حرق الضغوط الناجمة عن المتفجرات مستحلب المياه على أساس الحد الأدنى
Summary
نحن الحالي استناداً إلى جهاز هوتويري الإشعال في حاوية الضغط ووضع منهجية المرتبطة بها قياس ضغط الحد الأدنى المطلوب للحث على احتراق مستمر في المياه على أساس مستحلب المتفجرات. ويحسن هذا الأسلوب وصف المنتج للسماح لأحد استخدامها بأمان أكثر أثناء الضخ والخلط بين عمليات.
Abstract
ويصف هذه المخطوطة بروتوكولا لقياس ضغط الحد الأدنى المطلوب لحرق المستدام للمياه على أساس مستحلب المتفجرات. ضخ المياه على أساس مستحلب المتفجرات لنسف التطبيقات يمكن أن تكون خطرة جداً، كما يتبين من عدد من الحوادث مضخة العالم في العقود الأخيرة، بما في ذلك بعض التي أسفرت عن قتلى. في كندا، وقد أدى الاعتراف بهذا الخطر لوضع مبادئ توجيهية الضخ التي أيدتها في صناعة المتفجرات و “الشعبة التنظيمية المتفجرة” من الحكومة الكندية. ولوحظ في هذه المبادئ التوجيهية، أن يوفر الحد الأدنى حرق الضغوط (MBP) تقاس في مختبر دليل جيد لوصف سلوك هذه المنتجات في أنظمة الضخ. أيضا استدعاء نفس المبادئ التوجيهية لتصميم نظم المضخات التي تمنع الضغوط من تجاوز MBP المنتج يتم ضخها، كلما كان ذلك ممكناً،. وقت نشر هذه المبادئ التوجيهية، هناك منهجية لقياس هذه القيم MBP لكن ابدأ وقد تم التحقق من قياس MBP من نترات الأمونيوم المياه على أساس مستحلبات (عويس). عويس تستخدم الآن على نطاق واسع أكثر بكثير من أي متفجرات المستندة إلى الماء والسلائف الأخرى بالجملة في الموقع عمليات تحميل.
مختبر أبحاث المتفجرات الكندية (كانميتسيرل) وقد تم إجراء البحوث على مدى السنوات العشر الماضية لوضع بروتوكول اختبار المصادق عليها لقياس وتفسير قيم MBP الممثل عويس. وسيجري وصف الاختبار، كما أنها أنجزت اليوم، والعناصر الحيوية سوف يمكن تبريرها بالرجوع إلى البيانات المنشورة مؤخرا. ستعرض نتائج القياسات MBP، منتجات تتراوح من الرعب،. وستناقش أيضا إدراج اختبار MBP في معايير الاختبار للحصول على إذن المتفجرات في كندا.
Introduction
نترات الأمونيوم المياه على أساس المستحلب (AWE) المتفجرة اخترع في عام 1961. وهو يتألف من قطرات مجهرية من حل السائل المؤكسد محاطة بمرحلة نفط مستمر. مستحلب مستقرة ومفيدة من الناحية العملية أول تفجير المتفجرات وضعت هارولد ف. بلوم في الولايات المتحدة الأمريكية (1969) 1،2. ومع ذلك، تسويق ناجحة لهذا النوع من المتفجرات لم يحدث حقاً قبل بداية الثمانينات.
مع اتساع نطاق عمليات التعدين الحديثة وظهور سريع السائبة المتفجرة تحميل منهجية، بكميات كبيرة جداً من المتفجرات رهبة يمكن تصنيعها ونقلها. عادة ما ينقل واحد ناقلة حمولة 20 طناً من الرعب والعديد من حمولات الشاحنات هذه ضرورية عادة لتحميل انفجار واحد فقط. بدء عرضي هذا كميات كبيرة من المتفجرات سيكون كارثيا لا سيما و، ولذلك، مطلوب معرفة جيدة بخواصها الخطرة لتصميم أنظمة المناولة المأمونة المطابقة. رغم أنه من المعروف جيدا أن المستحلبات غير حساسة نسبيا للأحداث الميكانيكية (أي أحداث الأثر والاحتكاك)، الانفجارات العرضية قد لا يزال الإبلاغ عن 3 أثناء التعامل مع هذا النوع من المتفجرات، لا سيما في ضخ التطبيقات.
كان معروفا منذ سبعينيات القرن العشرين 4 ضغط المحيطة الحد أدنى المطلوب للاكتفاء الذاتي الاحتراق يأخذ مكانة في المتفجرات المستندة إلى الماء. وعادة ما سمي هذه القيمة الأخيرة “الحد الأدنى حرق الضغط” (MBP). من وجهة نظر سلامة، المعرفة بهذه العتبة قد تسمح مصنعين لتقدير أفضل ضغوط التشغيل المأمون لمعدات مناولة مختلف.
وقد نشرت إدارة الموارد الطبيعية من حكومة كندا “المبادئ التوجيهية لضخ المياه على أساس المتفجرات” 5، التي تنص على أن استخدام الضغوط ضخ أقل بكثير MBP مستحلبات أو واتيرجيلس ممارسة سلامة جيدة. ينبغي أن يلاحظ أن هذه المبادئ التوجيهية قد صممت بالتعاون بين الشركات التجارية الأكثر و، في الولايات المتحدة الأمريكية، معهد صناع للمتفجرات (IME) كما نشرت مبادئ توجيهية مماثلة جداً 6. ومع ذلك، في هذه الوثائق، كان هناك أي وصف أو وصفه طبية حول الكيفية التي ينبغي أن تقاس MBP.
وأفيد في العقود الأخيرة، سوى عدد قليل من الدراسات المتصلة بالقياسات MBP. تشان et al. 4 ذكرت نتائج القياسات MBP للمتفجرات واتيرجيل، التي أيضا من نترات الأمونيوم والمستندة إلى الماء. وقد خلصوا إلى يمكن أن MBP تبعية قوية على عدة عوامل صياغة محتوى الماء، وجود محسسات الكيميائية أو المساحيق المعدنية. وفي دراسة أخرى، وانغ 7 وصف وعاء ضغط 2.5 لتر الضغط مع ن2 ويستخدم أسلوب بروسيتون صعودا ونزولاً إلى تحديد MBP عويس الأساسية. مع هذا النظام، قيست قيم MBP وسام 15 الآلام والكروب الذهنية مستحلب أساسية على محتوى مياه من 16% الشامل.
استخدام مماثل الضغط اختبار السفينة، هيروساكي et al. 8 قد أفادت نتائج بعض القياسات MBP للمتفجرات رهبة. وقد أشاروا إلى أن الطبيعة (أي من الزجاج أو الراتنج) المجالات الدقيقة المستخدمة لتوعية بالمتفجرات أيضا له تأثير قوي على النتائج. في الآونة الأخيرة، توركوت et al. 9 طورت نظام مشابه لأن وانغ وهيروساكي et al.، وحاولت استخدامها لقياس MBP لبعض عويس. ومع ذلك، قد وجدوا العديد من المشاكل المحتملة التي قد تؤدي إلى قرارات MBP الخاطئة. ولوحظ على وجه الخصوص، أن هندسة مصدر الإشعال (لفائف أسلاك نيتشرومي) ابدأ المصادقة بشكل صحيح عويس. في عام 2008، توركوت et al. 10 وتشان et al. 11، وضعت كل جهاز على أساس نظام أسلاك إشعال معايرة ومنهجية مرتبطة قياس MBP عويس. كما تستخدم المنشأة لدراسة خصائص الإشعال عويس نموذجي، قياس متطلبات الطاقة للحصول على موثوقية الإيقاد 12 ودرس تأثير الخصائص الفيزيائية والمكونات على MBP من مجموعة متنوعة من رهبة المتفجرات 13،14. هذه التقنية قياس MBP يقترح حاليا كاختبار قياسي ضمن الاختبارات “المتحدة الأمة نقل البضائع الخطرة” (لجنة الأمم المتحدة) ومعايير للتصنيف للنقل عويس 15.
Protocol
Representative Results
Discussion
أظهر عملنا خطي هوتويري الهندسة مع 0.5 مم القطر نيكر سلك مستقيم وعويس 10 إلى 16 الحالي الاشتعال كانت كافية لإشعال مع محتويات المياه تصل إلى 25% الشامل. للزوجة عالية الخطورة (مثل المنتجات المعلبة مستحلب)، توفر تكوينات الأفقية والعمودية نتائج متطابقة تقريبا 17. ومع ذلك، حمل تأثيرات ال?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ذكرت التنمية بروتوكول الاختبار في نتائج هذا المنشور من مشروع بحثي مشترك بين “الموارد الطبيعية في كندا” (كانميتسيرل, R المتفجرات & القسم دال) و “خدمات التعدين أوريكا”. إذن خدمات التعدين أركا لنشر معلومات غير مسجلة في هذا الموضوع هو الاعتراف الكامل. مشاركة كانميتسيرل في “القسم التحليلي” لوصف عويس المختلفة التي أعدت في جميع أنحاء هذا العمل البدني هو أيضا مع العرفان.
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 |
Riferimenti
- 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)
