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ES2945968T3 - Composiciones fertilizantes y métodos de elaboración y uso de las mismas - Google Patents

Composiciones fertilizantes y métodos de elaboración y uso de las mismas Download PDF

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ES2945968T3
ES2945968T3 ES19177072T ES19177072T ES2945968T3 ES 2945968 T3 ES2945968 T3 ES 2945968T3 ES 19177072 T ES19177072 T ES 19177072T ES 19177072 T ES19177072 T ES 19177072T ES 2945968 T3 ES2945968 T3 ES 2945968T3
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fertilizer composition
fertilizer
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stabilizing material
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ES19177072T
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Mark L Weaver
Kyle A Crum
Judodine Nichols
David F Iwig
Steven C Orkis
Gerald E Carkin
Orhan Deniz Gencaga
Stephen P Sunday
Ian Ross Harrison
John R Smith
Shannon L Parks
Mikhail Gershenzon
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Alcoa USA Corp
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Alcoa USA Corp
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Abstract

En general, la presente descripción se refiere a composiciones de fertilizantes y métodos para hacer y usar las mismas. Más específicamente, la presente descripción se refiere a composiciones fertilizantes de nitrato de amonio resistentes a la explosión y/o resistentes a la explosión, así como a métodos para fabricar y usar las mismas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones fertilizantes y métodos de elaboración y uso de las mismas
Campo de la invención
En general, la presente divulgación se refiere a composiciones fertilizantes y métodos de elaboración y uso de las mismas. De manera más específica, la presente divulgación se refiere a composiciones fertilizantes de nitrato de amonio supresoras de onda expansiva y/o resistentes a las ondas expansivas, así como métodos de elaboración y uso de las mismas.
Antecedentes
El fertilizante de nitrato de amonio (AN), combinado con fueloil (ANFO) u otros combustibles es un explosivo común utilizado en todo el mundo. Lamentablemente, debido a la disponibilidad del nitrato de amonio y los combustibles (tales como fueloil, azúcar en polvo o polvo de aluminio), grupos malintencionados (p. ej., terroristas) pueden obtener estos materiales y utilizarlos en explosivos (es decir, bombas y artefactos explosivos improvisados).
El documento CN 101973791 A se refiere a la preparación de un fertilizante de tamaño nanométrico que comprende las etapas de obtención de un compuesto de tamaño superior al nanométrico mediante precipitación, concentrar el compuesto y calentar el concentrado a una temperatura entre 50 y 110 grados Celsius. El documento WO 2012/021669 A2 se refiere a la preparación de un fertilizante de tamaño nanométrico que comprende las etapas de obtener un compuesto de apatita de tamaño nanométrico mediante precipitación, concentrar dicha apatita y calentar dicho concentrado a una temperatura entre 50 y 110 °C. A continuación, este compuesto de apatita se mezcla con nitrato de amonio en una cantidad del 38,6 % en peso de apatita y 61,4 % en peso de nitrato de amonio para formar la composición fertilizante deseada.
Sumario de la invención
La invención reivindicada se refiere a una composición fertilizante como se define en la reivindicación independiente 1, proporcionándose desarrollos adicionales de la composición inventiva en las reivindicaciones subordinadas respectivamente.
Diversas realizaciones de la presente divulgación proporcionan materiales estabilizantes para fertilizantes de nitrato de amonio que reducen, previenen y/o eliminan el uso no autorizado de nitrato de amonio para la construcción de explosivos tipo ANFO, En términos generales, la presente divulgación se dirige a: composiciones fertilizantes y métodos de elaboración de las mismas, en los que, debido a la composición, el fertilizante comprende una supresión de onda expansiva (p. ej., medida a través de un impulso específico) y/o una insensibilización (p. ej., medida a través del diámetro crítico no confinado y/o la cantidad de intensificador necesaria para iniciar la detonación) en comparación con los fertilizantes de nitrato de amonio existentes.
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona una composición fertilizante, que comprende: un material de nitrato de amonio; y una cantidad efectiva de un material estabilizante para dar como resultado un impulso específico de no más de 13,5 kPa*ms/kg cuando se mide de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva; donde el material estabilizante comprende un subproducto de producción de metal (p. ej., aluminio) donde el material estabilizante es al menos un 5 % en peso de la composición fertilizante total.
En algunas realizaciones, el material estabilizante comprende un subproducto de la producción de aluminio.
En algunas realizaciones, el material estabilizante comprende un aditivo.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante comprende un fertilizante de liberación controlada, donde menos del 20 % en peso del contenido de nitrógeno del fertilizante se libera en un periodo de 24 horas. En algunas realizaciones, el fertilizante comprende un fertilizante de liberación controlada en el que no menos del 50 % en peso del contenido de nitrógeno del fertilizante se libera en un periodo de siete días. En algunas realizaciones, el fertilizante comprende un fertilizante de liberación controlada en el que no menos del 80 % en peso del contenido de nitrógeno del fertilizante se libera en un periodo de 30 días.
En otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona una composición fertilizante, que comprende: un material de nitrato de amonio; y una cantidad efectiva de un material estabilizante para dar como resultado un impulso específico de no más de 13,5 kPa*ms/kg cuando se mide de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva; donde el material estabilizante se selecciona del grupo que consiste en: BR; LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio; SGA, ESP; y combinaciones de los mismos; donde el material estabilizante es al menos un 5 % en peso de la composición fertilizante total.
En otro aspecto más de la presente divulgación, se proporciona una composición fertilizante, que comprende: un material de nitrato de amonio; y una cantidad efectiva de un material estabilizante que comprende material de hidróxido doble estratificado (LDH) para dar como resultado un impulso específico de no más de 12 kPa*ms/kg cuando se ensaya de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva; donde el material de LDH tiene al menos un 10 % en peso de la composición fertilizante total.
En otro aspecto más de la presente divulgación, se proporciona una composición fertilizante, que comprende: material de nitrato de amonio; y una cantidad efectiva de un material estabilizante que comprende: una composición de hidróxido doble estratificado (p. ej., HTC) y residuo de bauxita; para dar como resultado un impulso específico de no más de 3 kPa*ms/kg cuando se ensaya de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva; donde la combinación de LDH y BR comprende no más del 25 % en peso de la composición fertilizante.
En otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona una composición fertilizante, que comprende: un material de nitrato de amonio; y una cantidad efectiva de material estabilizante que comprende apatita para dar como resultado un impulso específico de no más de 6 kPa*ms/kg cuando se ensaya de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva, donde la apatita comprende no más del 25 % en peso de la composición fertilizante.
En algunas realizaciones, una o más composiciones fertilizantes de la presente divulgación proporcionan el ajuste del pH del suelo.
En algunas realizaciones, las composiciones fertilizantes de la presente divulgación proporcionan una liberación lenta de los compuestos fertilizantes (en comparación con el fertilizante AN).
Como se usa en el presente documento, "Explosivo tipo AN" significa: explosivos de combustible basado en nitrato de amonio, donde los combustibles incluyen fueloil (explosivos tipo ANFO) u otros combustibles como azúcar en polvo o polvo de aluminio.
Como se usa en el presente documento, "fertilizante" significa: una sustancia utilizada para hacer que el suelo sea más fértil, En algunas realizaciones de la presente divulgación, un fertilizante incluye nitrato de amonio. En otras realizaciones, fertilizante es un fertilizante de nitrato de amonio que incluye al menos un material estabilizante, cuando el material estabilizante esté presente en una cantidad específica de manera que el impulso específico resultante del fertilizante no supere un umbral predeterminado, cuando se mide de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva.
Como se usa en el presente documento, "forma" significa: la forma o estructura de algo (a diferencia de su composición material). Como algunos ejemplos no limitativos, la forma de fertilizante incluye: pellets, perlas, gránulos, polvo y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante de la presente divulgación está en una sola forma (es decir, pellets, perlas, gránulos, discos o polvo), En algunas realizaciones, la composición fertilizante de la presente divulgación está en múltiples formas (es decir, una mezcla de dos o más formas, incluyendo pellets, perlas, gránulos, discos o polvo).
En algunas realizaciones de la presente divulgación, la composición fertilizante comprende: un tamaño de malla de 4 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 4,75 mm), un tamaño de malla de 6 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 3,35 mm), un tamaño de malla de 8 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 2,36 mm), un tamaño de malla 10 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 2,00 mm), un tamaño de malla de 12 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 1,70 mm), un tamaño de malla de 14 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 1,40 mm), un tamaño de malla de 16 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 1,18 mm), un tamaño de malla de 18 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 1,00 mm) o un tamaño de malla de 20 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,85 mm).
En algunas realizaciones de la presente divulgación, la composición fertilizante comprende; un tamaño de malla de 20 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,85 mm), un tamaño de malla de 30 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 060 mm), un tamaño de malla de 40 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,425 mm), un tamaño de malla 50 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,30 mm), un tamaño de malla de 60 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,25 mm), un tamaño de malla de 70 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,212 mm), un tamaño de malla de 80 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,18 mm), un tamaño de malla de 90 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,165 mm) o un tamaño de malla de 100 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,15 mm).
Como se usa en el presente documento, "perla" significa: un microgránulo formado al generar gotitas que permiten que las gotas se solidifiquen. En algunas realizaciones, al material(es) estabilizante(es) se le(s) añade nitrato de amonio antes de la formación de las perlas. En algunas realizaciones, el (los) material(es) estabilizante(es) se añade(n) al nitrato de amonio después de la formación de las perlas (es decir, formación de perlas conjunta o recubrimiento después de que el producto AN se forme en perlas).
En algunas realizaciones, el tamaño de malla de un producto en perlas es de entre malla 4 y 20 (es decir, ~4700 micrómetros - ~830 micrómetros).
Como se usa en el presente documento, "microgránulo" significa un cuerpo redondeado (p. ej., esférico, cilíndrico). En algunas realizaciones, el nitrato de amonio y el (los) material(es) estabilizante(es) se trituran (p. ej., se muelen), se mezclan y luego se granulan juntos para formar un microgránulo que contiene tanto AN como material(es) estabilizante(es) en el mismo en un porcentaje en peso deseado. En algunas realizaciones, el tamaño de malla de un producto en pellets está entre malla de 4 a 20 (que corresponde a un tamaño de tamiz entre 4,75 mm y 0,85 mm). Como se usa en el presente documento, "polvo" significa: materia en un estado finamente dividido. En algunas realizaciones, el nitrato de amonio y el(los) material(es) estabilizante(es) se trituran (ya sea independientemente o en combinación) para producir un producto en polvo que tiene un tamaño de partícula promedio particular. En algunas realizaciones, el tamaño de malla de un producto en polvo es superior a malla 20 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,85 mm).
Como se usa en el presente documento, "gránulo" significa: una pequeña partícula. En algunas realizaciones, el nitrato de amonio se tritura (es decir, se reduce su tamaño desde la forma de perlas o pellets) en trozos más pequeños (que tienen forma de partículas en lugar de polvo). En algunas realizaciones, el nitrato de amonio se combina con el(los) material(es) estabilizante(es) durante el proceso de producción de nitrato de amonio para formar una composición que contiene nitrato de amonio y material(es) estabilizante(es). En algunas realizaciones, el tamaño de malla de un producto en gránulos está entre malla 4 y 20 (que corresponde a un tamaño de tamiz entre 4,75 mm y 0,85 mm). En algunas realizaciones, la composición fertilizante comprende una mezcla homogénea.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante comprende una mezcla heterogénea.
En algunas realizaciones, las composiciones fertilizantes incluyen: materiales sin recubrimiento, materiales recubiertos y/o materiales multicapa (es decir, más de un recubrimiento).
En general, la adición de un material estabilizante de acuerdo con la presente divulgación provoca una supresión de la onda expansiva y/o una insensibilización de la composición fertilizante resultante.
Como se usa en el presente documento, "supresión de la onda expansiva" significa: la reducción de la tendencia de los materiales a explotar (medida por un impulso específico).
Como se usa en el presente documento, "ensayo de supresión de onda expansiva" significa un ensayo para medir la cantidad y/o calidad de la supresión de onda expansiva de un material estabilizante subyacente presente en una composición fertilizante para un tamaño de malla determinado (p. ej., malla 20, 40 o 60 (que corresponde a un tamaño de tamiz de 0,85 mm, 0,425 mm o 0,25 mm)). En algunas realizaciones, el ensayo de supresión de onda expansiva significa un artículo de ensayo colocado encima de una placa testigo, donde el artículo de ensayo aloja una composición fertilizante (que incluye el material estabilizante) y un detonador (intensificador C4) colocado junto al extremo superior del artículo de ensayo. En algunas realizaciones, se utilizan sensores de sobrepresión colocados a una distancia determinada del artículo de ensayo para cuantificar el impulso específico de la onda expansiva. En algunas realizaciones, la placa testigo se utiliza para obtener datos cualitativos de la onda expansiva (perforación significa que ocurrió una detonación de la composición fertilizante, sin perforación significa que no ocurrió detonación de la composición fertilizante). En algunas realizaciones, variables como el diámetro del artículo de ensayo, la cantidad de intensificador y la cantidad de aceite combustible se utilizan para obtener mediciones de insensibilización (es decir, un aumento en el diámetro del artículo de ensayo para tener en cuenta un aumento en el diámetro crítico no confinado, un aumento en la cantidad de intensificador requerida para detonar la composición fertilizante, un aumento de fueloil en la composición fertilizante y/o combinaciones de los mismos)
Como se usa en el presente documento, "impulso de presión" se refiere a la cantidad de presión medida durante la detonación de un explosivo (p. ej., medida en Pa*ms). En algunas realizaciones, la presión de impulso (a veces llamada presión de detonación) se mide con sensores de sobrepresión.
Como se usa en el presente documento, "impulso específico" significa: la cantidad de fuerza que tiene un material por unidad de tiempo con respecto a la cantidad de explosivo utilizado (p. ej., medida en unidades de kPa*ms/kg). Por ejemplo, cuanto mayor sea el impulso, mayor será la onda expansiva/detonación del medio de onda expansiva (p. ej., fertilizante medido a una distancia de 7 m).
En algunas realizaciones, el impulso específico se utiliza como una variable para expresar la característica de supresión de onda expansiva (es decir, reducción, prevención o eliminación de la tendencia de un material a detonar/explotar) para materiales estabilizantes de acuerdo con las diversas realizaciones de la presente divulgación.
En algunas realizaciones, el impulso específico de una composición fertilizante de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación es menor que el impulso específico de un fertilizante de nitrato de amonio (p. ej., cuando el fertilizante disponible en el mercado tiene un contenido de nitrato de amonio de aproximadamente 98-100 % AN).
El impulso específico se calcula mediante la siguiente fórmula:
Impulso específico = ((ImpulsoTOTAL-ImpulsoINTENSIFICADOR)/(1-Conc.))/Masa de Carga,
donde ImpulsoTOTAL es la medida promedio de los sensores de presión (sensores de sobrepresión), que se corrige para: (a) el intensificador (es decir, IitipuIso intensificador), (b) la masa de la carga (valor medido), y (c) el % de dilución (valor medido).
En algunas realizaciones (p. ej., con referencia a los ensayos de onda expansiva completados en las secciones de Ejemplos), a medida que se preparaban los componentes de onda expansiva, existe cierto nivel de variabilidad en los valores de impulso específicos obtenidos para los "mismos" materiales. Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, algunos ejemplos no limitativos de posibles fuentes de error o variación incluyen:
variabilidad en el envasado de los materiales, entorno de ensayo, hora del día de la voladura, mezclado del material, humedad, cubierta de nubes, composición del propio fertilizante y combinaciones de los mismos.
Por ejemplo, sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que la variabilidad en el envasado de los materiales puede dar como resultado una cantidad variable de vacíos en diferentes muestras para el mismo material, lo que puede dar como resultado diferentes valores de impulso específicos para los mismos materiales (p.
ej., dando como resultado un error experimental y/o valores atípicos).
En algunas realizaciones, el impulso específico de una composición de la presente divulgación es: menos de 13.5 kPa*ms/kg; menos de 13 kPa*ms/kg; menos de 12,5 kPa*ms/kg; menos de 12 kPa*ms/kg; menos de
11.5 kPa*ms/kg; menos de 11 kPa*ms/kg; menos de 10,5 kPa*ms/kg; menos de 10kPa*ms/kg; menos de
9.5 kPa*ms/kg; menos de 9 kPa*ms/kg; menos de 8,5 kPa*ms/kg; menos de 8 kPa*ms/kg; menos de 7,5 kPa*ms/kg; menos de 7 kPa*ms/kg; menos de 6,5 kPa*ms/kg; menos de 6 kPa*ms/kg; menos de 5,5 kPa*ms/kg; menos de
5 kPa*ms/kg; menos de 4,5 kPa*ms/kg; menos de 4 kPa*ms/kg; menos de 3,5 kPa*ms/kg; menos de 3 kPa*ms/kg; menos de 2,5 kPa*ms/kg; menos de 2 kPa*ms/kg; menos de 1,5 kPa*ms/kg; o menos de 1 kPa*ms/kg.
En algunas realizaciones, el impulso específico de una composición de la presente divulgación es: menos de
1 kPa*ms/kg; menos de 0,8 kPa*ms/kg; menos de 0,6 kPa*ms/kg; menos de 0,5 kPa*ms/kg; menos de 0,4 kPa*ms/kg; menos de 0,2 kPa*ms/kg; menos de 0,1 kPa*ms/kg; menos de 0,05 kPa*ms/kg; o menos de 0,01 kPa*ms/kg.
En algunas realizaciones, el impulso específico de una composición de la presente divulgación es: no superior a
13.5 kPa*ms/kg; no superior a 13 kPa*ms/kg; no superior a 12,5 kPa*ms/kg; no superior a 12 kPa*ms/kg; no superior a 11,5 kPa*ms/kg; no superior a 11 kPa*ms/kg; no superior a 10,5 kPa*ms/kg; no superior a 10 kPa*ms/kg; no superior a 9,5 kPa*ms/kg; no superior a 9 kPa*ms/kg; no superior a 8,5 kPa*ms/kg; no superior a 8 kPa*ms/kg; no superior a
7.5 kPa*ms/kg; no superior a 7 kPa*ms/kg; no superior a 6,5 kPa*ms/kg; no superior a 6 kPa*ms/kg; no superior a
5.5 kPa*ms/kg; no superior a 5 kPa*ms/kg; no superior a 4,5 kPa*ms/kg; no superior a 4 kPa*ms/kg; no superior a
3.5 kPa*ms/kg; no superior a 3 kPa*ms/kg; no superior a 2,5 kPa*ms/kg; no superior a 2 kPa*ms/kg; no superior a
1,5 kPa*ms/kg; o no superior a 1 kPa*ms/kg.
En algunas realizaciones, el impulso específico de una composición de la presente divulgación es: no superior a
1 kPa*ms/kg; no superior a 0,8 kPa*ms/kg; no superior a 0,6 kPa*ms/kg; no superior a 0,5 kPa*ms/kg; no superior a
0,4 kPa*ms/kg; no superior a 0,2 kPa*ms/kg; no superior a 0,1 kPa*ms/kg; no superior a 0,05 kPa*ms/kg; o no superior a 0,01 kPa*ms/kg.
En algunas realizaciones, una composición fertilizante de acuerdo con la presente divulgación comprende una reducción de impulso específica de: al menos una reducción del 10 % en el impulso específico; al menos una reducción del 15 % en el impulso específico; al menos una reducción del 20 % en el impulso específico; al menos una reducción del 25 % en el impulso específico; al menos una reducción del 30 % en el impulso específico; al menos una reducción del 35 % en el impulso específico; al menos una reducción del 40 % en el impulso específico; al menos una reducción del 45 % en el impulso específico; al menos una reducción del 50 % en el impulso específico; al menos una reducción del 55 % en el impulso específico; al menos una reducción del 60 % en el impulso específico; al menos una reducción del 65 % en el impulso específico; al menos una reducción del 70 % en el impulso específico; al menos una reducción del 75 % en el impulso específico; al menos una reducción del 80 % en el impulso específico; al menos una reducción del 85 % en el impulso específico; al menos una reducción del 90 % en el impulso específico; o al menos una reducción del 95 % en el impulso específico, cuando se compara con el impulso específico de una composición fertilizante de nitrato de amonio disponible en el mercado.
En algunas realizaciones, una composición fertilizante de acuerdo con la presente divulgación comprende una reducción de impulso específica de: al menos una reducción del 90 % en el impulso específico; al menos una reducción del 92 % en el impulso específico; al menos una reducción del 95 % en el impulso específico; al menos una reducción del 97 % en el impulso específico; al menos una reducción del 98 % en el impulso específico; al menos una reducción del 99 % en el impulso específico; o al menos una reducción del 99,3 % en el impulso específico, cuando se compara con el impulso específico de una composición fertilizante de nitrato de amonio disponible en el mercado.
En algunas realizaciones, una composición fertilizante de acuerdo con la presente divulgación comprende: una reducción no superior al 10 % en el impulso específico; una reducción no superior al 15 % en el impulso específico; una reducción no superior al 20 % en el impulso específico; una reducción no superior al 25 % en el impulso específico; una reducción no superior al 30 % en el impulso específico; una reducción no superior al 35 % en el impulso específico; una reducción no superior al 40 % en el impulso específico; una reducción no superior al 45 % en el impulso específico; una reducción no superior al 50 % en el impulso específico; una reducción no superior al 55 % en el impulso específico; una reducción no superior al 60 % en el impulso específico; una reducción no superior al 65 % en el impulso específico; una reducción no superior al 70 % en el impulso específico; una reducción no superior al 75 % en el impulso específico; una reducción no superior al 80 % en el impulso específico; una reducción no superior al 85 % en el impulso específico; una reducción no superior al 90 % en el impulso específico; una reducción no superior al 95 % en el impulso específico en comparación con una composición fertilizante de nitrato de amonio disponible en el mercado.
En algunas realizaciones, una composición fertilizante de acuerdo con la presente divulgación comprende una reducción en el impulso específico de: una reducción no superior al 90 % en el impulso específico; una reducción no superior al 92 % en el impulso específico; una reducción no superior al 95 % en el impulso específico; una reducción no superior al 97 % en el impulso específico; una reducción no superior al 98 % en el impulso específico; una reducción no superior al 99% en el impulso específico; una reducción no superior al 99,3% en el impulso específico, en comparación con el impulso específico de un fertilizante de nitrato de amonio disponible en el mercado.
Como se usa en el presente documento, "insensibilización" significa: la reducción de la energía crítica de detonación de un material. Como un ejemplo no limitativo, la insensibilización da como resultado la capacidad reducida o incapacidad de un material para explotar, cuando se le da una carga de donante (es decir, un intensificador) o cuando se un fragmento impacta con él. En algunas realizaciones, la insensibilización se caracteriza por el diámetro crítico no confinado de la composición fertilizante. En algunas realizaciones, la insensibilización se cuantifica por la cantidad de intensificador necesaria para provocar una explosión (es decir, un evento no explosivo en una gran cantidad de tamaño de intensificador).
Como se usa en el presente documento, "diámetro crítico no confinado" significa un diámetro mínimo en el que debe estar un volumen dado de material explosivo, para sostener un frente de detonación (es decir, explotar). En algunas realizaciones, el diámetro crítico no confinado es una variable que se utiliza para medir si un material estabilizante en particular o una combinación de materiales estabilizantes tiene la capacidad de insensibilizar un material tipo ANFO para que no detone/explote.
En algunas realizaciones, en comparación con los fertilizantes AN, las composiciones fertilizantes de la presente divulgación se "insensibilizan" mediante: al menos un factor de dos; al menos un factor de tres; al menos un factor de cuatro; al menos un factor de cinco; al menos un factor de seis; al menos un factor de siete; al menos un factor de ocho; al menos un factor de nueve; o al menos un factor de diez.
En algunas realizaciones, en comparación con los fertilizantes AN, las composiciones fertilizantes de la presente divulgación se "insensibilizan" mediante: un factor no superior a dos; un factor no superior a tres; un factor no superior a cuatro; un factor no superior a cinco; un factor no superior a seis; un factor no superior a siete; un factor no superior a ocho; un factor no superior a nueve; o un factor no superior a diez.
Como un ejemplo no limitativo, en algunas realizaciones de la presente divulgación, la composición fertilizante aumentó el diámetro crítico (CD) no confinado de 12,7 cm (cinco pulgadas) (para ANFO) a 15,24 cm (seis pulgadas), 17,78 cm (siete pulgadas) o 20,32 cm (ocho pulgadas).
Como se usa en el presente documento, "detonación" significa un frente exotérmico supersónico que se acelera a través de un medio que finalmente impulsa un frente de choque que se propaga desde él (es decir, directamente delante de él).
En algunas realizaciones, las métricas de supresión de onda expansiva y/o insensibilización se miden cualitativamente, por observación visual de una placa testigo después de que un artículo de ensayo se someta a un ensayo de onda expansiva. Si la placa testigo (es decir, la placa de acero) está perforada, indica que se produjo la detonación (es decir, tanto la carga de intensificador de C4 como el medio de ensayo - composición fertilizante con fueloil detonado). Si la placa testigo no está perforada (incluida la placa doblada), indica que solo explotó la carga de intensificador y la onda expansiva no detonó la composición de medios - fertilizantes en el fueloil.
Como se usa en el presente documento, "material de nitrato de amonio" (también denominado indistintamente como AN) significa: una composición que incluye nitrato de amonio (NH4NO3). En algunas realizaciones, el nitrato de amonio se utiliza en agricultura como fertilizante con alto contenido de nitrógeno, aunque el fertilizante de AN también se puede usar como agente oxidante en explosivos (p. ej., incluidos los dispositivos explosivos mejorados).
Como se usa en el presente documento, "material estabilizante" significa: un material añadido a otro material para prevenir o retardar una alteración no deseada del estado físico. En algunas realizaciones, un material estabilizante está presente con un material de nitrato de amonio para proporcionar una composición fertilizante que previene o retarda una oxidación/explosión no deseada de la composición. En algunas realizaciones, el material estabilizante comprende un aditivo.
Como se usa en el presente documento, medios "aditivos" significa: una sustancia añadida a otra en cantidades definidas para efectuar un cambio deseado en una o más propiedades. De acuerdo con la presente divulgación, se añade un aditivo a un fertilizante que contiene nitrato de amonio para evitar, reducir o eliminar la capacidad de la composición para ser utilizada como material (p. ej., material oxidante) en un explosivo y/o dispositivo explosivo. En algunas realizaciones, la presencia de un material estabilizante en la composición fertilizante (es decir, en un % en peso particular) evita que la composición explote (es decir, cuando se mide de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva). En otras realizaciones, la presencia de un material estabilizante en la composición fertilizante (es decir, en un % en peso particular) reduce el impulso específico de la composición.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante comprende: al menos el 5 % en peso de material estabilizante; al menos el 7 % en peso de material estabilizante; al menos el 10 % en peso de material estabilizante; al menos el 15 % en peso de material estabilizante; al menos el 20 % en peso de material estabilizante; al menos el 25 % en peso de material estabilizante; al menos el 30 % en peso de material estabilizante; al menos el 35 % en peso de material estabilizante; al menos el 40 % en peso de material estabilizante; al menos el 45 % en peso de material estabilizante; o al menos el 50 % en peso de material estabilizante.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante comprende: no más del 5 % en peso de material estabilizante; no más del 7 % en peso de material estabilizante; no más del 10 % en peso de material estabilizante; no más del 15 % en peso de material estabilizante; no más del 20 % en peso de material estabilizante; no más del 25 % en peso de material estabilizante; no más del 30 % en peso de material estabilizante; no más del 35 % en peso de material estabilizante; no más del 40 % en peso de material estabilizante; no más del 45 % en peso de material estabilizante; o no más del 50 % en peso de material estabilizante.
Como se usa en el presente documento, "dispositivo explosivo" significa: un dispositivo que proporciona una liberación repentina, fuerte y violenta de energía que ocurre cuando el dispositivo (o el material que contiene) se rompe de tal manera que las partes salen volando. Algunos ejemplos no limitativos de dispositivos explosivos incluyen bombas y/o dispositivos explosivos improvisados.
Como se usa en el presente documento, "intensificador" significa: un dispositivo auxiliar para aumentar la fuerza, potencia, presión o eficacia. En algunas realizaciones, intensificador se refiere a la parte del ensayo de propagación de la onda expansiva que inicializa la onda expansiva. En algunas realizaciones, el intensificador en el ensayo de propagación de la onda expansiva incluye explosivo C4.
Como se usa en el presente documento, "detonación" significa: el acto o proceso de explotar para hacer que algo explote. En algunas realizaciones, uno o más materiales estabilizantes de la presente divulgación efectúan una reducción o eliminación de la detonación del material de nitrato de amonio (p. ej., utilizado en un dispositivo explosivo como material oxidante).
Como se usa en el presente documento, "supresor" significa: un agente que tiende a prevenir, controlar o reducir la intensidad de una propiedad particular de un material. En algunas realizaciones, los efectos supresores se cuantifican midiendo una reducción en el impulso específico de una composición fertilizante, en comparación con el control (AN o fertilizante de AN disponibles en el mercado) o fertilizantes resistentes a la onda expansiva existentes (p. ej., CAN -27). En algunas realizaciones, supresor se refiere a un mecanismo químico de inhibición y/o prevención de onda expansiva.
Como se usa en el presente documento, "diluyente" significa: un agente diluyente. En algunas realizaciones, los materiales estabilizantes al nitrato de amonio actúan como relleno, diluyendo la proximidad de partículas de nitrato de amonio entre sí. En algunas realizaciones, diluyente se refiere a un mecanismo mecánico de inhibición y/o prevención de onda expansiva (es decir, dilución mediante la adición de material estabilizante que actúa como material de relleno). Como se usa en el presente documento, "sustancialmente no reactivo" significa: dimensionalmente estable. En algunas realizaciones, sustancialmente no reactivo significa inerte (que no reacciona). Algunos ejemplos no limitativos de materiales estabilizantes sustancialmente no reactivos incluyen: arena, arcilla (es decir, arcillas naturales y/o sintéticas), áridos (es decir, rocas), y similares.
Como se usa en el presente documento, "subproducto de la producción de metal" significa: un compuesto o clase de materiales que se produce mediante uno o más procesos de fabricación de metales no ferrosos (p. ej., aluminio), Algunos procesos no limitativos incluyen: el proceso Bayer, extracción de metales, refinado, colada, reciclaje, producción de diversos productos, formas de productos y combinaciones de los mismos.
Algunos ejemplos no limitativos de materiales estabilizantes que son productos de la producción y/o procesamiento de aluminio incluyen: apatita, finos de precipitador electrostático (ESP), subproductos del proceso Bayer y combinaciones de los mismos.
Como se usa en el presente documento, "subproducto del proceso de Bayer" significa: una sustancia producida durante la reducción de la bauxita para formar/producir alúmina. Algunos ejemplos no limitativos de materiales estabilizantes que son subproductos del proceso Bayer incluyen: hidróxidos dobles estratificados, hidrotalcita, residuo de bauxita, residuo de bauxita neutralizado, dawsonita, fukalita, hidróxido de aluminio, alúmina de calidad para fundición (SGA), y combinaciones de los mismos.
Como se usa en el presente documento, "hidróxido doble estratificado" significa: una clase de compuestos que se caracterizan por múltiples (p. ej., dos) capas cargadas positivamente y unidas débilmente, a menudo iones centrales intercambiables (p. ej., iones cargados negativamente) ubicados en la región intermedia (en el medio). Como un ejemplo no limitativo, los LDH se denominan comúnmente mediante la siguiente fórmula química genérica:
(ec. 1) [M2+ !-xM3+ x (OH)2]q+ (Xn") qAl. *yH2O
Como algunos ejemplos no limitativos, z=2, M2+ = Ca, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+ o Zn , (por lo tanto q=x). Algunos ejemplos no limitativos de compuestos de LDH incluyen: hidrotalcitas, hidrocalumita, hidromagnesita, takovita, wulita y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, "componentes minoritarios inevitables" significa: diversos productos químicos y minerales que están presentes en los materiales estabilizantes. Algunos ejemplos no limitativos incluyen: compuestos que contienen hierro (p. ej., Fe2O3; FeOOH; Fe3O4); compuestos que contienen silicio (p. ej., SO2); compuestos que contienen titanio (p. ej., TO2); compuestos que contienen sodio (p. ej., NaOH; NaNO3; Na3PO4; Na2HPO4; Na2CO3; compuestos que contienen calcio (p. ej., CaO; Ca(OH)2; CaSO4; CaCO3; Ca3(Al(OH)4)6; TCA (aluminato tricálcico)); compuestos que contienen magnesio (p. ej., MgO; Mg(OH)2; MgCO3); compuestos orgánicos aniónicos (p. ej., oxalato (oxalato de sodio), formiato (formato de amoniaco), acetato); compuestos que contienen aluminio (p. ej., Al(OH)3; AIOOH); y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, el porcentaje en peso total de componentes minoritarios inevitables no es superior al 30 en peso, % (es decir, para cada compuesto). En algunas realizaciones, el componente minoritario inevitable es: no superior al 30 % en peso; no superior al 25 % en peso; no superior al 20 % en peso; no superior al 15 % en peso; no superior al 10 % en peso; no superior al 7 % en peso; no superior al 5 % en peso; no superior al 3 % en peso; no superior al 1 %; no superior al 0,5 % en peso; no superior a aproximadamente el 0,3 % en peso; o no superior al 0,1 % en peso.
En algunas realizaciones, el componente minoritario inevitable es: no inferior al 30 % en peso; no inferior al 25 % en peso; no inferior al 20 % en peso; no inferior al 15 % en peso; no inferior al 10 % en peso; no inferior al 7 % en peso; no inferior al 5 % en peso; no inferior al 3 % en peso; no inferior al 1 %; no inferior al 0,5 % en peso; o no inferior a aproximadamente el 0,1 % en peso.
En algunas realizaciones, para el residuo de bauxita, el contenido de componentes minoritarios inevitables no es superior al 30 % en peso para cada componente.
En algunas realizaciones, para bauxita, el contenido de componentes minoritarios inevitables no es superior al 30 % en peso para cada componente.
En algunas realizaciones, para HTC, el contenido de componentes minoritarios inevitables no es superior al 20 % en peso para cada componente.
En algunas realizaciones, para apatita, el contenido de componentes minoritarios inevitables no es superior al 20 % en peso para cada componente.
En algunas realizaciones, para alúmina de calidad para fundición, el contenido de componentes minoritarios inevitables no es superior a aproximadamente el 1 % en peso.
Como se usa en el presente documento, "intercalado" significa: una sustancia que tiene otra sustancia o material insertado entre elementos o capas existentes. En algunas realizaciones, un LDH está intercalado, reemplazándose su región central/capa intermedia con otros aniones o compuestos.
Algunos ejemplos no limitativos de LDH intercalado (a veces llamado iLDH) incluyen: herbicidas, plaguicidas, agentes antifúngicos, nutrientes complementarios (p. ej., compuestos de fósforo, compuestos de nitrógeno, compuestos de azufre, compuestos de oligoelementos y combinaciones de los mismos). En algunas realizaciones, el LDH está intercalado con un nitrato. En algunas realizaciones, el LDH está intercalado con un sulfato. En algunas realizaciones, el LDH está intercalado con un fosfato.
En algunas realizaciones, el LDH comprende hidrotalcita (HTC), En algunas realizaciones, el LDH comprende hidrocalumita.
Como se usa en el presente documento, "hidrotalcita" significa: un hidróxido doble estratificado de la siguiente fórmula:
(ec. 2) MgaAl2(CO3)(OH)16*4(H2O)
Algunos ejemplos no limitativos de grupos de materiales dentro del supergrupo de las hidrotalcitas incluyen: grupo hidrotalcitas, grupo quintinita, grupo fougerita, grupo woodwardita, grupo glaucerinita, grupo cualstibita, grupo hidrocalumita, y sin clasificar.
Algunos ejemplos no limitativos de hidrotalcitas incluyen: piroaurita, stichtita, meixnerita, iowaite, droninoita, maderaalita, deaurelsita, takovita, reevesita, jamborita, quintinita, charmarita, caresita, zaccagnaita, cromagaluminita, fougerita, woodwardita, zincowoodwardita, honessita, claucocerinita, hidrowoodwardita, carboidita, hidrohonesita, mountkeithita, sincaluminita, wermlandita, shigaita, nikischerita, motukoreaita, natroglaucocerinita, karchevskyita, cualstibita, xincalstibita, hidroclumita, kuzelita, coalingita, brugnatelita, muskoxita y combinaciones de las mismas. Algunos ejemplos no limitativos de hidrotalcitas intercaladas (a veces llamadas iHTC) incluyen: HTC-carbonato, HTC-fosfato, HTC-nitrato y combinaciones de los mismos.
Como se usa en el presente documento, "apatita" significa: un mineral de fosfato que tiene fosfato de calcio con algo de flúor, cloro y otros elementos. En algunas realizaciones, la apatita se neutraliza con un grupo de minerales de fosfato. Un ejemplo de un compuesto de apatita es hidroxiapatita.
Como se usa en el presente documento, "residuo de bauxita" significa: arcilla alcalina en partículas producida como subproducto del proceso Bayer (p. ej., el proceso de refinado del mineral de bauxita en alúmina). En algunas realizaciones, el residuo de bauxita (a veces llamado lodo rojo) incluye una pluralidad de metales, óxidos metálicos, arcilla y zeolitas. En algunas realizaciones, el residuo de bauxita generalmente está libre de líquidos de drenaje y se neutraliza de su forma original (es decir, suspensión que tiene componentes volátiles a un pH de aproximadamente 13).
En algunas realizaciones, el residuo de bauxita se puede neutralizar con ácido o con la atmósfera (p. ej., mediante la reacción con el dióxido de carbono ambiental y/o el contacto con el dióxido de carbono antropogénico).
En algunas realizaciones, el BR se neutraliza con hidróxido de aluminio, formando un residuo de bauxita (NO3). En algunas realizaciones, el compuesto de BR resultante tiene un contenido de nitrato del 5-10 % en peso.
En algunas realizaciones, el BR se neutraliza con ácido fosfórico, formando un residuo de bauxita (PO4). En algunas realizaciones, el compuesto de BR resultante tiene un contenido de fosfato del 5 -10 % en peso.
Como se usa en el presente documento, "ácido neutralizado" significa: un material que se vuelve químicamente neutro (o más cercano a la neutralidad) mediante la adición de un ácido. Algunos ácidos no limitativos incluyen: ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácidos orgánicos, minerales y combinaciones de los mismos.
Como se usa en el presente documento, "dawsonita" significa: un compuesto de hidróxido de carbonato aluminato de sodio. En algunas realizaciones, la dawsonita es un subproducto de la(s) etapa(s) de refinado (p. ej., después de la adición de hidróxido de sodio en el proceso Bayer).
Como se usa en el presente documento, "fukalita" significa: un compuesto de carbonato de silicato de calcio. En algunas realizaciones, la fukalitas es un hidróxido o un fluoruro derivado de un compuesto de carbonato silicato de calcio. En algunas realizaciones, la fukalita es un subproducto de la(s) etapa(s) de refinado (p. ej., después de la adición de hidróxido de sodio en el proceso Bayer).
En algunas realizaciones, dawsonita, fukalita, hidroxiapatita e hidroximagnesita son componentes del residuo de bauxita. En algunas realizaciones, dawsonita, fukalita, hidroxiapatita e hidroximagnesita son componentes de la bauxita.
Como se usa en el presente documento, "ESP" significa el polvo que proviene de un precipitador electrostático (es decir, utilizado para limpiar las corrientes de escape de procesos industriales). En algunas realizaciones, ESP comprende (p. ej., como componente principal) finos de alúmina que se eliminan de los gases de escape de los procesos industriales.
Como se usa en el presente documento, "bauxita" significa: un mineral del que se extrae la alúmina. En algunas realizaciones, el mineral de bauxita comprende: alúmina, óxidos de hierro, silicatos, carbonato de calcio, hidróxido de sodio, óxido de calcio, titania, óxido de manganeso, óxido de magnesio, fosfatos. En algunas realizaciones, bauxita comprende al menos 30 % en peso de alúmina; al menos 40 % de alúmina; al menos 50 % de alúmina; al menos 60 % de alúmina; al menos 70 % en peso; al menos 80 % en peso; al menos 90 % en peso o mayor.
En algunas realizaciones, el fosfoyeso se utiliza para neutralizar los residuo de bauxita. Como se usa en el presente documento, "hidromagnesita" significa: un mineral de carbonato de magnesio. Como se usa en el presente documento, "dolomita" significa un mineral que contiene carbonato de magnesio y carbonato de calcio.
Como se usa en el presente documento, "cal roja" significa: una mezcla de aluminato tricálcico (TCA) y carbonato de calcio, con algunos óxidos de hierro presentes, que es un subproducto del procesamiento de aluminio.
En algunas realizaciones, el TCA es el componente principal (es decir, al menos el 51 % en peso) de la cal roja. En algunas realizaciones, TCA es: al menos 50 % en peso: al menos 55 % en peso; al menos 60 % en peso; al menos 65 % en peso; al menos 70 % en peso; al menos 75 % en peso; al menos 80 % en peso; al menos 85 % en peso; al menos 90 % en peso; al menos 95 % en peso; o al menos 99 % en peso (siendo el resto carbonato de calcio y/u óxidos de hierro).
En algunas realizaciones, TCA es el componente principal (es decir, no superior al 51 % en peso). En algunas realizaciones, TCA es: no superior al 50 % en peso: no superior al 55 % en peso; no superior al 60 % en peso; no superior al 65 % en peso; no superior al 70 % en peso; no superior al 75 % en peso; no superior al 80 % en peso; no superior al 85 % en peso; no superior al 90 % en peso; no superior al 95 % en peso; o no superior al 99 % en peso (siendo el resto carbonato de calcio y/u óxidos de hierro).
Como se usa en el presente documento, "aglutinante" significa: un material que se utiliza para mantener las cosas juntas. Como algunos ejemplos no limitativos, las realizaciones de aglutinantes incluyen: residuos de papeleras, azúcares, polímeros, almidones, agua, goma guar, arcillas (p. ej., bentonita), silicatos de sodio y combinaciones de los mismos.
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR (ácido neutralizado, neutralizado antropogénicamente o neutralizado con fosfoyeso); LDH (tal cual o intercalado); HTC (tal cual o intercalado); apatita; bauxita; compuestos de fosfato (p. ej., fosfato de potasio, fosfato de calcio, fosfato de sodio, fosfato de diamonio), sales de ácidos orgánicos (p. ej., oxalato, formiato, acetato), cal roja, TCA, hidróxido de aluminio (también llamado hidrato), SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, cuando la composición fertilizante tiene 10% en peso de material estabilizante y hay dos materiales estabilizantes presentes (un primero y un segundo), el contenido del primer al segundo materiales estabilizantes es el siguiente: 2 % en peso de un primero y 8 % en peso de un segundo o 5 % en peso de cada uno del primero y el segundo.
En una realización de la presente divulgación, cuando la composición fertilizante tiene un 15 % en peso de material estabilizante y hay dos materiales estabilizantes presentes (un primero y un segundo), el contenido del primer al segundo materiales estabilizantes es el siguiente: 5 % en peso de un primero y 10 % en peso de un segundo, 7,5 % en peso de cada uno del primero y el segundo.
En una realización de la presente divulgación, cuando la composición fertilizante tiene un 20 % en peso de material estabilizante y hay dos materiales estabilizantes presentes (un primero y un segundo), el contenido del primer al segundo materiales estabilizantes es el siguiente: 5 % en peso de un primero y 15 % en peso de un segundo, o 10 % en peso de cada uno del primero y el segundo.
En una realización de la presente divulgación, cuando la composición fertilizante tiene un 25 % en peso de material estabilizante y hay dos materiales estabilizantes presentes (un primero y un segundo), el contenido del primer al segundo materiales estabilizantes es el siguiente: 5 % en peso de un primero y 20 % en peso de un segundo, 10 % en peso de un primero y 15 % en peso de un segundo; 12,5 % en peso de cada uno del primero y del segundo. En una realización de la presente divulgación, cuando la composición fertilizante tiene un 30 % en peso de material estabilizante y hay dos materiales estabilizantes presentes (un primero y un segundo), el contenido del primer al segundo materiales estabilizantes es el siguiente: 5 % en peso de un primero y 25 % en peso de un segundo, 10 % en peso de un primero y 20 % en peso de un segundo; 15 % en peso de cada uno de un primero y segundo.
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio; SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y LDH. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y HTC. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y apatita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y bauxita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y compuestos de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH (que no sea HTC) y HTC. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y apatita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y compuestos de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y apatita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y bauxita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es; HTC y compuesto de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: ITTC y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: HTC y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y bauxita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y compuestos de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y compuestos de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: hidróxido de aluminio y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: hidróxido de aluminio y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: hidróxido de aluminio y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: SGA y, ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: SGA y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: tres de: BR; LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio; SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y HTC. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y apatita. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y bauxita. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y compuestos de fosfato. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y sales de ácidos orgánicos. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y cal roja. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y TCA. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; e hidróxido de aluminio. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y SGA. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y ESP. En algunas realizaciones, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH; apatita; y bauxita. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH; apatita; y compuestos de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH; apatita; y sales de ácidos orgánicos, En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH; apatita; y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: lDH; apatita; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH; apatita; e hidróxido de aluminio, En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDLI; apatita; y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDLI; apatita; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: LDH; apatita; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y compuestos de fosfato. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla),
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; y sales de ácidos orgánicos. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: bauxita; compuestos de fosfato; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; y cal roja. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; y SGA, En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos; cal roja; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos; cal roja; e hidróxido de aluminio. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos; cal roja; y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: sales de ácidos orgánicos; cal roja; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es; sales de ácidos orgánicos; cal roja; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja; TCA; e hidróxido de aluminio, En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja; TCA; y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja; TCA; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: cal roja; TCA; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla),
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: TCA; hidróxido de aluminio; y SGA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: TCA; hidróxido de aluminio; y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: TCA; hidróxido de aluminio; y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla). En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: hidróxido de aluminio; SGA y ESP. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: hidróxido de aluminio; SGA y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla). En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; apatita; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: apatita; bauxita; y TCA. En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; bauxita y TCA,
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es cuatro de: BR; LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio; SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es cinco de: BR; LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es seis de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es siete de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es ocho de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es nueve de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es diez de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es once de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla),
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es doce de: BR;
LDH; HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio;
SGA, ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
En una realización de la presente divulgación, el material estabilizante de la composición fertilizante es: BR; LDH;
HTC; apatita; bauxita; compuestos de fosfato; sales de ácidos orgánicos; cal roja; TCA; hidróxido de aluminio; SGA,
ESP y agentes inertes (p. ej., arena, arcilla).
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que en una ruta potencial, ciertos materiales estabilizantes pueden actuar como supresores, causando una inhibición química del nitrato de amonio, evitando así que se utilice como material oxidante en un artefacto explosivo.
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que en otra ruta potencial, ciertos materiales estabilizantes pueden actuar como diluyentes, provocando una inhibición mecánica del nitrato de amonio, evitando así que se utilice como material oxidante en un artefacto explosivo.
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que en otra ruta más, ciertos materiales estabilizantes pueden actuar como agentes de carbonatación, de modo que el dióxido de carbono producido por el material estabilizante reemplace/excluya el oxígeno necesario para que una explosión continúe/se propague, por lo tanto, no se produce un aumento de la energía (necesaria para propagar la explosión).
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que en otra ruta más, ciertos materiales estabilizantes pueden actuar como hidratos, de modo que durante un evento de explosión (aumento de ener material estabilizante produce vapor de agua, que también actúa para excluir el oxígeno o apagar el calor proveniente de la reacción para que la energía exotérmica resultante se reduzca (y el material no explote), moderadores térmicos.
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que en otra ruta más, ciertos materiales estabilizantes pueden actuar de acuerdo con un mecanismo ácido/base, de manera que el material estabilizante sea básico o libere una base en las condiciones de reacción, evitando así que el nitrato de amonio se convierta en ácido nítrico (por lo tanto, la reacción no se llevará a cabo). En algunas realizaciones, los materiales estabilizantes actúan como moderadores térmicos para adsorber energía, reduciendo así la fuerza explosiva. En algunas realizaciones, los materiales estabilizantes actúan como desplazadores de oxígeno al expulsar el oxígeno y reemplazar el gas con un gas no combustible (p. ej., CO2).
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, la adición de bauxita, residuo de bauxita, los productos y/o subproductos del fertilizante de nitrato de amonio pueden proporcionar un retardante para su uso indebido potencial como ingrediente en explosivos caseros.
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, en algunas realizaciones, se añade un material estabilizante al fertilizante, donde la especie química en el material estabilizante actúa para absorber parte de la energía liberada si el fertilizante se usa en artefactos explosivos improvisados de fueloil de nitrato de amonio (ANFO) u otras combinaciones de combustible de nitrato de amonio usadas para explosivos. Específicamente, en esta potencial ruta mecanicista, se cree que los materiales estabilizantes químicos absorben una parte del calor liberado durante las detonaciones de nitrato de amonio-combustible, de modo que los materiales estabilizantes reducen la temperatura de equilibrio final del sistema mediante la absorción de calor sensible y reacciones químicas endotérmicas. Junto con la propiedad de absorción de energía, se cree que la presencia de partículas sólidas de material estabilizante reduce la densidad de energía de la mezcla a través de la dilución del material de relleno.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante incluye componentes de ajuste del pH. Algunos ejemplos no limitativos de componentes de ajuste de pH incluyen: ácido nítrico, ácido fosfórico, residuo de bauxita.
En algunas realizaciones, la composición fertilizante incluye un nutriente vegetal. Algunos ejemplos no limitativos de nutrientes vegetales incluyen: N, P, K, Mg, Ca, K, oligoelementos (Fe, Mn, metales presentes en los compuestos del material estabilizante), y combinaciones de los mismos.
Estos y otros aspectos, las ventajas y características novedosas de la tecnología se exponen en parte en la descripción que sigue y resultarán evidentes para los expertos en la materia al examinar las siguientes descripciones y figuras, o se aprende practicando las realizaciones de la presente divulgación.
Breve descripción de los dibujos
Figura 1 representa un esquema de una realización de la presente divulgación de un artículo de ensayo de onda expansiva de acuerdo con la presente divulgación.
Figura 2 representa una vista lateral recortada esquemática del artículo de ensayo de onda expansiva de la Figura 1, que representa la composición de intensificador y fertilizante a ensayar.
Figura 3 es un gráfico que representa el impulso específico relativo de las composiciones fertilizantes en perlas, con el impulso específico de cada sensor de sobrepresión. Para muestras en perlas, haciendo referencia a la Figura 3, se completaron los ensayos de onda expansiva y se calcularon valores de impulso específicos para múltiples artículos de ensayo, incluidos: dos artículos de ensayo con fertilizante AN disponible en el mercado del proveedor 1 (Control 1); tres artículos de ensayo con fertilizante AN disponible en el mercado del proveedor 2 (Control 2); un artículo de ensayo con un fertilizante AN "resistente a la onda expansiva" disponible en el mercado; dos artículos de ensayo de fertilizante AN del proveedor 1 recubiertos con residuo de bauxita (que tienen un 15 % en peso de fosfato de una etapa de neutralización con ácido fosfórico), y un artículo de ensayo de fertilizante AN del proveedor 2 recubierto con residuo de bauxita (que tienen un 15 % en peso de fosfato ). Como se representa en la Figura 3, las perlas recubiertas con BR tienen un rendimiento mejor que cualquiera de las perlas de AN disponibles en el mercado, superando dos artículos de ensayo de perlas recubiertas con BR el rendimiento del fertilizante "resistente a la onda expansiva" disponible en el mercado.
Figura 4 es un gráfico que representa el impulso específico relativo de las composiciones fertilizantes trituradas, con el impulso específico de cada sensor de sobrepresión (dos sensores para cada ensayo de onda expansiva). Se prepararon composiciones fertilizantes de acuerdo con los Ejemplos. Los ensayos de onda expansiva se realizaron de acuerdo con los Ejemplos. Haciendo referencia a la Figura 4, se completaron los ensayos de onda expansiva y se calcularon valores de impulso específicos para múltiples artículos de ensayo, incluidos: dos artículos de ensayo con fertilizante a N disponible en el mercado del proveedor 1 (Control 1); tres artículos de ensayo con fertilizante AN disponible en el mercado del proveedor 2 (Control 2); un artículo de ensayo con un fertilizante AN "resistente a la onda expansiva" disponible en el mercado (en forma triturada); dos artículos de ensayo de fertilizante AN del proveedor 1 mezclados con residuo de bauxita (que tiene un 15 % en peso de nitrato, presente mediante la adición de hidróxido de aluminio y exposición antropogénica al dióxido de carbono atmosférico), y dos artículos de ensayo de fertilizante a N del proveedor 2 mezclados con 25 por ciento en peso de residuo de bauxita (que tiene un 15 % en peso de fosfato).
Como se representa en la Figura 4, las composiciones fertilizantes de BR y nitrato de amonio superaron al AN disponible en el mercado, Las perlas recubiertas con BR "resistentes a la onda expansiva" disponibles en el mercados se comportaron ligeramente mejor que el nitrato de amonio del proveedor 1 mezclado con residuo de bauxita que contenían nitrato. Los valores de impulso específicos medios se proporcionan en la tabla en la sección de Ejemplos correspondiente. Basándose en los resultados de este conjunto de experimentos, se completaron más ensayos de onda expansiva utilizando solo materiales triturados en los artículos de ensayo, ya que cualquier reducción en el impulso específico realizado en la forma triturada se traduciría en la forma de perlas o pellets.
Figura 5 es un gráfico que representa el tamaño del intensificador (en gramos) en función del diámetro de la carga (en pulgadas, donde una pulgada corresponde a 2,54 cm) para una composición fertilizante del 25 % en peso de hidrotalcitas, donde los círculos rellenos indican detonación mientras que una "x" indica que no hay detonación. La línea trazada representa la región de detonación frente a la de no detonación a un aumento de sensibilidad de 50 g en el tamaño del intensificador.
Figura 6 es un gráfico que representa el tamaño del intensificador (en gramos) en función del diámetro de la carga (en pulgadas, donde una pulgada corresponde a 2,54 cm) para una composición fertilizante del 22,5 % en peso de hidrotalcitas, donde los círculos rellenos indican detonación mientras que una "x" indica que no hay detonación. La línea trazada representa la región de detonación frente a la de no detonación a un aumento de sensibilidad de 50 g en el tamaño del intensificador.
Figura 7 es un gráfico que representa el tamaño del intensificador (en gramos) en función del diámetro de la carga (en pulgadas, donde una pulgada corresponde a 2,54 cm) para una composición fertilizante del 20 % en peso de hidrotalcitas, donde los círculos rellenos indican detonación mientras que una "x" indica que no hay detonación. La línea trazada representa la región de detonación frente a la de no detonación a un aumento de sensibilidad de 50 g en el tamaño del intensificador.
Figura 8 es un gráfico que representa el tamaño del intensificador (en gramos) en función del diámetro de la carga (en pulgadas, donde una pulgada corresponde a 2,54 cm) para una composición fertilizante del 20; el 22,5 y el 25 % en peso de HTC-PO4. La línea trazada representa la región de detonación frente a la de no detonación a un aumento de sensibilidad de 50 g en el tamaño del intensificador.
Figura 9 es un gráfico que representa el impulso específico para los artículos de ensayo que dieron como resultado la no perforación de la placa testigo, donde "x" se refiere a 25 % en peso de HTC, el rombo representa 22,5 % en peso y los guiones representan 20 % en peso.
Figura 10 es un gráfico que representa un impulso específico a diferentes tamaños de intensificador, donde "x" se refiere al contenido convencional de fueloil (es decir, 6 %, en comparación con el contenido de AN); el rombo se refiere a un 50 % más de fueloil estequiométrico (es decir, un 9 % en comparación con el contenido de AN); y donde el guion se refiere al 100 % de fueloil (es decir, 12 % en peso en comparación con el contenido de AN).
Figura 11 es un gráfico que representa el impulso específico a diferentes tamaños de intensificador para 20 % en peso de HTC en un tubo de 12,7 cm (5") de diámetro (artículo de ensayo).
Figura 12 es un gráfico que ilustra el impulso específico de HTC a una concentración del 22,5 % (cuadrado) y del 25 % (rombos) a un diámetro de 20,32 cm (8") con un tamaño de intensificador que varía entre 300 y 600 g.
Figura 13 es un gráfico que representa el escalonamiento global de todos los materiales estabilizantes. El gráfico se representa como el número de muestras frente a un impulso específico. Estos datos representan todos los datos analizados en el ejemplo de supresión e insensibilización de onda expansiva y muestran la distinción entre sin perforación y con perforación. Los datos consisten en HTC-PO4, apatita y mezcla de HTC PO4 - 15%/BR 10%.
Figura 14 es un gráfico que representa las tendencias de reducción de impulso específico en relación con la concentración en porcentaje. En el gráfico se enumeran HTC-PO4-22,5 % (rombo), HTC PO4-20 % (X), HTC-PO4-15 % (cuadrado), HTC PO4-10 % (triángulo) y AN (círculo)
Figura 15 es un gráfico que ilustra el porcentaje de reducción del impulso específico en comparación con la concentración de 10, 15, 17,5, 20, 22,5 y 25 %.
Figura 16 es un gráfico que representa el impulso específico de los materiales estabilizantes que no mostraron perforación a diferentes niveles de intensificador a diferentes concentraciones. X= HTC-PO4- 25 %; Triángulo = Apatita; Guion- HTC-PO4-15 %/BR 10 %,
Figura 17 es un gráfico que muestra la perforación frente a la no perforación de materiales estabilizantes con diferentes cargas de intensificador y porcentajes de material estabilizante a 12,7 cm (5") de diámetro con una precisión del 100%. Los símbolos rellenos indican perforación; los símbolos vacíos representan la no perforación. Círculo = HTC PO4- 25 %; Rombo = Apatita -25 %; Cuadrado - HTC PO4- 15 %/BR 10 % Figura 18 es un gráfico que representa la perforación frente a la no perforación de materiales estabilizantes con diferentes cargas de intensificador y porcentajes de material estabilizante a un diámetro de 15,24 cm (6"). Los símbolos rellenos indican perforación; los símbolos vacíos representan la no perforación.
Figura 19 es un gráfico que representa la perforación frente a la no perforación de materiales estabilizantes con diferentes cargas de intensificador y porcentajes de material estabilizante a un diámetro de 20,32 cm (8"). Los símbolos rellenos indican perforación; los símbolos vacíos representan la no perforación. Figura 20 es un gráfico que muestra un impulso específico a diferentes cargas de intensificador para HTC PO4 a diferente concentración; X = 25 %; guion = 20 %; rombo = 22,5 %. El gráfico también ilustra el impulso específico del producto alternativo (ALT PRDT) a 13,25 kPa.ms/kg y el control-AN a 15,5 kPa.ms/kg. Descripción detallada
EJEMPLO: Cálculos termodinámicos
Se realizaron una serie de cálculos de equilibrio isoentálpico sobre mezclas de diferentes materiales en combinación con nitrato de amonio. En este método, una mezcla se coloca en una "caja" que retiene toda la energía del sistema. La composición química de equilibrio de la mezcla se calculó a través de un modelo informático y la energía liberada hace que aumente la temperatura del sistema.
Al completar el modelo informático y realizar el cálculo de esta manera, el nitrato de amonio puro se descompone en N2, H2 y H2O (todas de menor energía que AN) y la energía que se libera aumenta la temperatura del gas (es decir, en la caja) a 970 °C. Ahora se puede explorar la adición de otros componentes al sistema para ver su efecto en la temperatura final del sistema. Por ejemplo, una mezcla 1:1 de AN y SiO2 dará como resultado la composición final de N2, H2, H2O y SiO2 a 604 °C. La temperatura más baja se debe a la presencia del SiO2 como un material inerte que absorbe parte de la energía liberada por la descomposición del AN. La absorción de energía se puede mejorar si el material estabilizante en sí no es inerte, pero puede reaccionar para cambiar de estado (y/o degradarse para formar otros compuestos). Por ejemplo, una mezcla 1:1 de AN con creta (CaCO3) da una composición final N2, H2, H2O, CaO y CO2 a una temperatura de 585 °C. Parte de la energía de descomposición del AN se utiliza para convertir la creta en cal (CaO) y CO2 a través de la reacción endotérmica CaCO3 -> CaO CO2.
En algunas realizaciones, el residuo de bauxita (BR) es una mezcla de materiales inertes (SiO2, TiO2, Fe2O3, etc.) y componentes que pueden actuar como "absorbedores de energía" (Al(OH)3, AIOOH, Fe2O3, H2O, etc.) la temperatura final del sistema para una mezcla 1:1 de AN BR es de 71 1 °C. Además de BR, se evaluaron varios otros materiales como absorbentes de energía. El mejor rendimiento (es decir, en una mezcla de 1:1) es el hidrato del proceso Bayer (Al(OH)3) con una temperatura final del sistema de 233 °C. Algunos otros materiales atractivos podrían ser la cal hidratada (Ca(OH)2) y yeso (CaSO4*2H2O), Los resultados de los cálculos del rendimiento de absorción de energía se resumen en la siguiente tabla a continuación, donde cuanto menor sea la temperatura final, "mejor" será el rendimiento.
Figure imgf000017_0001
Todas las adiciones a AN tuvieron un mejor rendimiento (dieron como resultado temperaturas de equilibrio más bajas) en comparación con el AN puro y algunas adiciones a AN dieron un rendimiento mejor que otras. Se calcularon las reducciones porcentuales en la temperatura de equilibrio para los modelos isentálpicos, y los valores de reducción porcentual oscilaron entre un 27 % de reducción (residuo de bauxita) y un 76 % de reducción (hidróxido de aluminio). Las tendencias generales observadas a partir del modelado por computadora del equilibrio isentálpico de varios datos de AN se utilizaron para reducir la selección de constituyentes como materiales estabilizantes para el fertilizante AN. Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, se cree que si un constituyente de un material baja la temperatura de equilibrio isentálpico, entonces, el material resultante también evitaría potencialmente la combustión de nitrato de amonio (y, por lo tanto, podría proporcionar un mecanismo de supresión y/o insensibilización a los fertilizantes de nitrato de amonio). Por ejemplo, constituyentes que tienen óxidos metálicos, hidratos, carbonatos e hidróxidos se exploraron como composiciones fertilizantes (es decir, los experimentos realizados incluyen ensayos de onda expansiva para explorar el potencial de supresión de onda expansiva y/o insensibilización de materiales estabilizantes en fertilizantes de AN).
EJEMPLO: Procedimiento operativo convencional para ensayos de onda expansiva
Los artículos de ensayo se refieren al recipiente (tubería de PVC), una placa de acero dulce (llamada placa testigo), composición fertilizante (material estabilizante y AN mezclado con 6 % en peso de fueloil de AN) y un intensificador (incluye explosivo C4 en un vaso de almacenamiento de plástico). En la Figura 1 se representa un esquema de un artículo de ensayo, mientras que el interior de cada artículo de ensayo, incluyendo el detonador, el intensificador y la composición de fertilizante se muestran en la Figura 2.
Preparación de muestras:
Para hacer una composición fertilizante para el artículo de ensayo, las perlas de fertilizante de nitrato de amonio se trituraron en seco usando un molino de bolas para obtener un tamaño de malla inferior a 20 (<800 micrómetros). Entonces, el polvo de AN se mezcló en seco con el polvo del material estabilizante.
Las muestras que contenían iHTC con fosfato tenían un 15 % en peso de fosfato. Las muestras de residuo de bauxita contenían fosfato (es decir, 5-10 % en peso) o nitrato (es decir, 5-10 % en peso). Las mezclas de muestras se pesaron en seco y se añadió fueloil (6 % en peso) de acuerdo con el contenido de AN. Para todos los ensayos, el contenido de cada artículo incluía una proporción de 6 % de fueloil a 94 % de nitrato de amonio (basado en la masa). La composición fertilizante/combustible resultante se mezcló/combinó durante al menos 30 minutos y se comprobó el apelmazamiento mediante observación visual.
Cada artículo de ensayo se pesó vacío utilizando una balanza con una precisión de /- 0,2 gramos. La mezcla resultante se añadió a cada recipiente (PVC con tapa de extremo pegada) a unos 25 mm del borde superior. Cada artículo de ensayo lleno (nitrato de amonio y material estabilizante, mezclado con aceite combustible) se pesó en una balanza que tenía una precisión de /-28,35 g (+/- 0,1 onzas).
Cada artículo de ensayo se dejó reposar durante al menos 12 horas antes del ensayo con una cubierta (p. ej., una bolsa de plástico) aplicada para evitar que la humedad ambiental entrara al artículo de ensayo. Justo antes del ensayo, el intensificador (C4 en un vaso de plástico) se insertó al ras con la parte superior de la tubería, con el cable detonador conectado al intensificador.
Se prepararon intensificadores para cada artículo de ensayo en pequeños vasos de almacenamiento de plástico. Se midió una cantidad predeterminada de C4 en cada vaso. Se añadió un intensificador C4 a un tubo de 12,7 cm (5") de diámetro con material de onda expansiva a ensayar, El peso total del tubo era de aproximadamente ocho kg (incluido el material de onda expansiva).
Cada artículo de ensayo incluía una placa de acero dulce de 0,635 cm (0,25 pulgadas) de espesor (llamada placa testigo), con un tubo de PVC, base/tapa de extremo. No obstante, las tapas de la base estaban abovedadas y no se asentarían verticalmente en la placa testigo. Un tramo adicional de tubería de PVC de 15,24 cm (6"), de ~ 7,62 cm (3") de longitud se cortó (dividió) y se deslizó sobre la superficie exterior del artículo de ensayo. Esta pieza proporcionó una buena estabilidad al artículo de ensayo para el llenado y el ensayo. El artículo de ensayo se colocó sobre una pila de espuma de 11,43 cm (41^") de espesor (30,48 cm x 30,48 cm correspondientes a 12 pulgadas x 12 pulgadas) en un pozo de arena nivelado.
Los artículos de ensayo llenos se colocaron en placas testigo y se colocaron y centraron en la placa testigo. El cable (cable Cat6) se enrutó desde el refugio hasta las sondas de sobrepresión.
El detonador se colocó en el intensificador, se armó la carga y se detonó el propulsor. Para cada artículo de ensayo, el detonador fue Exploding Bridge Wire (EBW) Tipo RP-83.
La supresión de onda expansiva se midió a través de dos sondas de presión de onda expansiva (modelo PCB), colocadas a una distancia de 7 m del artículo de ensayo. El cable coaxial iba desde cada sonda (2 canales, 12 bits, IEPE, 100kHz) a un ordenador. Se colocaron varillas de acero entre las sondas y el objetivo (es decir, el artículo de ensayo) para desviar cualquier posible metralla.
Para cada ensayo, se utilizaron dos sondas de presión de onda expansiva para medir la presión frente al tiempo de cada onda expansiva (kPa*ms). Las lecturas de presión resultantes se usaron para calcular el impulso específico de la composición fertilizante para cada artículo de ensayo. Se recogió la sobrepresión de onda expansiva (es decir, la presión de impulso) para cada artículo de ensayo.
Luego, estos datos se integraron por medios convencional y luego se dividieron por la cantidad de nitrato de amonio presente para generar un "impulso específico" (es decir, lectura de presión máxima para cada impulso de ensayo de onda expansiva), Estos se midieron luego contra un impulso específico de referencia del propio ANFO o nitrato de amonio combinado con otros combustibles.
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, los materiales estabilizantes con un impulso específico a aproximadamente el mismo nivel que el valor inicial (controles AN) se consideran "inertes", en tanto que se cree que estos materiales afectan al impulso en los mismos niveles que dicta la concentración (es decir, operan mediante un mecanismo mecánico de "relleno").
Sin quedar ligado a teoría o mecanismo particular alguno, las mediciones por debajo de los resultados iniciales se consideran "supresores", en tanto que se cree que estos materiales afectan al impulso por una reacción química o mecanismo independiente, o en combinación con, un factor de dilución.
EJEMPLO: ENSAYO DE ONDA EXPANSIVA - NITRATO DE AMONIO TRITURADO FRENTE A PERLAS RECUBIERTAS
Se observa que los artículos de ensayo que tenían materiales en polvo (triturados hasta obtener una textura fina) produjeron valores de impulso específico más altos que los materiales que se produjeron como perlas.
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EJEMPLO: ENSAYO DE ONDA EXPANSIVA -DIFERENTES MATERIALES ESTABILIZANTES
Para identificar materiales estabilizantes con características de supresión de onda expansiva y/o insensibilización, se ensayaron diversos materiales estabilizantes (cada uno al 25 % en peso), en un tubo de 12,7 cm (5") de diámetro con 200 g de intensificador. El impulso específico se calculó para cada artículo de ensayo y se presenta en la siguiente tabla, que además proporciona el impulso medio (obtenido como media de las medidas del sensor de sobrepresión de cada detonación) y la observación visual del estado de la placa testigo (perforada, no perforada).
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continuación
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Se observa que para las series 11 y 15, el propulsor (C4) no detonó, lo que dio como resultado que no hubiera ninguna perforación de la placa testigo.
Para tener en cuenta el disparo de intensificador en el cálculo del impulso específico, se completaron múltiples disparos de intensificador (6) con varias cantidades de intensificador. Los resultados fueron lineales: a medida que aumentaba la cantidad de intensificador, también lo hizo el impulso específico resultante.
EJEMPLO: ENSAYO DE ONDA EXPANSIVA - SUPRESIÓN DE ONDA EXPANSIVA E INSENSIBILIZACIÓN Para identificar los parámetros de supresión de onda expansiva e insensibilización, se ensayaron tres variables en este conjunto de experimentos, que incluyen:
(1) composición fertilizante (es decir, AN (a) material estabilizante 1 (HTC en diferentes % en peso), (2) material estabilizante 2 (apatita) y (3) material estabilizante 3 (combinado 15 HTC/10BR);
(2) tamaño/cantidad del intensificador (p. ej., 200 g, 300 g, 400 g, 600 g, 800 g); y (3) diámetro del tubo del artículo de ensayo (es decir, 12,7 cm (5 pulgadas), 15,24 cm (6 pulgadas) o 20,32 cm (8 pulgadas) de diámetro).
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Para tener en cuenta el disparo de intensificador en el cálculo del impulso específico, se completaron múltiples disparos de intensificador (16) con varias cantidades de intensificador. Los resultados fueron lineales: a medida que aumentaba la cantidad de intensificador, también lo hizo el impulso específico resultante.
Se observa que el BR en las series 40 y 41 tenía un contenido de fosfato de 5-15 % en peso.
Se observa que las series 33-36 habían aumentado el aceite combustible en la composición fertilizante. Las series 33 y 34 fueron 50 % de fueloil (es decir, 9 % en peso de fueloil en comparación con el contenido de AN) y las series 35 y 36 fueron 100 % de fueloil (es decir, 12 % en peso de fueloil, en comparación con el contenido de AN).
Comparación de datos:
La siguiente tabla ilustra todos los materiales estabilizantes en forma triturada en el procedimiento operativo convencional de 12,7 cm (5") de diámetro y un tamaño de intensificador de 200 g; con la excepción de HTC-PO4-22,5 %. Esta muestra era un tubo de 12,7 cm (5") con tamaños de intensificador de 300, 400, 600 y 700.
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continuación
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Para los siguientes tres conjuntos de datos de onda expansiva, se observó que los materiales hidrotalcita, hidrocalumita, cal roja e hidroxiapatita se obtuvieron de un proceso de refinado de alúmina, a menos que se indique lo contrario (es decir, "sintético" se refiere a materiales obtenidos a través de un proveedor comercial).
Como estos materiales se obtuvieron a través de un proceso de refinado de alúmina, los datos analíticos se compilaron para comprender mejor las características del material derivado del aluminio (p. ej., en comparación con las alternativas disponibles en el mercado con alta pureza y pocos o ningún componente minoritario inevitable). A continuación, los datos analíticos se exponen para los materiales obtenidos a través del proceso de refinado de alúmina, ilustrándose variaciones mínimas para diferentes lotes del mismo material.
Se utilizaron dos lotes de hidrotalcita en los siguientes tres ensayos de onda expansiva. Para el primer lote de hidrotalcita: la densidad se midió en 2,1 135 g/ccs mientras que la superficie fue de 30,8 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 12,98 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: Mg4Al2 (OH) 14 '3H2O, Hidrato de hidróxido de magnesio y aluminio, Meixnerita y/o Mg4Al2 (OH)12CO33H2O, Hidrato de hidroxicarbonato de magnesio y aluminio y/o Mg6Al2CO3 (OH) 16 4H2O, Hidrotalcita, Posibles trazas: Ca3A12 (OH) 12.
Para el segundo lote de hidrotalcita: la densidad se midió a 2,0941 g/cc, mientras que la superficie fue de 29 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 12,31 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: Mg6A12(CO3)(OH)16»4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg6Al2 (OH)18 -4,5H2O, Hidrato de hidróxido de magnesio y aluminio, Posibles trazas: Ca3AIFe (SiO4) (OH)8, Hidróxido de silicato de calcio, aluminio y hierro. Para el material de residuo de bauxita, la densidad se midió a 3,3441 g/cc, mientras que la superficie fue de 42,3 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 4,892 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: Fe2O3, Hematita; CaCO3, Carbonato de calcio; Minoritario: TiO2, Óxido de titanio, Rutilo; FeO (OH), Goethita; Al(OH)3, Bayerita; AlO(OH), Boehmita; Posibles trazas: AI(OH)3, Gibbsita; Na8Si6Al6O24 (OH)2 (H2O)2, Aluminato de silicio y sodio.
Para la apatita, se utilizaron dos lotes. Para el primer lote de material de apatita, la densidad se midió a 2,6645 g/cc, mientras que la superficie fue de 76 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 5,518 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: Cal O (PO4)3 (CO3)3 (OPI)2, Hidróxido de fosfato de carbonato de calcio; Mg6Al2(CO3)(OH)16«4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg6Al2 (OH) 18 -4,5H2O, Hidrato de hidróxido de magnesio y aluminio, con posibles minoritarios: CaCO3, Carbonato de calcio.
Para el segundo lote de material de apatita, la densidad se midió a 2,6443 g/cc, mientras que la superficie fue de 89 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 5,367 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: CalO (PO4)3 (CO3)3 (OH)2, Hidróxido de fosfato de carbonato de calcio; Mg6Al2(CO3)(OH)16“4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg6Al2 (OH) 18 - 4,5H2O, Hidrato de hidróxido de magnesio y aluminio, Posibles minoritarios; CaCO3, Carbonato de calcio.
Para la cal roja, se utilizaron dos lotes.
Para el primer lote de material de cal roja, la densidad se midió a 2,5621 g/cc, mientras que la superficie fue de 4,1 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 20,62 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: CaCO3, Carbonato de calcio. Minoritario: Ca3AIFe (SiO4) (OH)8, Hidróxido de silicato de calcio, aluminio y hierro. Muy pequeño: Ca(OH)2, Hidróxido de calcio. Trazas: Mg6Al2(CO3)(OH)16“4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg6Al2 (OH)184,5h2o , Hidróxido de magnesio y aluminio.
Para el segundo lote de material de cal roja, la densidad se midió a 2,5658 g/cc, mientras que la superficie fue de 4,7 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 12,43 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: CaCO3, Carbonato de calcio. Minoritario: Ca3AIFe (SiO4) (OH)8, Hidróxido de silicato de calcio, aluminio y hierro, Muy pequeño: Ca(OH)2, Hidróxido de calcio. Trazas: Mg6Al2(CO3)(OH)16*4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg6Al2 (OH)18 ^4,5H2O, Hidróxido de magnesio y aluminio.
Se utilizaron dos lotes de hidrocalumita.
Para el primer lote de material de hidrocalumita, la densidad se midió a 2,2296 g/cc, mientras que la superficie fue de 10,4 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 12,21 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: Ca(OH)2, Hidróxido de calcio; CaCO3, Carbonato de calcio; Ca4Al2 (OH) 12 (CO3) (H2O) 5, Hidrato de carbonato de hidróxido de aluminio y calcio; Ca4Al206 C12 (H2O)10, Hidrocalumita, Posibles minoritarios: Mg6Al2(CO3)(OH)16'4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg.
Para el segundo lote de material de hidrocalumita, la densidad se midió a 2,2561 g/cc, mientras que el área superficial fue de 11,71 m2/g. El tamaño de partícula promedio se midió a 16,31 micrómetros. La difracción de rayos X observó los siguientes componentes: Principal: Ca(OH)2, Hidróxido de calcio; CaCO3, Carbonato de calcio; Ca4Al2 (OH) 12 (CO3) (H2O) 5, Hidrato de carbonato de hidróxido de aluminio y calcio; Ca4Al2 06 C12 (H2O)10, Hidrocalumita, Posibles minoritarios: Mg6Al2(CO3)(OH)16»4(H2O), Hidrotalcita y/o Mg.
EJEMPLO: ENSAYO DE ONDA EXPANSIVA - SUPRESIÓN DE ONDA EXPANSIVA E INSENSIBILIZACIÓN La siguiente tabla ilustra los resultados experimentales de los ensayos de onda expansiva realizadas en un control (AN) en comparación con dos materiales estabilizantes: hidrotalcita e hidroxiapatita en diversas formas (p. ej., recuperadas de un proceso de producción de alúmina, sintético, etc.) y a diferente porcentaje en peso.
Para este ensayo de onda expansiva, el combustible fue fueloil para todos los materiales, aunque el tamaño del intensificador varió (como se indica) y algunas de las series incluían tubos de mayor diámetro (p. ej., 20,32 cm (8 pulgadas)) en comparación con el tamaño convencional (12,7 cm (5")) utilizado para muchas de las series. Los componentes del ensayo de onda expansiva se prepararon como se ha indicado anteriormente, según el procedimiento operativo convencional. Las lecturas de impulso específicas se proporcionan a continuación, junto con una vista comparativa de la reducción de la onda expansiva, medido como un porcentaje según diversos valores iniciales de SI (p. ej., 13,5, 10,0 y 8,0). Cuando un ensayo de onda expansiva no dio como resultado una reducción en el impulso específico, el porcentaje de reducción se indica como "N/D".
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EJEMPLO: ENSAYO DE ONDA EXPANSIVA -SUPRESION DE ONDA EXPANSIVA E INSENSIBILIZACION La siguiente tabla ilustra los resultados experimentales de los ensayos de onda expansiva realizadas en varios materiales, en los que se evaluaron el estabilizante y las combinaciones de estabilizantes y rellenos frente a un valor inicial de SI de control (nitrato de amonio). Los materiales evaluados para este ensayo de onda expansiva incluyeron: cal roja (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso), hidrocalumita (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso), hidroxiapatita (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso), hidrotalcita (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso), una combinación de hidrotalcita e hidroxiapatita (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso).
Para este ensayo de onda expansiva, la hidrotalcita y la hidroxiapatita se recuperaron de un proceso de producción de alúmina. Se siguió el procedimiento operativo convencional para preparar los componentes de onda expansiva y completar los ensayos de onda expansiva, mientras que otras variables fueron modificadas: es decir, el diámetro del tubo (20,32 cm (8") frente a 30,48 cm (12")), la cantidad de intensificador (200 g, 400 g, 450 g) y el tipo de combustible (es decir, fueloil (FO), AL (aluminio)).
Las lecturas de impulso específicas se proporcionan a continuación, junto con una vista comparativa de la reducción de la onda expansiva, medido como un porcentaje según diversos valores iniciales de SI (p. ej., 13,5, 10,0 y 8,0). Cuando un ensayo de onda expansiva no dio como resultado una reducción en el impulso específico, el porcentaje de reducción se indica como "N/D".
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EJEMPLO: ENSAYO DE ONDA EXPANSIVA - SUPRESION DE ONDA EXPANSIVA E INSENSIBILIZACION La siguiente tabla ilustra los resultados experimentales de los ensayos de onda expansiva realizadas en varios materiales, en los que se evaluaron el estabilizante y las combinaciones de estabilizantes y rellenos frente a un valor inicial de SI de control (nitrato de amonio). Los materiales evaluados para este ensayo de onda expansiva incluyeron: arcilla refractaria (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso), hidroxiapatita (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso), e hidrotalcita (individualmente y en combinación con residuo de bauxita en diferentes porcentajes en peso).
Se observa que se utilizó arcilla refractaria como diluyente (en lugar de residuo de bauxita). La arcilla refractaria se obtuvo de un proveedor comercial, y la arcilla refractaria se refiere a un producto de arcilla comercial calcinada que es un material de aluminosilicato inerte (p. ej., aplicaciones en morteros/ladrillos cerámicos y recubrimiento refractario para hornos y chimeneas).
Se observa que EG AN se refiere a nitrato de amonio de calidad para explosivos, que es un AN de baja densidad hecho para mejorar el rendimiento explosivo (p. ej., en comparación con el AN de alta densidad optimizado para FG de calidad para fertilizantes).
Para este ensayo de onda expansiva, la hidrotalcita y la hidroxiapatita se recuperaron de un proceso de producción de alúmina. Se siguió el procedimiento operativo convencional para preparar los componentes de onda expansiva y completar los ensayos de onda expansiva, aunque el diámetro de los componentes de voladura se fijó en uno convencional de 20,32 cm (8"). Se modificaron otras variables, incluida la cantidad de intensificador (200 g, 400 g) y el tipo de combustible (es decir, fueloil (FO), AL (aluminio) y PS (azúcar en polvo)).
Las lecturas de impulso específicas se proporcionan a continuación, junto con una vista comparativa de la reducción de la onda expansiva, medido como un porcentaje según diversos valores iniciales de SI (p. ej., 13,5, 10,0 y 8,0). Cuando un ensayo de onda expansiva no dio como resultado una reducción en el impulso específico, el porcentaje de reducción se indica como "N/D".
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EJEMPLO: INTERCALACION DE HIDROTALCITA
Para intercalar hidrotalcitas, se llevó a cabo el siguiente procedimiento, donde la sustitución del anión se completa mediante activación térmica seguida de rehidratación.
Para la activación térmica, se colocan 4,25 kg de polvo de HTC en un recipiente cerámico (a una profundidad de 2,54 cm (1")) y se calienta a una temperatura de 450 °C durante una hora, seguido de enfriamiento por debajo de 100 °C en un horno o en una unidad de mantenimiento externa (cabina de secado, desecadores).
Para la rehidratación, se agitan aproximadamente 12 l de agua (DI o destilada) en un recipiente, seguido de la adición de fosfato (usando fosfato de diamonio (DAP), añadir 1,6 kg (12 moles) a los 12 l de agua) y mezclar hasta que se disuelva la sal de fosfato (20-30 minutos), Lentamente, se añadió polvo de HTC activado y la mezcla resultante se agitó durante un mínimo de 12 horas. La suspensión húmeda se colocó en bandejas de 1,91 cm (3/4") a 2,54 cm (1") de profundidad y se colocó en un horno de secado y se secó a 125 °C hasta que se obtuvieron rellenos secos. La HTC intercalada resultante se tamiza a malla < 20 y se almacena para su uso en los ensayos de onda expansiva.
EJEMPLO: PREPARACIÓN DE RESIDUOS DE BAUXITA COMO MATERIAL ESTABILIZANTE
Para neutralizar los residuo de bauxita, se añadió ácido fosfórico (85 %) a una suspensión de BR, mientras se mezclaba con un agitador. El pH del residuo de bauxita se redujo a menos de 8,0. El residuo de bauxita se dejó sedimentar y el líquido resultante se vertió desde la parte superior de la mezcla y la mezcla resultante se vertió en recipientes de 1,27 cm ( ^ pulgada) de espesor y se secó en horno (100 °C). Se cree que el residuo de bauxita resultante tiene un contenido de fosfato del 5 % en peso a no superior a aproximadamente el 10 % en peso basado en la neutralización del ácido fosfórico.
EJEMPLO: PREPARACIÓN DE MUESTRAS DE BAUXITA:
El mineral de bauxita en bruto se redujo a una malla de /-20 alimentando el mineral a través de una trituradora de placas, una trituradora de rodillos con rodillos dentados (trituradora de rodillos Sturtevant) y un molino de bolas (con bolas de cerámica para reducir aún más las partículas a fracciones utilizables). La fracción de malla 20 resultante se mezcló con material de nitrato de amonio y se realizaron ensayos de onda expansiva de acuerdo con el ejemplo mencionado anteriormente.
EJEMPLO: PREPARACIÓN DE APATITA A PARTIR DEL LICOR DE BAYER
La apatita ensayada de acuerdo con el ejemplo mencionado anteriormente se hizo con materiales precursores como ácido fosfórico, cal apagada y licor de Bayer, según el siguiente proceso. Una mezcla de ácido fosfórico, dióxido de carbono y licor de Bayer gastado de refinería se calentó a 70 °C. (En algunas realizaciones, hay que añadir carbonato o fosfato adicional para aumentar el rendimiento. En algunas realizaciones, una fuente alternativa de fósforo es la crandalita.) A continuación, se añadió cal apagada y se agitó durante 15-30 minutos. La mezcla resultante se filtró, se lavó y se secó en estufa. Después de la preparación, el licor arrastrado se eliminó mediante una etapa adicional de filtración y lavado.
El material resultante ensayado de acuerdo con el Ejemplo mencionado anteriormente tenía las siguientes fases: carbonato de hidroxilapatita (principal), hidroxilapatita (trazas) y posibles cantidades traza de CaCO3 e hidrotalcita (p. ej., formada a través de impurezas en la cal apagada o formada durante el proceso de producción de apatita).
La apatita ensayada de acuerdo con los ejemplos mencionados anteriormente es una hidroxiapatita de carbonato de Bayer de la siguiente fórmula (CazN / A2(PO4)3(CO3)3(H2O)3OH) con elemento mayoritario como sigue: 12-22% en peso de CO2; 44-49 % en peso de CaO; 19-26 % en peso de P2O5; 7-12 % en peso de Na2O; y 1-3 % en peso de Al2O3.
EJEMPLO: Métodos para hacer la composición fertilizante:
El nitrato de amonio se fabrica en tres etapas, que incluyen: (1) neutralizar el ácido nítrico con amoniaco para producir una solución concentrada; (2) evaporar para proporcionar una masa fundida; y (3) procesar por formación de perlas o granulación para proporcionar el producto de nitrato de amonio sólido comercial. La formación de perlas es la formación de un sólido redondeado y granular al permitir que las gotas fundidas caigan a través de un medio de enfriamiento fluido. En una realización de la presente divulgación, la formación de perlas de AN implica pulverizar la solución concentrada (es decir, 96-99+ %) en la parte superior de una gran torre. Entonces, las gotas que descienden son enfriadas por un flujo ascendente de aire, solidificándose en perlas esféricas que se recogen en la parte inferior de la torre.
En una realización de la presente divulgación, las composiciones fertilizantes de la presente divulgación se preparan pulverizando la solución concentrada de AN (es decir, 96-99+ %) mientras se pulveriza simultáneamente una solución concentrada del (de los) material(es) estabilizante(es) (p. ej., suspendidos o en solución en un disolvente) y se forma como perlas conjuntamente la composición fertilizante resultante.
En una realización de la presente divulgación, las composiciones fertilizantes de la presente divulgación se preparan añadiendo el(los) material(es) estabilizante(es) a la solución concentrada de nitrato de amonio antes de la formación de las perlas.
En una realización de la presente divulgación, las composiciones fertilizantes de la presente divulgación se preparan revistiendo el (los) material(es) estabilizante(es) sobre la perla después de que se haya formado la perla de AN. En algunas realizaciones, se utiliza un rodillo de tambor (p. ej., con disolventes y/o aglutinantes opcionales) para adherir y/o recubrir el (los) material(es) estabilizante(es) sobre la perla de AN.
En algunas realizaciones, los materiales estabilizantes se mezclan con la solución de nitrato de amonio (con disolventes opcionales) y la composición fertilizante resultante se recristaliza a partir de la solución o suspensión. En algunas realizaciones, las perlas de AN se trituran con material(es) estabilizante(es) en una prensa de molienda y se utilizan en forma de polvo. En algunas realizaciones, el polvo se mezcla con aglutinante(s) y se lamina en formas aglomeradas. En algunas realizaciones, el polvo mezclado se mezcla con un aglutinante y se forma (p. ej., se prensa) en pellets o placas (p. ej., con una prensa de disco o un proceso de microgranulación).
En algunas realizaciones, la solución (o suspensión) de nitrato de amonio con materiales estabilizantes (p. ej., opcionalmente con disolventes para reducir la viscosidad) se seca por pulverización.
En algunas realizaciones, la solución (o suspensión) de nitrato de amonio con material(es) estabilizante(es) se aglomera (p. ej., aglomeración en recipiente), seguido de un proceso de microgranulación.
EJEMPLO: Método de elaboración de un fertilizante
Se utilizó el siguiente procedimiento para formar nitrato de amonio recubierto con hidrotalcita. Posteriormente, este fertilizante recubierto se utilizó en los estudios de cultivo (estudio de cultivo n.°1).
Tal como se recibió, se añadió fertilizante de nitrato de amonio (AN) a una mezcladora de cemento eléctrica, se añadieron bolas de cerámica y se mezcló el AN durante 2,5 horas. Luego, el material se tamizó para separar el AN (AN desaglomerado) de las bolas de cerámica,
Una composición de 80 % de nitrato de amonio: 20 % de hidrotalcita se tamizó para mezclar los materiales y se procesó en el mezclador cerámico durante 30 minutos para mezclar los materiales. El material mezclado se añadió lentamente a un rodillo de tambor (máquina microgranuladora/granulador de fertilizante), que se hizo funcionar a un ángulo y velocidad preestablecidos, mientras se añadía lentamente aglutinante (agua) en una fina niebla a la mezcla combinada. A medida que se añadía el agua, la mezcla combinada formó pellets. De forma alterna, se añadieron secuencialmente material fertilizante mezclado y agua al rodillo del tambor y se formaron pellets. A medida que los pellets rodaban por el rodillo del tambor y aumentaban de tamaño y densidad, los pellets alcanzaron un peso adecuado para rodar desde el rodillo del tambor hacia un área de recogida.
EJEMPLO Estudios de cultivos:
Se completaron dos estudios de cultivos utilizando composiciones fertilizantes de acuerdo con una o más realizaciones de la presente divulgación, con el fin de evaluar cómo se comportan las composiciones fertilizantes que incluyen materiales estabilizantes en comparación con los fertilizantes disponibles en el mercado.
Se realizó un análisis estadístico de los rendimientos de los cultivos, con el procedimiento de análisis básico de la siguiente manera: ensayar si la variabilidad difiere entre los tratamientos; ensayar si los promedios difieren entre los tratamientos (p. ej., usando el método apropiado determinado por si (1) es verdadero o falso); y si se puede demostrar que al menos dos promedios son diferentes, identificar qué tratamientos difieren. La evaluación estadística arrojó que El primer estudio de cultivo consistió en 1 tratamiento de composición fertilizante (HTC microgranulada con AN, (26­ 0-0)) y 5 controles (sin tratamiento (N/D), fertilizante de AN (34-0-0), fertilizante de urea (46-0-0), fertilizante de UAN (líquido) (30-0-0) y fertilizante de ESN (44-0-0) (un fertilizante de urea recubierto de polímero disponible en el mercado)). Cada tratamiento se aplicó con un suministro de nitrógeno equivalente de 112,08 y 156,92 (kg/ha) (100 y 140 (lbs N/acre)). Se midieron dos respuestas: Espigas/acre y Peso/acre (siendo 1 acre = 0,40 hectáreas). Al comparar las dos respuestas, se determinó que no existen diferencias estadísticamente significativas entre la composición fertilizante (HTC AN) en comparación con los controles de fertilizante disponibles en el mercado y sin adición de fertilizante. Para el estudio del primer cultivo, no hubo diferencias observables (en espigas/acre o peso/acre, siendo 1 acre = 0,40 hectáreas) entre la composición fertilizante, controles que contienen nitrógeno o control sin nitrógeno, ni entre niveles bajos y altos de nitrógeno del mismo producto.
El estudio del segundo cultivo consistió en 3 tratamientos de composición fertilizantes y 5 controles. Controles incluidos: fertilizante de nitrato de amonio, fertilizante de urea, fertilizante de UAN (aplicación líquida), sin aplicación de fertilizante y fertilizante de ESN (producto de urea recubierto de polímero disponible en el mercado). Tres composiciones fertilizantes incluidas: fertilizante n.°1: AN que tenía, en peso, 5% de residuo de bauxita y 15% de hidrotalcita; fertilizante n.°2: AN que tenía, en peso, 5 % de residuo de bauxita y 15 % de apatita; y fertilizante n.°3: AN que tenía, en peso, 5 % de residuo de bauxita, 10 % de hidrotalcita y 5 % de apatita. Cada tratamiento se aplicó con 134,50 kg/ha (120 lbs N/acre) y los tratamientos Alcoa y AN también se aplicaron con 292,54 kg producto/hectárea (261 lbs producto/acre). Se midió una respuesta: Rendimiento al 15,5 % de humedad (bushels/acre, siendo 1 bsh/ac = 6,62 ton/km2).
Al ver la respuesta, todos los productos muestran un mayor rendimiento (bushels/acre, siendo 1 bsh/ac = 6,62 ton/km2) que el control sin nitrógeno. Al completar el análisis estadístico de la respuesta, se determinó que no hay diferencias estadísticamente significativas entre las composiciones fertilizantes en comparación con los controles de fertilizantes disponibles en el mercado y sin adición de fertilizantes (es decir, es posible distinguir algunos de los tratamientos con alto contenido de N de algunos de los tratamientos con bajo contenido de N, pero no es posible distinguir entre los tratamientos con alto N o bajo N).
Varios de los aspectos inventivos señalados anteriormente en el presente documento pueden combinarse para producir composiciones fertilizantes y métodos de elaboración de y uso de las mismas para fertilizar el suelo, mientras previenen, reducen o eliminan el uso del fertilizante (fertilizante de AN) en explosivos y/o artefactos explosivos improvisados.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una composición fertilizante, que comprende:
- un material de nitrato de amonio; y
- una cantidad efectiva de un material estabilizante para dar como resultado un impulso específico de no más de 13,5 kPa*ms/kg cuando se mide de acuerdo con un ensayo de propagación de onda expansiva;
donde el material estabilizante comprende un hidróxido doble estratificado,
donde el hidróxido doble estratificado es hidromagnesita,
donde el material estabilizante es al menos el 5 % en peso de la composición fertilizante total y no más del 25 % de la composición fertilizante total, y donde la composición fertilizante está configurada en forma de: pellets, perlas, gránulos, discos, polvo o combinaciones de los mismos.
2. La composición fertilizante de la reivindicación 1
donde el material estabilizante de la composición fertilizante comprende un aditivo.
3. La composición fertilizante de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2,
que comprende además un material de relleno, donde el material de relleno se selecciona del grupo que comprende residuos de bauxita, arcilla refractaria, cal roja y combinaciones de los mismos.
4. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde el material estabilizante es al menos el 10 % en peso de la composición fertilizante total.
5. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde el material estabilizante es al menos el 12,5 % en peso de la composición fertilizante total.
6. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde el material estabilizante es al menos el 15 % en peso de la composición fertilizante total.
7. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde el material estabilizante es al menos el 20 % en peso de la composición fertilizante total.
8. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde la composición fertilizante está configurada como un tamaño de malla no superior a 100, que corresponde a un tamaño de tamiz no superior a 0,150 mm.
9. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde la composición fertilizante está configurada como un tamaño de malla de entre 4 y 20, que corresponde a un tamaño de tamiz de entre 4,75 mm y 0,85 mm.
10. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde la composición fertilizante comprende una mezcla homogénea.
11. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde la composición fertilizante comprende una mezcla heterogénea; y/o
donde la composición fertilizante comprende al menos un recubrimiento; y/o
donde la composición fertilizante comprende un fertilizante supresor de onda expansiva.
12. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
que comprende además un fertilizante desensibilizado; y/o
que comprende además un nutriente vegetal seleccionado del grupo que consiste en:
N, P, K, Mg, Ca, Fe, Mn, y combinaciones de los mismos, y/o
que comprende además un aglutinante.
13. La composición fertilizante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
donde la hidromagnesita es un subproducto del proceso Bayer; y/o
donde la hidromagnesita es de origen natural.
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