Minimo le pressioni degli esplosivi emulsione acquosa di masterizzazione
Summary
Vi presentiamo un apparecchio basato su filo caldo accensione in un contenitore pressurizzato e una metodologia associata per misurare la pressione minima richiesta per indurre la combustione sostenuta in esplosivi emulsione acquosa. Questo metodo migliora la caratterizzazione di prodotto per consentire uno per utilizzarli in modo più sicuro durante il pompaggio e operazioni di miscelazione.
Abstract
Questo manoscritto descrive un protocollo per misurare la pressione minima necessaria per la masterizzazione sostenuta degli esplosivi emulsione acquosa. Pompaggio acqua-base emulsione esplosivi per applicazioni di sabbiatura possono essere molto pericolosi, come dimostrato da una serie di incidenti di pompa tutto il mondo negli ultimi decenni, tra cui alcuni che hanno provocato decessi. In Canada, la consapevolezza di questo rischio ha portato allo sviluppo di pompaggio linee guida che sono state approvate dall’industria di esplosivi e la divisione esplosiva di regolamentazione del governo canadese. In queste linee guida, è stato notato che il minimo pressioni (MBP) misurate in un laboratorio di masterizzazione fornirebbe una buona guida per caratterizzare il comportamento di questi prodotti in sistemi di pompaggio. Le stesse linee guida chiamano anche per la progettazione di sistemi di pompaggio che prevenire, ove possibile, le pressioni di superare il MBP del prodotto pompato. Al momento della pubblicazione di queste linee guida, esisteva una metodologia per la misurazione di tali valori MBP ma mai era stato convalidato per misurare il MBP di emulsioni acquose nitrato di ammonio (AWEs). AWEs ora sono usati molto più ampiamente rispetto a qualsiasi altri esplosivi a base d’acqua e precursori alla rinfusa in loco le operazioni di carico.
Il laboratorio di ricerca canadese di esplosivi (CanmetCERL) ha condotto ricerche negli ultimi dieci anni per sviluppare un protocollo di test validato per misurare e interpretare valori rappresentativi di MBP per timori reverenziali. Il test, come è effettuato oggi, sarà descritti e le componenti critiche saranno giustificate con riferimento a recenti dati pubblicati. Risultati delle misurazioni di MBP, per un prodotti di fascia di AWE, saranno presentati. Si discuterà anche l’inclusione del test MBP nel test standard per l’autorizzazione di esplosivi ad alto potenziale in Canada.
Introduction
Il nitrato di ammonio emulsione acquosa (AWE) esplosivo è stato inventato nel 1961. Si compone di goccioline microscopiche di una soluzione di liquido ossidante circondato da una fase di olio continuo. L’emulsione stabile e praticamente utile prima degli esplosivi è stato sviluppato da Harold F. Bluhm in Stati Uniti d’America (1969) 1,2. Tuttavia, la commercializzazione di questo tipo di esplosivo non è realmente accaduto prima dell’inizio degli anni 1980.
Con la grande scala di operazioni minerarie moderno e l’avvento di massa rapida esplosiva metodologia di caricamento, grandi volumi di esplosivi AWE devono essere fabbricati e trasportati. Un carico di petroliera trasporta tipicamente 20 tonnellate di AWE e molti tali carichi di camion sono in genere necessarie per caricare solo una esplosione. Apertura accidentale di tali grandi quantità di esplosivi sarebbe particolarmente disastroso e, di conseguenza, per progettare sistemi di manipolazione sicura corrispondente è necessaria una buona conoscenza delle loro proprietà pericolose. Mentre è ben noto che le emulsioni sono relativamente insensibili agli eventi meccanici (ossia gli eventi di impatto e frizione), esplosioni accidentali ancora sono stati segnalati 3 durante la manipolazione di questo tipo di esplosivi, in particolare nel pompaggio applicazioni.
È stato conosciuto da quando negli anni ‘ 70 4 che una minima pressione ambiente è necessaria per auto-sostenuto combustione di prendere posto in esplosivi a base d’acqua. Questo valore di quest’ultimo solitamente è stato definito il “Burning pressione minima” (MBP). Da un punto di vista della sicurezza, conoscenza di questa soglia potrebbe consentire ai produttori di valutare meglio le pressioni di esercizio sicuro per la movimentazione di vari.
Il dipartimento delle risorse naturali del governo del Canada ha pubblicato le “Linee guida per il pompaggio di esplosivi a base d’acqua” 5, che dichiarano che utilizzando pressioni di pompaggio ben di sotto del MBP delle emulsioni o watergels è una pratica di buona sicurezza. Dovrebbe essere notato che queste linee guida sono state progettate con la collaborazione dei produttori più commerciali e che, negli Stati Uniti, l’Istituto di produttori di esplosivi (IME) ha anche pubblicato molto simili linee guida 6. Tuttavia, in questi documenti, non c’era alcuna descrizione o prescrizione su come dovrebbe essere misurato il MBP.
Negli ultimi decenni, sono stati segnalati solo pochi studi relazionati a misurazioni di MBP. Chan et al. 4 ha riferito i risultati delle misurazioni di MBP per watergel esplosivi, che sono anche Nitrato di ammonio e all’acqua. Essi hanno concluso che il MBP può avere una forte dipendenza da diversi fattori di formulazione come contenuto d’acqua, presenza di agenti chimici sensibilizzanti o polveri metalliche. In un altro studio, Wang 7 descritto un recipiente a pressione 2,5 L pressurizzato con N2 e utilizzato un metodo di alti e bassi di Bruceton per determinare il MBP per base timori reverenziali. Con questo sistema, MBP valori dell’ordine di 15 MPa sono stati misurati per un emulsione base avendo un contenuto di acqua del 16% di massa.
Utilizzando un simile pressurizzato prova di nave, Hirosaki et al. 8 sono riportati i risultati di alcune misure di MBP per esplosivi in soggezione. Essi hanno notato che la natura (cioè vetro o resina) delle micro-sfere utilizzato per sensibilizzare gli esplosivi anche ha una forte influenza sui risultati. Più recentemente, Turcotte et al. 9 hanno sviluppato un sistema simile a quello di Wang e Hirosaki et al. e hanno tentato di usarlo per misurare il MBP di alcuni timori reverenziali. Tuttavia, hanno trovato molti possibili problemi che possono portare a errate determinazioni di MBP. In particolare, è stato notato che la geometria di origine di accensione (bobina di filo di nicromo) non aveva mai stato correttamente convalidata per timori reverenziali. Nel 2008, Turcotte et al. 10 e Chan et al. 11, hanno sviluppato sia un apparecchio basato su un sistema di accensione calibrato di filo e una metodologia associata per misurare il MBP di timori reverenziali. Hanno anche utilizzato la palestra per studiare le caratteristiche di accensione dei timori reverenziali tipici, misurato i requisiti di energia per ottenere accensioni affidabili 12 e studiato l’influenza delle caratteristiche fisiche e ingredienti su MBP di un’ampia varietà di AWE esplosivi 13,14. Questa tecnica di misurazione di MBP attualmente viene proposto come una prova standard all’interno della United Nation trasporto di merci pericolose (TDG ONU) test e criteri per la classificazione per il trasporto di timori reverenziali 15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il nostro lavoro ha dimostrato che il lineare a filo caldo geometria con filo dritto NiCr diametro di 0,5 mm e 10 a 16 corrente di accensione era adeguata per accendere l’AWEs con contenuto d’acqua fino a 25% di massa. Per le formulazioni ad alta viscosità (come prodotti confezionati emulsione), configurazioni orizzontali e verticali forniscono risultati quasi identici 17. Tuttavia, per gli alimenti di bassa viscosità (come ad esempio prodotti di emulsione sfusi) gli effetti di gravità in confi…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Lo sviluppo del protocollo test riportati in questa pubblicazione risultati da un progetto di ricerca congiunto tra Natural Resources Canada (CanmetCERL, esplosivi R & sezione D) e Orica Mining Services. Permesso di Orica Mining Services di pubblicare informazioni non-proprietarie su questo tema è pienamente riconosciuto. La partecipazione di sezione di CanmetCERL analitiche per la caratterizzazione fisica dei vari timori reverenziali preparato in tutto il presente lavoro si ringraziano.
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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