Физико-химические свойства и константы аммиачной селитры

Гранулированная аммиачная селитра представляет собой белое кристаллическое вещество с массовой долей азота в аммиачной и нитратной формах не менее 34,4 % .

Молекулярный вес - 80,043.

Плотность - 1,69-1,725 г/см³.

Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде, причем растворимость ее значительно возрастает с повышением температуры.

Растворимость аммиачной селитры в воде в зависимости от температуры.

Температу ра, ^оС	Растворимость нитрата аммония	Температу- ра, ^оС	Растворимость нитрата аммония
	кг/кг воды	г/100 г раствора		кг/кг воды	г/100 г раствора
	1,198	54,49	100,0	9,94	90,86
	1,497	59,96	110,0	13,30	93,01
	1,872	62,18	120,0	18,88	94,97
	2,333	70,00	130,0	28,40	96,61
	2,802	73,70	140,0	40,50	97,59
	3,388	77,31	150,0	64,36	98,47
	4,107	80,42	155,0	94,23	98,95
	5,006	83,35	160,0	148,30	99,33
	6,183	86,08	165,0	365,10	99,72
	7,718	88,53	169,6		100,00

Растворение аммиачной селитры в воде протекает с поглощением тепла.

Температура плавления чистой безводной кристаллической соли - 169,9°С.

Аммиачная селитра может кристаллизоваться в пяти различных модификациях, которые устойчивы в определенных температурных интервалах.

Изменения кристаллического состояния нитрата аммония под воздействием температуры и давления меняют его физические свойства. Обычно различают следующие состояния (модификации):

Модификации аммиачной селитры при определенной температуре

Модификации	Форма кристаллов	Температура устойчивости кристаллической модификации, °С
I	Кубическая	169,6-125,2
II	Тетрагональная	125,2-84,2
III	Ромбическая или моноклинная	84,2-32,3
IV	Ромбическая бипирамидальная	Минус 16,9- плюс 32,3
V	Тетрагональная	Менее минус 16,9

Модификационные превращения кристаллов сопровождаются изменениями огранки кристаллов и выделением различного количества тепла.

Переход II-IV имеет температуру - 50,5 °С.

Фазовый переход от IV к III при 32,3 °C приносит неприятности производителям удобрений, потому как изменения плотности приводят к разрушению частиц при хранении и применении. Это особенно важно в тропических странах, где нитрат аммония испытывает циклические изменения, приводящие к разрушению гранул, слёживанию, повышенному пылению и риску возникновения взрыва.

Гигроскопичность

Аммиачная селитра отличается большой гигроскопичностью (способностью поглощать влагу из воздуха), что является причиной того, что гранулы удобрения на открытом воздухе расплываются, теряют свою кристаллическую форму, происходит слеживание удобрений — сыпучий материал превращается в твердую монолитную массу.

На открытом воздухе она быстро становится влажной, затем расплывается, теряя кристаллическую форму. Степень поглощения влаги аммиачной селитры зависит от влажности воздуха и давления паров над насыщенным раствором соли. Между воздухом и аммиачной селитрой происходит почти постоянный обмен влагой, на который решающее влияние оказывает относительная влажность воздуха.

Аммиачная селитра поглощает влагу из воздуха, если при данной температуре давление (упругость) паров в нем выше давления паров над насыщенным раствором селитры. Если давление водяных паров в воздухе меньше, чем над насыщенным раствором селитры, то она будет высыхать.

Гигроскопические точки аммиачной селитры при различных температурах имеют (в % относительной влажности) следующие значения:

Т,⁰С 10 20 25 30 40 50

Г, % 75.3 66.9 62.7 59.4 52.5 48.4

Скорость поглощения аммиачной селитрой влаги из воздуха с повышением его температуры резко увеличивается. При 40⁰С скорость поглощения влаги из воздуха в 2.1 раза больше, чем при 23⁰С. Гранулирование аммиачной селитры также приводит к снижению скорости поглощения влаги солью из воздуха. Добавление в плав аммиачной селитры растворенных неорганических солей понижает гигроскопическую точку, так, введение 1.2% нитрата магния понижает гигроскопическую точку при 25⁰С до 57.3%.

Значение гигроскопической точки (%) аммиачной селитры с добавкой нитрата магния Mg(NO₃)₂ (0,33 % оксида магния MgО) в зависимости от температуры приведена в таблице.

Значение гигроскопической точки (%) аммиачной селитры в зависимости от температуры

Вид продукта	Относительная влажность воздуха, при которой аммиачная селитра не теряет воду и не поглощает ее из воздуха (гигроскопичность), %, при температуре, °С, равной

Амселитра без добавки	75,3	69,8	66,9	62,7	59,4	52,5	48,4
Амселитра с добавкой нитрата магния Mg(NO₃)₂, 0,33 % оксида магния MgО	66,0	58,4	57,5	53,2	49,5	43,2	40,2

Уменьшению влияния гигроскопичности аммиачной селитры способствует ее упаковка в плотную, хорошо герметизированную тару.

Слеживаемость

Отрицательным свойством аммиачной селитры является ее способность слеживаться, т.е. терять при хранении сыпучесть (рассыпчатость), а в определенных условиях даже превращаться в монолит.

Слеживаемость аммиачной селитры вызывается многими причинами, основными из которых являются:

- повышенное содержание влаги в готовом продукте;

- неоднородность и механическая непрочность частиц;

- изменение кристаллических модификаций соли;

- гигроскопичность.

Для получения аммиачной селитры с улучшенными физическими свойствами, пригодной для бестарного хранения и перевозок, предусматривается:

- введение магнезиальной добавки;

- упаривание получаемых растворов аммиачной селитры до высококонцентрированного плава не менее 99,7 %, что позволяет снизить влажность готового продукта (0,2-0,3 % ) и улучшить его физические свойства;

- разбрызгивание плава с помощью акустических грануляторов по заданному сечению грануляционной башни в виде примерно одинаковых по объему и форме капель;

- температура охлажденных полученных гранул не более 48°С;

При перевозке аммиачной селитры насыпью в минераловозах или мешках типа "биг-бег" для уменьшения слеживаемости используют аммиачную селитру с магнезиальной добавкой с массовой долей оксида магния 0,3-0,5 %. При перевозке аммиачной селитры насыпью для сохранности продукта в портах при перегрузке и длительном хранении аммиачной селитры у потребителя продукт дополнительно обрабатывают кондиционирующей добавкой (лиламином и другими антислеживающими добавками).

При хранении аммиачной селитры на складе насыпью для уменьшения слеживаемости тем -пература воздуха в складе должна быть не более 30 °С, относительная влажность - не более 50% .

Предусмотрена поверхностная обработка продукта с кондиционирующимим добавками. В качестве кондиционирующих добавок могут быть использованы лиламин, флотигам и другие вещества для исключения слеживаемости, разрешенные органами Роспотребнадзора и обеспечивающие сохранность товарных свойств продукта при транспортировке и хранении.

Насыпная плотность аммиачной селитры по ГОСТ 2-85 - (0,94-1,05) г/см³.

Сырье

В производстве аммиачной селитры используются аммиак или газы, содержащие аммиак (продувочные и танковые газы, газы дистилляции производства карбамида), и азотная кислота концентрацией до 60%.

В ряде случаев применяются также водные растворы, содержащие нитрат аммония и являющиеся побочным продуктом других производств – например, получаемые после конверсии тетрагидрата нитрата кальция в производстве нитроаммофоски методом азотно-кислотного разложения апатита.

Используемое сырье не должно содержать сверх допустимых пределов примесей хлоридов, масла, органических соединений и ряда других веществ, усугубляющих опасность термического разложения и взрыва в технологическом процессе производства.

Физико-химические свойства и константы аммиачной селитры

Молекулярный вес - 80,043.

Плотность - 1,69-1,725 г/см³.