Summary
Präsentieren wir Ihnen eine Vorrichtung auf der Grundlage Hitzdraht-Zündung in eine Überdruckkapselung und eine zugehörige Methodik zur Messung des Mindestdrucks erforderlich, selbständigem Brennen in wässrige Emulsion Sprengstoff zu induzieren. Diese Methode verbessert die Produktcharakterisierung damit sie sicherer bei Pumpen und mischen Vorgänge verwenden können.
Abstract
Dieses Manuskript beschreibt ein Protokoll den Mindestdruck erforderlich für anhaltende brennende wässrige Emulsion Sprengstoff zu messen. Pumpen wässrige Emulsion, die Sprengstoffe für Strahlen Anwendungen sehr gefährlich sein können, wie durch eine Reihe von Pumpe Unfälle rund um den Globus in den letzten Jahrzehnten, darunter auch einige, die zu Todesfällen geführt. In Kanada hat die Anerkennung von dieser Gefahr zu pumpenden Leitlinien, die von der Sprengstoffindustrie gebilligt wurden und die Explosive regulatorischen Division der kanadischen Regierung geführt. In diesen Leitlinien wurde festgestellt, dass die brennenden Druck (MBP) in einem Labor gemessen mindestens einen guten Leitfaden, um das Verhalten dieser Produkte in Pumpensystemen charakterisieren bieten würde. Die gleichen Richtlinien fordern auch für die Gestaltung von Pumpensystemen, die verhindern, wann immer möglich, Druck überschreitet das MBP das Produkt gepumpt. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Leitlinien eine Methodik für solche MBP Messwerte bestanden, aber es hatte nie zur Messung des MBP von Ammoniumnitrat wässrigen Emulsionen (AWEs) validiert. AWEs dienen heute viel stärker als jede andere wasserlösliche Sprengstoffe und Vorstufen in der vor-Ort-Masse Beladung.
Das kanadische Explosivstoffe Research Laboratory (CanmetCERL) wurde die Durchführung Forschung in den letzten zehn Jahren eine validierte Testprotokoll zu messen und interpretieren repräsentative MBP Werte für AWEs zu entwickeln. Der Test, wie sie heute durchgeführt wird beschrieben und die kritischen Komponenten werden unter Bezugnahme auf den letzten veröffentlichten Daten gerechtfertigt werden. MBP Messergebnisse, für eine Reihe von AWE-Produkten präsentiert werden. Aufnahme des MBP Tests im Test-Standards für die Zulassung von Sprengstoff in Kanada wird auch diskutiert werden.
Introduction
Ammoniumnitrat wässrige Emulsion (AWE) explosive wurde im Jahr 1961 erfunden. Es besteht aus mikroskopisch kleinen Tröpfchen einer flüssigen Oxidator Lösung umgeben von einer kontinuierlichen Ölphase. Die ersten stabile und praktisch nutzbaren Emulsion Strahlen explosive entwickelte sich durch Harold F. Bluhm in den USA (1969) 1,2. Die erfolgreiche Vermarktung dieser Art von Sprengstoff geschah jedoch nicht wirklich vor dem Beginn der 1980er Jahre.
Mit der großen Skala des modernen Bergbau und dem Aufkommen des explosiven be-Methodik schnell Masse haben sehr große Mengen von Ehrfurcht Sprengstoff hergestellt und transportiert werden. Ein Tanker Ladung transportiert in der Regel 20 Tonnen der Ehrfurcht und viele solche LKW-Ladungen sind in der Regel notwendig, um nur eine Explosion zu laden. Versehentliche Einleitung dieser große Mengen Sprengstoff wäre besonders verheerend und daher eine gute Kenntnis der ihre gefährlichen Eigenschaften ist erforderlich, um entsprechende sichere Handling-Systeme zu entwerfen. Während es bekannt ist, dass Emulsionen relativ unempfindlich gegen mechanische Ereignisse (z. B. Auswirkungen und Reibung sind), wurden zufällige Explosionen noch gemeldeten 3 beim Umgang mit dieser Art von explosiv, insbesondere Pumpen Anwendungen.
Es hat seit der 1970er Jahren 4 , die ein ambient Mindestdruck, für erforderlich ist Verbrennung stattfinden in wasserlösliche Sprengstoffe selbst tragendes bekannt. Dieser letztere Wert wird in der Regel der "Minimum brennen Druck" (MBP) bezeichnet. Aus sicherheitstechnischer Sicht könnte die Kenntnisse über diese Schwelle Hersteller besser einzuschätzen sicher Betriebsdrücke für verschiedene Geräte für die Handhabung ermöglichen.
Das Department of Natural Resources von der kanadischen Regierung hat "Richtlinien für das Pumpen von Wasser-basierten Sprengstoff" 5, welcher Staat veröffentlicht, die mit Pumpen Druck deutlich unter der MBP von Emulsionen oder Watergels eine gute Sicherheitspraxis ist. Es sollte bemerkt werden, dass diese Richtlinien in Zusammenarbeit mit den meisten kommerziellen Hersteller entwickelt wurden und, dass in den USA, das Institut Entscheidungsträger von Sprengstoff (IME) auch hat sehr ähnliche Richtlinien 6veröffentlicht. Allerdings gab es in diesen Dokumenten keine Beschreibung oder Rezept auf wie das MBP gemessen werden sollte.
In den letzten Jahrzehnten wurden nur wenige Studien im Zusammenhang mit MBP Messungen beschrieben. Chan Et al. 4 berichtet MBP Messergebnisse für Watergel Sprengstoff, die auch Ammoniumnitrat und Wasserbasis. Sie haben festgestellt, dass das MBP eine starke Abhängigkeit von mehreren Formulierung Faktoren wie Wassergehalt, Vorhandensein von chemische Sensibilisatoren oder metallische Pulver haben kann. In einer weiteren Studie Wang 7 beschrieben einen 2,5-L-Druckbehälter unter Druck mit N2 und eine wechselvolle Bruceton-Methode verwendet, um das MBP für grundlegende AWEs bestimmen. Mit diesem System wurden MBP Werte des Ordens 15 MPa für eine grundlegende Emulsion mit einem Wassergehalt von 16 Masse-% gemessen.
Mit einem ähnlichen Schiff Test, Hirosaki Et Al. unter Druck 8 berichteten einige MBP Messergebnisse für AWE Sprengstoff. Sie haben festgestellt, dass die Natur (z.B. Glas oder Kunststoff) der Mikro-Kugeln verwendet wird, um den Sprengstoff zu sensibilisieren, auch einen starken Einfluss auf die Ergebnisse hat. In jüngerer Zeit, Turcotte Et al. 9 haben ein System ähnlich dem von Wang und Hirosaki Et Al. entwickelt und haben versucht, es zu benutzen, um das MBP einige AWEs zu messen. Sie haben jedoch viele mögliche Probleme gefunden, die zu fehlerhaften MBP Feststellungen führen kann. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Zündung Ausgangsgeometrie (Nichrom Drahtspule) nie richtig für AWEs validiert wurde. Im Jahr 2008 Turcotte Et al. 10 und Chan Et al. 11, haben beide eine Vorrichtung, die basierend auf einer kalibrierten Zündung-Wire-System und einer damit verbundenen Methodik MBP AWEs Messen entwickelt. Sie haben auch nutzten die Anlage, um die Zündung Merkmale des typischen AWEs zu studieren, den Energiebedarf zu zuverlässigen Zündungen 12 gemessen und untersucht den Einfluss von physikalischen Eigenschaften und Inhaltsstoffe auf das MBP eine Vielzahl von Ehrfurcht Sprengstoff 13,14. Diese MBP Meßtechnik wird derzeit als standard Test innerhalb der United Nation Beförderung gefährlicher Güter (UN TDG) Prüfungen und Kriterien für die Einstufung für den Transport von AWEs 15vorgeschlagen.
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Protocol
Hinweis: die Materialien und Geräte verwendet, hier finden Sie in Tabelle Materialien.
1. Vorbereitung der Zündung Draht Baugruppen
Hinweis: Nitril-Handschuhe tragen, empfiehlt sich für diese Operation.
- Eine vorgegebene Länge des Drahtes Nichrom (NiCr) messen und schneiden Sie mit einem Drahtschneider. 85 mm Schnittlängen für 76,2 mm (3 ") lange testen Zellen.
- Mit Spitzzange, beugen den NiCr-Draht, eine kleine Schleife an jedem Ende zu machen. Mit einer richtigen Crimp-Zange, Spleißen jeweils in 50 cm Länge 14 American Wire Gauge (AWG) festen Kern blanken Kupferdraht mit unisoliert Butt-End Spleiß Steckern.
- Wiederholen Sie Schritt 1.1-1.2, möglichst viele Baugruppen wie erforderlich zu machen.
Hinweis: Es empfiehlt sich, mehrere Baugruppen Vorbereitung im Vorfeld jeder MBP-Messung 10 bis 15 Baugruppen dauert). Eine abgeschlossene Wire Versammlung ist in Abbildung 1 dargestellt. Wenn alle Drähte richtig zusammengefügt und an den Stecker gecrimpt, der Widerstand gemessen über die Wire Versammlung (gemessen auf eine Kupferschiene auf beiden Seiten des Drahtes NiCr) muss weniger als 0,5 Ω.
2. Probe und Testvorbereitung Zelle
Hinweis: Nitril-Handschuhe tragen, empfiehlt sich für diese Operation.
- Prepare Test Zellen jeweils ein kleines zylindrisches Stahlrohr mit einer Länge von 7,6 cm und einem Innendurchmesser von mindestens 1,6 cm. Achten Sie darauf, die jede Testzelle hat einen 3 mm breiten Schlitz entlang der Achse Verbrennungsgase in den Tests zu entkommen ermöglichen bearbeitet < b R / > Hinweis: AWEs elektrisch leitend sind.
- Um sicherzustellen, dass alle aktuellen Zündung wird durch das Zündkabel gehen malen das Innere jeder Zelle mit zwei Lackschichten Hochtemperatur-nichtleitend. Bereiten Sie im Voraus mehrere Testzellen.
- Bereiten Sie mehrere Nr. 0-Neopren-stopfen durch Reiben das innere Gesicht um den Spleiß-Steckern und Kupferschiene nach der Zündung Wire Versammlung unterzubringen.
- Verwenden die horizontale Schlitz auf der Testzelle um das Zündkabel in der Mitte der Zelle einfügen. Sorgfältig vorbereitete Neopren Stopper entlang jeder Kupferdraht schieben und schieben Sie diese in jedem Ende der Zelle, um sicherzustellen, dass das Zündkabel nicht komprimiert oder verdreht ist.
- Ziehen Sie das Zündkabel straff und biegen Sie die Bein-Kupferleitungen ( Abbildung 2, Abbildung 3) vertikal absichern.
- Die Probe in die Zelle durch die 3 mm breiten Schlitz mit Vorsicht zu vermeiden verursachen Kristallisation der Probe und die Einführung von Luftporen in der Probe einführen. Einem Spatel tamp hinunter die Emulsion Luftporen bei Bedarf entfernen. Schnell tippen Sie auf die Zelle immer wieder auf eine Arbeitsplatte um sicherzustellen, dass die Emulsion in Hohlräume einnistet. Wiederholen Sie füllen, Stopfen und klopfen bis die Emulsion nicht mehr jede weitere siedelt sich.
3. Probe im Druckbehälter be-
- bereiten einen Druckbehälter mit den folgenden Merkmalen, die Sample-Zelle zu laden: eine Druckfestigkeit von 20,7 MPa (oder 3.000 Psig) in Betrieb (siehe die Tabelle der Materialien), aus rostfreiem Stahl gefertigt, zu vermeiden langfristige Schäden durch Korrosion aus der gasförmigen Reaktionsprodukte, ausgestattet mit zwei isolierten starre Durchführung Elektroden in der Lage, die einen elektrischen Strom bis 20 A und versiegelt, um eine Druckstufe entspricht dem des Schiffes selbst zu haben.
- Aus Sicherheitsgründen, installieren Sie das Schiff in einem geschützten Prüfraum, ausgestattet mit einem Bruch Disc Montage (siehe die Tabelle der Materialien) entwickelt, um das Schiff bei einem Druck etwas niedriger als der maximale Betriebsdruck entlüften.
- Um das Schiff nach einem Test zu entlüften ausrüsten den Gasauslass mit einem Hochdruck-Ventil, die ferngesteuert werden kann.
Hinweis: Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Zum Beispiel kann es mit einem Magnetventil Ventil/Druckluft-Ventilkombination erreicht werden. Der Einlass des Schiffes zu einem vielfältigen aus einem nahe gelegenen geschützten Raum in der Lage Betrieb, aus der Ferne Druckbeaufschlagung des Druckbehälters zu einem gewählten Vordruck mit einem unter Druck stehenden Zylinder Argon Gas angeschlossen werden (Stickstoff kann eine Alternative aber kann nicht als inert sein). Dieser Verteiler würde in der Regel angefertigt werden aus Hochdruck Edelstahl-Rohre und Hochdruck Kompression Armaturen und Ventile. Es wird empfohlen, dass das Schiff auch mit einer 0-20,7 ausgestattet werden MPa (0-3.000 Psig) Druck Wandler.
- Eine Prüfzelle mit Probe (vorbereitet in Abschnitt 2) in dem Druckbehälter einführen. Positionieren Sie ihre Längsachse horizontal mit dem Schlitz auf der Oberseite ( Abbildung 2). Schließen Sie die blanken Kupferdrähten an die Elektroden im Inneren des Schiffes. Stellen Sie sicher, dass erstere nicht berühren den Körper des Schiffes. Schließen und Abdichten des Druckbehälters.
- Mit dem Multimeter sicherzustellen, gibt es keinen elektrischen Kontakt zwischen jeder Elektrode und dem Körper des Druckbehälters.
Hinweis: Wenn jeglichen Kontakt zwischen einer Elektrode und dem Körper des Schiffes erkannt wird, müssen seine Ursachen ermittelt werden und müssen Maßnahmen getroffen werden, um es zu beseitigen, bevor der Test fortgesetzt werden kann.
4. Durchführung eines Tests
- In den geschützten Raum, verbinden Sie das Signal von der Drucksensor mit der Datenerfassung (siehe die Tabelle Materialien) oder Oszilloskop zur Verfügung. Außerdem verbinden Sie die Spannung über der hohen Präzision-Shunt-Widerstand zur Datenerfassung (oder Oszilloskop). Stellen Sie sicher, dass dieser Shunt-Widerstand auch in Serie mit einer Konstantstromquelle angeschlossen ist. Schließen Sie die Serie an die Elektroden auf dem Druckbehälter, ein konstanter Strom durch den Draht NiCr liefern.
Hinweis: Zu wissen, seine Widerstandsfähigkeit, die Spannung über diese Shunt-Widerstand liefert eine Messung der aktuellen Zündung. - Starten Sie das PC-basierte Datenerfassungssystem (oder verfügbaren Oszilloskop).
- Aus der Ferne in der Nähe des Schiffes ' s Auslassventil (siehe Abschnitt 3.1 Hinweis). Mit einem unter Druck stehenden Argon-Zylinder in das Instrument Druckbeaufschlagung des Schiffes zu den erforderlichen Vordruck für den Test starten Zimmer und Gasarmatur (beschrieben in Abschnitt 3),
Hinweis: Je nach Formulierung der Ehrfurcht kann dieser Druck überall von 0,3 bis 19.3 MPa (50 bis 2500 Psig) variieren. Ist dies der erste Test mit einem bestimmten Produkt der Ehrfurcht, machen Sie eine Vermutung der MBP, basierend auf der Formulierung der Probe, zu entscheiden, mit welchem Druck dieser erste Test durchgeführt werden muss.- Einmal Druckbeaufschlagung wird erreicht, in der Nähe des Schiffes ' s Einlassventil und verlassen das Schiff für 5 bis 10 min um zu prüfen, ob das System verfügt über keine bedeutenden Lecks unter Druck gesetzt. Sobald dies feststeht, öffnen Sie erneut das Einlassventil, stellen Sie den Druck auf den gewählten Initialwert und wieder schließen Sie des Einlassventils. Wenn eine bedeutende Leckrate erkannt wird, verschieben testen, bis die erforderliche Wartung durchgeführt wurde.
- Schalten Sie die konstante gegenwärtige Quelle und erlauben eine 10,5 A Stromfluss durch das Zündkabel. Halten Sie den Strom auf, bis die Probe entzündet und das Zündkabel schmilzt, den Stromfluss zu stoppen; Dies wird voraussichtlich ein paar S. Wende das Netzteil abnehmen nach Zündung stattgefunden hat und der Druck damit begonnen hat, zu erhöhen.
Hinweis: Der Druck kann durch ein oder zwei Minima und Maxima gehen und dürfte sich kontinuierlich sinken. Wenn dies geschehen ist, eine zusätzliche 10 min. warten bevor Sie etwas Unternehmen. - Wenn der Test abgeschlossen ist, aus der Ferne das Auslassventil geöffnet und alle Verbrennungsgase, eine geeignete Auspuffanlage zu entlüften. Langsam mit Argon für ein paar Minuten, alle Arten von Giftgas zu entfernen, vor dem Öffnen des Schiffes zu bereinigen. Sicherzustellen Sie, dass das Schiff zurück zu ambient Pres istsicher vor Wiedereintritt in den Testraum.
- Lock out aktuelle Dauerleistung liefern (unter Verwendung einer Aussperrung Schlüssel oder vom Stromnetz trennen) und gehen in den Druck-Schiff-Raum. Tragen eine Gesichtsmaske mit entsprechenden Allzweck-Kartusche, öffnen Sie den Behälter. Die Prüfzelle durch Lösen der Kupfer-Leiter von den Elektroden zu erholen und notieren Sie sich alle Sichtbeobachtungen.
- Durch das Entfernen der Neopren Stopper versuchen zu beobachten, wie viel der Probe gebrannt hat. Weiter dokumentieren Sie diese Beobachtungen durch das Fotografieren. Sobald beendet, das Schiff gründlich reinigen (siehe Abschnitt 6).
Hinweis: aus diesen Beobachtungen, wenn die Probe vollständig verbrannt wurde (Verbrennungfrontseite erreicht die Wand der Testzelle, geringe Menge der Probe kann auf die Neopren-Stopfen gelassen werden), das Ergebnis gilt als ein ' gehen '. Verringern Sie den Druck für den nächsten Test. Ansonsten gilt das Ergebnis, ein ' No-Go-' und der Druck erhöht werden muss, für den nächsten test (siehe typischen Beobachtungen in Abbildung 4A). Der Druck-Datensatz aus dem Wandler kann auch als Beweis für die anhaltende Verbrennung verwendet werden, oder nicht ( Abbildung 4 b).
- Durch das Entfernen der Neopren Stopper versuchen zu beobachten, wie viel der Probe gebrannt hat. Weiter dokumentieren Sie diese Beobachtungen durch das Fotografieren. Sobald beendet, das Schiff gründlich reinigen (siehe Abschnitt 6).
- Die Schritte in Abschnitt 5 unten verwenden, um die erworbenen Strom und Druckdaten zu analysieren. Wiederholen Sie die Schritte 4.1 bis 4.6 während allmählich verringert den Druck-Schritten (oder dekrementiert) bis das MBP bis zum gewünschten Feinheitsgrad Präzision festgestellt wurde (siehe Beispiele in Abbildung 5).
- Perform ein Minimum von 10 bis 12 Tests mit dieser ' nach oben und unten ' Methodik.
Hinweis: Die zitierte MBP muss die Mitte zwischen den anfänglichen Druck der höchsten ' No-Go-' Ereignis (P n, max) und dass der niedrigsten ' gehen ' Ereignis (P g, min) ( Abbildung 5). Die Fehlerbalken auf die gemessenen MBP muss angegeben werden, als:
- Perform ein Minimum von 10 bis 12 Tests mit dieser ' nach oben und unten ' Methodik.
5. Analyse der Daten
Hinweis: siehe Abbildung 6 ein Beispiel für ein Diagramm analysiert MBP Experiment.
- Zuerst bestimmen Sie den Zeitpunkt, t 0, wenn das Zündkabel eingeschaltet war (Strom steigt plötzlich auf 10.5 A). Bestimmen Sie den Zeitpunkt, wann das Zündkabel ausgebrannt (Strom plötzlich kehrt zurück auf 0), t b. Aufzeichnen den Unterschied Δt w = t b – t 0 als die " Draht dauerte " Zeit.
- Bestimmen das aktuelle, durchschnittliche Zündkabel ich iw; Dies ist der Durchschnitt aller Datenpunkte des aktuellen Datensatzes t 0 bis t b. Bestimmen Sie den Zeitpunkt, wann die Druck-Ablaufverfolgung zuerst von der ersten Grundlinie, t p0 abweicht. Aufzeichnen den Unterschied Δt p t p0 = – t 0 als die " Zeit Druck steigen ".
- Bestimmen die durchschnittliche Vordruck, P ich; Dies ist der Durchschnitt aller Datenpunkte des Datensatzes Druck zwischen t 0 und t p0. Bestimmen Sie den maximalen Druck P max; Dies ist der maximale Wert des Datensatzes Druck.
Hinweis: Die Druck-Ablaufverfolgung kann mehrere Minima und Maxima enthalten. - Finden die letzten Maximums (kurz bevor der Druck startet, kontinuierlich zu verringern, wenn brennen abgeschlossen ist); Dies ist die Brenndauer Stop (t-s). Berechnen Sie die Differenz Δt b = t s – t p0 und geben Sie es als die " Zeit brennen ".
6. Bereinigen von
- Clean und Wiederverwendung der Test Zellen so weit wie möglich. Verfügen Sie über eine Prüfzelle, wenn feststeht, dass die festen Rückstände nur schwer zu reinigen sind. Reinigen Sie die Zellen mit Wasser, Ethanol und Papier Handtuch. Wenn der nicht leitfähigen Lack beschädigt ist, streichen die Zelle vor der erneuten Verwendung it.
Hinweis: Mit Seife oder Reinigungsmittel, um die Zellen zu reinigen ist nicht empfehlenswert, weil Waschmittelrückstände Tensid in einigen Formulierungen Emulsion destabilisieren können. - Reinigen Sie den Behälter nach jedem Lauf.
Hinweis: Tragen eine Gesichtsmaske mit entsprechenden Allzweck-Kartuschen für die Person, die Reinigung des Schiffes wird empfohlen. Bestimmte Formulierungen, vor allem diejenigen, die chemische Sensibilisatoren, enthalten mehr lästige Rückstände als andere erstellen können. - Entfernen Sie Schmutz und Feuchtigkeit aus dem Druckbehälter mit Papiertüchern, Wasser oder Ethanol nach Bedarf anwenden. Stellen Sie sicher, dass die Elektroden in einer ähnlichen Weise, einschließlich die Unterlegscheiben und Muttern gereinigt werden.
- Am Ende des Tages zurück alle unbenutzten Probenmaterial und Abfälle zu einer entsprechenden Speicherort (in der Regel ein Sprengstoff-Magazin).
- Schalten Sie das Datenerfassungssystem und Computer (oder Speicheroszilloskop).
- Schließen das Hauptventil am Zylinder Argon (oder Stickstoff) und Argon (oder Stickstoff) Linien bluten.
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Representative Results
Typische Rohsignale aus einem Test, was in ein vollständig übertragene Ereignis (z. B. "Go") sind in Abbildung 6dargestellt. Die Zündung aktuelle (blaue Kurve) wird gesehen, komm t0 = 0 und zu bleiben, bis der Draht NiCr tb brennt = 19,1 s. Die berechnete durchschnittliche Zündung aktuelle (d.h. Mittelwert aller Datenpunkte t0 bis tb ist ichhw = 10,59 A. Auf der Druck-Platte (rote Kurve), die ersten Zeichen der deutliche Abweichung von der ursprünglichen Basislinie werden beobachtet, um zu tp0 auftreten = 17,3 s. Ist der berechnete durchschnittliche Ausgangsdruck (d.h. durchschnittlich alle Datenpunkte t0 bis tp0) Pich = 4.924 MPa (700 Psig). Von t-p0, der Druck ist gesehen zu werden rapide auf maximal Pmax = 6.095 MPa (870 Psig) bei t-s = 33.7s. An dieser Stelle die brennende Front die inneren Wand der Zelle erreicht hat und der Druck sinkt schnell als Verbrennung hört.
Das MBP Messprotokoll hier vorgestellten wurde durch eine sorgfältige Untersuchung der vielen physikalischen Effekte entwickelt, die das Ergebnis der Messungen beeinflussen können. Durch die Veröffentlichung von mehreren Dokumenten wurden MBP Daten auf eine Vielzahl von Ehrfurcht Formulierungen vorgelegt, damit zu etablieren, die Nützlichkeit und Reproduzierbarkeit 16 der vorgeschlagenen Messprotokoll.
Insbesondere wurde die überlegene Wirkung des Wassergehaltes auf MBP der Ehrfurcht Formulierungen klar nachgewiesen. Dies ist in Abbildung 5 zeigt die MBP-Daten für fünf Ehrfurcht Formulierungen mit Wasseranteil variiert zwischen 11,7 und 24,8 Masse Prozent (%) ersichtlich. Für diese fünf Emulsionen Oxidationsmittel Lösung bestand nur aus Ammoniumnitrat und Wasser während der Öl-Phase (Öl + Tensid) Menge und Zusammensetzung wurde fest gehalten. Es kann beobachtet werden, dass bei jeder Messung eine Reihe von 12 bis 16 Tests durchgeführt wurden. Für jede Messung zeigen die zwei kurzen horizontalen Balken das Druck-Intervall zwischen der höchsten "No-Go (oder teilweise)" Veranstaltung und die niedrigste "gehen" Veranstaltung, wie im obigen Protokoll angegeben. Dies zeigt auch die starke Abhängigkeit von der MBP diese besonderen Formeln der Wassergehalt. Aus Abbildung 5kann auch beobachtet werden, dass die Streuung in die MBP-Daten für die beiden Formeln mit niedrigsten Wassergehalt (EM4 und EM5) erheblich höher ist. Da diese Formeln nur Ammoniumnitrat in ihre Oxidationsmittel Lösung (keine andere Salze) enthalten, sie haben eine relativ hohe Kristallisation Temperatur und als solche möglicherweise anfälliger für Kristallisation auf Manipulation. Dies könnte eine gewisse Uneinheitlichkeit in den Proben und damit ein wichtiger Streuung in den Daten veranlassen.
Abbildung 1: Zündung Draht Komplettmontage. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: typische MBP Prüfzelle mit installierten Zündung Montage- und Emulsion Probe. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Testzelle. (A) montierten testen Zelle kurz vor Einführung der Emulsion Probe durch den Schlitz. (B) Ansicht der Prüfzelle aus einem offenen Ende mit Neopren-Stopfen entfernt, zeigt die Details der NiCr-Draht läuft entlang der Achse der Edelstahl-Zelle. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: visuelle Beobachtungen und Aufzeichnungen Druck. (A) typische visuelle Beobachtungen für ein "Go" (links) und "No-Go" (rechts) Veranstaltungen. (B) typische Druck Einträge für "Go" & "No-Go" Veranstaltungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: Zusammenfassung der Ergebnisse für die MBP-Messungen von Ammoniumnitrat/Wasser AWE Formeln. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 6: Beispiel eines analysierten MBP Experiments. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
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Discussion
Unsere Arbeit gezeigt, dass die lineare-Geometrie mit 0,5 mm Durchmesser NiCr geraden Draht Hitzdraht und 10 bis 16 Zündung Strom zu entzünden ausreichte mit Wassergehalten bis zu 25 Masse-awes %. Für hohe Viskosität Formulierungen (z. B. verpackte Emulsionsprodukten) bieten horizontale und vertikale Konfigurationen nahezu identischen Ergebnissen 17. Jedoch für niedrigviskose Formeln (z. B. Schüttgut Emulsionsprodukten) induzieren Schwerkraft Effekte in vertikale Konfiguration Emulsion Strömung, die den Zündvorgang stört. In diesen Fällen fand die horizontalen Konfiguration um gültig und reproduzierbare Ergebnisse 17, zu schaffen. Es sollte bemerkt werden, dass die MBP-Werte, die in der vorliegenden Arbeit für Hochwasser Content Emulsionen viel niedriger als die von Wang 7 für ähnliche Produkte gemeldet. Dieser Unterschied ist wahrscheinlich zurückzuführen auf die Tatsache, dass in seinem Fall die Zündquelle eine Spule-Geometrie, die weniger effizient hatte übertragen Energie auf die Emulsion, verglichen mit der gerade zylindrische Geometrie verwendet in der vorliegenden Arbeit ist. Auch, wenn die Spule besteht aus klein Durchmesser Draht oder wenn die Schleifen sind zu nah beieinander, kann die Zündspule vorzeitig, verbrennen, bevor die Emulsion gezündet werden kann. In einem solchen Fall ist es sehr wahrscheinlich, dass Nichtbeachtung entzünden mit Scheitern zu verbreiten wurde verwechselt werden kann.
Als ein Beispiel für eine typische Oberfläche Lose Ehrfurcht wie EM6 (17,4 % Wasser, Abbildung 5), gemessene mit der vorliegenden zylindrische Geometrie MBP ist 8,2 MPa. Das MBP zitiert von Wang für ein ähnliches Produkt mit weniger Wasser (16,0 %), mit der Spule Geometrie war 15,2 MPa 7, das ist fast doppelt so hoch. Darüber hinaus wurde mit der Spule-Geometrie mit dem gleichen Nichrom Draht verwendet in der vorliegenden Arbeit, festgestellt, dass eine ähnliche Emulsion mit 16,8 % Wasser nicht zu selbständigem Brennen auch bei anfänglichen Druck bis 15.8 MPa 9gezündet werden konnten. Im Vergleich dazu konnte die Emulsionen untersucht in der vorliegenden Arbeit, die so hoch wie 24,8 % Wassergehalt hatte, alle zu selbständigem Brennen bei Drücken unterhalb 15 MPa gezündet werden.
Wie erwartet, zeigt die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Daten deutlich, dass Wassergehalt der Hauptbestandteil MBP AWEs zu kontrollieren ist. Die Rolle von mehreren anderen Zutaten ist auch ausführlich untersucht worden. Jedoch viele unerwartete Auswirkungen der einige Zutaten (Natriumnitrat und Glasmikrokugeln, für Beispiele) wurden belegt 14 und mehr Forschung wäre erforderlich, um vollständig zu verstehen, wie ihre Anwesenheit beeinflusst die Zündung und die Vermehrung von Verbrennung in diese Ehrfurcht-Systeme.
Der Test wurde wie im obigen Protokoll beschrieben, die Anforderungen für die Zulassung von Sprengstoff in Kanada durch Sprengstoff regulatorischen Division of Natural Resources Canada 18hinzugefügt. Es wurde eine Zulassung-Test für die Akzeptanz von Sprengstoffen verarbeitet, mit Pumpen oder Schnecken. Dieser Test ist auch als Alternative zu der UN TDG Serie 8 c Test (Koenen Test) 19 für AWEs vorgeschlagen worden. Die Akzeptanz des Tests steht derzeit weitere Diskussionen innerhalb der informellen Korrespondenz Gruppe durch Kanada 20geführt. Diese Gruppe besteht aus sieben internationale Behörden und vier nicht - Regierungs-Organisationen. Nähere Informationen zu den oben genannten Protokoll erhalten Sie durch Kontaktaufnahme mit den Autoren.
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Disclosures
Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessenkonflikte.
Acknowledgments
Die Entwicklung der Testprotokoll berichtet in dieser Veröffentlichung ergibt sich aus einem gemeinsamen Forschungsprojekt zwischen Natural Resources Canada (CanmetCERL, Sprengstoff R & D Abschnitt) und Orica Mining Services. Erlaubnis von Orica Mining Services, nicht-proprietäre Informationen zu diesem Thema zu veröffentlichen ist voll anerkannt. Die Beteiligung der CanmetCERLs analytische Teil bis hin zur physikalischen Charakterisierung der verschiedenen AWEs vorbereitet in der vorliegenden Arbeit wird auch dankbar anerkannt.
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 |
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