Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Minimum brenner presset av vannbasert emulsjon eksplosiver

Published: October 31, 2017 doi: 10.3791/56167

Summary

Vi presenterer et apparat basert på hot-wire tenning i en trykksatt kabinett og en tilhørende metode for å måle minimum trykket nødvendig å indusere vedvarende forbrenning i vannbasert emulsjon eksplosiver. Denne metoden forbedrer produktet karakteristikk for å tillate en å bruke dem tryggere i pumping og miksing drift.

Abstract

Dette manuskriptet beskriver en protokoll for å måle minimum trykket vedvarende brenne av vannbasert emulsjon eksplosiver. Pumping vannbasert emulsjon eksplosiver for sprengning programmer kan være svært farlig, som vist av en rekke pumpe ulykker over hele verden i de siste tiårene, inkludert noen som resulterte i dødsfall. I Canada, har anerkjennelse av denne faren ført til utviklingen av pumping retningslinjer som ble godkjent av både eksplosiver industrien og eksplosive regulatoriske delingen av den kanadiske regjeringen. I disse retningslinjene, ble det bemerket at minimum brenner Press (MBP) målt i et laboratorium ville gi en god guide for å beskrive oppførselen til disse produktene i pumpe systemer. De samme retningslinjene også kaller for design av pumpesystemer som hindrer, mulig press i å overskride MBP produktet blir pumpet. Ved publisering av disse retningslinjene, en metodikk eksisterte for å måle slike MBP verdier, men det hadde aldri blitt validert for å måle MBP av ammonium nitrat vannbasert emulsjoner (AWEs). AWEs er nå brukt mye mer utbredt enn andre vannbasert eksplosiver og forløpere i stedets bulk lasting operasjoner.

Den kanadiske eksplosiver Research Laboratory (CanmetCERL) har vært å gjennomføre forskning de siste ti årene til å utvikle en validert testing protokoll for å måle og tolke representant MBP verdier for AWEs. Testen, som det er utført i dag, vil bli beskrevet og de kritiske komponentene vil bli rettferdiggjort som referanse til nylig publiserte data. Resultatene av MBP målinger, for et utvalg av ærefrykt produkter, blir presentert. Inkludering av MBP test i test standarder for godkjenning av høy sprengstoff i Canada vil også bli diskutert.

Introduction

Ammonium nitrat vannbasert emulsjonen (ærefrykt) eksplosive ble oppfunnet i 1961. Det består av mikroskopiske dråper av en flytende oksidant løsning omgitt av en kontinuerlig olje fase. Den første stabile og praktisk nyttig emulsjonen sprengningsarbeid eksplosive ble utviklet av Harold F. Bluhm i USA (1969) 1,2. Men skjedde vellykket kommersialisering av denne typen eksplosive ikke virkelig før begynnelsen av 1980-tallet.

Med det store omfanget av moderne gruvedrift og ankomsten av rask bulk eksplosive lasting metodikk, har svært store mengder ærefrykt eksplosiver produsert og transportert. En tanker belastning vanligvis transporterer 20 tonn av ærefrykt og mange slike lastebillass er vanligvis nødvendig å laste bare en eksplosjon. Ved innvielsen av slike store mengder sprengstoff ville være særlig katastrofalt, og derfor god kjennskap til farlige egenskaper er nødvendig for å designe tilsvarende sikker håndteringssystemer. Mens det er velkjent at emulsjoner er relativt ufølsom for mekanisk hendelser (dvs. virkningen og friksjon events), vært tilfeldige eksplosjoner fortsatt rapportert 3 under behandling av denne typen eksplosive, spesielt i pumpe programmer.

Det har vært kjent siden 1970-tallet 4 som et minimum omgivelsestrykk kreves for selv vedvarende forbrenning å ta plass i vannbasert eksplosiver. Denne siste verdien har vanligvis blitt kalt den "Minimum brenner press" (MBP). Fra en sikkerhet synspunkt, kan kunnskap om denne terskelen tillate produsenter å bedre estimat sikker drift press for ulike håndtering av utstyr.

Department of Natural Resources av regjeringen i Canada har publisert "Retningslinjer for Pumping av vann-basert sprengstoff" 5, som staten at bruker pumping presset godt under MBP emulsjoner eller watergels er en god sikkerhet praksis. Det burde være bemerket at retningslinjene ble designet i samarbeid med de fleste kommersielle produsenter og at i USA, Institute av skaperne av eksplosiver (IME) har også publisert ligner retningslinjer 6. Men i disse dokumentene var det ingen beskrivelse eller resept på hvordan MBP bør måles.

I de siste tiårene, er bare noen få studier knyttet til MBP målinger rapportert. Chan et al. 4 rapportert resultatene av MBP mål for watergel sprengstoff, som også ammoniumnitrat og vannbasert. De har konkludert med at MBP kan ha en sterk avhengighet av flere formulering faktorer som vanninnhold, tilstedeværelsen av kjemiske allergifremkallende stoffer eller metallisk pulver. I en annen studie, Wang 7 beskrevet en 2.5 L trykktank trykk med N2 og brukt en Bruceton opp for å finne MBP for grunnleggende AWEs. Med dette systemet, ble MBP verdier av 15 MPa målt for en grunnleggende emulsjon har et vanninnhold på 16 masse %.

Bruke en lignende trykk fartøy test, Hirosaki et al. 8 har rapportert resultatene av noen MBP mål for ærefrykt eksplosiver. De har bemerket at natur (i.e. glass eller harpiks) mikro-kulene brukes til sensitize eksplosiver også har en sterk innflytelse på resultatene. Flere nylig, Turcotte et al. 9 har utviklet et system som ligner på Wang og Hirosaki et al., og har forsøkt å bruke den til å måle MBP av noen AWEs. De har imidlertid funnet mange mulige problemer som kan føre til feilaktige MBP bestemmelser. Spesielt ble det bemerket at tenningen kilde geometri (nichrome wire coil) aldri hadde vært riktig godkjent for AWEs. I 2008, Turcotte et al. 10 og Chan et al. 11, har utviklet både et apparat basert på en kalibrert wire systemet og en tilhørende metode for å måle MBP AWEs. De har også brukt anlegget for å studere tenning kjennetegner typiske AWEs, måles energi kravene for å få pålitelige ignitions 12 og studerte påvirker fysiske egenskaper og ingredienser MBP av en rekke ÆREFRYKT eksplosiver 13,14. Denne MBP måleverdien teknikken blir øyeblikket foreslått som standard test i United Nation Transport av farlig gods (UN TDG) tester og kriterier for klassifisering for transport av AWEs 15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Merk: materialer og utstyr som brukes her er oppført i tabellen for materiale.

1. forberedelse av tenningen Wire samlinger

Merk: iført nitrilhansker anbefales for denne operasjonen.

  1. Måle en forhåndsbestemt lengde på nichrome (NiCr) wire og kuttes med en wire cutter. Kutte 85 mm lengder for 76.2 mm (3 ") lenge test celler.
  2. Bruke nål nebbtangen, bøye NiCr wire å lage en liten sløyfe i hver ende. Med en skikkelig krymping verktøy, skjøte hverandre i 50 cm lengde av 14 American Wire måling (AWG) solid kjerne nakne kobbertråd hjelp uisolert rumpe-end skjøte koblinger.
  3. Gjenta trinn 1.1-1.2 å gjøre så mange samlinger som kreves.
    Merk: Det anbefales å forberede flere samlinger på forhånd som hver MBP måling vil ta 10 til 15 samlinger). En fullført wire samling er vist i figur 1. Hvis alle kabler er riktig skjøtes og crimped til kontakten motstanden på samlingen wire (som målt på kobber ledere på begge sider av NiCr ledningen) må være mindre enn 0,5 Ω.

2. Prøve og Test celle forberedelse

Merk: iført nitrilhansker anbefales for denne operasjonen.

  1. Forberede test celler hver bestående av en liten sylindriske stålrør med en lengde på 7,6 cm og en indre diameter på minst 1,6 cm. Kontroller at hver test celle har en 3-millimeters rift maskinert langs aksen tillate forbrenningsgasser å flykte i den tester. < b r / > Merk: AWEs er elektrisk ledende.
  2. å sikre at alle tenningen gjeldende vil gå gjennom Tennledningen, male indre av hver celle med to strøk med høy temperatur ikke-ledende maling. Forberede flere test celler på forhånd.
  3. Forberede flere nr 0 neopren propper av brotsjing innsiden ansiktet til skjøte kontaktene og kobber ledere av tenningen wire.
  4. Bruke vannrett slit testen cellen for å sette tenningen ledningen inn i cellen. Forsiktig skyve en forberedt neopren stopper langs hver kobbertråd og sette dem inn i hver ende av cellen, sikrer at Tennledningen ikke er komprimert eller vridd.
  5. Trekke tenning ledninger stram og bøy kobber Ben-ledninger vertikalt for å sikre dem ( figur 2, Figur 3).
  6. Innføre prøven i cellen til 3-millimeters slit med forsiktighet for å unngå forårsaker krystallisering av prøven og innføre luften porer i utvalget. Bruk en slikkepott til tamp ned emulsjonen fjerne luften porer hvis nødvendig. Tappe raskt cellen gjentatte ganger på en benkeplate slik at emulsjonen bosetter seg i tomrom. Gjenta fylle tamping og trykke til emulsjonen lenger utligner noen videre.

3. Lasting prøve i trykktank

  1. forberede en trykktank med følgende egenskaper laste eksempel cellen: en opererer press motstand 20,7 MPa (eller 3000 psig) (se tabell for materiale), laget av rustfritt stål å unngå langsiktig tempera fra gass reaksjon produktene, utstyrt med to isolerte stive feedthrough elektrodene i stand til å bære en elektrisk strøm til 20 A, og forseglet har et trykk vurdering som av fartøyet selv.
    1. Av sikkerhetsgrunner installere fartøyet i et beskyttet test rom utstyrt med et brudd plate montering (se Tabell for materiale) designet for å ventilere fartøyet ved trykk litt lavere enn sitt maksimum driftstrykk.
    2. For å ventilere fartøyet etter en test, utstyre gass stikkontakt med en høytrykks ventil som kan styres eksternt.
      Merk: Dette kan oppnås på ulike måter. For eksempel kan det oppnås en solenoid ventil/luft operert ventil kombinasjon. Mengden av fartøyet må være koblet til en gass manifold system drives fra et nærliggende beskyttet rom kan eksternt pressurizing trykktank til et valgt første trykk bruker en trykksatt sylinder av argon (nitrogen kan være et alternativ men ikke være som inert). Denne manifolden ville være vanligvis egendefinerte laget av høyt trykk rustfritt stål rør, og høytrykks komprimering fittings og ventiler. Det anbefales at fartøyet også utstyres med en 0-20.7 MPa (0-3000 psig) trykket svinger.
  2. Innføre en test celle med prøve (forberedt i § 2) i trykktank. Plasser den lange aksen horisontalt med splitten på toppen ( figur 2). Koble nakne kobber ledninger til elektrodene innsiden av fartøyet. Kontroller tidligere ikke berører kroppen av fartøyet. Lukk og forsegle trykktank.
  3. Bruker multimeter sikre det er ingen elektrisk kontakt mellom hver elektrode og kroppen av trykktank.
    Merk: Hvis kontakt oppdages mellom en elektrode og kroppen av fartøyet, sin årsaken (e) må bestemmes og handlinger må tas å eliminere den før testing kan fortsette.

4. Utfører en Test

  1. på beskyttet rommet, koble signalet fra trykktransduceren til datainnsamling (se tabell for materiale) eller tilgjengelig oscilloskop. Også koble spenningen over høy presisjon shunt motstand til datainnsamling (eller oscilloskop). Kontroller at shunt motstanden er også koblet i serie med en konstant strømkilde. Koble serien til elektrodene på trykktank å levere en konstant strøm gjennom NiCr ledningen.
    Merk: Å vite sin motstand, spenningen over shunt motstanden gir en måling av tenningen gjeldende.
  2. Starter PC-basert data oppkjøpet systemet (eller tilgjengelig oscilloskop).
  3. Eksternt lukke fartøyet ' s stikkontakt ventilen (se 3.1 Merk). Bruke en trykksatt argon sylinder i instrumentet rom og gass manifolden (beskrevet i avsnitt 3), starte pressurizing fartøyet nødvendig første press for test
    Merk: Avhengig av formulering av ærefrykt, dette presset kan variere noe 0,3 til 19,3 MPa (50 til 2500 psig). Hvis dette er den første testen med en gitt ærefrykt, foreta en kvalifisert gjetning av MBP, basert på utformingen av utvalget, bestemme denne første testen må utføres på hva press.
    1. Når pressurization er oppnådd, nær fartøyet ' s inntak ventil og la fartøyet under trykk i 5 til 10 min for å kontrollere at systemet har ingen betydelig lekkasjer. Når dette er opprettet, åpnes innløp ventilen, justere trykket for valgte startverdien og Lukk innløp ventilen. Hvis en betydelig lekkasjerate oppdages, utsette testing til nødvendig vedlikehold er utført.
  4. Slå på konstant gjeldende kildekode og gi en 10.5 A strøm til flyten gjennom Tennledningen. Behold gjeldende til prøven antenning og smelter tenning ledningen, stoppe flyten av gjeldende; forventes å ta noen s. slå strømforsyningen av tenningen har funnet sted og presset begynte å øke.
    Merk: Trykket kan gå gjennom en eller to minima og maxima og skal begynne å redusere kontinuerlig. Når dette har skjedd, vente på en ekstra 10 minutter før du gjør noe.
  5. Når testen er fullført, eksternt åpner outlet ventilen og evakuere alle forbrenningsgasser til en passende eksosanlegg. Sakte tømme med argon for et par minutter å fjerne alle giftig gass arter før du åpner fartøyet. Fartøyet er tilbake til ambient presat før re-inn test room.
  6. Låse opp den gjeldende strømmen forsyne (benytter en lås nøkkel eller koble den fra vekselstrømmen) og gå til trykk fartøy rommet. Iført en ansiktsmaske med passende generell patron, åpne fartøyet. Samle krefter testen cellen ved å angre kobber ledere fra elektrodene og notere alle visuelle observasjoner.
    1. Ved å fjerne neopren propper prøver å observere hvor mye av utvalget har brent. Ytterligere dokumentere disse observasjonene ved å ta bilder. Når ferdig, rengjør fartøyet grundig (se avsnitt 6).
      Merk: fra disse observasjonene, hvis prøven har brent helt (forbrenning foran nådd veggen av testen cellen, lite utvalg kan stå på den neopren stoppers), resultatet er ansett for å være en ' gå '. Redusere for neste test. Ellers resultatet anses for å være en ' no-go ' og trykket må økes for neste test (se typisk observasjoner i figur 4A). Trykk posten fra svinger kan også brukes som bevis på varig forbrenning eller ikke ( figur 4B).
  7. Bruk fremgangsmåten i del 5 nedenfor til å analysere den ervervet nåværende og trykket informasjonen. Gjenta trinn 4.1 til 4.6 mens gradvis redusere trykket intervaller (eller reduserer) til MBP har blitt bestemt å ønsket grad av presisjon (se typiske eksempler i figur 5).
    1. Utføre minst 10 til 12 tester med dette ' opp ' metodikk.
      Merk: Sitert MBP må gjennomsnittet mellom første presset av høyest ' no-go ' hendelsen (P n, max), og at av de laveste ' gå ' hendelsen (P g, min) ( figur 5). Feilfelt på målt MBP må angis som:
      Equation

5. Dataanalyse

Merk: se figur 6 for et eksempel på en graf som viser et analysert MBP eksperiment.

  1. Først bestemme tiden t 0, når Tennledningen ble aktivert (gjeldende plutselig øker til 10.5 A). Bestemme tiden når tenningen ledningen utbrent (gjeldende plutselig returnerer til 0), t-b. Ta opp forskjellen Δt w = t b – t 0 som den " wire varte " gang.
  2. Bestemmer gjennomsnittlig Tennledningen gjeldende, jeg IA, dette er gjennomsnittet av alle datapunktene i den gjeldende posten mellom t 0 og t-b. Bestemme tiden når trykket spor først avviker fra den opprinnelige grunnlinjen, t p0. Ta opp forskjellen Δt p = t p0 – t 0 som den " tid å stige opp press ".
  3. Bestemmer gjennomsnittlig første trykket, P jeg, og dette er gjennomsnittet av alle datapunktene på trykk posten mellom t 0 og t p0. Bestemme maksimalt trykk, P max; Dette er den maksimale verdien av trykk posten.
    Merk: Trykk spor kan inneholde flere minima og maxima.
  4. Finne siste maksimum (like før trykket begynner å redusere kontinuerlig når brenningen er fullført), og dette er stopp brenntid (t s). Beregne forskjellen Δt b = t s – t p0 og angi det som den " brenne tid ".

6. Opprydding av

  1. rene og gjenbruk testen celler så mye som mulig. Kast en test celle når det er funnet at solid rester er svært vanskelig å rense. Rengjøre celler med vann, etanol og papir håndkle. Hvis ikke-ledende maling er skadet, male cellen før re-bruker det.
    Merk: Bruke såpe eller et vaskemiddel for å rengjøre celler anbefales ikke, fordi vaskemiddel rester kan destabilisere surfactant i noen emulsjon formuleringer.
  2. Rengjør fartøyet etter hver renseprosess.
    Merk: Iført en ansiktsmaske med passende generell patroner anbefales for personen rengjøring fartøyet. Enkelte formuleringer, spesielt de som inneholder kjemiske allergifremkallende stoffer, kan opprette mer irriterende rester enn andre.
  3. Fjern skitt og fuktighet fra trykktank bruke papirhåndklær, bruke vann eller etanol som kreves. Kontroller at elektrodene rengjøres på en lignende måte, inkludert skiver og nøtter.
  4. På slutten av dagen, returnere alle ubrukte utvalget materialet og avfall til et passende lagringssted (vanligvis en eksplosiver magazine).
  5. Slå av data oppkjøpet systemet og datamaskinen (eller lagring oscilloskop).
  6. Lukker hovedkranen på sylinderen argon (eller nitrogen) og bleed linjene argon (eller nitrogen).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Typisk rå signaler fra en test som resulterer i en fullt overført hendelse (dvs. "go") er vist i figur 6. Tenningen gjeldende (blå kurve) er sett til å komme t0 = 0 og opphold inntil NiCr ledningen brenner på tb = 19.1 s. Beregnet gjennomsnittlig tenningen gjeldende (i.e. gjennomsnittet av alle datapunktene mellom t0 og tb er Ihw = 10.59 A. På trykk posten (rød kurve), de første tegn på klart avvik fra den opprinnelige grunnlinjen er observert for å skje på tp0 = 17.3 s. Beregnet gjennomsnitt første trykket (i.e. gjennomsnitt av alle datapunkt mellom t0 og tp0) er Pjeg = 4.924 MPa (700 psig). Fra tp0, trykket er sett til å raskt øke til maks PMaks = 6.095 MPa (870 psig) på ts = 33.7s. På dette punktet brennende foran har nådd indre veggen av cellen og trykket avtar raskt som forbrenning opphører.

MBP måling protokollen presenteres her er utviklet gjennom en nøye studie av de mange fysiske virkningene som kan påvirke utfallet av målinger. Gjennom utgivelsen av flere dokumenter, har MBP data på et svært bredt spekter av ærefrykt formuleringer blitt presentert, dermed etablere nytten og reproduserbarhet 16 av foreslåtte måling protokollen.

Spesielt har overveiende effekten av vanninnholdet på MBP of AWE formuleringer blitt tydelig demonstrert. Dette kan sees i figur 5 viser MBP dataene for fem ærefrykt formuleringer med vanninnholdet varierer mellom 11,7 og 24.8 masse prosent (%). For disse fem emulsjoner, oksidant løsningen besto av bare ammoniumnitrat og vann mens hvor olje fasen (olje + surfactant) og komposisjon ble holdt fast. Det kan være observert at for hver måling en rekke 12 til 16 tester ble utført. For hver måling indikerer de to korte horisontale barene press intervallet mellom høyeste "no-go (delvis)" hendelsen eller og laveste "gå" arrangementet, som angitt i over protokollen. Dette illustrerer også sterke avhengigheten av MBP av disse spesielle formler på vanninnholdet. Figur 5, kan det også være observert at scatter MBP dataene er mye høyere for to formler med lavest vanninnhold (EM4 og EM5). Siden disse formlene inneholdt bare ammoniumnitrat i deres oksidant løsning (ingen andre salter), de har relativt høy krystallisering temperaturer og, som sådan, kan være mer utsatt for krystallisering på manipulasjon. Dette kan føre til en viss grad av ingen-enhetlighet i prøvene, og derfor et viktig punkt i dataene.

Figure 1
Figur 1: fullføre tenning wire montering. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: typisk MBP testen cellen med installerte tenning montering og emulsjon utvalget. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: testen cellen. (A) samlet teste cellen rett før innføringen av emulsjon eksempel gjennom sprekken. (B) visning av testen cellen fra en åpen ende med neopren disables fjernet, viser detaljer om NiCr ledningen går langs aksen av rustfritt stål cellen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: visuelle observasjoner og press innspillinger. (A) typisk visuelle observasjoner for en "Go" (venstre) og "No-Go" (høyre) arrangementer. (B) typisk press poster for "Gå" & "No-Go" hendelser. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: resymé av resultater for MBP målinger av ammoniumnitrat/vann ærefrykt formler. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: eksempel på et analysert MBP eksperiment. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vårt arbeid har vist at den lineære hot-wire geometri med 0,5 mm diameter NiCr rett ledning og 10 til 16 A tenning gjeldende var tilstrekkelig til å antennes AWEs med vann innhold opptil 25 masse %. For høy viskositet formuleringer (som pakket emulsjon) gi vannrett og loddrett konfigurasjoner nesten identiske resultater 17. Men for lav viskositet formler (for eksempel bulk emulsjon produkter) indusere tyngdekraften effekter i loddrett konfigurasjon emulsjon flyt som forstyrrer tenning prosessen. I disse tilfellene ble vannrett konfigurasjonen funnet for å gi gyldig og reproduserbar 17. Det burde være bemerket at MBP verdiene innhentet i den nåværende arbeidet for høyt vann innhold emulsjoner er mye lavere enn de som rapporteres av Wang 7 for lignende produkter. Denne forskjellen er sannsynligvis skyldes at, i hans tilfelle tenning kilden hadde en coil geometri, som er mindre effektivt overføre energi til den emulsjonen, sammenlignet med rett sylindriske geometrien i dette arbeidet. Også, hvis spolen er laget av for liten diameter wire eller hvis løkkene er for nær hverandre, ignition coil kan brenne for tidlig, før emulsjonen kan bli antent. I slike tilfeller er det svært sannsynlig at unnlatelse av å antennes kan har blitt forvirret med feil overføres.

Som et eksempel på en typisk overflate bulk ærefrykt som EM6 (17.4% vann, figur 5), MBP målt med nåværende sylindriske geometrien er 8.2 MPa. MBP sitert av Wang for et lignende produkt med mindre vann (16.0% vann), bruke coil geometri, var 15.2 MPa 7, som er nesten dobbelt så høy. Videre har bruker coil geometrien med samme nichrome ledningen som brukes i dette arbeidet, det blitt funnet at en lignende emulsjon med 16,8% vann ikke kan bli antent til vedvarende forbrenning selv ved første trykk til 15.8 MPa 9. Sammenligning kan emulgatorer undersøkt i den nåværende arbeidet, som hadde vannet innholdet så høyt som 24,8%, alle bli antent til vedvarende forbrenning ved press under 15 MPa.

Som forventet, viser dataene innhentet i den nåværende arbeidet tydelig at vanninnholdet er den viktigste ingrediensen kontrollere MBP AWEs. Rollen av flere andre ingredienser har også blitt undersøkt i detalj. Men mange uventede effekten av noen ingredienser (natrium nitrat og glass mikrosfærer, for eksempel) har vært dokumentert 14 og mer forskning må forstå hvordan deres tilstedeværelse påvirker tenningen og overføring av forbrenning i systemene ærefrykt.

Testen, er som beskrevet i over protokollen, lagt til kravene for autorisasjon av høy sprengstoff i Canada av eksplosiver regulatoriske divisjon av naturressurser Canada 18. Det ble en autorisasjon test for aksept av eksplosiver håndtert ved hjelp av pumper eller skruene. Denne testen har også blitt foreslått som et alternativ til FNS TDG serien 8c Test (Koenen test) 19 for AWEs. Aksept av testen er ventende videre diskusjon i uformelle korrespondanse gruppen blir ledet av Canada 20. Denne gruppen består av syv internasjonale kompetente myndigheter og fire ikke - offentlige organisasjoner. Mer informasjon om ovenfor protokollen kan fås ved å kontakte forfatterne.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer at de har ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Utviklingen av testing protokollen rapportert i denne publikasjonen resultater fra et felles forskningsprosjekt mellom naturressurser Canada (CanmetCERL, eksplosiver R & D delen) og Orica Mining tjenester. Tillatelse Orica Mining tjenester til å publisere ikke-proprietær informasjon om dette temaet er fullt ut erkjent. Deltakelse av Canmetcerl's Analytical delen fysiske karakterisering av de ulike AWEs forberedt gjennom dette arbeidet er også takknemlig anerkjent.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Nitrile gloves (100/pk) Fisher Scientific 19149863B https://www.fishersci.ca/shop/products/purple-nitrile-exam-gloves-6/19149863b?searchHijack=true&searchTerm=19149863B&searchType=RAPID&matchedCatNo=19149863B
NiCr60 wire 24 AWG (200 feet per roll) Omega Engineering NIC60-020-200 http://www.omega.ca/pptst_eng/NI60.html
Wire cutters: Mini Diagonal Cutting Pliers, 5 in. Canadian Tire Product #058-4736-0 http://www.canadiantire.ca/en/pdp/mastercraft-mini-diagonal-cutting-pliers-0584736p.html#srp
Mini needle nose pliers, 5 in. Canadian Tire Product #058-4731-0 http://www.canadiantire.ca/en/pdp/mastercraft-mini-needle-nose-pliers-0584731p.html#srp
Crimping tool, 8.5 in. Canadian Tire Product #058-4617-4 http://www.canadiantire.ca/en/pdp/mastercraft-8-in-crimping-tool-0584617p.html#srp
Bare copper wire (14AWG) Electronics Plus 2000BC-14-5/5 lb roll Bare (uninsulated) copper wire
Non-insulated butt-splice connectors (100 units) Electrosonic Panduit BS14-C http://www.alliedelec.com/panduit-bs14-c/70044299/?mkwid=si03ezhXY&pcrid=64596948257&pkw=panduit%20bs14-c&pmt=b&pdv=c&gclid=CM_1jO-DsdMCFZKIswodMugASw
Stainless Steel pipe nipples (10 - 20 units) Wolseley Inc. SSNKX3 sample cells: 76.2 mm long x 12.7 mm od (3" long x 0.5" od) with 3 mm slit machined along the length of the cell, painted inside and out with two coats of non-conductive paint (e.g., high-heat barbeque Armor Coat or Krylon brands).
High-temperature non-conductive paint Canadian Tire Product #048-0648-8 http://www.canadiantire.ca/en/pdp/armor-coat-bbq-paint-0480648p.html#srp
Solid green neoprene stoppers (size 0; 1 package of 68) Cole-Palmer OF-62991-04 https://www.coleparmer.ca/i/cole-parmer-solid-green-neoprene-stoppers-standard-size-0-68-pk/6299104?searchterm=OF-62991-04
Spatula, stainless steel Fisher Scientific 14-375-10 https://www.fishersci.ca/shop/products/fisherbrand-spoonula-lab-spoon/1437510?searchHijack=true&searchTerm=1437510&searchType=RAPID&matchedCatNo=1437510
7.5 L Pressure Vessel Autoclave Engineers 40A-9104, 9122, 40C-1365, 2376 minimum internal diameter of 127 mm; equipped with 20.7 MPa (3000 psi) rupture disc assembly; Solenoid& air operated valve on the outlet; http://www.autoclaveengineers.com/products/pressure_vessels/PV_Bolted_Closure/index.html
Electrodes (set of 2) Electo-meters Conax EG-375-A-SS-T, 25.4 cm (10") conductor with Teflon sealing glands; https://www.conaxtechnologies.com/wp-content/uploads/2016/03/5001D-80-105-Flanges-and-Accessories.pdf
Rupture disc Oseco 39859-3-1 http://www.oseco.com/imgUL/files/STD_0515.pdf
Universal safety head (rupture disc assembly) Autoclave Engineers SS-4600-1/2F http://www.autoclave.com/products/accessories/universal_safety_heads/index.html
High-pressure valve (air-operated, fail-open) Autoclave Engineers 1/2" SW8XXX-CM http://www.autoclave.com/aefc_pdfs/OM_P1_Manual_Air_Valve.pdf?zoom_highlightsub=air+operated+valve#search="air operated valve"
Pressure transducer Omega Engineering PX176-3KS5V Amplified Voltage Output Transducer for Absolute; 0-20.7 Mpa (0-3000 psi) sealed gauge, 91 cm (36") cable http://www.omega.ca/pptst_eng/PX176.html
Digital multimeter Amazon.com Fluke Model 110 Plus https://www.amazon.com/Fluke-110-Plus-essential-multimeter/dp/B01JX912I2
Data acquisition Interface IOTECH Model Daqlab 2000 with DBK15 acquisition board http://www.mccdaq.com/products/daqlab2000s
Personal Computer with monitor and National Instruments DASYLab Software (V13, basic) installed DELL CORETMi7 vProTM Computer must meet requirements for Dasylab 13: 1GHz + x86 compatible; Windows 7 or 8, 32-bit or 64-bit; 2 GB+ RAM
oscilloscope Any storage oscilloscope with 2 input channels (0-10 V), 12k samples per channel and acquisition frequency of 10 ms/sample.
Precision Shunt Resister Canadian Shunt Industries LA-20-100 (20 A, 100 mV) Enclosed in custom box http://www.cshunt.com/pdf/la.pdf
Constant Current Power Supply Agilent N6700B Low-Profile MPS Mainframe, 400W; N6754A DC Power Supply with High Speed Test Extensions option http://www.keysight.com/en/pd-1125217-pn-N6754A/high-performance-autoranging-dc-power-module-60v-20a-300w?cc=CA&lc=eng
Inlet valve Ottawa Valves and Fittings Swagelok SS-43GS4-PT https://www.swagelok.com/en/catalog/Product/Detail?part=SS-43GS4
Full face mask Cooper Safety 3M 7800 series http://www.coopersafety.com/product/3m-7800-series-full-face-respirator-1124.aspx
General purpose cartridges Cooper Safety 3M 60923 http://www.coopersafety.com/product/3m-60923-organic-vapor-acid-gas-p100-cartridge-1533.aspx?sid=101950

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ammonium nitrate emulsion blasting agent and method of preparing same. US Patent. Bluhm, H. F. , 3,447,978 (1969).
  2. Persson, P. -A., Holmberg, R., Lee, J. Rock Blasting and Explosives Engineering. , CRC Press. 86 (1993).
  3. Perlid, H. Pump Safety Tests Regarding Emulsion Explosives. Proceedings of the 22nd Annual Conference on Explosives and Blasting Techniques, International Society of Explosives Engineers. Cleveland, Ohio, USA, 2, 101-107 (1996).
  4. Chan, S. K., Kirchnerova, J. Ignition and Combustion Characteristics of Water-gel Explosives. Proceedings of the 18th Explosives Safety Seminar, U.S. DOD. San Antonio, Texas, , 193-200 (1978).
  5. Hanley, J. P., Shaw, R. Guidelines for the Pumping of Water-Based Explosives. Natural Resources Canada, Explosives Regulatory Division, Minister of Public Works and Government Services Canada, Catalog no. M37-53/2003E. , Available from: https://miningandblasting.files.wordpress.com/2009/09/canadian-guidelines-for-pumping-of-water-based-explosives.pdf (2016).
  6. Institute of Makers of Explosives. Guidelines for the Pumping of Bulk, Water-Based Explosives. , 1120 Nineteenth Street, N.W., Suite 310, Washington, DC, USA. Available from: https://miningandblasting.files.wordpress.com/2009/09/pumping-of-water-based-explosives-june-2010.pdf (2010).
  7. Wang, J. Ignition and Combustion Characteristics of Emulsion Explosives under Pressure. , Department of Engineering Science, New Mexico Institute of Mining and Technology. (1991).
  8. Hirosaki, Y., Suzuki, S., Takahashi, Y., Kato, Y. Burning Characteristics of Emulsion Explosives (I) – Pressurized Vessel Test. Kayaku Gakkaishi. 61, 35-41 (2000).
  9. Turcotte, R., Lightfoot, P. D., Badeen, C. M., Vachon, M., Jones, D. E. J. A Pressurized Vessel Test to Measure the Minimum Burning Pressure of Water-Based Explosives. Propellants, Explos., Pyrotech. 30, 118-126 (2005).
  10. Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C., Chan, S. K. Hot-wire Ignition of AN-based Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 33, 472-481 (2008).
  11. Chan, S. K., Turcotte, R. Onset Temperatures in Hot-wire Ignition of AN-Based Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 34, 41-49 (2009).
  12. Goldthorp, S., Turcotte, R., Badeen, C. M., Chan, S. K. Minimum Pressure for Sustained Combustion in AN-based Emulsions. Proceedings of the 35th International Pyrotechnics Seminar. Fort Collins, CO, USA, , 385-394 (2008).
  13. Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C. M., Feng, H. Influence of Physical Characteristics and Ingredients on the Minimum Burning Pressure of Ammonium Nitrate Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 35, 233-239 (2010).
  14. Badeen, C. M., Goldthorp, S., Turcotte, R., Feng, H., Chan, S. K. Effect of Formulation Changes on the Minimum Burning Pressure of Ammonium Nitrate Emulsions. Proceedings of the "10ième Congrès International de Pyrotechnie", in conjunction with the 37th International Pyrotechnics Seminar (Europyro 2011) , Session S1a. Reims, France, , (2011).
  15. Turcotte, R., Badeen, C. M., Goldthorp, S. On the Use of the Minimum Burning Pressure Test as a Replacement for Some of the Series 8 Tests, Presented to the Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods and on the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals, Sub-Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods, Forty-eight session, Geneva, 30 November – 9 December, 2015, ST/SG/AC.10/C.3/2015/41, CERL Report 2015-09 (TR). , Available from: http://www.unece.org/trans/main/dgdb/dgsubc3/c32015.html (2015).
  16. Badeen, C. M., Goldthorp, S., Turcotte, R., Lightfoot, P. D. On the Use of the Minimum Burning Pressure Test as an Alternative Series 8 Test, Presented to the Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods and on the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals, Sub-Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods, Thirty-seventh session, Geneva, 21–30 June, 2010, UN/SCETDG/37/INF.41, CERL Report 2010-20 (TR). , Available from: http://www.unece.org/trans/main/dgdb/dgsubc3/c3inf37.html (2010).
  17. Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C. M., Johnson, C., Feng, H., Chan, S. K. Influence of Physical Characteristics and Ingredients on the Minimum Burning Pressure of Ammonium Nitrate Emulsions. Proceedings of the 36th International Pyrotechnics Seminar, 2009 Aug 23-28, Rotterdam, The Netherlands, , 197-206 (2009).
  18. Type E - High Explosives, Classification and Authorization, General and Detailed Requirements for Type E Explosives, Explosives Regulatory Division. , Natural Resources Canada, Government of Canada. Available from: http://www.nrcan.gc.ca/explosives/resources/guidelines/16423 (2015).
  19. Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria. , 6th revised ed, United Nations, New York and Geneva. 200-207 (2015).
  20. Hsu, N. The Minimum Burning Test for Ammonium Nitrate Emulsions. SAFEX Newsletter. 58, Available from: https://www.safex-international.org/safex/page-newsletter.html 6-8 (2016).

Tags

Kjemi problemet 128 ammoniumnitrat kommersielle sprengstoff Hot-Wire tenning Minimum brennende trykk vann-basert sprengstoff emulsjon sprengstoff forbrenning eksplosiver fare
Minimum brenner presset av vannbasert emulsjon eksplosiver
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Turcotte, R., Badeen, C. M.,More

Turcotte, R., Badeen, C. M., Goldthorp, S. Minimum Burning Pressures of Water-based Emulsion Explosives. J. Vis. Exp. (128), e56167, doi:10.3791/56167 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter