 量 分 数 4% 的溶液备用。
加入量 5%
△H
峰2
/（ J·g －1 ）
T/ ℃
－ 18． 51
91． 93
－ 13． 85
90． 65
－ 20． 18
93． 13
－ 14． 17
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△H /（ J·g －1 ）
－ 15． 26 － 9． 37 － 4． 26 － 3． 27
为10 ℃ / min； 常压氮气气氛下测试； 氮气流量0． 02 L / min； 样品质量为1． 500 mg，测试结果见表 1 及图 2。表 1 中的△H 由积分得到，峰 1、峰 2 分别代表硝 酸铵Ⅳ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅱ相变峰。
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第 40 卷第 6 期
时蒸馏速度越快，改性剂也越容易聚结跺叠在颗粒 表面。 4 理论分析
热稳定方面： 通过 X 射线衍射结构分析［11 ， － 12］ 硝酸铵包含许多氢键网络，即 NH4+ 的 H 和 NO3－ 的 O 形成不同维度上的氢键。在包覆剂分子中含有羰 基、酰胺基等极性基团，这些极性基团容易与 NH4+ 和 NO3－ 形成氢键，阻碍了 NH4+ 、NO3－ 的振动，这样 Ⅲ—Ⅱ的相转变温度升高或者该处的焓变减小，若 继续提高聚合物的量，甚至可以使Ⅲ—Ⅱ的峰消失。
硝酸铵固有的表面形貌和吸湿性是相互联系 的。硝酸铵容易吸湿是由于其表面能很高，在常温 下极易吸附空气中的水分而降低表面能值［4］，而水 分的存在将导致硝酸铵进行晶型转变。硝酸铵吸湿 后，邻近颗粒 形 成“盐 桥 ”，使 得 硝 酸 铵 颗 粒 紧 紧 地 连接成一体，形成硬块； 其次硝酸铵表面呈多孔毛细 状，具有较 大 的 比 表 面 和 剩 余 力 场［5］，这 样 可 以 更 强地吸附水分子。
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第 40 卷第 6 期
样品 包覆剂
AN0
—
AN1 PVAC
AN2
PAM
AN3
PEG
表 1 包覆剂加入量为 2% 、5% 时硝酸铵包覆前后的 DSC 试验
峰1 T/ ℃ 50． 12 50． 47 55． 61 53． 14
加入量 2%
△H
DSC 由瑞士梅特勒托利多公司生产，升温速率
* 收稿日期： 2011-09-02 作者简介： 郑俊杰（ 1973 ～ ） ，女，硕士，主要从事民用爆炸物品的工艺研究。 通讯作者： 蔡宝虎（ 1987 ～ ） 男，硕士，主要从事分子间炸药的工艺研究。E-mail： caibaohu@ 163． com
峰2
/（ J·g －1 ）
T/ ℃
－ 18． 51
91． 93
－ 14． 71
89． 45
－ 22． 53
92． 11
－ 12． 10
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－ 15． 26 － 13． 98 － 4． 34 － 7． 89
峰1 T/ ℃ 50． 12 50． 36 55． 45 53． 87
数据显示，添加量为 5% 时，AN2 的峰 2 焓变值 为 4． 26 J / g，比 2% 的 4． 34 J / g 要小，虽然添加量 5% 时Ⅲ—Ⅱ转变焓变减小幅度大、效果好，但综合 考虑成本因素，应选择添加剂的量为 2% 。
图 2 清晰地看出，该三种添加包覆剂对硝酸铵 的相转变有一定的影响，2 个吸收峰的位置基本差 不多，但峰的强度各有不同； 其次在添加剂作用下， 硝酸铵的峰 1 和峰 2 焓变值有所下降，尤其 AN3 的 Ⅲ—Ⅱ焓变值减小的幅度最大，从 15． 26 J / g 降至 3． 27 J / g。说明该类包覆剂对硝酸铵Ⅲ—Ⅱ的转变 有抑制作用，当温度发生变化时，颗粒宏观体积不会 发生较大变化，这样有助于防止结块现象。
（ a）
（ b）ห้องสมุดไป่ตู้（ a） 添加量为 2% ； （ b） 添加量为 5% 图 2 硝酸铵及改性产品的 DSC 曲线
表 1 显示 AN1 、AN2 、AN3 的Ⅳ—Ⅲ的转变温度 向后偏移，最大后移至 55． 61℃ ； Ⅳ—Ⅲ的焓变值最 大幅度减少到 12． 10 J / g； PVAC、PEG 可以减小硝 酸铵Ⅳ—Ⅲ的相转变焓，而 PAM 略有增加，对Ⅳ— Ⅲ转变 PVAC、PEG 二者的效果优于 PAM。
图4（ e） 在原有条件下固定压力、搅拌强度，改 变 体系的温度为50℃ ，发现在 － 0． 085MPa下，50℃
（ a） AN0 ； （ b） AN1 ； （ c） AN2 ； （ d） AN3 ； （ e） AN3 （ 50℃ ）
图 4 改性前后硝酸铵的 SEM
时 PEG 包覆的要比 60℃ 包覆的效果好，外表更均 匀。搅拌越强，颗粒分布越均匀，压力越大溶剂减压
（ 1） 含有极性基团和非极性基团的聚合物是一 种很好的防止硝酸铵吸湿的材料，在聚合物分子中 的非极性部分要有一定的空间位阻。