Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Mínimo ardor presiones de explosivos de emulsión a base de agua

Published: October 31, 2017 doi: 10.3791/56167

Summary

Presentamos un aparato basado en Hot-wire el encendido en un recinto presurizado y una metodología asociada para medir la presión mínima necesaria para inducir la combustión sostenida en explosivos de emulsión a base de agua. Este método mejora la caracterización de productos para permitir un uso más seguro durante el bombeo y las operaciones de mezcla.

Abstract

Este manuscrito describe un protocolo para medir la presión mínima necesaria para la grabación continua de explosivos de emulsión a base de agua. Bombeo de la emulsión a base de agua explosivos para voladura aplicaciones pueden ser muy peligrosos, como lo demuestra un número de accidentes de la bomba del mundo en las últimas décadas, incluyendo algunas que resultaron en muertes. En Canadá, el reconocimiento de este peligro ha llevado a la elaboración de directrices bombeos que fueron avalados por tanto la industria de explosivos y la división reguladora explosiva del gobierno canadiense. En estas directrices, se observó que la mínima quema las presiones (MBP) medidas en un laboratorio le proporcionaría una buena guía para caracterizar el comportamiento de estos productos en sistemas de bombeo. También llaman a los mismos lineamientos para el diseño de sistemas de bombeo que impiden, en la medida de lo posible, las presiones de superiores a la MBP del producto bombeado. En el momento de la publicación de estas directrices, existió una metodología para la medición de estos valores MBP pero nunca había sido validada para medir el MBP de emulsiones basadas en agua de nitrato de amonio (AWEs). AWEs se utilizan mucho más ampliamente que otros explosivos basados en agua y precursores a granel en las operaciones de carga.

El laboratorio de investigación de Canadá explosivos (CanmetCERL) ha estado realizando investigación en los últimos diez años para desarrollar un protocolo de pruebas validado para medir e interpretar valores representativos de la MBP de AWEs. La prueba, como se realiza en la actualidad, se describirán y los componentes críticos se justifica por referencia a los últimos datos publicados. Se presentarán los resultados de las mediciones de la MBP, para productos de una gama del temor. También se discutirá la inclusión de la prueba de la MBP en las normas de ensayo para la autorización de altos explosivos en Canadá.

Introduction

El nitrato de amonio con base de agua explosivo de emulsión (AWE) fue inventado en 1961. Consiste en gotas microscópicas de una solución oxidante líquido rodeado por una fase de aceite continua. La primera emulsión estable y prácticamente útil voladura explosivos fue desarrollada por Harold F. Bluhm en los Estados Unidos (1969) 1,2. Sin embargo, la comercialización exitosa de este tipo de explosivo no realmente sucedió antes del comienzo de la década de 1980.

Con la gran escala de las operaciones de la minería moderna y la llegada del explosivo carga metodología rápida bulto, volúmenes muy grandes de explosivos de temor tienen que ser fabricado y transportado. Una carga de la cisterna por lo general transporta 20 toneladas de asombro y muchos tales cargas de camión son generalmente necesarias para cargar sólo una ráfaga. Iniciación accidental de tales grandes cantidades de explosivos sería particularmente desastrosa, y por lo tanto, se requiere un buen conocimiento de sus propiedades peligrosas para el diseño de sistemas de manejo correspondientes. Aunque es bien sabido que emulsiones son relativamente insensibles a mecánicos eventos (es decir, impacto y fricción), explosiones accidentales todavía han sido reportados 3 durante la manipulación de este tipo de explosivos, particularmente en el bombeo aplicaciones.

Ha sido conocido desde la década de 1970 4 que una presión ambiente mínima se requiere para auto sostenido combustión se realice en explosivos a base de agua. Este último valor generalmente se ha denominado la "quema de presión mínima" (MBP). Desde un punto de vista de seguridad, conocimiento de este umbral podría permitir a fabricantes para mejor estimar presiones de operación seguras para diversos equipos de manipulación.

El Departamento de recursos naturales del gobierno de Canadá ha publicado "Directrices para el bombeo de explosivos a base de agua" 5, que indican que el uso de bombeos presiones muy por debajo de la MBP de la emulsiones o watergels es una práctica de seguridad. Debe notarse que estas pautas fueron diseñadas con la colaboración de fabricantes más comerciales y que, en los Estados Unidos, el Instituto de fabricantes de explosivos (IME) también ha publicado pautas muy similares 6. Sin embargo, en estos documentos, había ninguna descripción o prescripción de cómo debe medirse la MBP.

En las últimas décadas, sólo unos pocos estudios relacionados con las mediciones de la MBP se han divulgado. Chan et al. 4 reportó los resultados de las mediciones de MBP para explosivos de hidrogel, que también son nitrato de amonio y agua. Ellos han concluido que el MBP puede tener una fuerte dependencia de varios factores de formulación como el contenido de agua, presencia de activadores químicos o polvos metálicos. En otro estudio, Wang 7 describe un recipiente de presión de 2.5 L a presión con N2 y utiliza un método altibajos Bruceton para determinar el MBP para AWEs básicas. Con este sistema, se midieron valores MBP del orden de 15 MPa para una emulsión básica con un contenido de agua de 16% de masa.

Utilizando similar a presión prueba de vaso, Hirosaki et al. 8 han divulgado los resultados de algunas mediciones de MBP para explosivos de asombro. Han observado que la naturaleza (es decir, de vidrio o resina) de microesferas se utiliza para sensibilizar los explosivos también tiene una fuerte influencia en los resultados. Más recientemente, Turcotte et al. 9 han desarrollado un sistema similar a la de Wang y Hirosaki et al y han intentado utilizar para medir el MBP de algunos AWEs. Sin embargo, han encontrado muchas posibles problemas que pueden llevar a determinaciones erróneas de MBP. En particular, se observó que la geometría de la fuente de ignición (bobina del alambre del nicrom) nunca había sido validada adecuadamente por AWEs. En 2008, Turcotte et al. 10 y Chan et al. 11, se han desarrollado tanto un aparato basado en un sistema de cables de encendido calibrado y una metodología asociada para medir el MBP de AWEs. También han utilizado las instalaciones para el estudio de las características de ignición de AWEs típico, mide las necesidades de energía para obtener confiable encendidos 12 y estudió la influencia de las características físicas y los ingredientes en el MBP de una amplia variedad de asombro explosivos 13,14. Esta técnica de medición de MBP actualmente se propone como una prueba estándar dentro de la unida nación transporte de mercancías peligrosas (TDG ONU) pruebas y de criterios para la clasificación para el transporte de AWEs 15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Nota: los materiales y equipos utilizados aquí se enumeran en la tabla de materiales.

1. preparación de asambleas de cable de encendido

Nota: usar guantes de nitrilo se recomienda para esta operación.

  1. Mida una longitud predeterminada de alambre nicromo (NiCr) y cortar con un cortador de alambre. Cortar tiras de 85 mm de 76,2 mm (3 ") larga prueba células.
  2. Con alicates de punta, doble el alambre de NiCr para hacer un pequeño bucle en cada extremo. Con una adecuada herramienta que prensa, empalme de cada uno en 50 cm de longitud 14 American Wire Gauge (AWG) núcleo sólido pelado del alambre de cobre con conectores de empalmes sin aislamiento extremo.
  3. Repetir paso 1.1-1.2 hacer tantas asambleas como sea necesario.
    Nota: Se recomienda preparar varias asambleas con anticipación ya que cada medición de MBP tendrá asambleas de 10 a 15). Un ensamblaje de cable terminado se muestra en la figura 1. Si todos los cables están correctamente empalmados y engarzados en el conector, la resistencia medida a través de la Asamblea de cable (según lo medido en los conductores de cobre a cada lado del alambre de NiCr) debe ser menos de 0.5 Ω.

2. Muestra y preparación de la célula de prueba

Nota: usar guantes de nitrilo se recomienda para esta operación.

Prueba de
  1. preparar células cada uno que consiste en un pequeño tubo de acero cilíndrico con una longitud de 7,6 cm y un diámetro interno de al menos 1,6 cm. Asegúrese de que cada célula de la prueba tiene una raja de mm de ancho 3 a máquina del eje para permitir que los gases de combustión escapar durante las pruebas. < b r / > Nota: AWEs son eléctricamente conductivas.
  2. Para que todos la ignición actual pasará por el cable de encendido, pintar el interior de cada célula con dos capas de barniz no conductor de alta temperatura. Preparar varias células de prueba de antemano.
  3. Preparar varios tapones de neopreno no. 0, escariando la parte interior cara para dar cabida a los conectores de empalme y los conductores de cobre de la Asamblea de cable de ignición.
  4. Utilizar la horizontal de la raja en la celda de prueba para insertar el cable de encendido en el centro de la célula. Cuidadosamente Deslice un tapón de neopreno preparado a lo largo de cada alambre de cobre e insertarlos en cada extremo de la célula, asegurando que el cable de encendido no es comprimido o retorcido.
  5. Tire del cable de ignición tenso y doblar los pierna-los alambres de cobre vertical para asegurarlos ( figura 2, figura 3).
  6. Introducir la muestra en la celda a través de 3 mm de ancho la raja con precaución para evitar causar cristalización de la muestra y la introducción de vacíos de aire en la muestra. Use una espátula para apisonar la emulsión para eliminar los vacíos de aire si es necesario. Toque rápidamente la célula repetidamente sobre una mesada para que la emulsión se instala en espacios vacíos. Repetir relleno, compactación y golpeando hasta que la emulsión no instala ninguna más.

3. Muestra en el recipiente de presión de carga

  1. prepara un recipiente de presión con las siguientes características de la célula de muestra de carga: una resistencia de 20,7 MPa (o 3.000 psig) de presión de funcionamiento (véase la tabla de materiales), hecho de acero inoxidable para evitar daño de corrosión a largo plazo de los productos de reacción gaseosos, consta de dos electrodos de paso rígido aislado capaces de transportar una corriente eléctrica hasta 20 A y sellado para que presiones equivalentes a la de la vasija misma.
    1. Por razones de seguridad, instalar el vaso en una sala de prueba protegido con una ruptura montaje del disco (véase la Tabla de materiales) diseñado para ventilar el recipiente a una presión ligeramente inferior a su presión máxima de funcionamiento.
    2. Para ventilar el barco después de una prueba, dotar a la salida de gas con una válvula de alta presión que puede ser operada remotamente.
      Nota: Esto puede lograrse de varias maneras. Por ejemplo, se puede lograr usando una combinación de válvula de solenoide válvula/neumática. La entrada del buque debe estar conectada a un gas de múltiple sistema operado desde un cuarto protegido cercano capaz de forma remota presurizar el recipiente de presión a una presión inicial solicitada con un cilindro a presión de argón (nitrógeno puede ser una alternativa pero no ser como inerte). Este colector sería típicamente medida de tubo alta presión en acero inoxidable y accesorios de compresión de alta presión y las válvulas. Se recomienda que el buque también equipado con un 0-20.7 MPa (0-3.000 psig) presión transductor.
  2. Introducir una celda de ensayo con la muestra (preparado en la sección 2) en el recipiente de presión. Posición de su eje horizontal con la ranura en la parte superior ( figura 2). Conecte los cables de cobre desnudos a los electrodos dentro de la nave. Asegúrese de que el primero no toquen el cuerpo de la nave. Cierre y selle el recipiente de presión.
  3. Con el multímetro esté allí no hay contacto eléctrico entre los electrodos y el cuerpo de la vasija de presión.
    Nota: Si se detecta cualquier tipo de contacto entre un electrodo y el cuerpo del buque, su causa debe ser determinada y deben tomar medidas para eliminarla antes de la prueba puede proceder.

4. Realizar una prueba de

  1. en la sala protegida, conectar la señal desde el transductor de presión para la adquisición de datos (véase la tabla de materiales) u osciloscopio disponible. También, conecte el voltaje a través de la resistencia de derivación de alta precisión para la adquisición de datos (o el osciloscopio). Asegúrese de que este resistor de desviación también es conectado en serie con una fuente de corriente constante. Conectar la serie con los electrodos en el recipiente de presión para suministrar una corriente a través del alambre de NiCr constante.
    Nota: Conociendo su resistencia, el voltaje en esta resistencia de derivación proporciona una medida de la corriente de la ignición.
  2. De inicio el sistema de adquisición de datos basado en PC (u osciloscopio disponible).
  3. Remotamente cerca de la embarcación ' válvula de salida de s (véase la sección 3.1 Nota). Utilizando un cilindro de argón a presión en el instrumento de la habitación y el colector de gas (descrito en la sección 3), empezar a presurizar el recipiente a la presión inicial necesaria para la prueba
    Nota: Dependiendo de la formulación de la admiración, esta presión puede variar en cualquier lugar de 0.3 a 19.3 MPa (50 a 2500 psig). Si se trata de la primera prueba con un producto determinado temor, hacer una suposición inteligente de la MBP, basado en la formulación de la muestra, para decidir a qué presión se debe realizar esta prueba primera.
    1. Una vez de presurización se consigue, cerca de la nave ' la válvula de entrada s y dejar el recipiente a presión durante 5 a 10 minutos para comprobar que el sistema no tiene fugas significativas. Una vez establecido esto, vuelva a abrir la válvula de entrada, ajuste la presión al valor inicial deseado y volver a cerrar la válvula de entrada. Si se detecta una fuga importante, posponer la prueba hasta que se ha realizado mantenimiento.
  4. Encender la constante corriente de la fuente y permitir un 10,5 A corriente fluya por el cable de encendido. Mantenga la corriente hasta que la muestra se enciende y funde el cable de ignición, parar el flujo de corriente; se espera que tome unos s. la fuente de alimentación después de encendido ha producido y la presión ha comenzado a aumentar.
    Nota: La presión podría pasar por uno o dos mínimos y máximos y debe empezar a disminuir continuamente. Cuando esto ha sucedido, espere un extra 10 min antes de hacer nada.
  5. Una vez completada la prueba, abra la válvula de salida y todos los gases de combustión a un sistema de escape apropiado de ventilación en forma remota. Lentamente purga con argón durante unos min eliminar todas las especies de gas tóxico antes de abrir el recipiente. Asegurar que la embarcación se encuentra a presión ambienteque antes de volver a entrar a la sala de prueba.
  6. Bloqueo la potencia corriente constante (usando un tecla de bloqueo o desconectándolo de la corriente alterna) de la fuente y caminar a la sala de recipiente de presión. Usar una máscara con cartucho de uso general adecuado, abrir el vaso. Recuperar la celda de prueba aflojando los conductores de cobre desde los electrodos y Anote todas las observaciones visuales.
    1. Quitando el neopreno Tapones de intentan observar la cantidad de la muestra se ha quemado. El documento más estas observaciones tomando fotografías. Una vez terminado, limpiar la embarcación (ver sección 6).
      Nota: de estas observaciones, si la muestra se ha quemado totalmente (frente de combustión alcanzado la pared de la celda de prueba, pequeña cantidad de muestra se puede dejar en los tapones de neopreno), el resultado se considera un ' ir '. Disminuir la presión para la próxima prueba. De lo contrario el resultado se considera un ' ninguno ' y la presión debe incrementarse para la siguiente prueba (véanse las observaciones típicas en la Figura 4A). El registro de la presión del transductor puede usarse como evidencia de combustión sostenida o no ( Figura 4B).
  7. Usa los pasos resumido en la sección 5 a continuación a analizar los datos de presión y corriente adquirido. Repita los pasos 4.1 a 4.6 disminuyendo gradualmente la presión incrementos (o decrementos) hasta la MBP se ha determinado que el grado de precisión deseado (ver ejemplos típicos en la figura 5).
    1. Realizar un mínimo de 10 a 12 pruebas utilizando este ' sube y baja ' metodología.
      Nota: El MBP cotizado debe ser la media entre la presión inicial de los más altos ' ninguno ' evento (P n, max) y la más baja ' ir ' evento (P g, min) ( figura 5). La barra de error en el MBP medido debe especificarse como:
      Equation

5. Análisis de datos

Nota: ver figura 6 para un ejemplo de un gráfico que muestra un experimento MBP analizado.

  1. En primer lugar determinar el tiempo, t 0, cuando el cable de encendido se enciende (la corriente aumenta repentinamente a 10.5 A). Determinar el tiempo de cuando se quema el cable de encendido (corriente de repente vuelve a 0), t b. Registrar la diferencia Δt w = t b – t 0 como la " wire duró " tiempo.
  2. Determinar el cable de encendido promedio actual, iw; esta es la media de todos los puntos de datos del registro actual entre t 0 y t b. Determinar el tiempo cuando el rastro de presión primero se desvía de la línea de base inicial, t p0. Registrar la diferencia Δt p = t p0 – t 0 como el " tiempo de subida de la presión ".
  3. Determinar la presión inicial promedio, P ; esto es la media de todos los puntos de datos del registro de la presión entre t 0 y t p0. Determinar la presión máxima, P max; Este es el valor máximo del registro de presión.
    Nota: El rastro de la presión puede contener varios mínimos y máximos de.
  4. Localizar el último máximo (justo antes de que la presión comienza a disminuir continuamente cuando la combustión es completa), este es el tiempo de parada de la quemadura (t s). Calcular la diferencia Δt b = t s – t p0 y entrar en él como el " tiempo de quemar ".

6. Limpieza de

  1. limpieza y reutilización de la prueba de las células tanto como sea posible. Disponer de una celda de prueba cuando se encuentra que los residuos sólidos son muy difíciles de limpiar. Limpie las células con agua, etanol y papel toalla. Si el barniz no conductor está dañado, vuelva a pintar la celda antes de volver a usar lo
    Nota: Usar jabón o detergentes para limpiar las células no se recomienda pues residuos de detergente pueden desestabilizar el surfactante en algunas formulaciones de emulsión.
  2. Limpiar el vaso después de cada serie.
    Nota: Usar una mascarilla con cartuchos uso general adecuados se recomienda para la persona que el recipiente de limpieza. Ciertas formulaciones, especialmente aquellos que contienen químicos sensibilizantes, pueden crear más residuos irritantes que otros.
  3. Quitar la suciedad y humedad del recipiente de presión usando toallas de papel, aplicando agua o el etanol según sea necesario. Asegurar que los electrodos se limpian de manera similar, incluyendo las arandelas y tuercas.
  4. Al final del día, regresar todo el material de muestra no utilizados y residuos a una ubicación de almacenamiento de información adecuado (generalmente un compartimiento de explosivos).
  5. Apagar el sistema de adquisición de datos y el ordenador (u osciloscopio).
  6. Cierre la válvula principal del cilindro de argón (o nitrógeno) y sangrar las líneas del argón (o nitrógeno).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De las señales crudas de una prueba que resulta en un evento totalmente propagado (es decir, "ir") se muestran en la figura 6. La ignición actual (curva azul) se ve que enciende en t0 = 0 y a permanecer en el hasta que el alambre de NiCr quema en tb = 19.1 s. El encendido promedio computado actual (es decir, el promedio de todos los puntos de datos entre t0 y tb eshw = 10.59 A. En el registro de la presión (curva roja), la primera señal de salida clara de la línea de base inicial se observa que se producen en tp0 = 17,3 s. La presión inicial media computada (es decir, el promedio de todos los puntos de datos entre t0 y tp0) es P = 4.924 MPa (700 psig). De tp0, la presión se ve para aumentar rápidamente hasta un máximo demáximo P = 6.095 MPa (870 psig) a ts = 33.7s. En este punto el frente ardiente ha llegado a la pared interna de la célula y la presión disminuye rápidamente como combustión cesa.

El protocolo de medición de MBP presentado aquí se ha desarrollado a través de un cuidadoso estudio de los numerosos efectos físicos que pueden influir en el resultado de las mediciones. A través de la publicación de varios documentos, se presentan datos MBP en una amplia variedad de formulaciones de asombro, estableciendo así la utilidad y reproducibilidad 16 del Protocolo de medición propuestos.

En particular, ha sido demostrado claramente el efecto preponderante del contenido en agua en las formulaciones de MBP del temor. Esto puede verse en la figura 5 , mostrando los datos de la MBP de cinco formulaciones de asombro con contenido de agua varía entre 11,7 y 24,8 total (%). Estas cinco emulsiones consistió en la solución oxidante de nitrato de amonio y agua mientras que la cantidad de fase (aceite + surfactante) de aceite y composición se mantuvo fija. Puede observarse que, para cada medición, se realizaron una serie de pruebas de 12 a 16. Para cada medida, las dos barras horizontales cortas indican el intervalo de presión entre del mayor evento "prohibidas (o parcial)" y el evento "go" más bajo, tal como se especifica en el protocolo anterior. Esto bien ilustra la fuerte dependencia de la MBP de estas fórmulas particulares el contenido de agua. De la figura 5también se observa que la dispersión en los datos de la MBP es mucho mayor de las dos fórmulas con bajo contenido de agua (EM4 y EM5). Puesto que estas fórmulas contienen solamente nitrato de amonio en solución oxidante (no otras sales), tienen temperaturas de cristalización relativamente alta y, como tal, pueden ser más propensos a la cristalización en manipulación. Esto podría inducir un cierto grado de falta de uniformidad en las muestras y, por tanto, una dispersión más importante en los datos.

Figure 1
Figura 1: completar el ensamblaje de cable de ignición. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: celda de prueba típico MBP con la muestra de emulsión y Asamblea instalada encendido. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: celda de prueba. Montado (A) célula justo antes de la introducción de la muestra de emulsión por la ranura de prueba. (B) vista de la celda de prueba de un extremo abierto con el tapón de neopreno quitado, que muestra los detalles del alambre de NiCr, a lo largo del eje de la célula de acero inoxidable. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: observaciones visuales y grabaciones de presión. (A) observaciones visuales típicos de un "Go" (izquierda) y eventos (derecha) "Prohibidas". (B) los registros de presión típica de "Go" & eventos "Prohibidas". Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Resumen de los resultados de las mediciones de la MBP de fórmulas de nitrato de amonio/agua AWE. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6: ejemplo de un experimento MBP analizado. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Nuestro trabajo demostró que el lineal de hilo caliente geometría con alambre 0,5 mm diámetro NiCr y 10 a 16 corriente de ignición fue suficiente para encender sobrecoge con el contenido de agua hasta un 25% de masa. Para las formulaciones de alta viscosidad (por ejemplo, productos envasados de la emulsión), configuraciones horizontales y verticales proporcionan resultados casi idénticos 17. Sin embargo, preparados de baja viscosidad (como productos de emulsión a granel) para efectos de la gravedad en configuración vertical inducen flujo de emulsión que perturba el proceso de ignición. En estos casos, se encontró la configuración horizontal para proporcionar resultados válidos y reproducibles 17. Debe notarse que los valores MBP obtenidos en el presente trabajo para emulsiones contenido alto de agua son mucho menores que los reportados por Wang 7 para productos similares. Esta diferencia es probablemente debido a que, en su caso, la fuente de ignición tenía una geometría de la bobina, que es menos eficiente para transferir energía a la emulsión, en comparación con la geometría cilíndrica recta utilizada en el presente trabajo. También, si la bobina está hecha de alambre de diámetro demasiado pequeño o si los lazos están demasiado cerca entre sí, la bobina de encendido puede quemar prematuramente, antes de la emulsión puede ser encendida. En tal caso, es muy probable que falta encender puede haber confundido con falta de propagar.

Por ejemplo, para una superficie típica a granel asombro como EM6 (17.4% de agua, figura 5), el MBP con la geometría cilíndrica presente es 8.2 MPa. El MBP citado por Wang para un producto similar con menos agua (16.0%), con la geometría de la bobina, fue 15.2 MPa 7, que es casi dos veces tan alto. Por otra parte, con la geometría de la bobina con el mismo alambre de nicrom usado en el presente trabajo, se ha encontrado que una emulsión similar con 16,8% de agua no puede incendiar a combustión sostenida incluso a presión inicial hasta 15,8 MPa 9. En comparación, las emulsiones en el presente trabajo, que tenía hasta un 24,8% de contenido de agua, pueden todos incendiar a combustión sostenida a presiones por debajo de 15 MPa.

Como era de esperar, los datos obtenidos en el presente trabajo demuestran claramente que el contenido de agua es el ingrediente principal controlar el MBP de AWEs. El papel de varios otros ingredientes también se ha investigado en detalle. Sin embargo, muchos efectos inesperados de algunos ingredientes (nitrato de sodio y microesferas de vidrio, por ejemplo) han sido evidenciadas 14 y necesitarían más investigaciones para comprender cómo su presencia afecta el encendido y la propagación de combustión en estos sistemas de asombro.

La prueba, como se describe en el protocolo anterior, se ha añadido a los requisitos para la autorización de altos explosivos en Canadá por los explosivos reglamentarios División de recursos naturales de Canadá 18. Se convirtió en una prueba de autorización para la aceptación de explosivos con bombas o barrenas. Esta prueba se también ha propuesto como una alternativa a la ONU TDG serie 8c Test (prueba de Koenen) 19 por AWEs. La aceptación de la prueba está actualmente pendiente de discusión adicional dentro del grupo de correspondencia informal dirigido por Canadá 20. Este grupo consta de siete autoridades competentes internacionales y cuatro organizaciones no gubernamentales. Información más detallada en el protocolo anterior puede obtenerse poniéndose en contacto con los autores.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.

Acknowledgments

El desarrollo del Protocolo de prueba registrados en los resultados de esta publicación de un proyecto de investigación conjunto entre recursos naturales de Canadá (CanmetCERL, R de explosivos & sección D) y servicios mineros Orica. Autorización de servicios mineros Orica para publicar información sin propiedad sobre este tema es totalmente reconocido. La participación de la sección analítica de CanmetCERL a la caracterización física de las diversas AWEs preparado a lo largo de este trabajo es también agradece.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ammonium nitrate emulsion blasting agent and method of preparing same. US Patent. Bluhm, H. F. , 3,447,978 (1969).
  2. Persson, P. -A., Holmberg, R., Lee, J. Rock Blasting and Explosives Engineering. , CRC Press. 86 (1993).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Wang, J. Ignition and Combustion Characteristics of Emulsion Explosives under Pressure. , Department of Engineering Science, New Mexico Institute of Mining and Technology. (1991).
  8. Hirosaki, Y., Suzuki, S., Takahashi, Y., Kato, Y. Burning Characteristics of Emulsion Explosives (I) – Pressurized Vessel Test. Kayaku Gakkaishi. 61, 35-41 (2000).
  9. 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).
  10. Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C., Chan, S. K. Hot-wire Ignition of AN-based Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 33, 472-481 (2008).
  11. Chan, S. K., Turcotte, R. Onset Temperatures in Hot-wire Ignition of AN-Based Emulsions. Propellants, Explos., Pyrotech. 34, 41-49 (2009).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria. , 6th revised ed, United Nations, New York and Geneva. 200-207 (2015).
  20. 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).

Tags

Química número 128 nitrato de amonio explosivos comerciales de hilo caliente encendido mínima presión ardiente explosivos a base de agua explosivos de emulsión combustión peligro explosivos
Mínimo ardor presiones de explosivos de emulsión a base de agua
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Turcotte, R., Badeen, C. M.,More

Turcotte, R., Badeen, C. M., Goldthorp, S. Minimum Burning Pressures of Water-based Emulsion Explosives. J. Vis. Exp. (128), e56167, doi:10.3791/56167 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter