מינימום שריפת לחצים של חומרי נפץ אמולסיה על בסיס מים
Summary
נוכח מכשירים בהתבסס על נחמש ההצתה מארז מווסת, מתודולוגיה המשויך כדי למדוד את הלחץ המינימלי הנדרש כדי לגרום בעירה מתמשכת בחומרי נפץ אמולסיה על בסיס מים. שיטה זו משפרת את אפיון המתירים להשתמש בהם בביטחה במהלך השאיבה ולערבב פעולות.
Abstract
כתב יד זה מתאר פרוטוקול כדי למדוד את הלחץ המינימלי הנדרש עבור צריבת מתמשכת של חומרי נפץ אמולסיה על בסיס מים. שאיבה אמולסיה על בסיס מים, חומרי נפץ עבור פיצוץ יישומים עלולה להיות מאוד מסוכנת, כפי שמתואר על ידי מספר תאונות משאבת ברחבי העולם בעשרות השנים האחרונות, כולל כמה שתוצאתם הרוגים. בקנדה, ההכרה של סכנה זו הובילה ההתפתחות של קווים מנחים השאיבה היו שאושרה על ידי שני חומרי נפץ תעשיית ואת החלוקה רגולטוריות נפץ של ממשלת קנדה. בהנחיות אלה, צוין כי המינימום שריפת לחצים (MBP) נמדד מעבדה תספק מדריך טוב כדי לאפיין את ההתנהגות של מוצרים אלה מערכות שאיבה. ההנחיות אותו קוראים גם על העיצוב של מערכות המשאבה למנוע, במידת האפשר, לחצים לחרוג של MBP של המוצר נשאב. בזמן הפרסום של הנחיות אלה, קיימת מתודולוגיה למדידת ערכי MBP כזה אבל זה היה לא מאומתים כדי למדוד את MBP של אמולסיות מים מבוססי אמוניום חנקתי (הפעולה סנובורד מדהים). הפעולה סנובורד מדהים המשמשים כיום הרבה יותר נרחב מאשר כל חומרי נפץ על בסיס מים, מבשרי אחרים בכמויות באתר פעולות טעינה.
מעבדת מחקר נפץ קנדי (CanmetCERL) יש כבר ניצוח מחקר במשך עשר השנים האחרונות לפתח פרוטוקול הבדיקה המאומת למדוד ולפענח ערכים MBP נציג עבור הפעולה סנובורד מדהים. המבחן, כפי שהיא מבוצעת כיום, יתוארו, המרכיבים הקריטיים יהיה מוצדק על ידי התייחסות לנתונים שפורסמו לאחרונה. תוצאות מדידות MBP, עבור מוצרים טווח של יראת כבוד, יוצגו. ההכללה של המבחן MBP בתקנים מבחן עבור האישור של חומרי נפץ בקנדה גם יידונו.
Introduction
אמוניום חנקתי על בסיס מים האמולסיה (AWE) חומר נפץ הומצא בשנת 1961. זה מורכב של טיפות מיקרוסקופיות של פתרון מחמצן נוזלי מוקף שלב שמן רציפה. אמולסיה יציב ושימושי למעשה הראשון פיצוץ מטען חבלה פותחה על ידי הרולד בלום פ בארה ב 1,(1969)2. עם זאת, מסחור מוצלחת של סוג זה של חומר נפץ שלא באמת קרה לפני תחילת שנות ה-80.
עם היקף גדול המכרות המודרניים, כניסתו של נפץ טעינת מתודולוגיה מהר בתפזורת, כמויות גדולות מאוד של יראת כבוד חומרי נפץ צריך להיות מיוצר ולא מוסעים. אחד טען מכלית המשלוחים בדרך כלל 20 טון של יראת כבוד, רבים טוען משאית כזו בדרך כלל אין צורך לטעון את הפיצוץ אחד בלבד. חניכה מקרית של כאלה כמויות גדולות של חומרי נפץ יהיה אסון במיוחד ו, לכן, ידע טוב של תכונותיהם מסוכנים נדרש לתכנן מערכות טיפול בטוח המתאים. אמנם זה ידוע כי אמולסיות הן רגישות יחסית אירועים מכאניים (כלומר השפעת החיכוך ואירועים), פיצוצים מקרית עדיין היה דיווח 3 לטיפול בסוג זה של חומר נפץ, בפרט שאיבה יישומים.
זה כבר ידוע מאז 1970 4 בלחץ הסביבה המינימלי הנדרש עבור עצמי מתמשכת בעירה כדי לקחת את המקום חומרי נפץ על בסיס מים. ערך זה האחרון יש בדרך כלל כבר שנקרא “מינימום שריפת הלחץ” (MBP). בטיחות נקודת מבט, הידע שהמכסה עלולה לאפשר ליצרני אומדן טוב יותר בטוח לחצים הפעלה לציוד טיפול שונים.
המחלקה של המשאבים הטבעיים של הממשלה של קנדה פרסם “הנחיות Pumping חומרי נפץ על בסיס מים” 5, איזו מדינה כי באמצעות לחצים שאיבה מתחת MBP אמולסיות או watergels היא פרקטיקה בטיחות טובה. זה צריך להיות שם לב כי קווים מנחים אלה תוכננו עם שיתוף הפעולה של מרבית היצרנים, כי בארה ב, מכון מקבלי של חומרי נפץ (IME) גם פרסם הנחיות דומות מאוד 6. עם זאת, מסמכים אלה, היה ללא תיאור או מרשם על כיצד יש למדוד את MBP.
בעשרות השנים האחרונות, דווחו רק מעט מחקרים הקשורים MBP מדידות. . צ’אן et al. 4 . דיווח התוצאות של MBP מידות עבור חומרי נפץ watergel, אשר גם אמוניום חנקתי, על בסיס מים. הם הגיעו למסקנה כי MBP יכולות להיות תלות חזקה על מספר גורמים ניסוח כגון תכולת המים, נוכחות של לרגישות כימי או אבקות מתכתיות. במחקר אחר, וואנג 7 תיאר כלי לחץ 2.5 L. מווסת עם N2 ו לקביעת שיטה שיהיה Bruceton של MBP עבור הפעולה סנובורד מדהים בסיסיים. במערכת זו, נמדדו הערכים MBP מסדר 15 MPa עבור אמולסיה בסיסי שיש על תכולת המים של 16% מסה.
שימוש דומה. מווסת כלי בדיקה, הירוסקי. et al. 8 דיווחו על התוצאות של כמה מדידות MBP עבור חומרי נפץ יראת כבוד. הם ציינו כי האופי (כלומר זכוכית או שרף) הספירות-המיקרו בשימוש כדי לרגש את חומר הנפץ גם יש השפעה חזקה על התוצאות. לאחרונה, Turcotte. et al. 9 פיתחו מערכת דומה לזה של וואנג, הירוסקי et al., ניסו להשתמש בו כדי למדוד את MBP של כמה הפעולה סנובורד מדהים. עם זאת, הם מצאו הרבה בעיות אפשריות שעלולות להוביל האישושים MBP מוטעים. בפרט, צוין כי הגיאומטריה מקור ההצתה (סליל חוט nichrome) היה לא כראוי מאומתים עבור הפעולה סנובורד מדהים. בשנת 2008,. Turcotte et al. 10 וצ’אן. et al. 11, פיתחו שני מכשירים בהתבסס על מערכת חוטי הצתה מכוילת מתודולוגיה המשויך כדי למדוד MBP של הפעולה סנובורד מדהים. הם יש גם בשימוש במתקן ללמוד את מאפייני ההצתה של טיפוסי הפעולה סנובורד מדהים, למדוד את האנרגיה הדרושה כדי להשיג ignitions אמין 12 ולמד את השפעת המאפיינים הפיזיים ומרכיבים על MBP במגוון רחב היראה חומרי נפץ 13,14. עד מהרה להיות מוצע טכניקה מדידה זו MBP כמבחן רגיל בתוך ארצות האומה הובלה של חומרים מסוכנים (TDG האו ם) בדיקות, הקריטריונים עבור הסיווג להעברה של הפעולה סנובורד מדהים 15.
Protocol
Representative Results
Discussion
העבודה שלנו הוכיח כי להתניע ליניארי גיאומטריה עם תיל ישר של NiCr בקוטר של 0.5 מ מ, 10 כדי 16 A זרם התנעה היה מספיק כדי להצית מכבידה כשהתוכן מים עד 25% בנפח גדול. עבור ניסוחים צמיגות גבוהה (כגון מוצרים ארוזים אמולסיה), תצורות אופקיים ואנכיים לספק תוצאות כמעט זהות 17. עם זאת, עבור נוסחות צמי…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
הפיתוח של פרוטוקול הבדיקה דיווח זה תוצאות הפרסום מפרוייקט מחקר משותף בין קנדה משאבים טבעיים (CanmetCERL, חומרי נפץ R & סעיף ד) שירותי הכרייה Orica. הרשאה של שירותים מכרות Orica לפרסם מידע קנייני בנושא זה היא הובנה במלואה. ההשתתפות של סעיף אנליטית של CanmetCERL כדי אפיון פיזיים שונים הפעולה סנובורד מדהים מוכן לאורך כל העבודה הנוכחית הוא הודה גם בהכרת תודה.
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
- Bluhm, H. F. Ammonium nitrate emulsion blasting agent and method of preparing same. US Patent. , (1969).
- Persson, P. -. A., Holmberg, R., Lee, J. . Rock Blasting and Explosives Engineering. , 86 (1993).
- Perlid, H. Pump Safety Tests Regarding Emulsion Explosives. Proceedings of the 22nd Annual Conference on Explosives and Blasting Techniques, International Society of Explosives Engineers. 2, 101-107 (1996).
- Chan, S. K., Kirchnerova, J. Ignition and Combustion Characteristics of Water-gel Explosives. Proceedings of the 18th Explosives Safety Seminar, U.S. DOD. , 193-200 (1978).
- 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)
- . Guidelines for the Pumping of Bulk, Water-Based Explosives Available from: https://miningandblasting.files.wordpress.com/2009/09/pumping-of-water-based-explosives-june-2010.pdf (2010)
- Wang, J. . Ignition and Combustion Characteristics of Emulsion Explosives under Pressure. , (1991).
- Hirosaki, Y., Suzuki, S., Takahashi, Y., Kato, Y. Burning Characteristics of Emulsion Explosives (I) – Pressurized Vessel Test. Kayaku Gakkaishi. 61, 35-41 (2000).
- 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).
- Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C., Chan, S. K. Hot-wire Ignition of AN-based Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 33, 472-481 (2008).
- Chan, S. K., Turcotte, R. Onset Temperatures in Hot-wire Ignition of AN-Based Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 34, 41-49 (2009).
- 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. , 385-394 (2008).
- 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).
- 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. , (2011).
- 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. , 197-206 (2009).
- . . Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria. , 200-207 (2015).
- The Minimum Burning Test for Ammonium Nitrate Emulsions. SAFEX Newsletter Available from: https://www.safex-international.org/safex/page-newsletter.html (2016)
