Mindestens brennen Druck wässrige Emulsion Sprengstoff
Summary
Präsentieren wir Ihnen eine Vorrichtung auf der Grundlage Hitzdraht-Zündung in eine Überdruckkapselung und eine zugehörige Methodik zur Messung des Mindestdrucks erforderlich, selbständigem Brennen in wässrige Emulsion Sprengstoff zu induzieren. Diese Methode verbessert die Produktcharakterisierung damit sie sicherer bei Pumpen und mischen Vorgänge verwenden können.
Abstract
Dieses Manuskript beschreibt ein Protokoll den Mindestdruck erforderlich für anhaltende brennende wässrige Emulsion Sprengstoff zu messen. Pumpen wässrige Emulsion, die Sprengstoffe für Strahlen Anwendungen sehr gefährlich sein können, wie durch eine Reihe von Pumpe Unfälle rund um den Globus in den letzten Jahrzehnten, darunter auch einige, die zu Todesfällen geführt. In Kanada hat die Anerkennung von dieser Gefahr zu pumpenden Leitlinien, die von der Sprengstoffindustrie gebilligt wurden und die Explosive regulatorischen Division der kanadischen Regierung geführt. In diesen Leitlinien wurde festgestellt, dass die brennenden Druck (MBP) in einem Labor gemessen mindestens einen guten Leitfaden, um das Verhalten dieser Produkte in Pumpensystemen charakterisieren bieten würde. Die gleichen Richtlinien fordern auch für die Gestaltung von Pumpensystemen, die verhindern, wann immer möglich, Druck überschreitet das MBP das Produkt gepumpt. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Leitlinien eine Methodik für solche MBP Messwerte bestanden, aber es hatte nie zur Messung des MBP von Ammoniumnitrat wässrigen Emulsionen (AWEs) validiert. AWEs dienen heute viel stärker als jede andere wasserlösliche Sprengstoffe und Vorstufen in der vor-Ort-Masse Beladung.
Das kanadische Explosivstoffe Research Laboratory (CanmetCERL) wurde die Durchführung Forschung in den letzten zehn Jahren eine validierte Testprotokoll zu messen und interpretieren repräsentative MBP Werte für AWEs zu entwickeln. Der Test, wie sie heute durchgeführt wird beschrieben und die kritischen Komponenten werden unter Bezugnahme auf den letzten veröffentlichten Daten gerechtfertigt werden. MBP Messergebnisse, für eine Reihe von AWE-Produkten präsentiert werden. Aufnahme des MBP Tests im Test-Standards für die Zulassung von Sprengstoff in Kanada wird auch diskutiert werden.
Introduction
Ammoniumnitrat wässrige Emulsion (AWE) explosive wurde im Jahr 1961 erfunden. Es besteht aus mikroskopisch kleinen Tröpfchen einer flüssigen Oxidator Lösung umgeben von einer kontinuierlichen Ölphase. Die ersten stabile und praktisch nutzbaren Emulsion Strahlen explosive entwickelte sich durch Harold F. Bluhm in den USA (1969) 1,2. Die erfolgreiche Vermarktung dieser Art von Sprengstoff geschah jedoch nicht wirklich vor dem Beginn der 1980er Jahre.
Mit der großen Skala des modernen Bergbau und dem Aufkommen des explosiven be-Methodik schnell Masse haben sehr große Mengen von Ehrfurcht Sprengstoff hergestellt und transportiert werden. Ein Tanker Ladung transportiert in der Regel 20 Tonnen der Ehrfurcht und viele solche LKW-Ladungen sind in der Regel notwendig, um nur eine Explosion zu laden. Versehentliche Einleitung dieser große Mengen Sprengstoff wäre besonders verheerend und daher eine gute Kenntnis der ihre gefährlichen Eigenschaften ist erforderlich, um entsprechende sichere Handling-Systeme zu entwerfen. Während es bekannt ist, dass Emulsionen relativ unempfindlich gegen mechanische Ereignisse (z. B. Auswirkungen und Reibung sind), wurden zufällige Explosionen noch gemeldeten 3 beim Umgang mit dieser Art von explosiv, insbesondere Pumpen Anwendungen.
Es hat seit der 1970er Jahren 4 , die ein ambient Mindestdruck, für erforderlich ist Verbrennung stattfinden in wasserlösliche Sprengstoffe selbst tragendes bekannt. Dieser letztere Wert wird in der Regel der “Minimum brennen Druck” (MBP) bezeichnet. Aus sicherheitstechnischer Sicht könnte die Kenntnisse über diese Schwelle Hersteller besser einzuschätzen sicher Betriebsdrücke für verschiedene Geräte für die Handhabung ermöglichen.
Das Department of Natural Resources von der kanadischen Regierung hat “Richtlinien für das Pumpen von Wasser-basierten Sprengstoff” 5, welcher Staat veröffentlicht, die mit Pumpen Druck deutlich unter der MBP von Emulsionen oder Watergels eine gute Sicherheitspraxis ist. Es sollte bemerkt werden, dass diese Richtlinien in Zusammenarbeit mit den meisten kommerziellen Hersteller entwickelt wurden und, dass in den USA, das Institut Entscheidungsträger von Sprengstoff (IME) auch hat sehr ähnliche Richtlinien 6veröffentlicht. Allerdings gab es in diesen Dokumenten keine Beschreibung oder Rezept auf wie das MBP gemessen werden sollte.
In den letzten Jahrzehnten wurden nur wenige Studien im Zusammenhang mit MBP Messungen beschrieben. Chan Et al. 4 berichtet MBP Messergebnisse für Watergel Sprengstoff, die auch Ammoniumnitrat und Wasserbasis. Sie haben festgestellt, dass das MBP eine starke Abhängigkeit von mehreren Formulierung Faktoren wie Wassergehalt, Vorhandensein von chemische Sensibilisatoren oder metallische Pulver haben kann. In einer weiteren Studie Wang 7 beschrieben einen 2,5-L-Druckbehälter unter Druck mit N2 und eine wechselvolle Bruceton-Methode verwendet, um das MBP für grundlegende AWEs bestimmen. Mit diesem System wurden MBP Werte des Ordens 15 MPa für eine grundlegende Emulsion mit einem Wassergehalt von 16 Masse-% gemessen.
Mit einem ähnlichen Schiff Test, Hirosaki Et Al. unter Druck 8 berichteten einige MBP Messergebnisse für AWE Sprengstoff. Sie haben festgestellt, dass die Natur (z.B. Glas oder Kunststoff) der Mikro-Kugeln verwendet wird, um den Sprengstoff zu sensibilisieren, auch einen starken Einfluss auf die Ergebnisse hat. In jüngerer Zeit, Turcotte Et al. 9 haben ein System ähnlich dem von Wang und Hirosaki Et Al. entwickelt und haben versucht, es zu benutzen, um das MBP einige AWEs zu messen. Sie haben jedoch viele mögliche Probleme gefunden, die zu fehlerhaften MBP Feststellungen führen kann. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Zündung Ausgangsgeometrie (Nichrom Drahtspule) nie richtig für AWEs validiert wurde. Im Jahr 2008 Turcotte Et al. 10 und Chan Et al. 11, haben beide eine Vorrichtung, die basierend auf einer kalibrierten Zündung-Wire-System und einer damit verbundenen Methodik MBP AWEs Messen entwickelt. Sie haben auch nutzten die Anlage, um die Zündung Merkmale des typischen AWEs zu studieren, den Energiebedarf zu zuverlässigen Zündungen 12 gemessen und untersucht den Einfluss von physikalischen Eigenschaften und Inhaltsstoffe auf das MBP eine Vielzahl von Ehrfurcht Sprengstoff 13,14. Diese MBP Meßtechnik wird derzeit als standard Test innerhalb der United Nation Beförderung gefährlicher Güter (UN TDG) Prüfungen und Kriterien für die Einstufung für den Transport von AWEs 15vorgeschlagen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Unsere Arbeit gezeigt, dass die lineare-Geometrie mit 0,5 mm Durchmesser NiCr geraden Draht Hitzdraht und 10 bis 16 Zündung Strom zu entzünden ausreichte mit Wassergehalten bis zu 25 Masse-awes %. Für hohe Viskosität Formulierungen (z. B. verpackte Emulsionsprodukten) bieten horizontale und vertikale Konfigurationen nahezu identischen Ergebnissen 17. Jedoch für niedrigviskose Formeln (z. B. Schüttgut Emulsionsprodukten) induzieren Schwerkraft Effekte in vertikale Konfiguration Emulsion Strö…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Entwicklung der Testprotokoll berichtet in dieser Veröffentlichung ergibt sich aus einem gemeinsamen Forschungsprojekt zwischen Natural Resources Canada (CanmetCERL, Sprengstoff R & D Abschnitt) und Orica Mining Services. Erlaubnis von Orica Mining Services, nicht-proprietäre Informationen zu diesem Thema zu veröffentlichen ist voll anerkannt. Die Beteiligung der CanmetCERLs analytische Teil bis hin zur physikalischen Charakterisierung der verschiedenen AWEs vorbereitet in der vorliegenden Arbeit wird auch dankbar anerkannt.
Materials
| 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 |
Referencias
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