Summary
Nós apresentamos um aparelho baseado em ligação direta de ignição em um compartimento pressurizado e uma associado de metodologia para medir a pressão mínima necessária para induzir a combustão auto-sustentada em explosivos de emulsão à base de água. Esse método melhora a caracterização do produto para permitir que um para usá-los com mais segurança durante o bombeamento e operações de mistura.
Abstract
Este manuscrito descreve um protocolo para medir a pressão mínima necessária para queima sustentado de explosivos de emulsão à base de água. Emulsão à base de água explosivos para aplicações de jateamento podem ser muito perigosos, como demonstrado por uma série de acidentes bomba ao redor do mundo nas últimas décadas, incluindo alguns que resultou em mortes de bombeamento. No Canadá, o reconhecimento deste perigo levou ao desenvolvimento de bombeamento orientações que foram aprovadas por tanto a indústria de explosivos e a divisão de explosivos regulamentar do governo canadense. Nas presentes directrizes, verificou-se que o mínimo que queima as pressões (MBP), medidas em um laboratório proporciona um bom guia para caracterizar o comportamento desses produtos em sistemas de bombeamento. As mesmas diretrizes também chamam para a concepção de sistemas de bombeamento que evitar, sempre que possível, as pressões de superiores o MBP do produto a ser bombeado. Aquando da publicação das presentes orientações, existiu de uma metodologia para medir tais valores MBP, mas ele nunca tinha sido validado para medir o MBP de emulsões à base de água do nitrato de amónio (espan). Espan agora é usados muito mais amplamente do que quaisquer outros explosivos à base de água e precursores em massa no local, as operações de carregamento.
O canadense explosivos Research Laboratory (CanmetCERL) vem realizando pesquisas ao longo dos últimos dez anos para desenvolver um protocolo de teste validado para medir e interpretar os valores representativos de MBP para INCR. O teste, como é realizada hoje, será descrito e os componentes críticos serão justificados por referência aos últimos dados publicados. Resultados das medições de MBP, para produtos de uma gama de AWE, serão apresentados. Inclusão do teste MBP nos padrões de teste para a autorização de explosivos no Canadá também será discutido.
Introduction
O nitrato de amónio com base em água emulsão (AWE) explosivo foi inventada em 1961. Trata-se de microscópicas gotas de uma solução de líquido oxidante, cercado por uma fase contínua de óleo. A primeira emulsão estável e praticamente úteis explosivo foi desenvolvida pela Harold F. Bluhm em os EUA (1969) 1,2. No entanto, a comercialização de sucesso deste tipo de explosivo não aconteceu mesmo antes do início da década de 1980.
Com a grande escala de operações modernas de mineração e o advento do explosivo metodologia de carregamento rápido granel, volumes muito grandes de explosivos AWE tem que ser fabricado e transportados. Uma carga de caminhão-tanque normalmente transporta 20 toneladas de temor, e muitas dessas cargas de caminhão são geralmente necessários para carregar apenas uma explosão. Iniciação acidental de grandes quantidades de explosivos seria particularmente desastrosa e, portanto, um bom conhecimento de suas propriedades perigosas é necessário para projetar sistemas de manuseamento seguro correspondente. Enquanto é sabido que as emulsões são relativamente insensíveis a eventos mecânicos (ou seja, eventos de impacto e fricção), explosões acidentais foram ainda relatados 3 quando manusear este tipo de explosivo, particularmente em bombeamento aplicações.
Tem sido conhecido desde a década de 1970 4 uma mínima pressão ambiente é exigido para auto sustentado combustão a ter lugar em explosivos à base de água. Este último valor geralmente foi denominado o "Burning pressão mínima" (MBP). De um ponto de vista da segurança, conhecimento desse limiar poderia permitir que os fabricantes a melhor estimativa seguras pressões operacionais para diversos equipamentos de manipulação.
O departamento de recursos naturais, do governo do Canadá, que publicou "Diretrizes para o bombeamento de explosivos à base de água" 5, que afirmam que o uso de bombeamento pressões bem abaixo o MBP das emulsões ou watergels é uma prática de segurança. De notar que estas orientações foram projetadas com a colaboração dos fabricantes mais comerciais e que, nos EUA, o Instituto de fabricantes de explosivos (IME) também publicou muito semelhantes diretrizes 6. No entanto, nestes documentos, não havia nenhuma descrição ou prescrição sobre como o MBP deve ser medido.
Nas últimas décadas, registaram-se poucos estudos relacionados a medições de MBP. Chan et al . 4 relatou os resultados das medições de MBP para watergel explosivos, que são também de nitrato de amónio e à base de água. Eles concluíram que o MBP pode ter uma forte dependência em vários fatores de formulação como teor de água, presença de sensitizers químicas ou pós metálicos. Em outro estudo, Wang 7 descreveu um vaso de pressão de 2,5 L pressurizado com N2 e usado um método de altos e baixos de Bruceton para determinar o MBP para incr básica. Com este sistema, MBP os valores da ordem de 15 MPa foram medidos para uma emulsão básica com um teor de água de 16% em massa.
Usar um similar pressurizado teste de navio, Hirosaki et al 8 relataram os resultados de algumas medidas de MBP para explosivos AWE. Eles notaram que a natureza (ou seja, de vidro ou resina) das microesferas sendo usado para sensibilizar os explosivos também tem uma forte influência sobre os resultados. Mais recentemente, Turcotte et al 9 desenvolveram um sistema semelhante de Wang e Hirosaki et al e tentou usá-lo para medir o MBP de alguns INCR. No entanto, eles encontraram muitos possíveis problemas que podem levar à errôneas determinações de MBP. Em particular, observou-se que a geometria de fonte de ignição (bobina de fio de nicromo) nunca tinha sido devidamente validada para INCR. Em 2008, Turcotte et al 10 e Chan et al 11, desenvolveram-se tanto um aparelho baseado em um sistema de fios de ignição calibrado e uma associado metodologia para medir o MBP de INCR. Eles também têm usado a facilidade para estudar as características de ignição de AWEs típicos, medidos os requisitos de energia para obter confiança ignições 12 e estudou a influência das características físicas e ingredientes no MBP de uma grande variedade de AWE explosivos 13,14. Esta técnica de medição de MBP atualmente é sendo proposta como um teste padrão dentro do United Nation transporte de mercadorias perigosas (UN TDG) testes e critérios de classificação para o transporte de AWEs 15.
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Protocol
Nota: os materiais e equipamentos usados aqui são listados na tabela de materiais.
1. preparação de ignição fio Assemblies
Nota: luvas de nitrilo é recomendado para esta operação.
- Medir um comprimento pré-determinado de fio nicromo (NiCr) e corte usando um cortador de arame. Cortar comprimentos de 85mm para 76,2 mm (3 ") tempo testar células.
- Usando alicate, dobre o fio de NiCr tornar-se um pequeno loop em cada extremidade. Com uma ferramenta adequada de friso, splice cada um em 50 cm de comprimento de 14 American Wire Gauge (AWG) núcleo sólido cobre fio desencapado usando conectores de splice-extremidade não isolada.
- Repita etapa 1.1-1.2 para fazer como muitos assemblies como necessário.
Nota: Recomenda-se preparar vários assemblies antecipadamente como cada medição MBP levará 10 a 15 módulos (assemblies)). Um assembly de fio preenchido é mostrado na Figura 1. Se todos os fios corretamente são emendados e frisados para o conector, a resistência medida em todo o conjunto de fios (medida sobre os condutores de cobre em ambos os lados do fio de NiCr) deve ser menos de 0.5 Ω.
2. Amostra e preparação de células de teste
Nota: luvas de nitrilo é recomendado para esta operação.
Teste- preparar células cada um composto por um pequeno tubo cilíndrico de aço com um comprimento de 7,6 cm e diâmetro interno de pelo menos 1,6 cm. Certifique-se de que cada célula de teste tem uma fenda mm de largura 3, usinado no eixo para permitir que os gases de combustão escapar durante os testes... < b r / > Nota: espan é eletricamente condutivos.
- Para garantir que todos a ignição atual vai passar o cabo de ignição, pintar o interior de cada célula com duas demãos de tinta não-condutor de alta temperatura. Preparar várias células de teste com antecedência.
- Preparar várias rolhas de neoprene n º 0 por Mandrilagem dentro cara para acomodar os conectores da tala e os condutores de cobre da Assembleia de fio de ignição.
- Usar o horizontal cortar na célula de ensaio para inserir o cabo de ignição para o meio da célula. Cuidadosamente, deslize uma rolha de neopreno preparado ao longo de cada fio de cobre e inseri-los em cada extremidade da célula, garantindo que o cabo de ignição não é comprimido ou torcido.
- Puxar o cabo de ignição tenso e dobrar os perna-fios de cobre verticalmente para fixá-los ( Figura 2, Figura 3).
- Introduzir a amostra na célula através de 3 mm de largura, cortar com cuidado para evitar causando cristalização da amostra e introdução de vazios de ar na amostra. Use uma espátula para tampo para baixo a emulsão para remover espaços vazios de ar, se necessário. Bata rapidamente a célula repetidamente em uma bancada para garantir que a emulsão se estabelece em espaços vazios. Repetir de enchimento, compactadores e batendo até que a emulsão já não resolve qualquer ainda mais.
3. Carregar a amostra no recipiente sob pressão
- prepara um vaso de pressão com as seguintes características para carregar a célula de amostra: uma resistência de 20,7 MPa (ou 3.000 psig) de pressão de funcionamento (veja a tabela de materiais), feito de aço inoxidável para evitar danos a longo prazo da corrosão dos produtos gasosos da reação, equipado com dois eletrodos isolados passagem direta rígida capazes de transportar uma corrente elétrica até 20 A e selado para ter uma classificação equivalente da embarcação própria.
- Por razões de segurança, instale o navio em uma sala protegida teste equipada com uma ruptura montagem de disco (consulte a Tabela de materiais) concebidos para evacuar o navio a uma pressão ligeiramente inferior a sua pressão máxima de serviço.
- Fim de ventilar o navio após um teste, equipar a saída de gás com uma válvula de alta pressão que pode ser operada remotamente.
Nota: Isto pode ser conseguido de várias maneiras. Por exemplo, pode ser alcançado usando uma combinação de válvula solenoide da válvula/ar operado. A entrada do navio deve ser ligada a um sistema colector operado de uma sala protegida nas proximidades capaz de remotamente, pressurizando o vaso de pressão para uma pressão inicial escolhido usando um cilindro pressurizado de argônio de gás (nitrogênio pode ser uma alternativa, mas não podem ser tão inerte). Este colector seria tipicamente personalizado feito de tubos de aço inoxidável de alta pressão e os encaixes da compressão de alta pressão e válvulas. É recomendável que a embarcação também equipada com um 0-20,7 MPa (0-3.000 psig) transdutor de pressão.
- Apresentar uma célula de teste com amostra (preparada na secção 2) dentro do vaso de pressão. Posicione seu eixo longo horizontal com a fenda na parte superior ( Figura 2). Ligue os fios de cobre desencapados aos eletrodos no interior da embarcação. Certifique-se que o antigo não está tocando o corpo do navio. Fechar e selar o recipiente sob pressão.
- Usando o multímetro garantir que não haja nenhum contato elétrico entre cada eletrodo e o corpo do vaso de pressão.
Nota: Se qualquer contato é detectado entre um eletrodo e o corpo do navio, suas causas devem ser determinadas e ações devem ser tomadas para eliminá-lo antes de testar possa prosseguir.
4. Realização de um teste
- na sala protegida, conecte o sinal do transdutor de pressão para a aquisição de dados (consulte a tabela de materiais) ou osciloscópio disponível. Também, conectar-se a tensão através do resistor de derivação de alta precisão para a aquisição de dados (ou um osciloscópio). Certifique-se de que este resistor de derivação também é ligado em série com uma fonte de corrente constante. Conectar-se a série aos eletrodos sobre o vaso de pressão para fornecer uma constante corrente através do fio de NiCr.
Nota: Conhecendo sua resistência, a tensão sobre o resistor de derivação fornece uma medida da ignição atual. - Iniciar o sistema de aquisição de dados baseados em PC (ou osciloscópio disponível).
- Remotamente perto do navio ' válvula de saída de s (ver secção 3.1 Nota). Usando um cilindro de argônio pressurizado no instrumento de quarto e o distribuidor de gás (descrito na seção 3), começar a pressurizar o navio para a pressão inicial necessária para o teste
Nota: Dependendo da formulação do temor, esta pressão pode variar em qualquer lugar de 0,3 a 19,3 MPa (50 a 2500 psig). Se este é o primeiro teste com um determinado produto AWE, fazer uma suposição educada do MBP, baseada na formulação da amostra, para decidir a que pressão este primeiro teste deve ser executado.- Uma vez pressurização é alcançado, feche o recipiente ' válvula de entrada de s e deixar o recipiente pressurizado para 5 a 10 min para verificar que o sistema não tem nenhum vazamento significativo. Uma vez que esta é estabelecida, re-abrir a válvula de entrada, ajuste a pressão para o valor inicial escolhido e volte a fechar a válvula de entrada. Se for detectada uma taxa significativa de fuga, adiar testes até manutenção necessária seja executada.
- Ligar a constante corrente de fonte e permitir um 10,5 A corrente a fluir através do cabo de ignição. Continuar a corrente até que a amostra se inflama e derrete-se o cabo de ignição, impedindo o fluxo de corrente; Isso é esperado para tirar algumas vez s. fonte de alimentação após ignição tenha ocorrido e a pressão começou a aumentar.
Nota: A pressão pode passar por um ou dois níveis mínimos e máximos e deve começar a diminuir continuamente. Quando isso ocorreu, esperar por um extra 10 min antes de fazer qualquer coisa. - , Uma vez que o teste é concluído, remotamente abrir a válvula de saída e todos os gases de combustão para um sistema de exaustão adequado de ventilação. Purga-se lentamente com argônio por alguns min remover todas as espécies de gás tóxico antes de abrir o recipiente. Assegurar que o navio está de volta ao ambiente presantes de re-entrar na sala de teste.
- Bloqueio a energia de corrente constante fornecer (usando um chave de bloqueio ou desconectá-lo da alimentação AC) e caminhar até a sala do vaso de pressão. Vestindo uma máscara facial com cartucho de uso geral apropriado, abra o recipiente. Recuperar a célula de teste, desfazendo os condutores de cobre de eletrodos e anote todas as observações visuais.
- , Removendo o neoprene rolhas tentarem observar quanto da amostra tenha queimado. Mais documente estas observações para tirar fotografias. Uma vez terminado, limpe o recipiente (ver secção 6).
Nota: a partir destas observações, se a amostra tem queimado completamente (frente de combustão atingiu a parede da célula de teste; pequena quantidade da amostra pode ser deixada sobre as rolhas de neopreno), o resultado é considerado para ser um ' ir '. Diminua a pressão para o próximo teste. Caso contrário o resultado é considerado um ' go ' e a pressão deve ser aumentada para o próximo teste (veja observações típicas na Figura 4A). O registro da pressão do transdutor também pode ser usado como prova de combustão auto-sustentada ou não ( Figura 4B).
- , Removendo o neoprene rolhas tentarem observar quanto da amostra tenha queimado. Mais documente estas observações para tirar fotografias. Uma vez terminado, limpe o recipiente (ver secção 6).
- , Use as etapas descritas na seção 5 abaixo para analisar os dados de pressão e corrente adquirida. Repita os passos de 4.1 a 4.6 ao diminuir gradualmente a incrementos de pressão (ou diminui) até o MBP determinou-se que o nível de precisão desejado (ver exemplos típicos na Figura 5).
- Realizar um mínimo de 10 a 12 testes usando este ' altos e baixos ' metodologia.
Nota: O MBP citado deve ser a média entre a pressão inicial da mais alta ' go ' evento (P n, máx) e a de menor ' ir ' evento (P g, min) ( Figura 5). A barra de erro sobre o MBP medido deve ser especificada como:
- Realizar um mínimo de 10 a 12 testes usando este ' altos e baixos ' metodologia.
5. Análise de dados
Nota: consulte a Figura 6 para obter um exemplo de um gráfico que mostra um experimento MBP analisado.
- Primeiro determinar o tempo, t 0, quando o cabo de ignição foi ativado (corrente de repente aumenta a 10,5 A). Determinar o tempo quando queimou o cabo de ignição (corrente de repente retorna a 0), t b. Gravar a diferença Δt w = t b – t 0 como o " fio durou " hora.
- Determinar o cabo de ignição média atual, eu iw; esta é a média de todos os pontos de dados do registro atual entre t 0 e t b. Determine o tempo quando o rastreamento de pressão primeiro afasta-se da linha de base inicial, t p0. Gravar a diferença Δt p = t p0 – t 0 como o " tempo a pressão subir ".
- Determinar a pressão média inicial, P eu; isto é a média de todos os pontos de dados do registro pressão entre t 0 e t p0. Determinar a pressão máxima, P máx; Este é o valor máximo do registro pressão.
Nota: O rastreamento de pressão pode conter vários níveis mínimos e máximos. - Localizar o último máximo (apenas antes que a pressão começa a diminuir continuamente quando queima é completa); este é o tempo de parar de queimar (t, s). Calcular a diferença Δt b = t s – t p0 e inseri-lo como o " queimar tempo ".
6. Limpeza de
- limpeza e reutilização do teste de células, tanto quanto possível. Descarte de uma célula de teste sempre que encontra-se que os resíduos sólidos são muito difíceis de limpar. Limpe as células com água, etanol e toalha de papel. Se a tinta não-condutor estiver danificada, repintar a célula antes de re-usá-lo
Nota: Usar qualquer detergente ou sabão para limpar as células não é recomendado porque resíduos de detergente podem desestabilizar o surfactante em algumas formulações de emulsão. - Limpar o navio após cada execução.
Nota: Usando uma máscara de rosto com cartuchos de uso geral apropriados é recomendado para a pessoa que limpar o vaso. Determinadas formulações, especialmente aqueles que contêm químicos sensitizers, podem criar mais resíduos irritantes do que outros. - Remover sujeira e umidade a partir do vaso de pressão usando toalhas de papel, aplicação de água ou etanol como necessário. Certifique-se de que os eléctrodos são limpos de forma semelhante, incluindo as arruelas e porcas.
- No final do dia, retornar todos os resíduos e material de amostra não utilizado para um local de armazenamento adequado (geralmente, uma revista de explosivos).
- Desligar o sistema de aquisição de dados e um computador (ou um osciloscópio de armazenamento).
- Fechar a torneira principal no cilindro de argônio (ou nitrogênio) e sangrar as linhas de argônio (ou azoto).
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Representative Results
Sinais de crus típicos de um teste, resultando em um evento totalmente propagado (ou seja, "ir") são mostrados na Figura 6. A corrente de ignição (curva azul) é vista como anda em t0 = 0 e para ficar aqui até o fio de NiCr queima a tb = 19,1 s. A ignição média computada atual (ou seja, a média de todos os pontos de dados entre t0 e tb é euhw = 10.59 A. Sobre o registro de pressão (curva vermelha), o primeiro sinal de partida clara da linha de base inicial é observado para ocorrer em tp0 = 17,3 s. A pressão inicial média calculada (ou seja, a média de todos os pontos de dados entre t0 e tp0) é Peu = 4.924 MPa (700 psig). De tp0, a pressão é vista para aumentar rapidamente a um máximo de Pmáx = 6.095 MPa (870 psig) a ts = 33.7s. Neste ponto a frente de chamas atingiu a parede interna da célula e a pressão diminui rapidamente como a combustão cessa.
O protocolo de medição MBP aqui apresentado foi desenvolvido através de um estudo cuidadoso dos muitos efeitos físicos que podem influenciar o resultado das medições. Através da publicação de vários documentos, foram apresentados dados MBP em uma grande variedade de formulações de AWE, estabelecendo, assim, a utilidade e a reprodutibilidade 16 do protocolo de medição proposto.
Em particular, o efeito preponderante do teor de água sobre as formulações de MBP do pavor foi claramente demonstrado. Isto pode ser visto na Figura 5 , mostrando os dados MBP para cinco formulações de AWE com teor de água variando entre 11,7 e 24,8% em massa (%). Para estes cinco emulsões, a solução oxidante consistia apenas de nitrato de amónio e água enquanto a quantidade de fase (óleo + surfactante) de óleo e composição foi mantida fixa. Pode-se observar que, para cada medição, uma série de 12 a 16 testes foram realizados. Para cada medição, as duas barras horizontais curtas indicam o intervalo de pressão entre o evento "Go (ou parcial)" maior e o menor evento "ir", conforme especificado no protocolo acima. Isto ilustra bem a forte dependência da MBP destas fórmulas particulares sobre o teor de água. Da Figura 5, ele pode também ser observado que a dispersão dos dados de MBP é muito maior para as duas fórmulas com menor teor de água (EM4 e EM5). Uma vez que estas fórmulas continham somente nitrato de amónio em sua solução oxidante (sem outros sais), eles têm temperaturas relativamente altas de cristalização e, como tal, podem ser mais propensos a cristalização sobre manipulação. Isto poderia induzir um certo grau de não uniformidade nas amostras e, portanto, uma dispersão mais importante nos dados.
Figura 1: completar a montagem do cabo de ignição. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: célula de teste típicos MBP com amostra de montagem e emulsão de ignição instalado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: célula teste. (A) montado teste celular apenas antes da introdução da amostra de emulsão através da fenda. (B) exibição de teste de célula de uma extremidade aberta com neopreno rolha removida, mostrando os detalhes do fio de NiCr, correndo ao longo do eixo da célula de aço inoxidável. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: observações e gravações de pressão. (A) típico observações visuais para eventos (à direita) "Go" e um "Go" (à esquerda). Registros de pressão típica (B) para "Go" & eventos "Go". Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Resumo dos resultados para as medições de MBP de fórmulas de nitrato de amónio/água AWE. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: exemplo de um experimento MBP analisado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Nosso trabalho demonstrou que uma ligação directa a linear geometria com 0,5 mm de diâmetro NiCr reto fio e 10 a 16 corrente de ignição era adequada para inflamar incrível com conteúdo de água de até 25% em massa. Para formulações de alta viscosidade (como produtos embalados emulsão), horizontais e verticais configurações fornecem resultados quase idênticos 17. No entanto, para fórmulas de baixa viscosidade (por exemplo, produtos a granel emulsão) efeitos de gravidade na configuração vertical induzem o fluxo de emulsão que perturba o processo de ignição. Nesses casos, verificou-se a configuração horizontal para fornecer resultados válidos e reproduzíveis 17. De notar que os valores MBP obtidos no presente trabalho para emulsões de água elevado conteúdo são muito inferiores aos relatados por Wang 7 para produtos similares. Esta diferença é provavelmente devido ao fato de que, no caso dele, a fonte de ignição tinha uma geometria da bobina, que é menos eficiente para transferir energia para a emulsão, em comparação com a geometria cilíndrica direto usada no presente trabalho. Também, se a bobina é feito de fio de diâmetro muito pequeno, ou se os loops são muito perto um do outro, a bobina de ignição pode queimar prematuramente, antes que a emulsão pode ser inflamada. Nesse caso, é muito provável que falha para inflamar pode ter sido confundida com falha para se propagar.
Por exemplo, para uma superfície típica em massa AWE como EM6 (17,4% de água, Figura 5), o MBP medido com a geometria cilíndrica presente é 8,2 MPa. O MBP citado por Wang para um produto similar com menos água (16,0% água), usando a geometria da bobina, foi 15,2 MPa 7, que é quase duas vezes mais alto. Além disso, usando a geometria da bobina com o mesmo fio de nicromo, usado no presente trabalho, verificou que uma emulsão similar com água de 16,8% não poderia ser inflamada a combustão auto-sustentada mesmo a pressão inicial até 15,8 MPa 9. Em comparação, as emulsões investigadas no presente trabalho, que tinha o conteúdo de água de 24,8%, poderiam todos ser inflamadas a combustão auto-sustentada a pressões abaixo de 15 MPa.
Como esperado, os dados obtidos no presente trabalho demonstram claramente que o conteúdo de água é o principal ingrediente controlando o MBP de espan. O papel de vários outros ingredientes também foi investigado em detalhes. No entanto, muitos efeitos inesperados de alguns ingredientes (nitrato de sódio e microesferas de vidro, por exemplos) tem sido evidenciado 14 e pesquisa mais seria necessário para entender completamente como sua presença afeta a ignição e a propagação de combustão nestes sistemas de AWE.
O teste, conforme descrito no protocolo acima, foi adicionado aos requisitos para a autorização de explosivos no Canadá por 18explosivos divisão regulamentar de Canadá dos recursos naturais. Tornou-se um teste de autorização para a aceitação de explosivos manipulados usando bombas ou brocas. Este teste também foi proposto como uma alternativa para a série de TDG UN 8C Test (teste de Koenen) 19 para INCR. A aceitação do teste está atualmente pendente de uma discussão mais adicional dentro do grupo informal de correspondência sendo liderado pelo Canadá 20. Este grupo é composto por sete autoridades internacionais e quatro organizações não - governamentais. Informações mais detalhadas sobre o protocolo acima podem ser obtidas entrando em contato com os autores.
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Disclosures
Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.
Acknowledgments
O desenvolvimento do protocolo do teste relatou neste resulta da publicação de um projecto de investigação conjunta entre Canadá dos recursos naturais (CanmetCERL, explosivos R & D seção) e Orica Mining Services. Permissão de Orica Mining Services para publicar informações de não-proprietários sobre este assunto é totalmente reconhecido. A participação de capítulo do CanmetCERL analítico para a caracterização física do espan vários preparados ao longo do presente trabalho é reconhecida também com gratidão.
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).
