Summary
Vi præsenterer et apparat baseret på hot-wire tænding i en trykisoleret kabinet og en tilhørende metode til at måle den minimum pres der kræves for at fremkalde vedvarende forbrænding i vandbaseret emulsion sprængstoffer. Denne metode forbedrer produkt beskrivelse for at, at man kan bruge dem mere sikkert under pumpning og blandingsprocesser.
Abstract
Dette manuskript beskriver en protokol for at måle den mindste pres der kræves for vedvarende afbrænding af vandbaseret emulsion sprængstoffer. Pumpe vand-baserede emulsion eksplosivstoffer til sprængning programmer kan være meget farligt, som det fremgår af en række pumpe ulykker rundt om i verden i de sidste årtier, herunder nogle, der har resulteret i dødsfald. I Canada, har anerkendelse af denne fare ført til udviklingen af pumpe retningslinjer, der blev godkendt af både sprængstoffer-industrien og den eksplosive regulerende Division af den canadiske regering. I disse retningslinjer, blev det bemærket, at minimum brændende pres (MBPS) målt i et laboratorium, der ville give en god guide for at karakterisere adfærd af disse produkter i pumpe systemer. De samme retningslinjer kræver også design af pumpesystemer, der forhindrer, når det er muligt, pres fra overstiger MBP af produktet der pumpes. På tidspunktet for offentliggørelsen af disse retningslinjer, en metode, der eksisterede for måling af fejlværdierne MBP men det var aldrig blevet valideret for at måle MBP af ammoniumnitrat vandbaseret emulsioner (AWE). AWEs er nu anvendes meget mere udbredt end andre vandbaseret sprængstoffer og forstadier i on-site bulk loading operationer.
Den canadiske sprængstoffer Research Laboratory (CanmetCERL) har været at gennemføre forskning i de sidste ti år at udvikle en valideret prøvningsprotokol for at måle og fortolke repræsentative MBP værdier for AWEs. Test, som det er udført i dag, vil blive beskrevet og de kritiske komponenter vil være begrundet ved henvisning til de seneste offentliggjorte data. MBP måleresultaterne for en vifte af ærefrygt produkter, vil blive præsenteret. Optagelse af MBP testen i test standarderne godkendelse af Højeksplosiver i Canada vil også blive drøftet.
Introduction
Ammoniumnitrat vandbaseret emulsion (ærefrygt) eksplosive blev opfundet i 1961. Det består af mikroskopiske dråber af flydende iltningsmiddel opløsning omgivet af en kontinuerlig olie fase. Den første stabile og praktisk brugbar emulsion sprængning eksplosive blev udviklet af Harold F. Bluhm i USA (1969) 1,2. Men den vellykket kommercialisering af denne type af eksplosive ikke virkelig skete før begyndelsen af 1980erne.
Med det store omfang af moderne minedrift og fremkomsten af fast bulk eksplosiv ladning metode, skal meget store mængder af ærefrygt eksplosivstoffer være fremstillet og transporteres. Et tankskib belastning transporterer typisk 20 tonsvis af ærefrygt og mange sådanne lastbil belastninger er normalt nødvendigt at indlæse kun et blast. Utilsigtet initiering af sådanne store mængder af sprængstoffer ville være særlig katastrofale, og derfor et godt kendskab til deres farlige egenskaber er forpligtet til at indrette tilsvarende systemer til sikker håndtering. Mens det er velkendt at emulsioner er relativt ufølsomme over for mekanisk hændelser (dvs. slag og friktion begivenheder), har utilsigtet eksplosioner stadig været rapporteret 3 mens håndtering denne type af eksplosive, især i pumpe applikationer.
Det har været kendt siden 1970 4 , et minimum barometerstanden er kræves for selvstændige vedvarende forbrænding skal finde sted i vand-baserede sprængstoffer. Denne sidstnævnte værdi har normalt kaldt "Minimum brændende trykket" (MBPS). Fra et sikkerhedsmæssigt synspunkt, kan kendskab til denne tærskel tillade producenterne bedre skøn sikker drift pres for forskellige håndteringsudstyr.
Department of Natural Resources af den canadiske regering har offentliggjort "Retningslinjer for pumpning af vand-baserede sprængstoffer" 5, som stat, ved hjælp af pumpende presset godt under MBP emulsioner eller watergels er en god praksis. Det bør bemærkes, at disse retningslinjer var designet i samarbejde med de fleste kommercielle producenter og at i USA, Institut beslutningstagere af sprængstoffer (IME) har også publiceret meget lignende retningslinjer 6. Men i disse dokumenter, der var ingen beskrivelse eller recept på hvordan MBP bør måles.
I de sidste årtier, er blevet rapporteret kun få undersøgelser i forbindelse med MBP målinger. Chan et al. 4 rapporteret MBP måleresultaterne for watergel sprængstof, som også er ammoniumnitrat og vand-baseret. De har konkluderet, at MBP kan have en stærk afhængighed af flere formulering faktorer som vandindhold, tilstedeværelsen af kemiske sensibiliserende eller metalpulver. I en anden undersøgelse, Wang 7 beskrevet en 2,5 L trykbeholder tryk med N2 og anvendt en Bruceton up-and-down metode til at bestemme MBP for grundlæggende AWEs. Med dette system, blev MBP værdier omkring 15 MPa målt til en grundlæggende emulsion har et vandindhold på 16 masse %.
Ved hjælp af en lignende trykbaerende fartøj test, Hirosaki et al. 8 har rapporteret nogle MBP måleresultaterne for ærefrygt sprængstoffer. De har bemærket, at naturen (dvs. glas eller harpiks) af mikro-kugler bliver brugt til at bevidstgøre sprængstoffer også har en stærk indflydelse på resultaterne. Mere nylig, Turcotte et al. 9 har udviklet et system svarende til Wang og Hirosaki et al. og har forsøgt at bruge det til at måle nogle AWEs MBP. Dog har de fundet mange mulige problemer, der kan føre til fejlagtige MBP bestemmelser. Især blev det bemærket at tændingen kilde geometri (nichrome wire coil) aldrig var blevet korrekt valideret for AWEs. I 2008, Turcotte et al. 10 og Chan et al. 11, har udviklet både et apparat, der er baseret på en kalibreret tænding wire system og en tilhørende metode til at måle MBP AWEs. De har også brugt facilitet til at studere tænding Karakteristik af typiske AWEs, målt energiforbrug at opnå pålidelige tændinger 12 og studerede påvirkning af fysiske egenskaber og ingredienser MBP for en bred vifte ÆREFRYGT sprængstoffer 13,14. Denne MBP måleteknik, der i øjeblikket foreslås som en standard test inden for United Nation Transport af farligt gods (UN TDG) prøver og kriterier for klassificering af transport af AWEs 15.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bemærk: materialer og udstyr, der anvendes her er angivet i tabel materialer.
1. forberedelse af tænding ledning forsamlinger
Bemærk: nitril handsker anbefales til denne operation.
- Måle en forudbestemte længde på nichrome (NiCr) wire og skæres ved hjælp af en wire cutter. Skære 85 mm længder til 76.2 mm (3 ") længe teste celler.
- Brug nålen næse tænger, bøje NiCr ledning til at gøre en lille løkke i hver ende. Med en ordentlig crimpning værktøj, splejsning hver enkelt i 50 cm længde af 14 amerikanske Wire Gauge (AWG) solid kerne nøgne kobbertråd ved hjælp af uisoleret ende splice stik.
- Gentag trin 1.1-1.2 at gøre så mange forsamlinger som krævet.
Bemærk: Det anbefales at forberede flere forsamlinger i forvejen hver MBP måling vil tage 10 til 15 forsamlinger). En udfyldt wire forsamling er vist i figur 1. Hvis alle ledninger er korrekt splejset og krympede til stikket, modstand målt på tværs af wire Forsamling (målt på kobberledere på begge sider af NiCr wire) skal være mindre end 0,5 Ω.
2. Prøve og Test celle forberedelse
Bemærk: nitril handsker anbefales til denne operation.
- Forbered test celler hver består af en lille cylindrisk stålrør med en længde på 7,6 cm og en indre diameter på mindst 1,6 cm. sikre, at hver test celle har en 3 mm bred slids bearbejdet langs aksen at tillade forbrændingsgasser at flygte under test. < b r / > Bemærk: AWEs er elektrisk ledende.
- Til at sikre, at alle aktuelle tændingen vil gå gennem tænding ledningen, male indre af hver celle med to frakker af høj temperatur ikke-ledende maling. Forbered flere test celler i forvejen.
- Forbereder flere nr. 0 neopren propper af rivning indersiden ansigt til at rumme splice stik og kobberledere tænding wire forsamlings.
- Bruge den vandrette snitte på prøvningsrummet for at indsætte tænding wire i midten af cellen. Forsigtigt glide en rede neopren prop langs hver kobbertråd og indsætte dem i hver ende af cellen, at sikre at tændingen wire ikke er komprimeret eller snoet.
- Træk tænding wire stram og bøje de kobbertråde ben lodret for at sikre dem ( figur 2, figur 3).
- Indføre prøven i cellen gennem 3 mm bred snitte med forsigtighed for at undgå at forårsage krystallisering af prøven og indføre luft huller i prøven. Brug en spatel til at tamp ned emulsion til at fjerne luft huller, hvis nødvendigt. Tryk hurtigt på celle gentagne gange på en bordplade til at sikre, at emulsionen afregner i tomme brud. Gentag påfyldning, stampemaskiner og trykke indtil emulsion ikke længere afregner nogen yderligere.
3. Indlæsning af prøven i trykbeholder
- forberede en trykbeholder med følgende karakteristik hen til ladning den prøve celle: en opererer pres modstand af 20.7 MPa (eller 3.000 psig) (se tabel materialer), fremstillet af rustfrit stål til at undgå langsigtet korrosionsskader fra de gasformige reaktionsprodukter, udstyret med to isolerede stive feedthrough elektroder kan transportere en elektrisk strøm op til 20 A, og forseglet for at få en rating svarende til fartøjet, selv pres.
- Af sikkerhedsgrunde, installere fartøjet i en beskyttet test værelse udstyret med en Bristning disc samling (Se Tabel af materialer) designet til at udlufte fartøj ved et tryk paa lidt lavere end maksimum driftstryk.
- For at lufte fartøjet efter en test, udstyre gas outlet med en højtryks ventil, der kan betjenes via fjernadgang.
Bemærk: Dette kan opnås på forskellige måder. Det kan for eksempel opnås ved hjælp af en hurtigtvirkende ventil/luft drives ventil kombination. Indløb af fartøjet skal være tilsluttet en manifold system drives fra en nærliggende beskyttede rum i stand til at fjernstyre presse trykbeholder en valgte indledende pres ved hjælp af en trykisoleret cylinder af argon gas (nitrogen kan være et alternativ, men kan ikke være som inert). Denne manifold ville være typisk custom lavet af højtryks rustfrit stål slanger, og højtryks kompression fittings og ventiler. Det anbefales, at fartøjet også udstyres med en 0-20,7 MPa (0-3.000 psig) Tryk transducer.
- i trykbeholderen indføres en prøvningsrummet med prøve (udarbejdet i afsnit 2). Placere sin længdeakse vandret med spalten på toppen ( figur 2). Tilslut de nøgne kobbertråde elektroderne inde i skibet. Sikre den tidligere ikke rører kroppen af fartøjet. Lukke og forsegle trykbeholderen.
- Ved hjælp af multimeter sørge for der er ingen elektrisk kontakt mellem hver elektrode og kroppen af trykbeholderen.
Bemærk: Påvises nogen kontakt mellem en elektrode og kroppen af fartøjet, dets årsagen(med) skal bestemmes og handlinger skal træffes for at fjerne det før testning kan fortsætte.
4. Udføre en Test
- i det beskyttede rum, tilsluttes signalet fra tryktransduceren dataopsamling (se tabel materialer) eller tilgængelige oscilloskop. Også, forbinde spændingen på tværs af høj præcision shunt modstand til dataopsamling (eller oscilloskop). Sikre, at denne shunt modstand er også forbundet i serie med en konstant nuværende kilde. Serien er tilsluttet elektroder på trykbeholder til at levere en konstant strøm gennem NiCr wire.
Bemærk: At kende dens modstand, spændingen over denne shunt modstand giver en måling af den aktuelle tænding. - Starte PC-baserede dataoptegningssystem (eller tilgængelige oscilloskop).
- Fjernt lukke fartøjet ' s udløbsventilen (Se afsnit 3.1 Note). Ved hjælp af en trykisoleret argon cylinder i instrumentet værelse og gas manifold (beskrevet i afsnit 3), begynde at presse fartøjet til den påkrævede indledende pres for test
Bemærk: Afhængigt af formulering af ærefrygt, dette pres kan variere hvor som helst fra 0,3 til 19,3 MPa (50 til 2500 psig). Hvis dette er den første test med et givet produkt, ærefrygt, gøre et kvalificeret gæt på MBP, baseret på udformningen af prøven, at afgøre, på hvilket pres denne første test skal udføres.- En gang opretholdelse tryk i hovedbrandledningssystemet opnås, lukke fartøjet ' s indsugningsventilen og forlade skibet under tryk i 5-10 min. til at kontrollere, at systemet har ingen betydelige lækager. Når dette er stiftet, genåbne indsugningsventilen, justere trykket til den valgte startværdi og igen lukke indsugningsventilen. Påvises der en væsentlig lækage sats, udsætte test indtil krævede vedligeholdelse er udført.
- Tænder på konstanten aktuelle kilde og tillade en 10,5 A nuværende gennemstrømning tænding wire. Holde aktuelt, indtil prøven antænder og smelter tænding wire, standse strømmen af nuværende; Dette forventes at tage et par s. Drej strømforsyningen ud efter tænding har fundet sted og presset er begyndt at øge.
Bemærk: Presset kan gå igennem en eller to minima og maxima og skal begynde at falde løbende. Når dette er sket, venter på en ekstra 10 min før du gør noget. - Når testen er fuldført, fjernt åbne udløbsventilen og lufte alle forbrændingsgasserne til en passende udstødningssystem. Langsomt purge med argon i et par min. du fjerner alle giftige gas arter før åbning fartøjet. Sikre, at fartøjet er tilbage til ambient pressikker før genindføres prøvelokalet.
- Lock-out konstant nuværende magt leverer (enten ved hjælp af en lock-out nøgle eller frakoble den fra vekselstrøm) og gå til pres fartøj værelse. Iført en ansigtsmaske med passende all-round patron, åbne fartøjet. Hægterne prøvningsrummet, ved at annullere kobberledere fra elektroderne og optegne alle visuelle observationer.
- Ved at fjerne neopren propper Prøv at iagttage, hvor meget af prøven er brændt. Yderligere dokumentere disse observationer ved at tage fotografier. Når først færdig, Rengør fartøjet grundigt (Se afsnit 6).
Bemærk: fra disse observationer, hvis prøven er brændt helt (forbrænding front nået væggen af prøvningsrummet, lille mængde af prøven kan stå på neopren propper), resultatet er anses for at være en ' gå '. Mindske presset for den næste test. Ellers resultatet anses for at være en ' no-go ' og presset skal øges til næste test (Se typisk observationer i figur 4A). Posten pres fra transduceren kan også bruges som bevis for vedvarende forbrænding eller ej ( figur 4B).
- Ved at fjerne neopren propper Prøv at iagttage, hvor meget af prøven er brændt. Yderligere dokumentere disse observationer ved at tage fotografier. Når først færdig, Rengør fartøjet grundigt (Se afsnit 6).
- Brug trinene i afsnit 5 nedenfor til at analysere de erhvervede nuværende og pres data. Gentag trin 4.1 til 4.6 mens gradvist faldende pres intervaller (eller formindsker) indtil MBP er fastlagt til den ønskede grad af præcision (Se typiske eksempler i figur 5).
- Udføre et minimum af 10 til 12 test ved hjælp af dette ' up-and-down ' metodologi.
Bemærk: Den citerede MBP skal middelværdien mellem den oprindelige tryk af den højeste ' no-go ' begivenhed (P n, max) og med den laveste ' gå ' begivenhed (P g, min) ( figur 5). Fejllinje på den målte MBP skal være angivet som:
- Udføre et minimum af 10 til 12 test ved hjælp af dette ' up-and-down ' metodologi.
5. Dataanalyse
NOTE: Se figur 6 for et eksempel på en graf, der viser en analyseret MBP eksperiment.
- Først fastslå tidspunktet, t 0, når tændingen wire blev tændt (nuværende pludselig øges til 10,5 A). Afgøre tid når tænding wire brændt ud (nuværende pludselig vender tilbage til 0), t b. Registrere forskellen Δt w = t b – t 0 som den " wire varede " tid.
- Bestemmer den gennemsnitlige tænding wire aktuelle, jeg iw; dette er gennemsnittet af alle datapunkter i den aktuelle post mellem t 0 og t b. Bestemme tidspunktet Hvornår pres spor først afviger fra den første grundlinje, t p0. Registrere forskellen Δt p = t p0 – t 0 som den " tid at trykket stige ".
- Bestemmer den gennemsnitlige indledende pres, P jeg; dette er gennemsnittet af alle datapunkter i posten pres mellem t 0 og t p0. Bestemme den maksimale tryk, P max; Dette er den maksimale værdi for posten pres.
Bemærk: Tryk spor kan indeholde flere minima og maxima. - Find det sidste maksimale (lige før presset begynder at konstant falde når brændt); Dette er brænde stoptid (t s). Beregne forskellen Δt b = t s – t p0 og angive det som den " brænde tid ".
6. Rensning af
- rene og genbrug testen celler så meget som muligt. Smid en prøvningsrummet når det konstateres, at faste restprodukter er meget vanskelige at rense ud. Ren celler med vand, ethanol og papir håndklæde. Hvis den ikke-ledende maling er beskadiget, genfremstille cellen før genbrug af det.
Bemærk: Brug af sæbe eller enhver vaskemiddel for at rengøre cellerne anbefales ikke, da vaskemiddel rester kan destabilisere det overfladeaktive stof i nogle emulsion formuleringer. - Rense skibet efter hver kørsel.
Bemærk: Iført en ansigtsmaske med passende all-round patroner anbefales til den person, rengøring fartøjet. Visse formuleringer, især dem, der indeholder kemiske sensibiliserende, kan skabe mere irriterende rester end andre. - Fjern snavs og fugt fra trykbeholderen bruger papirhåndklæder, anvende vand eller ethanol som krævet. Sikre, at elektroderne er renset i en lignende måde, herunder skiver og møtrikker.
- i slutningen af dagen, returnere alle ubrugte prøvemateriale og affald til en passende opbevaring placering (normalt en sprængstoffer magazine).
- Slukke dataoptegningssystem og computer (eller opbevaring oscilloskop).
- Luk hovedventilen på argon (eller nitrogen) cylinderen og bløder linjerne argon (eller nitrogen).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Typiske raw signaler fra en test, hvilket resulterer i en fuldt opformerede begivenhed (dvs. "go") er vist i figur 6. Tændingen nuværende (blå kurve) er set til at komme på t0 = 0 og ophold indtil NiCr wire brænder på tb = 19.1 s. Den beregnede gennemsnitlige tænding nuværende (dvs. gennemsnit af alle datapunkter mellem t0 og tb er jeghw = 10.59 A. Tryk record (rød kurve), det første tegn på klar afvigelse fra den oprindelige baseline er observeret for at forekomme ved tp0 = 17.3 s. Den beregnede gennemsnitlige indledende pres (dvs. gennemsnit af alle datapunkter mellem t0 og tp0) er Pjeg = 4.924 MPa (700 psig). Fra tp0, presset ses hurtigt stige til et maksimum på Pmax = 6.095 MPa (870 psig) på ts = 33.7s. På dette tidspunkt den brændende front har nået den indre væg af cellen og trykket falder hurtigt som forbrænding ophører.
MBP måling protokollen præsenteres her er blevet udviklet gennem en omhyggelig undersøgelse af de mange fysiske effekter, der kan påvirke resultatet af målingerne. Gennem offentliggørelsen af flere dokumenter, er blevet præsenteret MBP data på en meget bred vifte af ærefrygt formuleringer, således om oprettelse af nytte og reproducerbarhed 16 af den foreslåede måleteknikker protokol.
Navnlig er vandindholdet overvejende påvirkning MBP af ærefrygt formuleringer blevet klart påvist. Dette kan ses i figur 5 viser MBP data for fem ærefrygt formuleringer med vandindhold varierer mellem 11.7 og 24,8 masse procent (%). For disse fem emulsioner, iltningsmiddel løsning bestod af kun ammoniumnitrat og vand mens olie fase (olie + overfladeaktivt stof) mængden og sammensætningen blev holdt fast. Det kan bemærkes, at for hver måling, en række 12 til 16 tests blev udført. For hver måling angiver de to korte vandrette søjler pres intervallet mellem den højeste "no-go (eller delvise)" begivenhed og den laveste "gå" begivenhed, som anført i ovennævnte protokol. Dette illustrerer godt MBP af disse særlige formler stærke afhængighed af vandindholdet. Fra figur 5, kan det også konstateres, at scatter i MBP data er meget højere for de to formler med laveste vandindhold (EM4 og EM5). Da disse formler indeholdt kun ammoniumnitrat i deres iltningsmiddel løsning (ingen andre salte), de har relativt høj krystallisering temperaturer og som sådan kan være mere tilbøjelige til at krystallisering på manipulation. Dette kunne fremkalde en vis ensartethed i prøverne, og derfor et vigtigere scatter i dataene.
Figur 1: komplet tænding wire forsamling. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: typisk MBP prøvningsrummet med installerede tænding forsamling og emulsion prøve. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: prøvningsrummet. (A) samlet test celle lige før indførelsen af emulsion prøven gennem spalten. (B) visning af prøvningsrummet fra en åben ende med neopren proppen fjernes, viser detaljer om NiCr wire kører langs aksen af cellen rustfrit stål. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: visuelle observationer og pres optagelser. (A) typisk visuelle observationer for en "gå" (til venstre) og "No-Go" (højre) begivenheder. (B) typisk pres poster for "Go" & "No-Go" begivenheder. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: Oversigtoverugensresultater MBP målinger af ammoniumnitrat/vand ærefrygt formler. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: eksempel på en analyseret MBP eksperiment. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vores arbejde viste, at den lineære hot-wire geometri med 0,5 mm diameter NiCr lige ledning og 10 til 16 A tænding strøm var tilstrækkelig til at antænde AWEs med vand indhold op til 25 masse %. For høj viskositet formuleringer (f.eks. emballerede emulsion produkter) giver horisontale og vertikale konfigurationer næsten identiske resultater 17. Dog for lav viskositet formler (såsom emulsion masseprodukter) fremkalde tyngdekraft effekter i lodret konfiguration emulsion flow, som forstyrrer tænding proces. I disse tilfælde, blev den horisontale konfiguration fundet for at give gyldige og reproducerbare resultater 17. Det bør bemærkes, at MBP værdier opnået i den nuværende arbejde for højvande indhold emulsioner er meget lavere end dem, der indberettes af Wang 7 for lignende produkter. Denne forskel er sandsynligvis skyldes, at, i hans tilfælde, tændkilde havde en spole geometri, som er mindre effektiv til at overføre energi til emulsion, sammenlignet med lige cylindrisk geometri anvendes i den nuværende arbejde. Også, hvis spolen er lavet af for lille diameter ledningen eller hvis sløjfer er for tæt på hinanden, tændspolen kan brænde for tidligt, før emulsionen kan være antændt. I sådanne tilfælde er det meget sandsynligt, at undladelse af at antænde kan forveksles med manglende evne til at udbrede.
Som et eksempel, for en typisk overflade bulk ærefrygt som EM6 (17,4% vand, figur 5), MBP målt med den nuværende cylindrisk geometri er 8,2 MPa. MBP citeret af Wang for et lignende produkt med mindre vand (16,0% vand), ved hjælp af geometri coil var 15,2 MPa 7, som er næsten dobbelt så høj. Derudover er bruger coil geometri med de samme nichrome wire bruges i den nuværende arbejde, det blevet konstateret at en lignende emulsion med 16,8% vand ikke kunne blive antændt til vedvarende forbrænding selv ved første tryk op til 15,8 MPa 9. I sammenligning, kunne alle emulsioner undersøgt i den nuværende arbejde, som havde vand indholdet så højt som 24,8%, blive antændt til vedvarende forbrænding på pres under 15 MPa.
Som forventet, viser oplysninger indhentet i den nuværende arbejde klart, at vandindholdet er den vigtigste ingrediens kontrollerende MBP AWEs. Rollen som flere andre ingredienser er også blevet undersøgt nærmere. Men mange uventede virkninger af nogle ingredienser (natriumnitrat og glas mikrokugler, eksempler) har været dokumenteret 14 og mere forskning vil være forpligtet til at fuldt ud at forstå, hvordan deres tilstedeværelse påvirker tændingen og udbredelse af forbrænding i systemerne ærefrygt.
Test, er som beskrevet i ovennævnte protokol blevet tilføjet til krav for godkendelse af Højeksplosiver i Canada af sprængstoffer regulerende Division of Natural Resources Canada 18. Det blev en godkendelse test for accept af sprængstoffer håndteres ved hjælp af pumper eller snegle. Denne test er også blevet foreslået som et alternativ til FN TDG serie 8c Test (Koenen test) 19 for AWEs. Accept af testen er i øjeblikket afventer yderligere diskussion inden for den uformelle korrespondance gruppe under ledelse af Canada 20. Denne gruppe består af syv internationale myndigheder og fire ikke - statslige organisationer. Mere detaljerede oplysninger om de ovennævnte protokol kan fås ved at kontakte forfatterne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer, at de har ingen konkurrerende finansielle interesser.
Acknowledgments
Udviklingen af den prøvningsprotokol rapporteret i denne publikation resultater fra et fælles forskningsprojekt mellem Natural Resources Canada (CanmetCERL, sprængstoffer R & D afsnit) og Orica Mining Services. Orica Mining Services tilladelse til at offentliggøre fællesbetegnelse oplysninger om dette emne er fuldt ud anerkendt. Deltagelse af Canmetcerls analytiske afsnit til den fysiske karakterisering af de forskellige AWEs forberedt i hele den nuværende arbejde anerkendes også taknemmeligt.
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 |
References
- Ammonium nitrate emulsion blasting agent and method of preparing same. US Patent. Bluhm, H. F. , 3,447,978 (1969).
- Persson, P. -A., Holmberg, R., Lee, J. Rock Blasting and Explosives Engineering. , CRC Press. 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. Cleveland, Ohio, USA, 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. San Antonio, Texas, , 193-200 (1978).
- 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).
- 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).
- Wang, J. Ignition and Combustion Characteristics of Emulsion Explosives under Pressure. , Department of Engineering Science, New Mexico Institute of Mining and Technology. (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.
- 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. Fort Collins, CO, USA, , 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. Reims, France, , (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria. , 6th revised ed, United Nations, New York and Geneva. 200-207 (2015).
- 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).
