Minimum druk van watergebaseerde emulsie explosieven branden

Summary

Presenteren wij onze een apparaat op basis van hot-wire ontsteking in een hydrofoor behuizing en een bijbehorende methodologie om de minimale druk vereist voor het opwekken van duurzame verbranding in op basis van water emulsie explosieven te meten. Deze methode verbetert de karakterisering van het product als u wilt toestaan dat een hen meer om veilig te gebruiken tijdens het pompen en mengen van operaties.

Abstract

Dit manuscript beschrijft een protocol voor het meten van de minimale druk nodig zijn voor het langdurig verbranden van watergebaseerde emulsie explosieven. Pompen water gebaseerde emulsie explosieven voor explosieven toepassingen zeer gevaarlijk zijn, kunnen zoals blijkt uit een aantal pomp ongevallen over de hele wereld in de laatste decennia, waaronder enkele die in een dodelijke slachtoffers resulteerde. In Canada, heeft de erkenning van dit gevaar geleid tot de ontwikkeling van pompen richtsnoeren die werden bekrachtigd door zowel de explosieven-industrie en de explosieve regelgevende divisie van de Canadese regering. In deze richtsnoeren, werd opgemerkt dat het minimum druk (MBP) gemeten in een laboratorium branden een goede leidraad bieden zou karakteriseren van het gedrag van deze producten in het verpompen van systemen. Dezelfde richtlijnen ook bellen voor het ontwerp van de pomp systemen die voorkomen, waar mogelijk, druk dan de MBP van het product wordt gepompt. Op het moment van publicatie van deze richtsnoeren, een methodiek voor het meten van dergelijke MBP waarden bestaan, maar het was nooit gevalideerd voor het meten van de MBP van ammoniumnitraat waterbasis emulsies (AWEs). AWEs worden nu veel breder dan elke andere watergedragen explosieven en precursoren in on-site bulk operaties laden.

De Canadese explosieven Research Laboratory (CanmetCERL) heeft zijn onderzoek de afgelopen tien jaar aan het ontwikkelen van een gevalideerde test protocol om te meten en interpreteren van representatieve MBP waarden voor AWEs. De proef, als het vandaag de dag wordt uitgevoerd zal worden beschreven en de kritieke onderdelen zal worden gerechtvaardigd door verwijzing naar recente gepubliceerde gegevens. MBP meetresultaten, voor een bereik van AWE-producten, zal worden gepresenteerd. Opneming van de MBP test in de test-normen voor de toelating van hoge explosieven in Canada zal ook worden besproken.

Introduction

De ammoniumnitraat waterbasis emulsie (AWE) explosieve werd uitgevonden in 1961. Het bestaat uit microscopische druppels van de oplossing van een vloeibare oxidator omgeven door een fase van voortdurende olie. De eerste stabiele en praktisch bruikbare emulsie stralen explosieve werd ontwikkeld door Harold F. Bluhm in de USA (1969) ^1,2. De succesvolle commercialisering van dit soort explosieve is echter niet echt gebeurd vóór het begin van de jaren 1980.

Met de grote schaal van moderne mijnbouwactiviteiten en de komst van snelle bulk explosieve laden methodologie, moeten zeer grote volumes van ontzag explosieven worden vervaardigd en vervoerd. Een tanker lading vervoert meestal 20 ton van ontzag en vele dergelijke vrachtwagen ladingen zijn meestal nodig voor het laden van slechts één blast. Accidentele inleiding van dergelijke grote hoeveelheden explosieven zou vooral rampzalig en, derhalve, een goede kennis van hun gevaarlijke eigenschappen is verplicht tot overeenkomstige veilige hantering systemen ontwerpen. Terwijl het is algemeen bekend dat emulsies relatief ongevoelig voor mechanische evenementen (d.w.z. impact en wrijving events zijn), toevallige explosies gerapporteerde ³ nog geweest tijdens het verwerken van dit soort explosieve, met name in pompen toepassingen.

Het is al bekend sinds de jaren 1970- ⁴ die een minimale omgevingsdruk is vereist voor zichzelf verbranding onderhoudende plaatsvinden in waterbasis explosieven. Deze laatste waarde is gewoonlijk genoemd de "Minimum branden druk" (MBP). Vanuit een oogpunt van veiligheid waardoor kennis van deze drempel fabrikanten om beter inschatten veilige operationele druk voor verschillende behandelingsapparatuur.

Het departement van de natuurlijke hulpbronnen van de regering van Canada heeft gepubliceerd "Richtsnoeren voor de pompen van Water gebaseerde explosieven" ⁵, waarin staat dat met behulp van pompen druk ver onder de MBP emulsies of de watergels een goede veiligheid praktijk. Het moet opgemerkt worden dat deze richtsnoeren werden ontworpen met de medewerking van de meeste commerciële fabrikanten en zeer vergelijkbaar richtsnoeren ⁶dat in de VS, het Instituut voor Makers van explosieven (IME) ook heeft gepubliceerd. Echter, in deze documenten, er was geen beschrijving of voorschrift op hoe de MBP moet worden gemeten.

In de laatste decennia, zijn slechts een paar studies met betrekking tot MBP metingen gemeld. Chan et al. ⁴ gemeld MBP meetresultaten voor watergel explosieven, die ook ammoniumnitraat en waterbasis. Zij hebben geconcludeerd dat de MBP kan een sterke afhankelijkheid van de verschillende formulering factoren zoals vochtgehalte, aanwezigheid van chemische sensibilisatoren of metallic poeders. In een andere studie, Wang ⁷ een 2.5 L drukvat drukkend met N₂ beschreven en gebruikt een Bruceton en neergaande methode voor het bepalen van de MBP voor fundamentele AWEs. Met dit systeem, werden MBP waarden in de orde van 15 MPa gemeten voor een fundamentele emulsie met een watergehalte van 16 massa %.

Met behulp van een soortgelijke drukkend vaartuig test, Hirosaki et al. ⁸ hebben de resultaten van de metingen van sommige MBP voor AWE explosieven gemeld. Zij hebben opgemerkt dat de natuur (dwz glas of hars) van de micro-bolletjes worden gebruikt om het sensibiliseren van de explosieven ook een sterke invloed op de resultaten heeft. Meer recentelijk Turcotte et al. ⁹ een systeem vergelijkbaar met die van Wang en Hirosaki et al. hebben ontwikkeld en hebben geprobeerd om het te gebruiken voor het meten van de MBP van sommige AWEs. Nochtans, hebben zij vele mogelijke problemen die tot onjuiste vaststellingen van de MBP leiden kunnen gevonden. Met name werd opgemerkt dat de ontsteking bron geometrie (Nichroom draad spoel) was nooit goed gevalideerd voor AWEs. In 2008, Turcotte et al. ¹⁰ en Chan et al. ¹¹, hebben beide een apparaat op basis van een gekalibreerde ontsteking wire systeem en een bijbehorende methode voor het meten van de MBP van AWEs ontwikkeld. Zij hebben ook de faciliteit gebruikt voor het bestuderen van de kenmerken van de ontsteking van typische AWEs, gemeten van de energie-eisen aan het verkrijgen van betrouwbare ontstekingen ¹² en bestudeerde de invloed van fysieke kenmerken en ingrediënten op de MBP van een breed scala van ontzag explosieven ^13,14. Deze MBP meettechniek wordt momenteel voorgesteld als een standaardtest binnen de Verenigde natie Transport of Dangerous Goods (UN TDG) Tests en Criteria voor de indeling voor het vervoer van AWEs ¹⁵.

Protocol

Opmerking: de materialen en de hier gebruikte apparatuur staan in de tabel van materialen.

1. voorbereiding van ontsteking draad assemblages

Opmerking: nitril handschoenen is aanbevolen voor deze bewerking.

1. Meet een vooraf bepaalde lengte van Nichroom (NiCr) draad en snijd met behulp van een draadknipper. Knippen van 85 mm lengte voor 76,2 mm (3 ") lang testen cellen.
2. Met naald neus tang, buig de draad NiCr te maken van een kleine lus aan elk uiteinde. Met een goede Krimptang, splice elkaar in 50 cm lengte van 14 American Wire Gauge (AWG) vaste kern kale koperdraad met behulp van ongeïsoleerde kont-einde splice connectoren.
3. Herhaal stap 1.1-1.2 te maken zoveel vergaderingen zoals vereist.
   Opmerking: Het wordt aanbevolen om voor te bereiden van verschillende samenstellingen tevoren zo elke MBP meting 10 tot 15 assemblages duurt). Een voltooide draad vergadering is afgebeeld in Figuur 1. Als alle draden zijn correcte verbinding aan de randen en gekruld op de connector, de weerstand meten over de vergadering van de draad (zoals gemeten op de koperen geleiders aan weerszijden van de NiCr draad) moet minder dan 0,5 Ω.

2. Monster en Test cel voorbereiding

Opmerking: nitril handschoenen is aanbevolen voor deze bewerking.

1. Voorbereiden test cellen elk bestaande uit een kleine cilindrische stalen buis met een lengte van 7.6 cm en een inwendige doorsnede van ten minste 1,6 cm. Zorg ervoor dat elke test cel een 3 mm brede gleuf gefreesd langs de as heeft dat verbrandingsgassen te ontsnappen tijdens de proeven. < b r / > Opmerking: AWEs zijn elektrisch geleidend.
2. Om ervoor te zorgen dat alle van de huidige ontsteking zal gaan door de ontsteking draad, verf de binnenkant van elke cel met twee jassen van hoge-temperatuur niet-geleidende verf. Meerdere test cellen bereiden.
3. Bereiden van verschillende No. 0 neopreen stoppen door de binnenkant ruimen gezicht aan de splice-aansluitingen en de koperen geleiders van de vergadering van de draad van de ontsteking.
4. Kunt de gleuf op de meetkamer horizontale steek de draad van de ontsteking in het midden van de cel. Zorgvuldig schuif een stopper bereid neopreen langs elke koperdraad en voegt u deze in elk uiteinde van de cel, ervoor te zorgen dat de ontsteking draad niet gecomprimeerd of twisted.
5. De ontsteking draad strak trekken en buigen van het been-koperdraad verticaal om hen ( Figuur 2, Figuur 3).
6. Voeren het monster in de cel door de 3 mm brede gleuf met de nodige voorzichtigheid te voorkomen waardoor kristallisatie van het monster en de invoering van lucht leegtes in het monster. Gebruik een spatel om het aanstampen beneden de emulsie naar lucht vides indien nodig verwijderen. Snel tikt u op de cel herhaaldelijk op een aanrecht om ervoor te zorgen dat de emulsie vestigt zich in Holten. Herhaal onttrekkend tot de emulsie niet langer vestigt zich een verdere, vullen en aanstampen.

3. Monster in drukvat laden

1. bereiden een drukvat voldoet aan de volgende kenmerken te laden van de monster-cel: een operationele drukweerstand van 20.7 MPa (of 3.000 psig) (Zie de tabel van materialen), gemaakt van roestvrij staal om te voorkomen dat op lange termijn schade aan de corrosie van de gasvormige reactieproducten, uitgerust met twee geïsoleerde stijve feedthrough elektroden kan opereren en een elektrische stroom tot 20 A, en verzegeld om een druk rating gelijkwaardig is aan die van het schip zelf.
   1. Om veiligheidsredenen, het vaartuig te installeren in een beschermde test kamer uitgerust met een breuk schijf montage (Zie de Tabel van materialen) ontworpen om te ventileren van het vaartuig bij een druk iets lager dan de maximale bedrijfsdruk.
   2. Om te ventileren van het vaartuig na een test, rusten de gas uitlaat met een hogedruk afsluiter die op afstand kan worden bediend.
      Opmerking: Dit kan worden bereikt op verschillende manieren. Bijvoorbeeld, kan worden bereikt met behulp van een solenoïde ventiel/lucht geëxploiteerd klep combinatie. De inlaat van het vaartuig moet verbinding hebben met een uitlaatspruitstuk systeem bediend vanuit een nabijgelegen beschermde kamer staat op afstand Drukbehandeling het drukvat naar een gekozen eerste druk met behulp van een hydrofoor cilinder van argon gas (stikstof wellicht een alternatief maar kan niet worden als inerte). Deze variëteit zou meestal aangepaste gemaakt van hogedruk roestvrij-staal buis, en hogedruk Knelfittingen en kleppen. Het is aanbevolen dat het schip ook zijn uitgerust met een 0-20,7 MPa (0-3000 psig) druk transducer.
2. Introduceren een meetcel met monster (bereid in sectie 2) in het drukvat. Plaats de lengteas horizontaal met de gleuf op de top ( Figuur 2). De kale koperen draden verbinden met de elektroden binnen het schip. Zorg ervoor dat de voormalige zijn niet het lichaam van het schip te raken. Sluit en verzegel het drukvat.
3. Met de multimeter ervoor zorgen er is geen elektrische contact tussen elke elektrode en het lichaam van het drukvat.
   Opmerking: Als een contactpersoon is gevonden tussen een elektrode en het lichaam van het vaartuig, de oorzaak moet worden bepaald en acties moeten worden genomen om het elimineren alvorens testen kunt doorgaan met installeren.

4. Uitvoeren van een Test

1. In de beschermde kamer, sluit u het signaal van de drukopnemer aan de data-acquisitie (Zie de tabel van materialen) of beschikbaar oscilloscoop. Ook sluit de spanning over de weerstand van hoge precisie shunt naar de data-acquisitie (of oscilloscoop). Zorg ervoor dat de weerstand van deze shunt ook in serie met een constante stroombron aangesloten is. De serie verbinden met de elektroden op het drukvat te leveren een constante stroom via de draad NiCr.
   Opmerking: Te weten de weerstand, de spanning over de weerstand van deze shunt geeft een beeld van de huidige ontsteking.
2. Start de PC-gebaseerde data-acquisitiesysteem (of beschikbaar oscilloscoop).
3. Op afstand sluiten het schip ' s bedrijfsventiel (zie sectie 3.1 opmerking). Met behulp van een hydrofoor argon cilinder in het instrument kamer en de gas-variëteit (beschreven in hoofdstuk 3), start het schip de vereiste initiële druk voor de test Drukbehandeling
   Opmerking: Afhankelijk van de formulering van het ontzag, deze druk kan variëren overal van 0,3 tot 19.3 MPa (50 tot 2500 psig). Dit is de eerste test met een bepaald product van ontzag, controleer een educated guess van de MBP, gebaseerd op de formulering van het monster, om te bepalen bij welke druk deze eerste test moet worden uitgevoerd.
   1. Eens overdruksystemen is bereikt, sluit het schip ' s ingangsafsluiter en laat het schip drukkend gedurende 5 tot 10 minuten om te controleren dat het systeem geen significante lekken heeft. Zodra dit wordt gevestigd, heropenen de ingangsafsluiter, de druk om de gekozen beginwaarde aanpassen en opnieuw sluiten de ingangsafsluiter. Als een aanzienlijk lek snelheid wordt gedetecteerd, uitstellen testen totdat vereist onderhoud is verricht.
4. De constante inschakelen huidige bron en laat een 10.5 A stroom vloeien door de draad van de ontsteking. Houden de huidige totdat het monster ontbrandt en de draad van de ontsteking smelt, het stoppen van de stroom van huidige; Dit wordt verwacht af te nemen een paar s. beurt de voeding na ontsteking heeft plaatsgevonden en de druk is beginnen te stijgen.
   Opmerking: De druk kan gaan door één of twee minima en maxima en moet beginnen te dalen voortdurend. Wanneer dit is gebeurd, voor een extra 10 min wachten vooraleer gedoe iets.
5. Zodra de test is voltooid, op afstand het bedrijfsventiel open en alle verbrandingsgassen naar een passende uitlaatsysteem vent. Langzaam zuiveren met argon voor een paar minuten te verwijderen alle giftige gas soorten alvorens het schip te openen. Het vaartuig er terug naar ambient preszeker opnieuw alvorens de testruimte.
6. Lock-out het constant huidige vermogen leveren (met behulp van een lock-out toets of los te koppelen van de netvoeding) en lopen naar de kamer druk vaartuig. Het dragen van een gezichtsmasker met passende algemene patroon, open het vaartuig. De meetkamer recupereren door het ongedaan maken van de koperen geleiders van de elektroden en noteer alle visuele observaties.
   1. Door het verwijderen van het neopreen stoppen proberen te observeren hoe veel van het monster heeft verbrand. Verder document deze waarnemingen door het nemen van foto's. Zodra voltooid, het schip grondig reinigen (zie punt 6).
      Opmerking: uit deze waarnemingen, als het monster volledig is verbrand (verbranding voorzijde bereikt de muur van de meetkamer; kleine hoeveelheid monster kan worden verlaten op de neopreen stoppen), het resultaat wordt geacht te zijn een ' gaan '. Verlaag de druk voor de volgende test. Anders het resultaat wordt geacht te zijn een ' no-go ' en de druk moet worden opgevoerd voor de volgende test (Zie typische opmerkingen in figuur 4A). De record van de druk van de transducer kan ook worden gebruikt als bewijs van langdurige verbranding of niet ( figuur 4B).
7. De stappen in sectie 5 hieronder gebruiken om de verworven stroom en druk gegevens te analyseren. Herhaal stap 4.1 tot en met 4.6 terwijl het geleidelijk verminderen van de druk stappen (of verlaagd) tot de MBP is vastgesteld om de gewenste mate van precisie (zie voorbeelden in Figuur 5).
   1. Uitvoeren een minimum van 10 tot en met 12 tests using zulks ' en neergaande ' methodologie.
      Opmerking: De geciteerde MBP moet het gemiddelde tussen de eerste druk van de hoogste ' no-go ' gebeurtenis (P _{n, max}) en die van de laagste ' gaan ' gebeurtenis (P _{g, min}) ( Figuur 5). De bar van de fout op de gemeten MBP moet worden opgegeven als:
      

5. Data-analyse

Opmerking: Zie Figuur 6 voor een voorbeeld van een grafiek waarin een geanalyseerde MBP experiment.

1. Eerst bepalen de tijd, t ₀, wanneer de ontsteking draad was ingeschakeld (huidige plotseling stijgt tot 10.5 A). Bepalen van de tijd wanneer de ontsteking draad burn-out (huidige plotseling keert terug naar 0), t _b. Opnemen van het verschil Δt _w = t _b – t ₀ als de " draad duurde " tijd.
2. Bepalen de huidige, gemiddelde ontsteking-draad ik _iw; dit is het gemiddelde van alle gegevenspunten van de huidige record tussen t ₀ en t _b. Het bepalen van de tijd toen de druk trace eerst van de eerste basislijn, t _{p0 afwijkt}. Opnemen van het verschil Δt _p t _p0 = – t ₀ als de " tijd druk stijgen ".
3. Bepaalt de gemiddelde eerste druk, P _ik, dit is het gemiddelde van alle gegevenspunten van de record van de druk tussen t _{0 en} t _p0. Bepalen van de maximale druk, P _max; Dit is de maximale waarde van de druk record.
   Opmerking: De druk trace kan bevatten verschillende minima en maxima.
4. Zoek de laatste maximaal (net voordat de druk begint te voortdurend dalen wanneer het branden is voltooid); Dit is de stoptijd van de branden (t _s). Bereken het verschil Δt _b = t _s – t _p0 en voer het als de " tijd branden ".

6. Schoonmaken

1. Clean en hergebruik detest cellen zo veel mogelijk. Beschikken over een meetcel wanneer het is gevonden dat vaste afvallen zeer moeilijk zijn te schonen. Reinig de cellen met water, ethanol en papieren handdoek. Als de niet-geleidende verf is beschadigd, schilderen de cel voor het hergebruik van IT
   Opmerking: Gebruik van zeep of een reinigingsmiddel voor het reinigen van de cellen wordt niet aanbevolen omdat wasmiddel residuen de oppervlakteactieve stof in sommige formuleringen emulsie destabiliseren kunnen.
2. Het schip schoon na elke run.
   Opmerking: Het dragen van een gezichtsmasker met passende algemene cartridges wordt aanbevolen voor de persoon schoonmaken van het vaartuig. Bepaalde formuleringen, met name die welke chemische sensibilisatoren bevatten, kunnen leiden tot meer irritant residuen danandere.
3. Verwijderen vuil en vocht uit het drukvat met behulp van papieren handdoeken, toepassing van water of ethanol zoals vereist. Zorgen dat de elektroden worden gereinigd op een vergelijkbare manier, met inbegrip van de sluitringen en moeren.
4. Aan het eind van de dag, alle niet-gebruikte monstermateriaal en afval terug naar een geschikte opslaglocatie (meestal een tijdschrift explosieven).
5. Uitschakelen van het data-acquisitiesysteem en computer (of geheugenoscilloscoop).
6. Sluit de hoofdafsluiter van het argon (of stikstof) cilinder en bloeden van de lijnen van argon (of stikstof).

Representative Results

Typische rauwe signalen van een test wat resulteert in een volledig gekweekte gebeurtenis (dat wil zeggen "go") worden weergegeven in Figuur 6. De huidige ontsteking (blauwe kromme) wordt gezien om op te komen bij t₀ = 0 en om op te blijven totdat de draad NiCr in t_{b verbrandt} = 19.1 s. De huidige berekende gemiddelde ontsteking (dat wil zeggen een gemiddelde van alle gegevenspunten tussen t₀ en t_b is ik_hw = 10.59 A. Op de druk record (rode curve), het eerste teken van duidelijke vertrek vanaf de eerste basislijn wordt waargenomen optreden bij t_p0 = 17.3 s. De berekende gemiddelde eerste druk (dat wil zeggen een gemiddelde van alle gegevenspunten tussen t₀ en t_p0) is P_ik = 4.924 MPa (700 psig). Van t_p0, de druk wordt gezien te snel toenemen tot een maximum van P_max = 6.095 MPa (870 psig) bij t_s = 33.7s. Op dit punt de brandende voorzijde heeft bereikt de interne muur van de cel en de druk snel afneemt naarmate de verbranding wordt opgeheven.

Het MBP meting protocol hier gepresenteerd is ontwikkeld door middel van een zorgvuldige studie van de vele fysieke effecten die de uitkomst van de metingen kunnen beïnvloeden. Door de publicatie van diverse documenten, zijn MBP gegevens over een zeer breed scala aan ontzag formuleringen ingediend, dus tot de oprichting van het nut en de reproduceerbaarheid ¹⁶ van het protocol van de voorgestelde meettechnieken.

In het bijzonder heeft het doorslaggevende effect van het watergehalte op de MBP van AWE-formuleringen duidelijk aangetoond. Dit kan worden gezien in Figuur 5 toont de MBP gegevens voor vijf ontzag formuleringen met watergehalte variërend tussen 11,7 en 24,8 massa procent (%). Voor deze vijf emulsies, de oxidator oplossing bestond uit slechts ammoniumnitraat en water terwijl het bedrag van olie fase (olie + oppervlakteactieve stof) en samenstelling vast werd gehouden. Het kan worden waargenomen dat er voor elke meting, een reeks van 12 tot en met 16 tests werden uitgevoerd. Voor elke meting geven de twee korte horizontale staven het interval van de druk tussen van de hoogste "no-go (of gedeeltelijke)" gebeurtenis en de laagste "go" gebeurtenis, zoals vermeld in het bovenstaande protocol. Dit illustreert goed de sterke afhankelijkheid van de MBP van deze bepaalde formules van het watergehalte. Uit Figuur 5, kan er ook worden opgemerkt dat de spreiding in de MBP gegevens veel hoger voor de twee formules met laagste watergehalte (EM4 en EM5 is). Aangezien deze formules is opgenomen enige ammoniumnitraat in hun oxidator oplossing (geen andere zouten), ze hebben relatief hoge kristallisatie temperaturen en, zo mogelijk gevoeliger voor kristallisatie op manipulatie. Dit kon veroorzaken dat een zekere mate van niet-uniformiteit in de monsters en dus een belangrijker spreiding in de gegevens.

Figuur 1: Complete ontsteking draad samenstelling. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 2: typische MBP meetcel met geïnstalleerde ontsteking vergadering en emulsie monster. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3: meetkamer. (A) Assembled testen cel net vóór de invoering van de emulsie monster door de gleuf. (B) weergave van de meetkamer van een open einde met neopreen stop verwijderd, de details van de NiCr draad loopt langs de as van de roestvrij stalen cel weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4: visuele waarnemingen en druk opnames. (A) typisch visuele waarnemingen voor een "Go" (links) en "No-Go" (rechts) evenementen. (B) typische druk records voor "Go" & "No-Go" evenementen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 5: samenvatting van de resultaten van de metingen MBP van ammoniumnitraat/water ontzag zuigelingenvoeding. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 6: voorbeeld van een experiment MBP geanalyseerde. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Discussion

Ons werk aangetoond dat het lineaire hot-wire geometrie met 0,5 mm diameter NiCr rechte draad en 10 tot en met 16 A ontsteking huidige volstond te ontsteken AWEs met water inhoud tot 25% van massa. Voor hoge viscositeit formuleringen (zoals verpakte emulsie producten) bieden horizontale en verticale configuraties bijna identieke resultaten ¹⁷. Echter voor lage viscositeit formules (zoals emulsie bulkproducten) induceren effecten van de zwaartekracht in verticale configuratie emulsie stroom die de ontsteking proces verstoort. In deze gevallen bleek de horizontale configuratie geldig en reproduceerbare resultaten ¹⁷bieden. Het moet opgemerkt worden dat de waarden van de MBP verkregen in het huidige werk voor hoog water inhoud emulsies veel lager dan die gerapporteerd door Wang ⁷ voor soortgelijke producten zijn. Dit verschil is waarschijnlijk wijten aan het feit dat, in zijn geval, de ontstekingsbron had de geometrie van een spoel, die minder efficiënte is overdracht van energie naar de emulsie, vergeleken met de rechte cilindervormige geometrie gebruikt in het huidige werk. Ook, als de spoel is gemaakt van te kleine diameter draad of als de loops zijn te dicht bij elkaar, de Bobine kan branden voortijdig, voordat de emulsie tot ontbranding kan worden gebracht. In een dergelijk geval is het zeer waarschijnlijk dat niet ontbranden kan zijn verward met storing doorgeven.

Als voorbeeld voor een typische ondergrond bulk ontzag zoals EM6 (17,4% water, Figuur 5), de MBP gemeten met de huidige cilindrische geometrie is 8.2 MPa. De MBP geciteerd door Wang voor een vergelijkbaar product met minder water (16,0% water), met behulp van de spoel geometrie, was 15.2 MPa ⁷, dat is bijna twee keer zo hoog. Bovendien, de geometrie van de spoel met de zelfde Nichroom draad gebruikt in het huidige werk, het is gebleken dat een soortgelijke emulsie met 16,8 procent water niet kan worden ontstoken op duurzame verbranding zelfs bij eerste druk tot 15,8 MPa ⁹. Ter vergelijking: de emulsies onderzocht in het huidige werk, die had water inhoud zo hoog als 24,8%, kunnen alle worden ontstoken om duurzame verbranding bij druk onder 15 MPa.

Zoals verwacht, de gegevens die zijn verkregen in het huidige werk laat duidelijk zien dat vochtgehalte het belangrijkste ingrediënt beheersen de MBP is van AWEs. De rol van verschillende andere ingrediënten is ook in detail onderzocht. Echter, veel onverwachte gevolgen van sommige ingrediënten (natriumnitraat p.a. en glazen microbolletjes, voor voorbeelden) hebben blijkt ¹⁴ en meer onderzoek zouden moeten begrijpen hoe hun aanwezigheid van invloed is op de ontsteking en de verspreiding van verbranding in deze AWE-systemen.

De test, is zoals beschreven in het bovengenoemde protocol, toegevoegd aan de voorschriften voor de autorisatie van hoge explosieven in Canada door de explosieven regelgevende divisie van Natural Resources Canada ¹⁸. Het werd een test van de vergunning voor de aanvaarding van explosieven behandeld met behulp van pompen of handboren. Deze test heeft ook voorgesteld als een alternatief voor de VN TDG serie 8c Test (Koenen test) ¹⁹ voor AWEs. De aanvaarding van de test is momenteel in afwachting van verdere discussie binnen de informele correspondentie groep wordt geleid door Canada ²⁰. Deze groep bestaat uit zeven internationale bevoegdeautoriteiten en vier niet - gouvernementele organisaties. Meer gedetailleerde informatie over het bovenstaande protocol kan worden verkregen door contact opnemen met de auteurs.

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