Добриво, що містить щонайменше одну подвійну сіль нітрату амонію та спосіб зниження чутливості до детонації композицій, які містять нітрат амонію

1. Добриво, що містить щонайменше одну подвійну сіль нітрату амонію і щонайменше другу сполуку, вибрану з групи, яка складається з: фосфату амонію, нітрату кальцію, нітрату калію, нітрату магнію, молібденату амонію, гексафторсилікату амонію, гідроксинітрату неодиму, комбінацій двох або декількох з них, причому вказана подвійна сіль нітрату амонію та друга сполука об'єднані таким чином, щоб утворити нову сполуку, яка кристалографічно відмінна від кожної зі складових. 2. Добриво за п. 1, яке містить щонайменше одну подвійну сіль нітрату амонію і щонайменше другу сполуку, вибрану з групи, яка складається: нітрату кальцію, нітрату калію, нітрату магнію і комбінацій двох або декількох з них, причому композиція добрива містить одну або декілька подвійних солей 2 UA 1 Даний винахід стосується композицій нітрату амонію, і більш конкретно композицій нітрату амонію, що містять одну або декілька подвійних солей нітрату амонію. Композиції даного винаходу загалом корисні як добрива і, переважно, мають бажані рівні іонів і значно високу стійкість до детонації. Відомо, що завдяки високій концентрації його нітратних іонів нітрат амонію має велике значення в галузі сільського господарства загалом і добрив, зокрема. Однак також відомо, що нітрат амонію у багатьох з форм, в яких його раніше звичайно застосовували, є відносно важким і потенційно небезпечним при торговому поводженні у великих кіль 3 костях і/або при зберіганні у великих масах (таких, які з'являються на торгових складах і контейнерах для зберігання), особливо для відносно тривалих періодів часу. Більш того, відомо, що багато які з форм нітрату амонію, що раніше звичайно застосовувалися, мали тенденцію до детонації у відносно м'яких умовах, і тому іноді ним зловживали і неправильно використовували як вибуховий матеріал. Застосування нітрату амонію в формі подвійної солі з сульфатом амонію з метою ослаблення небезпечних властивостей нітрату амонію було запропоноване в патенті Сполучених Штатів 6689181, який включений в даний опис за допомогою посилання. З іншого боку, застосування нітрату амонію в формі подвійної солі діетилентриамінтринітрату було запропоновано для застосування через його посилені вибухові властивості і тенденції до детонації. Див., наприклад, патент Сполучених Штатів 4481048. Таким чином, важко передбачити заздалегідь з будь-якою мірою точності який вплив, якщо такий є, специфічна форма нітрату амонію, особливо нітрат амонію в формі подвійної солі, буде мати на вибухові властивості матеріалу або тенденцію матеріалу до детонації. Переважні аспекти даного винаходу надають (композиції, нітрату амонію, що містять нітрат амонію і щонайменше другу сполуку, де вказана друга сполука присутня в умовах і в кількості, по суті ефективній для зменшення чутливості до детонації композиції і/або іншим чином поліпшення бажаної властивості композиції. У переважних варіантах здійснення друга сполука вибрана з групи, яка складається з сульфату амонію, фосфату амонію, нітрату кальцію, нітрату калію, нітрату магнію, молібденату амонію, гексафторсилікату амонію, гідроксинітрату неодимію. і комбінацій двох або більше з них. У переважних варіантах здійснення щонайменше значна частина нітрату амонію в композиції знаходиться в формі подвійної солі з однією або декількома вказаними другими сполуками. У дуже переважних варіантах здійснення дані композиції складаються по суті з однієї або декількох подвійних солей нітрату амонію і другої сполуки, як описано в даному описі. Інший аспект даного винаходу надає способи зниження чутливості до детонації композицій, що містять нітрат амонію, шляхом включення в такі композиції однієї або більше додаткових сполук, ефективної для значного зниження чутливості до детонації композиції, вказаної додаткової сполуки, переважно вибраної з групи, яка складається з сульфату амонію, фосфату амонію, нітрату кальцію, нітрату калію, нітрату магнію, молібденату амонію, гексафторсилікату амонію, гідроксинітрату неодимію і комбінації двох або декількох з них. Переважно, вказані одна або декілька додаткових сполук включені в композицію в умовах, ефективних для отримання щонайменше однієї подвійної солі нітрату амонію і ще однієї з вказаних додаткових сполук. Інший аспект даного винаходу стосується композиції і переважно добрива, що містить нітрат амонію в комбінації щонайменше з другою сполукою, вибраною з групи, яка складається з сульфа 97238 4 ту амонію, фосфату амонію, нітрату кальцію, нітрату калію, нітрату магнію, молібденату амонію, гексафторсилікату амонію, гідроксинітрату неодимію і комбінацій двох або декількох з них. У переважних варіантах здійснення вказана комбінація нітрату амонію і вказаної щонайменше другої сполуки включає подвійну сіль нітрату амонію і щонайменше одну з вказаних других сполук. Переважні композиції демонструють знижену чутливість до детонації відносно композицій, що складаються по суті з нітрату амонію. Інший аспект даного винаходу стосується способів застосування композицій добрива, що включають надання по суті недетонуючої композиції добрива, що містить нітрат амонію в комбінації щонайменше з другою сполукою, вибраною з групи, яка складається з сульфату амонію, фосфату амонію, нітрату кальцію, нітрату калію, нітрату магнію, молібденату амонію, гексафторсилікату амонію, гідроксинітрату неодимію і комбінацій двох або декількох з них. У переважних варіантах здійснення щонайменше частина, більш переважно щонайменше істотна частина, і найбільш переважно, по суті весь вказаний нітрат амонію у вказаній композиції присутній в формі подвійної солі з однією або декількома вказаними другими сполуками. Дані способи застосування, включають способи транспортування добрива, способи зберігання добрива і способи внесення добрива в ґрунт або інший матеріал для вирощування. Як використано в даному описі, термін "композиція нітрату амонію" широко стосується композицій, які містять нітрат амонію в будь-якій формі, включаючи подвійну сіль з іншими сполуками. Як використано в даному описі, термін "подвійна сіль" стосується солі, складеної щонайменше з двох різних видів катіонів і одного виду аніону або щонайменше двох різних видів аніонів і одного виду катіону. Таким чином, під терміном "подвійна сіль нітрату амонію" мають на увазі позначення комбінації нітрату амонію і іншої сполуки таким чином, щоб утворювалася нова сполука, яка кристалографічно відмінна від будь-якої зі складових. У переважних варіантах здійснення композиції, включаючи добрива і інші матеріали даного винаходу, мають відносно низьку концентрацію простої солі AN. Як використано в даному описі, термін "простий AN" стосується солі, в якій по суті всі катіони є амонієм і по суті всі аніони є нітратом. У дуже переважних варіантах здійснення композиції і матеріали даного винаходу по суті не містять кількості простої солі AN, і в певних варіантах здійснення композиції містять не більш ніж слідові кількості простої солі AN. Переважно, дані композиції, особливо в формі добрив і при застосуванні в зв'язку зі способами, що залучають поводження з добривами, не вважаються небезпечними матеріалами по Title 49 °F the Code of Federal Regulations, "Transportation", Part 172, "Hazardous Materials Table", Oct. 1, 2000, а також, переважно, не класифікуються як окислювачі по United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria, 1995", "Section 34, Classification 5 97238 Procedures, Test Methods and Criteria Relating to Oxidizing Substances of Division 5.1". Один аспект даного винаходу надає композиції, що переважно володіють бажаними сільськогосподарськими властивостями, такими як потрібні для добрив і подібних, і високою стійкістю до детонації в порівнянні з простою сіллю AN. У переважних варіантах здійснення даній винахід надає композиції добрива, що містять одну або більше подвійних солей формули (І): (І), (M)n(NH4NO3)m(H2O) де М є катіон-аніонною парою, вибраною з групи, яка складається з фосфату амонію, нітрат кальцію, нітрат калію, нітрат магнію, молібденат амонію, гексафторсилікат амонію і гідроксинітрат неодимію, n дорівнює приблизно від 0,2 до приблизно 3, і m дорівнює приблизно від 0 до приблизно 10. У переважних варіантах здійснення дані композиції характеризуються, як такі, що складаються з і, переважно, складаються по суті з компонентів (переважно, подвійних солей), які є компонентами з низькими екзотермічними ефектами і/або які є стійкими до втрати когезії. Більш конкретно, в переважних варіантах здійснення дані композиції характеризуються, як такі, що складаються з, і переважно, складаються по суті з компонентів сполуки І, які виявляють щонайменше подвійне збільшення в реакційній стійкості в порівнянні з нітратом амонію, де різниця в реакційній стійкості визначається з порівняння екзотермічних ефектів реакцій (І) і такого нітрату амонію. Екзотермічний ефект реакції, як використано в даному описі, визначають за допомогою енергії, що виділяється під час реакції розкладання сполуки (І) на складові частини, які включають (але всі не охоплені), NO, NO2, N2O, N2, H2O, NH3 і HNO3. Переважно, екзотермічний ефект реакції переважних подвійних солей даного винаходу, як застосовано в даній композиції і добривах, значно більший, ніж приблизно екзотермічний ефект реакції AN, і найбільш переважно, значно більший, ніж приблизно екзотермічний ефект реакції 2:1 ANS подвійної солі. Також є переважним в багатьох варіантах здійснення, щоб дані композиції характеризувалися, як такі, що складаються з і, переважно, складаються по суті з, компонентів і особливо подвійних солей, які демонструють температуру когезійної стійкості щонайменше приблизно 500°К і, ще більш переважно щонайменше приблизно 600°К. Як використано в даному описі, температура когезійної стійкості стосується температури, при Зразок 2:1 ASN Початок розкладання (С) 222,4 222,9 222,4 220,7 224,1 223,2 223,5 6 якій компоненти подвійної солі починають виявляти істотну втрату когезії. Також переважно, щоб дані композиції характеризувалися, як такі що складаються і, переважно, складаються по суті з компонентів і особливо подвійних солей, які виявляють більш високу когезійну стійкість, ніж така нітрату амонію, де різницю в когезійній стійкості визначають з порівняння екзотермічних ефектів когезії (І) з такою нітрату амонію. У переважному варіанті здійснення поліпшення когезійної стійкості є подвійним збільшенням стійкості в порівнянні з нітратом амонію. Як використано в даному описі, екзотермічний ефект когезії означає вільну термодинамічну енергію, що вивільняється по мірі того, як маса матеріалу, представленого формулою [(M)n(NH4NO3)m(H2O)]n (II), розкладається на складові частини, представлені формулою (І), і де когезійно нестійка сполука має негативне значення вільної енергії, і більш стійка сполука має позитивне значення при температурі приблизно 600°К. Переважно, екзотермічний ефект когезії переважних подвійних солей даного винаходу, як застосовано в даній композиції і добривах, по суті більший, ніж приблизно екзотермічний ефект когезії AN і, найбільш переважно, по суті більший, ніж приблизно екзотермічний ефект когезії 2:1 ANS подвійної солі. Інший аспект даного винаходу надає композиції і способи зниження чутливості до детонації композицій, що містять нітрат амонію, шляхом включення в такі сполуки композицій, переважно сполук в формі подвійних солей з нітратом амонію, ефективних для забезпечення відносно низького рівня чутливості до детонації композиції, як виміряно за допомогою щонайменше одного і, переважно, того і іншого, з: а) збільшення температури початку розкладання; або b) збільшення швидкості нагрівання ДТА, кожне відносно значення для такого, що демонструється нітратом сульфату амонію 2:1 подвійної солі (2:1 ASN). Наприклад, тепловий гравіметричний аналізатор (ТГА), номер моделі RT6220, проданий Seiko Instruments, використали для оцінювання 2:1 ASN температури початку розкладання, втрати маси (для вказівки на присутність реакції), і приблизно падіння піка швидкості нагрівання. Фахівцям в даній галузі буде очевидно, що специфічні результати, представлені в даному описі для вказаних матеріалів, будучи загалом показовими для властивостей даних матеріалів, використані в даному описі, передусім з метою порівняння для ілюстрації відносного підвищення продуктивності, що досягається за допомогою. композицій і способів даного винаходу. Втрата (мас. %) 38,3 41,5 39,5 38,8 41,2 39,6 38,4 ДТА (мкВ) 2,29 2,08 1,12 1,74 1,44 1,30 2,10 7 2:1 ASN середнє значення 2:1 ASN стандартне відхилення 97238 8 222,7 39,6 1,72 1,1 1,3 0,45 У певних переважних варіантах здійснення композиції і способи даного винаходу приводять до температури початку розкладання, переважно, моделі ТГА номер RT6220, яка вимірюється відповідно до відомого використання, що продається Seiko Instruments, яка не є по суті нижчої приблизно температури початку розкладання 2:1 ASN, і більш переважно щонайменше приблизно на 1 °C вищою за температуру початку розкладання 2:1 ASN, і, більш переважно щонайменше приблизно на 3 °C вищою за температуру початку розкладання 2:1 ASN. У певних переважних варіантах здійснення температура початку розкладання даних композицій складає щонайменше приблизно 220 °C, і, більш переважно щонайменше приблизно 223 °C. У певних переважних варіантах здійснення композиції і способи даного винаходу приводять до падіння піка швидкості нагрівання (PDHR), переважно, що вимірюється відповідно до відомого використання моделі ТГА номер RT6220, що продається Seiko Instruments, яка по суті не нижча приблизно PDHR 2:1 ASN, і, більш переважно щонайменше приблизно на 15 відносних процентів, більш переважно щонайменше приблизно на 50 відносних процентів більше, ніж PDHR 2:1 ASN, і, найбільш переважно, щонайменше приблизно на 200 відносних процентів більше, ніж PDHR 2:1 ASN. У певних переважних варіантах здійснення композиції і способи даного винаходу приводять до падіння піка швидкості нагрівання (PDHR), переважно, що вимірюється за допомогою диференціального термічного аналізу (ДТА) відповідно до відомого використання моделі ТГА номер RT6220, що продається Seiko Instruments, яке складає щонайменше приблизно на 0,5 мкВ більше ніж, більш переважно, щонайменше приблизно на 1 мкВ більше, і, найбільш переважно, щонайменше приблизно на 2 мкВ більше, ніж PDHR 2:1 ASN. Переважно дані композиції містять в загальній складності (NH4)2SO43(NH4NO3) подвійної солі і нітрату амонію (NH4NO3) приблизно від 0 до приблизно 3 мас. %, і, більш переважно, нітрат амонію присутній в будь-якій кількості приблизно від 0 до 1 мас. % композиції, і, ще більш переважно, не більше ніж в слідовій кількості. ПРИКЛАДИ Порівняльний приклад 1 Нітрат амонію аналізували з використанням квантово-механічного обчислення для визначення його характерних властивостей і виявили, що він має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту реакції приблизно від -0,5 до приблизно -0,9 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно, і діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,06 до приблизно 0,9 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Виявлено, що AN є когезійно нестійким при температурах вище приблизно 200°К. Порівняльний приклад 2 Подвійну сіль нітрату сульфату амонію 2:1 аналізували з використанням квантовомеханічного обчислення для визначення його характерних властивостей і виявили, що він має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту реакції приблизно від -0,15 до приблизно -0,7 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно, і діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,06 до приблизно 0,25 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Виявлено, що ASN є когезійно нестійким при температурах вище приблизно 500°К. Приклад 1 1:1 подвійну сіль нітрату кальцію і нітрату амонію (CAN) оцінювали для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту реакції приблизно від 0,65 до приблизно 0,3 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно, і діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,01 до приблизно 0,08 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Приклад 2 2:1 подвійну сіль нітрату амонію:фосфату амонію (APN) оцінювали для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,04 до приблизно -0,07 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Приклад 3 2:1 подвійну сіль нітрату амонію:нітрату калію (KAN) оцінювали для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту реакції приблизно від 0,17 до приблизно -0,21 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно, і діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,12 до приблизно 0,01 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Приклад 4 2:1 подвійну сіль нітрату амонію:нітрату магнію (MgAN) оцінювали для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту реакції приблизно від 0,4 до приблизно -0,2 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно, і діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,1 до приблизно -0,025 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Приклад 5 2:1 подвійну сіль нітрату амонію:гексафторсилікату амонію (ASiFN) оцінювали з використанням квантово-механічного обчислення для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,09 до приблизно -0,03 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Приклад 6 9 97238 2:1 подвійну сіль нітрату амонію:молібденату амонію (AMoON) аналізували для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,05 до приблизно -0,01 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Приклад 7 3:1 подвійну сіль нітрату амонію:гідроксинітрату неодимію (ANdOHN) аналізували для визначення її характерних властивостей і виявили, що вона має діапазон вільної енергії екзотермічного ефекту реакції приблизно від -1,06 до приблизно -1,07 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно, і діапазон вільної 10 енергії екзотермічного ефекту когезії приблизно від 0,09 до приблизно 0,5 ккал/г при температурах приблизно 200°К і 600°К, відповідно. Було виявлено, що ANdOHN є когезійно стійким. Приклад 8 Подвійну сіль нітрату амонію:нітрату калію отримували в молярному відношенні 1:1. Подвійну сіль потім аналізували на температуру початку розкладання і ДТА відповідно до методик, вказаних вище. У доповнення, спостерігали за втратою масу композиції і протоколювали. Втрата маси є індикатором виникнення реакції. Аналіз потім повторювали. Результати представлені в таблиці 1 нижче. Таблиця 1 Температура початку розкладання (С) 222,4 219,9 Втрата маси (мас. %) 44,0 42,7 Як можна бачити за отриманими вище результатами, подвійна сіль приводить до ДТА і температури початку розкладання, що знаходяться в об'ємі певних переважних варіантів здійснення даного винаходу. Приклад 9 Подвійну сіль нітрату амонію:нітрат фосфату отримували в молярному відношенні 1:1. Подвійну ДТА (мкВ) 5,10 1,98 сіль потім аналізували на температуру початку розкладання і ДТА відповідно до методик, вказаних вище. У доповнення, спостерігали за втратою маси композиції і протоколювали. Втрата маси є індикатором виникнення реакції. Аналіз потім повторювали. Результати представлені в таблиці 2 нижче. Таблиця 2 Температура початку розкладання (С) 225,9 228,9 Втрата маси (мас. %) 51,9 47,0 Як можна бачити з отриманих вище результатів, подвійна сіль приводить до ДТА і температури початку розкладання, що знаходяться в об'ємі пе Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська ДТА (мкВ) 1,7 1,7 вних переважних варіантів здійснення даного винаходу. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601