Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Минимальный горения давления на водной основе эмульсионных взрывчатых веществ

Published: October 31, 2017 doi: 10.3791/56167
Automatic Translation
1, 1, 1
1Canmet Canadian Explosives Research Laboratory, Natural Resources Canada

Summary

Мы представляем на основе аппарат проволоки зажигания в герметичный корпус и связанные методологии для измерения минимальное давление, необходимое для стимулировать устойчивое горение в водной основе эмульсионных взрывчатых веществ. Этот метод улучшает характеристику продукта позволяет более безопасно использовать их во время перекачка и смешивание операций.

Abstract

Эта рукопись описывает протокол для измерения минимального давления, необходимого для устойчивого горения на водной основе эмульсионных взрывчатых веществ. Перекачивание эмульсии водосодержащих взрывчатых веществ для дробеструйной обработки приложений могут быть очень опасными, как свидетельствует количество насос аварий во всем мире в последние десятилетия, включая некоторые, что привело к гибели людей. В Канаде признание этой опасности привело к развитию насосных руководящих принципов, которые были одобрены как индустрии взрывчатых веществ и взрывных регламентационный отдел канадского правительства. В этих руководящих принципах было отмечено, что минимальная горения давления (MBP) измеряется в лаборатории обеспечит хорошее руководство характеризовать поведение этих продуктов в насосных систем. Те же правила также требуют конструкции насосных систем, которые мешают, когда это возможно, давление от превышения MBP продукта закачивается. На момент публикации настоящих руководящих принципов методология существовала для измерения таких ценностей, ПМБ, но она никогда не была протестирована для измерения MBP аммония нитрата эмульсии на водной основе (Авес). Авес настоящее время используются гораздо шире, чем любые другие водосодержащих взрывчатых веществ и прекурсоров на месте массовой загрузки операций.

Канадский научно-исследовательская лаборатория взрывчатых веществ (CanmetCERL) проводит исследования за последние десять лет для разработки проверенных тестирования протокола измерения и интерпретировать представитель MBP значения для Авес. Испытания, как это происходит сегодня, будут описаны и критических компонентов будут оправданы со ссылкой на недавно опубликованных данных. Будут представлены результаты измерений ПМБ, диапазон AWE продуктов. Включение теста ПМБ в испытательные стандарты для авторизации бризантных взрывчатых веществ в Канаде будут также обсуждаться.

Introduction

Нитрат аммония водные эмульсии (AWE) взрывных был изобретен в 1961 году. Он состоит из микроскопических капель раствора жидкий окислитель, окруженный непрерывной масляной фазы. Первый стабильный и практически полезным эмульсии, бризантных взрывчатых веществ был разработан Harold F. Блюм в США (1969) 1,2. Однако успешной коммерциализации этого вида взрывчатого вещества действительно не произошло до начала 1980-х.

С больших масштабах современного добыча и появлением быстрых массовых взрывных загрузки методологии очень большие объемы AWE взрывчатых веществ должны быть изготовлены и доставлены. Один танкер нагрузки обычно перевозит 20 тонн благоговения и многих таких грузовиков обычно необходимо загрузить только один взрыв. Случайного инициирования такого большого количества взрывчатых веществ будет особенно катастрофическим, и, таким образом, для разработки соответствующих систем безопасной обработки требуется хорошее знание их опасных свойств. Хотя хорошо известно, что эмульсии относительно нечувствительны к механическим события (то есть ударов и трения), Случайные взрывы до сих пор сообщил 3 во время обработки этого типа взрывчатого вещества, особенно в насосных приложения.

Известно, поскольку в 1970 4 , что минимальное давление окружающей среды требуется для самообеспечения сгорания состоится в взрывчатых веществ на водной основе. Это последнее значение обычно названо «Burning давление минимум» (ПМБ). С точки зрения безопасности знание этого порога может позволить производителям лучше оценить безопасного рабочего давления для различных погрузочно-разгрузочное оборудование.

Департамент природных ресурсов правительства Канады опубликовал «Руководящие принципы для перекачки взрывчатых веществ на водной основе» 5, которых говорится, что использование насосных давления значительно ниже MBP эмульсии или watergels является практикой обеспечения безопасности. Следует отметить, что эти руководящие принципы были разработаны в сотрудничестве с большинство коммерческих производителей и что, в США, Институт производителей взрывчатых веществ (IME) также опубликовал очень похожие рекомендации 6. Однако в этих документах, был не описание или рецепта на как следует измерять MBP.

В последние десятилетия были зарегистрированы лишь несколько исследований, связанных с MBP измерений. Чан и др. 4 сообщили результаты измерений MBP watergel взрывчатых веществ, которые также нитрат аммония и на водной основе. Они пришли к выводу, что MBP может иметь сильную зависимость на несколько факторов разработки, таких как содержание воды, наличие химических сенсибилизаторов или металлических порошков. В другом исследовании Ван 7 описано сосуд под давлением 2,5 Л, под давлением с N2 и используется прихваченного метод Bruceton для определения ПМБ для основных Авес. С этой системой для основных эмульсии, с содержанием воды 16% массы были измерены MBP значения порядка 15 МПа.

Используя аналогичный давлением судно тест, Хиросаки et al. 8 сообщили результаты некоторых MBP измерений для AWE взрывчатых веществ. Они отметили, что характер (т.е. стекла или смолы) микро сферы, используются для информирования взрывчатых веществ также имеет сильное влияние на результаты. Совсем недавно, Теркотт и др. 9 разработали систему, аналогичную Ван и Хиросаки et al. и пытались использовать его для измерения MBP некоторых Авес. Однако они нашли много возможных проблем, которые могут привести к ошибочным MBP определений. В частности было отмечено, что геометрия источника зажигания (Нихром проволока катушка) никогда не были должным образом проверены для Авес. В 2008 году Теркотт и др. 10 и Чан и др. 11, разработали оба аппарата на основе калиброванный зажигание провода и связанные методологии для измерения MBP Авес. Они также используется объект для изучения зажигания характеристики типичных Авес, измерены энергии требования для получения надежного зажигания 12 и изучал влияние физических характеристик и ингредиентов на MBP широкий AWE взрывчатых веществ 13,14. В настоящее время эта методика измерения ПМБ предлагается как стандартный тест в рамках Объединенной нации перевозке опасных грузов (ООН TDG) испытания и критерии для классификации для транспорта Авес 15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Примечание: материалы и оборудование, используемое здесь перечислены в таблице материалов.

1. Подготовка зажигания провод сборки

Примечание: для этой операции рекомендуется носить перчатки нитриловые.

  1. Измерения заранее определенной длины Проволока нихромовая (НИКР) и вырезать с помощью проволоки катер. Вырезать 85 мм длины для 76,2 мм (3 ") длиной испытание клеток.
  2. Использование игл плоскогубцы носа, согнуть проволоку NiCr сделать небольшую петлю на каждом конце. С надлежащей обжимной инструмент, сращивания друг в 50 см длиной 14 американский калибр провода (AWG) твердое ядро голые медной проволоки с помощью неизолированного торцевые соединения соединителей.
    3. 1.1-1.2
  3. повторите шаг сделать столько сборки необходимости.
    Примечание: Рекомендуется подготовить несколько сборок, заранее каждого измерения MBP займет 10-15 сборок). Завершенные провода Ассамблеи показан на рисунке 1. Если все провода правильно сращивания и гофрированные к разъему, сопротивление измеряется через провода Ассамблеи (измеренные на медных проводников на обе стороны провода NiCr) должна быть меньше, чем 0,5 Ω.

2. Образец и тест ячейка подготовки

Примечание: для этой операции рекомендуется носить перчатки нитриловые.

  1. Подготовка тест клетки, состоящих из небольших цилиндрических стальных труб с длиной 7,6 см и внутренний диаметр из по крайней мере 1,6 см. обеспечить, чтобы каждый тест ячейка имеет 3 мм в ширину щели, обработанные вдоль оси позволяют газов сгорания бежать во время тестов. < b r / > Примечание: Авес электропроводных.
  2. Обеспечить, что все текущие зажигания будет идти через провод зажигания, краска интерьер каждой ячейки с высокой температуры непроводящих краски в два слоя. Заранее подготовить несколько тестовых ячеек.
  3. Подготовить несколько пробки неопрена № 0, зенкерования внутри лицом для размещения Соединители соединитель и медными жилами Ассамблеи провод зажигания.
  4. Использование горизонтальной щели на тест ячейка для вставки провода зажигания в середине ячейки. Тщательно слайд подготовленных неопрена пробку вдоль каждой медный провод и вставить их в каждый конец ячейки, чтобы не сжатый или витой провод зажигания.
  5. Тянуть провода зажигания тугой и согнуть ногу Провода медные вертикально для обеспечения их ( рис. 2, рис. 3).
  6. Ввести образец в клетку через 3 мм в ширину щели с осторожностью, чтобы избежать причинения кристаллизации образца и внедрения воздушных пустот в образце. Лопаточкой утрамбуйте вниз эмульсии для удаления воздушных пустот при необходимости. Быстро коснитесь ячейки неоднократно на столешницу для обеспечения что эмульсия оседает в пустоты. Повторить заполнение, трамбовки и нажав пока эмульсии больше не оседает любого дальнейшего.

3. Загрузка образца в сосуд под давлением

  1. подготовить сосуд под давлением, со следующими характеристиками для загрузки ячейки выборки: операционной сопротивление давления 20,7 МПа (или 3000 psig) (см. таблицу материалы), изготовлена из нержавеющей стали, чтобы избежать Долгосрочный коррозии от продуктов реакции газообразные, оснащены двумя электродами изолированные жесткие проходной, способный перевозить электрического тока до 20 A и печатью иметь давление, рейтинг эквивалентна самого судна.
    1. По соображениям безопасности, установить судна в охраняемых тестовый зал, оснащенный разрыв диска Ассамблеи (см. Таблицу материалов) разработан провентилировать сосуд под давлением, немного ниже, чем его максимальное рабочее давление.
    2. Для того чтобы вентиляционные судна после испытания, оборудовать выход газа высокого давления клапан, который может управляться дистанционно с.
      Примечание: Это может быть достигнуто различными способами. Например можно добиться, используя комбинацию Клапан электромагнитный клапан воздуха работали. Входе судна должен быть подключен к газоотводный коллектор системы из близлежащих охраняемых комнаты способны удаленно герметизирующего сосуд под давлением для выбранной начального давления с помощью сжатого цилиндр аргона (азота может быть альтернативой, но не может Будьте как инертный). Этот коллектор будет обычно пользовательские сделал из трубы высокого давления из нержавеющей стали и фитинги высокого давления сжатия и клапаны. Рекомендуется, что судна также быть оснащены 0-20,7 МПа (0-3000 psig) датчики давления в.
  2. Ввести тест ячейка с образцом (подготовлен в разделе 2) в сосуд под давлением. Позиция его длинной оси горизонтально с разрезом на верхней части ( рис. 2). Подключите голые Провода медные электроды внутри судна. Убедитесь, что не касаясь тела судна. Закрыть и опечатать сосуд под давлением.
  3. С помощью мультиметра убедитесь, нет электрического контакта между электродами и тело сосуд под давлением.
    Примечание: Если любой контакт обнаружен между электродом и корпусом судна, должны быть определены ее причину(ы) и необходимо принять меры по его ликвидации, перед началом тестирования.

4. Выполнение теста

  1. в охраняемых номер, подключить сигнал от датчика давления для сбора данных (см. таблицу материалов) или доступные осциллограф. Кроме того Подключите напряжение через резистор шунта высокой точности для сбора данных (или осциллографа). Убедитесь, что этот резистор шунта связано также в серии с источника постоянного тока. Подключите серии к электродам на сосуд под давлением для питания постоянного тока через провод NiCr.
    Примечание: Зная его сопротивление, напряжение через резистор этот шунт обеспечивает измерение текущей зажигания.
  2. Старт системы сбора данных на основе PC (или доступных осциллограф).
  3. Удаленно закрыть судна ' s выпускной клапан (см. раздел 3.1 Примечание). С помощью сжатого аргона цилиндров в документе номер и газового коллектора (описано в разделе 3), начало герметизирующего судно до требуемого начального давления для test.
    Примечание: В зависимости от формулировки ТРЕПЕТ, это давление может варьироваться везде от 0,3 до 19,3 МПа (50 до 2500 Ман.). Если это первый тест с данного продукта AWE, сделайте обоснованное предположение о MBP, основанный на разработке образца, чтобы решить, на какое давление этого первого испытания должны быть выполнены.
    1. Раз герметизация достигается, закройте судна ' s впускной клапан и оставить судно под давлением 5-10 мин для проверки, что система имеет никаких существенных утечек. После того, как это установлено, повторно откройте клапан впуска, отрегулировать давление для выбранной начальное значение и повторно закрыть впускной клапан. При обнаружении скорости значительные утечки, отложить тестирование до тех пор, пока требуется обслуживание выполнено.
  4. Включите константа текущего источника и позволяют 10.5 A текущего потока через провод зажигания. Сохранить текущий до тех пор, пока образец воспламеняется и тает провода зажигания, остановки потока текущего; Ожидается, что это снять несколько s. повернуть блок питания после зажигания имело место и давление начала увеличить.
    Примечание: Давление может пройти через один или два минимумов и максимумов и должны начать, чтобы уменьшить непрерывно. Когда это произошло, через дополнительные 10 минут прежде чем делать что-нибудь.
  5. После завершения теста, удаленно открыть выпускной клапан и излить все газы сгорания до соответствующей выхлопной системы. Медленно очистки аргоном несколько мин для удаления всех видов токсичных газов перед открытием судна. Убедитесь, что судно вернулся к атмосферного давленияуверен, до повторного ввода в экзаменационную комнату.
  6. Блокировки постоянного тока питания (либо с помощью замка, ключ или отсоединения его от сети переменного тока) и ходить в комнату сосуд давления. Носить маску для лица с соответствующим общего назначения картридж, откройте судна. Восстанавливаться в испытательной камере, отменяя медными жилами от электродов и запишите все визуальные наблюдения.
    1. , Удалив неопрен пробки стараться соблюдать сколько образца сожжена. Далее этот документ эти наблюдения, принимая фотографии. После завершения, тщательно очистить судна (см. раздел 6).
      Примечание: из этих наблюдений, если образец полностью сгорел (фронт горения достигла стены в испытательной камере; небольшое количество выборки могут быть оставлены на Неопрен пробки), результат считается ' идти '. Уменьшение давления для следующего теста. В противном случае результат считается ' запретной ' и давление должны быть увеличены для следующего испытания (см. типичный наблюдений в рисунке 4A). Запись давления от датчика может также использоваться в качестве доказательств устойчивое горение или нет ( рис. 4B).
  7. Используйте шаги, описанные в разделе 5 ниже для анализа приобретенного тока и данные давления. Повторите шаги 4.1-4.6 постепенно снижая давление увеличивает (или уменьшает) до MBP установлено нужной степени точности (см. типичные примеры на рис. 5).
    1. Выполнить как минимум 10-12 испытаний, с помощью этого ' прихваченного ' методология.
      Примечание: Цитирует MBP должны быть среднее между начального давления из самых ' запретной ' событие (P n, Макс) и что из самых низких ' идти ' событие (P g, мин) ( Рисунок 5). Погрешностей на измеренных MBP должен быть указан как:
      Equation

5. Анализ данных

Примечание: см. рис. 6 в качестве примера график, показывающий эксперимент анализируемого MBP.

  1. Сначала определить время, t 0, при включении зажигания провод (ток внезапно увеличивается до 10.5 A). Определить время, когда сгорел провода зажигания (ток внезапно возвращается к 0), t b. Записать разница Δt w = t b – т 0 как " провод продолжалась " время.
  2. Определить средний зажигания провод ток, я iw; это среднее значение всех точек данных текущей записи между 0 t и t b. Определите время, когда давление трассировки сначала отклоняется от первоначального базового, t p0. Записать разница Δt p = t Р0 – т 0 как " время давление расти ".
  3. Определить среднее начальное давление, P, я; это среднее значение всех точек данных записи давления между t 0 и т p0. Определить максимальное давление, P Макс; Это максимальное значение давления записи.
    Примечание: Давление трассировки может содержать несколько минимумов и максимумов.
  4. Найти последний максимум (непосредственно перед давление начинает непрерывно уменьшаться при завершении записи); это время остановки записи (t s). Вычислить разницу Δt b = t s – t Р0 и введите его в качестве " сжечь время ".

6. Очистка

  1. чистые и повторного использования тест клетки как можно больше. Распоряжаться тест ячейка, когда выяснилось, что твердых остатков очень трудны для того очистить вне. Очистите ячейки с воды, этанола и бумажных полотенец. Если повреждена непроводящих краска, перерисовке ячейки перед повторным использованием it.
    Примечание: Использование soap или любого моющего средства для очистки клетки не рекомендуется, поскольку остатки моющего средства может дестабилизировать сурфактанта в некоторых эмульсии составов.
  2. Очистить судна после каждого запуска.
    Примечание: Носить маску для лица с соответствующим общего назначения картриджи рекомендуется для лица, Чистка судна. Некоторые формулировки, особенно те, которые содержат химические сенсибилизаторов, может создать больше раздражает остатков, чем другие.
  3. Удаление грязи и влаги от сосуд под давлением, используя бумажные полотенца, применение воды или этанола при необходимости. Убедитесь, что электродов производится аналогичным образом, в том числе шайбами и гайками.
  4. В конце дня, вернуть все неиспользуемые образцы материалов и отходов в место хранения (обычно журнал взрывчатых веществ).
  5. Отключение системы сбора данных и компьютера (или запоминающий осциллограф).
  6. Закройте главный клапан баллона аргоном (или азота) и кровоточат линии аргон (или азота).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Типичный сырье сигналы от теста, что приводит к полностью распространенные события (т.е. «go») показано на рисунке 6. Текущий зажигания (синяя кривая) видели прийти в t0 = 0 и оставаться на до тех пор, пока проволока NiCr ожоги на tb = 19.1 s. Вычисленный средняя зажигания текущего (то есть среднее значение всех точек данных между t0 иb t это яhw = 10.59 а. На запись давления (красная кривая), первым признаком явный отход от первоначальной базовой наблюдается при tp0 = 17,3 s. Вычисленное среднее начальное давление (то есть среднее значение всех точек данных между t0 и tp0) – P,я = 4.924 МПа (700 Ман.). От tp0, считается, что давление быстро увеличить максимум PМакс = 6.095 МПа (870 psig) ts = 33.7s. На данный момент фронт горения достигла внутренние стены клетки и давление быстро уменьшается, как горение прекращается.

Протокол измерений ПМБ, представленные здесь была разработана путем тщательного изучения многих физических эффектов, которые могут повлиять на результаты измерений. Путем публикации нескольких документов были представлены MBP данные на очень широкий спектр AWE составов, таким образом создания полезность и 16 воспроизводимости измерения предлагаемого протокола.

В частности четко продемонстрирована преобладающее влияние содержание воды на MBP AWE формулировки. Это можно увидеть на рисунке 5 показаны MBP данные для пяти AWE составов с содержанием воды колеблется от массового 11,7 и 24,8 процента (%). Для этих пяти эмульсий окислителя решение consist of только нитрата аммония и воды во время фазы (масло + ПАВ) объем нефти и композиция находилась фиксированной. Можно отметить, что, для каждого измерения, серии 12-16 испытаний были выполнены. Для каждого измерения две короткие горизонтальные полосы указывают давления интервал между высоким «запретной (или частично)» события и низкие «go», как указано в протоколе выше. Это хорошо иллюстрирует сильную зависимость MBP этих конкретных формул на содержание воды. На рисунке 5можно также отмечено, что разброс данных MBP гораздо выше для двух формул с низким содержанием воды (EM4 и EM5). Поскольку эти формулы содержат только нитрата аммония в их решении окислителя (без других солей), они имеют кристаллизации сравнительно высокой температуры и, таким образом, могут быть более склонны к кристаллизации после манипуляции. Это может вызвать определенную степень неравномерности в образцах и, следовательно, более важным разброс данных.

Figure 1
Рисунок 1: завершить монтаж провода зажигания. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: типичный MBP тест ячейка с установленной зажигания Ассамблеи и эмульсии образца. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: тест ячейка. (A) собранный тест ячейка незадолго до введения пробы эмульсии через щели. (B) вид тест ячейка из одного открытого конца с неопрен пробка удалены, показывая детали NiCr провода вдоль оси ячейки из нержавеющей стали. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: визуальные наблюдения и записи давления. (A) типичные визуальные наблюдения за «Go» (слева) и «Закрытых» (справа) событий. (B) типичный давление записи для «Go» & «Закрытых» события. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: резюме результатов измерений MBP нитрата аммония/вода AWE формул. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: пример эксперимента анализируемого MBP. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Наша работа показал, что линейной проволоки геометрии с 0,5 мм диаметр NiCr прямой провод, так и 10 до 16 a тока зажигания было достаточно зажечь Авес с содержанием воды до 25% по массе. Для высокой вязкости формулировки (например, продуктов упакованных эмульсия) горизонтальные и вертикальные конфигурации обеспечивают практически идентичные результаты 17. Однако для низкой вязкости формулы (например, сыпучих продуктов эмульсии) эффекты гравитации в вертикальной конфигурации побудить эмульсии потока, который нарушает процесс зажигания. В этих случаях предоставлять действительный и воспроизводимые результаты 17было обнаружено горизонтальной конфигурации. Следует отметить, что MBP значения, полученные в работе для высокого содержания эмульсий значительно ниже, чем те, которые сообщали Ван 7 для аналогичной продукции. Эта разница, вероятно, объясняется тем, что в его случае, источник зажигания был катушки геометрии, которая является менее эффективным для передачи энергии в эмульсии, по сравнению с прямой цилиндрической геометрией, используемые в настоящей работе. Кроме того Если катушка состоит из слишком малого диаметра проволоки или если петли слишком близко друг к другу, катушки зажигания может сжечь преждевременно, прежде чем эмульсии могут быть зажжены. В таком случае это очень вероятно, что неспособность воспламенение может путать с отказ распространить.

В качестве примера, для типичного поверхности сыпучие AWE например EM6 (17,4% воды, рис. 5), ПМБ, измеренная с настоящей цилиндрической геометрией является 8.2 МПа. ПМБ, процитированному Ван на аналогичный продукт с меньшим количеством воды (16,0% воды), используя геометрию катушки, был 15,2 МПа 7, которая почти в два раза выше. Кроме того используя геометрию катушки с же Нихром проволока используется в настоящей работе, было установлено, что аналогичные эмульсии с 16,8% воды может не зажигается на устойчивое горение, даже при первоначальном давлении до 15,8 МПа 9. В сравнении эмульсии, расследовались в настоящей работе, которая была содержание воды достигает 24,8%, может все быть воспламенено для устойчивого горения при давлениях ниже 15 МПа.

Как и ожидалось, данные, полученные в работе четко показывает, что содержание воды основных ингредиента, контролируя MBP Авес. Исследована также роль несколько других ингредиентов в некоторых деталях. Однако многие неожиданные эффекты некоторых ингредиентов (нитрат натрия и стеклянных микросфер, для примера) были свидетельствует 14 и в полной мере понять, как их присутствие влияет на зажигание и распространения потребуются дополнительные исследования сжигание в этих системах AWE.

Теста, как описано в протоколе выше, был добавлен к требованиям для разрешения бризантных взрывчатых веществ в Канаде взрывчатых веществ регулирования Отдела природных ресурсов Канады 18. Он стал проверки авторизации для принятия взрывчатых веществ с помощью насосов или шнеки. Этот тест также было предложено в качестве альтернативы к ООН TDG серии 8c тест (тест Коенена) 19 для Авес. Принятие теста в настоящее время в ожидании дальнейшего обсуждения в рамках неофициальной корреспондентской группы под руководством Канады 20. Эта группа состоит из семи международных компетентных органов и четыре государственных организаций. Более подробная информация о протоколе выше можно получить, связавшись с авторами.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что они не имеют никаких финансовых интересов.

Acknowledgments

Разработка протокола испытаний, о которых сообщалось в этой публикации результатов от совместного исследовательского проекта между природных ресурсов Канады (CanmetCERL, R взрывчатых веществ & раздел D) и Орика интеллектуального анализа служб. Полностью признается разрешение Орика интеллектуального анализа служб публиковать неимущественные информацию по этому вопросу. Участие CanmetCERL в аналитической секции для физических характеристик различных Авес, подготовлен всей работе является также с благодарностью.

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

Химия выпуск 128 нитрат аммония коммерческих взрывчатых веществ проволоки воспламенения горения минимальное давление взрывчатых веществ на водной основе эмульсионных взрывчатых веществ горение опасных взрывчатых веществ
Минимальный горения давления на водной основе эмульсионных взрывчатых веществ
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