Waiting
Login processing...

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

Chemistry

حرق الضغوط الناجمة عن المتفجرات مستحلب المياه على أساس الحد الأدنى

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

Summary

نحن الحالي استناداً إلى جهاز هوتويري الإشعال في حاوية الضغط ووضع منهجية المرتبطة بها قياس ضغط الحد الأدنى المطلوب للحث على احتراق مستمر في المياه على أساس مستحلب المتفجرات. ويحسن هذا الأسلوب وصف المنتج للسماح لأحد استخدامها بأمان أكثر أثناء الضخ والخلط بين عمليات.

Abstract

ويصف هذه المخطوطة بروتوكولا لقياس ضغط الحد الأدنى المطلوب لحرق المستدام للمياه على أساس مستحلب المتفجرات. ضخ المياه على أساس مستحلب المتفجرات لنسف التطبيقات يمكن أن تكون خطرة جداً، كما يتبين من عدد من الحوادث مضخة العالم في العقود الأخيرة، بما في ذلك بعض التي أسفرت عن قتلى. في كندا، وقد أدى الاعتراف بهذا الخطر لوضع مبادئ توجيهية الضخ التي أيدتها في صناعة المتفجرات و "الشعبة التنظيمية المتفجرة" من الحكومة الكندية. ولوحظ في هذه المبادئ التوجيهية، أن يوفر الحد الأدنى حرق الضغوط (MBP) تقاس في مختبر دليل جيد لوصف سلوك هذه المنتجات في أنظمة الضخ. أيضا استدعاء نفس المبادئ التوجيهية لتصميم نظم المضخات التي تمنع الضغوط من تجاوز MBP المنتج يتم ضخها، كلما كان ذلك ممكناً،. وقت نشر هذه المبادئ التوجيهية، هناك منهجية لقياس هذه القيم MBP لكن ابدأ وقد تم التحقق من قياس MBP من نترات الأمونيوم المياه على أساس مستحلبات (عويس). عويس تستخدم الآن على نطاق واسع أكثر بكثير من أي متفجرات المستندة إلى الماء والسلائف الأخرى بالجملة في الموقع عمليات تحميل.

مختبر أبحاث المتفجرات الكندية (كانميتسيرل) وقد تم إجراء البحوث على مدى السنوات العشر الماضية لوضع بروتوكول اختبار المصادق عليها لقياس وتفسير قيم MBP الممثل عويس. وسيجري وصف الاختبار، كما أنها أنجزت اليوم، والعناصر الحيوية سوف يمكن تبريرها بالرجوع إلى البيانات المنشورة مؤخرا. ستعرض نتائج القياسات MBP، منتجات تتراوح من الرعب،. وستناقش أيضا إدراج اختبار MBP في معايير الاختبار للحصول على إذن المتفجرات في كندا.

Introduction

نترات الأمونيوم المياه على أساس المستحلب (AWE) المتفجرة اخترع في عام 1961. وهو يتألف من قطرات مجهرية من حل السائل المؤكسد محاطة بمرحلة نفط مستمر. مستحلب مستقرة ومفيدة من الناحية العملية أول تفجير المتفجرات وضعت هارولد ف. بلوم في الولايات المتحدة الأمريكية (1969) 1،2. ومع ذلك، تسويق ناجحة لهذا النوع من المتفجرات لم يحدث حقاً قبل بداية الثمانينات.

مع اتساع نطاق عمليات التعدين الحديثة وظهور سريع السائبة المتفجرة تحميل منهجية، بكميات كبيرة جداً من المتفجرات رهبة يمكن تصنيعها ونقلها. عادة ما ينقل واحد ناقلة حمولة 20 طناً من الرعب والعديد من حمولات الشاحنات هذه ضرورية عادة لتحميل انفجار واحد فقط. بدء عرضي هذا كميات كبيرة من المتفجرات سيكون كارثيا لا سيما و، ولذلك، مطلوب معرفة جيدة بخواصها الخطرة لتصميم أنظمة المناولة المأمونة المطابقة. رغم أنه من المعروف جيدا أن المستحلبات غير حساسة نسبيا للأحداث الميكانيكية (أي أحداث الأثر والاحتكاك)، الانفجارات العرضية قد لا يزال الإبلاغ عن 3 أثناء التعامل مع هذا النوع من المتفجرات، لا سيما في ضخ التطبيقات.

كان معروفا منذ سبعينيات القرن العشرين 4 ضغط المحيطة الحد أدنى المطلوب للاكتفاء الذاتي الاحتراق يأخذ مكانة في المتفجرات المستندة إلى الماء. وعادة ما سمي هذه القيمة الأخيرة "الحد الأدنى حرق الضغط" (MBP). من وجهة نظر سلامة، المعرفة بهذه العتبة قد تسمح مصنعين لتقدير أفضل ضغوط التشغيل المأمون لمعدات مناولة مختلف.

وقد نشرت إدارة الموارد الطبيعية من حكومة كندا "المبادئ التوجيهية لضخ المياه على أساس المتفجرات" 5، التي تنص على أن استخدام الضغوط ضخ أقل بكثير MBP مستحلبات أو واتيرجيلس ممارسة سلامة جيدة. ينبغي أن يلاحظ أن هذه المبادئ التوجيهية قد صممت بالتعاون بين الشركات التجارية الأكثر و، في الولايات المتحدة الأمريكية، معهد صناع للمتفجرات (IME) كما نشرت مبادئ توجيهية مماثلة جداً 6. ومع ذلك، في هذه الوثائق، كان هناك أي وصف أو وصفه طبية حول الكيفية التي ينبغي أن تقاس MBP.

وأفيد في العقود الأخيرة، سوى عدد قليل من الدراسات المتصلة بالقياسات MBP. تشان et al. 4 ذكرت نتائج القياسات MBP للمتفجرات واتيرجيل، التي أيضا من نترات الأمونيوم والمستندة إلى الماء. وقد خلصوا إلى يمكن أن MBP تبعية قوية على عدة عوامل صياغة محتوى الماء، وجود محسسات الكيميائية أو المساحيق المعدنية. وفي دراسة أخرى، وانغ 7 وصف وعاء ضغط 2.5 لتر الضغط مع ن2 ويستخدم أسلوب بروسيتون صعودا ونزولاً إلى تحديد MBP عويس الأساسية. مع هذا النظام، قيست قيم MBP وسام 15 الآلام والكروب الذهنية مستحلب أساسية على محتوى مياه من 16% الشامل.

استخدام مماثل الضغط اختبار السفينة، هيروساكي et al. 8 قد أفادت نتائج بعض القياسات MBP للمتفجرات رهبة. وقد أشاروا إلى أن الطبيعة (أي من الزجاج أو الراتنج) المجالات الدقيقة المستخدمة لتوعية بالمتفجرات أيضا له تأثير قوي على النتائج. في الآونة الأخيرة، توركوت et al. 9 طورت نظام مشابه لأن وانغ وهيروساكي et al.، وحاولت استخدامها لقياس MBP لبعض عويس. ومع ذلك، قد وجدوا العديد من المشاكل المحتملة التي قد تؤدي إلى قرارات MBP الخاطئة. ولوحظ على وجه الخصوص، أن هندسة مصدر الإشعال (لفائف أسلاك نيتشرومي) ابدأ المصادقة بشكل صحيح عويس. في عام 2008، توركوت et al. 10 وتشان et al. 11، وضعت كل جهاز على أساس نظام أسلاك إشعال معايرة ومنهجية مرتبطة قياس MBP عويس. كما تستخدم المنشأة لدراسة خصائص الإشعال عويس نموذجي، قياس متطلبات الطاقة للحصول على موثوقية الإيقاد 12 ودرس تأثير الخصائص الفيزيائية والمكونات على MBP من مجموعة متنوعة من رهبة المتفجرات 13،14. هذه التقنية قياس MBP يقترح حاليا كاختبار قياسي ضمن الاختبارات "المتحدة الأمة نقل البضائع الخطرة" (لجنة الأمم المتحدة) ومعايير للتصنيف للنقل عويس 15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: المواد والمعدات المستخدمة هنا هي المدرجة في "الجدول للمواد"-

1. "إعداد الجمعيات أسلاك الإشعال"

ملاحظة: ينصح بارتداء القفازات النتريل لهذه العملية.

قياس طول محدد سلفا من أسلاك نيتشرومي (نيكر)
  1. وقطع تستخدم قطع أسلاك. قطع 85 ملم لطول 76.2 مم (3 ") طويلة اختبار الخلايا.
  2. استخدام إبرة الآنف كماشة، ثني الأسلاك نيكر جعل حلقة صغيرة في كل نهاية. مع أداة العقص سليم، ولصق كل واحد إلى طول 50 سم من 14 مقياس الأسلاك الأمريكي (الفريق العامل المخصص) الأساسية الصلبة العارية الأسلاك النحاسية باستخدام موصلات لصق الأغلفة عقب نهاية.
  3. "كرر الخطوة" 1، 1، 1-2 لجعل العديد من الجمعيات كما هو مطلوب.
    ملاحظة: من المستحسن إعداد العديد من التجميعات التي سوف تتخذ مقدما عن كل قياس MBP التجميعات 10 إلى 15). جمعية سلك مكتملة يرد في الشكل 1. إذا تقسم كل الأسلاك بشكل صحيح ومجعد إلى الموصل، المقاومة تقاس عبر أسلاك الجمعية (مقيسة على الموصلات النحاسية على جانبي الأسلاك نيكر) يجب أن يكون Ω أقل من 0.5-

2. عينة وإعداد اختبار الخلية

ملاحظة: ينصح بارتداء القفازات النتريل لهذه العملية.

اختبار
  1. تحضير خلايا كل منها يتألف من أنبوب الصلب أسطواني صغير بطول 7.6 سم و قطر داخلي لمالا يقل عن 1.6 سم. التأكد من أن كل خلية الاختبار قد فتحه 3 مم على نطاق المنظومة تشكيلة على طول المحور للسماح لغازات الاحتراق الهرب أثناء الاختبارات. < ب r/> ملاحظة: عويس موصلة كهربائياً.
  2. لضمان أن جميع الاشتعال الحالية سوف تذهب من خلال أسلاك الإشعال، الطلاء داخل كل خلية مع المعاطف اثنين من الطلاء غير موصل في درجات حرارة عالية. إعداد عدة اختبار الخلايا مقدما.
  3. إعداد عدة سدادات النيوبرين رقم 0 بالتوسيع الداخل الوجه لاستيعاب لصق الموصلات والموصلات النحاسية الجمعية أسلاك الإشعال.
  4. استخدام الأفقي ذبحوا في الخلية اختبار لإدراج أسلاك الإشعال في منتصف الخلية. الشريحة سداده النيوبرين معدّة على طول كل الأسلاك النحاسية بعناية وإدراجها في نهاية كل من الخلية، وضمان أن أسلاك الإشعال غير مضغوط أو ملتوية.
  5. سحب أسلاك الإشعال مشدود وينحني الساق الأسلاك النحاسية عمودياً لأمن لهم ( الشكل 2 و الشكل 3)-
  6. إدخال العينة في الخلية عن طريق 3 مم على نطاق المنظومة شق بحذر لتجنب التسبب في تبلور العينة والأخذ بفراغات الهواء في العينة. استخدام ملعقة احش أسفل الطبقة الحساسة لإزالة الفراغات الجوية إذا لزم الأمر. بسرعة اضغط الخلية مرارا وتكرارا على كونترتوب لضمان أن مستحلب يستقر في الفراغات. كرر ملء ودك والتنصت حتى المستحلب لم يعد يستقر أي زيادة.

3. تحميل العينة في "وعاء الضغط"

  1. إعداد وعاء ضغط مع الخصائص التالية لتحميل الخلية عينة: تعمل على مقاومة الضغط من 20.7 الآلام والكروب الذهنية (أو بسيج 3,000) (انظر الجدول للمواد)، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنب أضرار التآكل طويلة الأمد من نواتج التفاعل الغازي، مجهزة بقطبين فيدثرو جامدة معزولة قادرة على حمل تيار كهربائي يصل إلى 20 ألف، ومختومة بضغط تصنيف معادل للسفينة نفسها-
    1. لأسباب تتعلق بالسلامة، تثبيت السفينة في غرفة اختبار محمية مجهزة بتمزق القرص الجمعية (انظر الجدول للمواد) مصممة للتنفيس عن السفينة عند ضغط أقل قليلاً من أقصى ضغط التشغيل.
    2. من أجل التنفيس عن السفينة بعد اختبار، تجهيز منفذ الغاز مع صمام الضغط العالي التي يمكن تشغيلها عن بعد.
      ملاحظة: هذا يمكن أن يتحقق بطرق مختلفة. على سبيل المثال، فإنه يمكن تحقيقها باستخدام مزيج صمام صمام هواء/تشغيل الملف لولبي. يجب أن تكون متصلاً مدخل السفينة غاز تعمل منظومة متعددة من غرفة محمية قريبة قادرة على بعد الضغط على وعاء الضغط إلى ضغط أولى مختارة باستخدام اسطوانة مضغوطة من الأرجون (النيتروجين قد يكون بديل ولكن لا يجوز يكون كما خاملة). سيكون هذا المشعب مخصصة عادة مصنوعة من أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الضغط العالي، وتركيبات ضغط عالي الضغط والصمامات. من المستحسن أيضا أن السفينة تكون مجهزة إلى 0-20.7 ميغاباسكال (0-3,000 بسيج) الضغط على المفاتيح.
  2. إدخال خلية اختبار بالعينة (أعد في القسم 2) في وعاء الضغط. ضع لها محور طويل أفقياً مع الشق في الأعلى ( الشكل 2). قم بتوصيل الأسلاك النحاسية العارية الأقطاب داخل السفينة. ضمان السابقة عدم لمس جسم السفينة. إغلاق وختم وعاء الضغط.
  3. باستخدام مقياس متعدد ضمان وجود لا تماس كهربائي بين كل قطب كهربائي وجسم السفينة الضغط.
    ملاحظة: إذا تم الكشف عن أي اتصال بين قطب وجسم السفينة، يجب أن تتقرر الأسباب والإجراءات الواجب اتخاذها للقضاء عليه قبل أن يمكن الشروع في اختبار-

4. أداء اختبار

  1. في الغرفة المحمية، توصيل الإشارة من الضغط على المفاتيح للحصول على البيانات (انظر الجدول للمواد) أو الذبذبات المتوفرة. أيضا، قم بتوصيل الجهد عبر المقاوم التحويلة دقة عالية للحصول على البيانات (أو الذبذبات). تأكد من توصيل هذا المقاوم التحويلة أيضا في سلسلة مع مصدر الحالي مستمر. الاتصال السلسلة الأقطاب في وعاء الضغط الإمدادات الحالية من خلال أسلاك نيكر ثابت-
    ملاحظة: معرفة مقاومته، والجهد عبر هذا المقاوم التحويلة يوفر مقياسا للاشتعال الحالية-
  2. بدء تشغيل نظام حيازة البيانات المستندة إلى الكمبيوتر (أو الذبذبات المتاحة)-
  3. عن بعد إغلاق السفينة ' صمام منفذ s (راجع قسم 3.1 علما). باستخدام اسطوانة مضغوطة أرجون في الصك غرفة والمتشعبة الغاز (كما هو موضح في القسم 3)، بدء الضغط على السفينة للضغط الأولية المطلوبة من أجل test.
    ملاحظة: اعتماداً على صياغة الرهبة، هذه الضغوط يمكن أن تختلف في أي مكان من 0.3 إلى 19.3 الآلام والكروب الذهنية (50 إلى 2500 بسيج). إذا كان هذا هو أول اختبار مع منتج معين من الرعب، جعل تكهنا من MBP، استناداً إلى وضع العينة، للبت في ما هو الضغط يجب إجراء هذا الاختبار الأول. ويتحقق
    1. ذات مرة، أغلق السفينة ' صمام الفتحة s وترك السفينة الضغط لمدة 5 إلى 10 دقائق للتأكد من أن النظام قد لا يوجد تسرب كبير. حالما يتم إنشاء هذا، إعادة فتح صمام الفتحة وضبط الضغط إلى القيمة الأولية المختارة، وإعادة إغلاق صمام مدخل. إذا تم الكشف عن معدل تسرب كبير، تأجيل اختبار حتى تم أداؤه الصيانة المطلوبة.
  4. تشغيل الثابت الحالي المصدر والسماح 10.5 ألف الحالية لتدفق من خلال أسلاك الإشعال. إبقاء الحالية على حتى العينة تشتعل وتذوب أسلاك الإشعال، وقف تدفق الحالية؛ ومن المتوقع أن تأخذ منحى س. قليلة الإمداد بالطاقة بعد حدث الإشعال وقد بدأ الضغط لزيادة-
    ملاحظة: الضغط الذي قد تذهب من خلال واحد أو اثنين من الحدود الدنيا والحدود القصوى، وينبغي أن تبدأ في الانخفاض بشكل مستمر. عندما حدث هذا، انتظر مين 10 إضافية قبل القيام بأي شيء.
  5. بمجرد الانتهاء من الاختبار، بعد فتح صمام مأخذ وتنفيس جميع غازات الاحتراق إلى نظام عادم ملائمة. التصريف ببطء مع الأرجون لمدة دقائق قليلة لإزالة جميع أنواع الغازات السامة قبل فتح السفينة. ضمان السفينة العودة إلى برية المحيطةبالتأكيد قبل إعادة الدخول إلى غرفة الاختبار.
  6. لوك خارج السلطة الحالية ثابتة العرض (أما باستخدام قفل مفتاح أو توصيله من طاقة التيار المتردد) وسيرا على الأقدام إلى غرفة الضغط السفينة. ارتداء قناع لوجه مع خرطوشة الأغراض العامة المناسبة، فتح السفينة. فترة نقاهة الخلية اختبار بالتراجع عن الموصلات النحاسية من الأقطاب، ويدون جميع الملاحظات البصرية.
    1. عن طريق إزالة النيوبرين سدادات في محاولة لمراقبة كم من العينة قد أحرقت. مواصلة توثيق هذه الملاحظات بأخذ صور فوتوغرافية. وبمجرد الانتهاء من تنظيف السفينة بدقة (انظر الفرع 6)-
      ملاحظة: من هذه الملاحظات، إذا كانت العينة قد أحرقت تماما (جبهة الاحتراق وصلت إلى جدار الخلية اختبار؛ ويمكن أن يترك كمية صغيرة من العينة على سدادات النيوبرين)، يعتبر النتيجة ' يذهب '. انخفاض الضغط من أجل الاختبار التالي. خلاف ذلك يعتبر النتيجة لتكون ' المحظورة ' ويجب زيادة الضغط القادم اختبار (انظر الملاحظات نموذجية في الشكل 4A). يمكن أيضا استخدام سجل الضغط من محول كدليل على احتراق مستمر أم لا ( الشكل 4)-
  7. استخدم الخطوات الموضحة في القسم 5 أدناه تحليل الحالية المكتسبة وضغط البيانات. كرر الخطوات من 4، 1 إلى 4.6 بينما تتناقص تدريجيا زيادة الضغط (أو إنقاص) حتى MBP قد حددت بالدرجة المطلوبة من الدقة (انظر الأمثلة النموذجية في الشكل 5)-
    1. تنفيذ الحد أدنى من 10 إلى 12 الاختبارات باستخدام هذا ' صعودا ونزولاً ' المنهجية.
      ملاحظة: يجب أن تكون MBP نقلا عن الوسط بين الضغط الأولى من أعلى ' المحظورة ' الحدث (ف ن، كحد أقصى)، وأن من أدنى ' اذهب ' الحدث (ع ز، دقيقة) ( الشكل 5). يجب أن يتم تحديد شريط خطأ في MBP المقاسة ك:
      Equation

5. تحليل بيانات

ملاحظة: انظر الشكل 6 على سبيل مثال لرسم يظهر تحليل تجربة MBP.

  1. أولاً تحديد الوقت، ر 0، عندما تم تشغيل أسلاك الإشعال (الحالية فجأة يزيد على 10.5 ألف). تحديد وقت عندما احترقت أسلاك الإشعال (الحالي يعود فجأة إلى 0)، تي ب. تسجيل الفرق Δt ث = t ب – ر 0 " استمرت الأسلاك " الوقت.
  2. تحديد أسلاك الإشعال المتوسط الحالي، أنا iw؛ وهذا هو المتوسط من جميع نقاط البيانات من السجل الحالي بين ر 0 و t ب. تحديد وقت عندما تتبع الضغط أولاً ينحرف عن خط الأساس الأولى، تي p0. تسجيل الفرق Δt ف = t p0 – ر 0 كما " الوقت "ارتفاع الضغط" ".
  3. تحديد متوسط الضغط الأولى، ف أنا؛ وهذا هو المتوسط من جميع نقاط البيانات من سجل الضغط بين تي 0 و تي p0. تحديد أقصى ضغط، ف كحد أقصى؛ وهذا هو الحد الأقصى لقيمة السجل الضغط.
    ملاحظة: تتبع الضغط قد تحتوي على عدد من الحدود الدنيا والحدود القصوى-
  4. تحديد الحد الأقصى للماضي (قبل الضغط يبدأ في الانخفاض بشكل مستمر عند اكتمال حرق)؛ وهذا هو وقت إيقاف الحرق (t s). حساب الفرق Δt ب = t s – تي p0 وأدخل عليه " "وقت حرق" ".

6. تنظيف

  1. نظيفة وإعادة الاختبار الخلايا قدر الإمكان. التخلص من خلية الاختبار كلما تبين أن المخلفات الصلبة صعبة جداً لتنظيف. تنظيف الخلايا مع منشفة المياه، والإيثانول والورق. في حالة تلف الطلاء غير موصل، إعادة رسم الخلية قبل إعادة استخدام عليه.
    ملاحظة: باستخدام الصابون أو أي منظفات لتنظيف الخلايا غير مستحسن بسبب بقايا المنظفات قد تزعزع استقرار السطح في بعض الصياغات مستحلب.
  2. تنظيف السفينة بعد تشغيل كل.
    ملاحظة: ارتداء قناع لوجه مع خراطيش الأغراض العامة المناسبة يوصي للشخص تنظيف السفينة. يمكن إنشاء بعض الصياغات، خصوصا تلك التي تحتوي على مواد كيميائية محسسة، بقايا مزعجة أكثر من غيرها-
  3. إزالة الاوساخ والرطوبة من وعاء الضغط باستخدام مناشف ورقية، وتطبيق المياه أو الإيثانول كما هو مطلوب. ضمان أن يتم تنظيف أقطاب كهربائية بطريقة مماثلة، بما في ذلك الغسالات والمكسرات.
  4. في نهاية اليوم، عودة جميع المواد عينة غير المستخدمة والنفايات إلى موقع تخزين مناسبة (عادة مجلة متفجرات)-
  5. إيقاف تشغيل نظام حيازة البيانات وجهاز الكمبيوتر (أو مخزن الذبذبات).
  6. إغلاق الصمام الرئيسي على الاسطوانة الأرجون (أو النيتروجين) وتنزف خطوط الأرجون (أو النيتروجين).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وترد إشارات الخام نموذجية من اختبار أسفر عن حدث منشور كاملا (أي "الذهاب") في الشكل 6. اشتعال الحالية (المنحنى الأزرق) ويعتبر هيا ر0 = 0 وحتى الحروق نيكر الأسلاك في تيب = 19.1 s. اشتعال متوسط محسوب الحالية (أي متوسط من جميع نقاط البيانات بين ر0 و tب الأولالأب = 10.59 ألف سجل الضغط (المنحنى الأحمر)، لوحظ أول بادرة من خروج واضح عن خط الأساس الأولى لتحدث في تيp0 = 17.3 s. يحسب متوسط الضغط الأولية (أي متوسط من جميع نقاط البيانات بين ر0 و tp0) هو فأنا = 4.924 الآلام والكروب الذهنية (700 بسيج). من tp0، يعتبر الضغط لزيادة سرعة بحد أقصى فماكس = 6.095 الآلام والكروب الذهنية (870 بسيج) في ts = 33.7s. عند هذه النقطة وصلت الجبهة حرق الجدار الداخلي للخلية والضغط ينخفض بسرعة كما يتوقف الاحتراق.

وقد وضع بروتوكول القياس MBP المعروضة هنا من خلال دراسة متأنية للعديد من الآثار المادية التي يمكن أن تؤثر على نتائج القياسات. من خلال نشر عدة وثائق، عرضت MBP بيانات بشأن طائفة واسعة جداً من تركيبات رهبة، وبالتالي وضع جدوى و إمكانية تكرار نتائج 16 من البروتوكول القياس المقترحة.

على وجه الخصوص، تأثير محتوى الماء راجحة على الصياغات MBP الرعب قد أظهر بوضوح. وهذا يتضح في الشكل 5 تظهر البيانات MBP لخمسة رهبة تركيبات مع محتوى المياه متفاوتة بين 11.7 و 24.8 في المائة الشامل (%). لهذه المستحلبات الخمسة، الحل مؤكسد تألفت من نترات الأمونيوم والمياه بينما كمية النفط المرحلة (النفط + الفاعل) فقط وأبقى تكوين ثابت. ويمكن ملاحظة أن لكل قياس، وأجريت سلسلة من الاختبارات 12 إلى 16. لكل قياس، تبين أشرطة أفقية قصيرة اثنين الضغط الفاصل الزمني بين الحدث "المحظورة (أو الجزئي)" أعلى وأدنى الحدث "الانتقال"، وكما هو محدد في البروتوكول أعلاه. وهذا يوضح جيدا اعتماد MBP هذه المعادلات الرياضية خاصة قوية على محتوى الماء. من الرقم 5، فإنه يمكن أيضا ملاحظة أن التشتت في البيانات MBP أعلى بكثير للصيغتين مع أدنى من المحتوى المائي (EM4 و EM5). منذ هذه الصيغ الواردة فقط من نترات الأمونيوم في حلها مؤكسد (لا الأملاح الأخرى)، وقد درجات حرارة تبلور عالية نسبيا، وعلى هذا النحو، قد تكون أكثر عرضه لبلورة على التلاعب. وهذا يمكن الحث على درجة معينة من عدم الاتساق في العينات، ومن ثم مبعثر أكثر أهمية في البيانات.

Figure 1
رقم 1: استكمال الجمعية أسلاك الإشعال. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: الخلية اختبار نموذجية MBP مع عينة الجمعية ومستحلب الإشعال المثبتة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: اختبار الخلية. اختبار أسيمبليد (A) خلية فقط قبل الأخذ بنموذج المحاكاة من خلال الشق. (ب) عرض اختبار خلية من واحدة من نهاية مفتوحة مع سداده النيوبرين إزالة، وعرض تفاصيل السلك نيكر قيد التشغيل على طول محور الخلية الفولاذ المقاوم للصدأ. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4: الملاحظات البصرية والتسجيلات الضغط. (أ) الملاحظات البصرية نموذجية "الذهاب" (يسار) وأحداث (يمين) "المحظورة". (ب) الضغط نموذجي سجلات "Go" & "المحظورة" الأحداث. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الرقم 5: ملخص لنتائج القياسات MBP من نترات الأمونيوم والمياه رهبة الصيغ. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
رقم 6: مثال لتحليل تجربة MBP. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

أظهر عملنا خطي هوتويري الهندسة مع 0.5 مم القطر نيكر سلك مستقيم وعويس 10 إلى 16 الحالي الاشتعال كانت كافية لإشعال مع محتويات المياه تصل إلى 25% الشامل. للزوجة عالية الخطورة (مثل المنتجات المعلبة مستحلب)، توفر تكوينات الأفقية والعمودية نتائج متطابقة تقريبا 17. ومع ذلك، حمل تأثيرات الجاذبية في التكوين الرأسي للصيغ اللزوجة منخفضة (مثل المنتجات السائبة مستحلب) تدفق الطبقة الحساسة التي تزعج عملية الإشعال. وفي هذه الحالات، تم العثور على التكوين الأفقي لتقديم نتائج صحيحة واستنساخه 17. ينبغي أن يلاحظ أن MBP القيم التي تم الحصول عليها في العمل الحالي للمياه العالية المحتوى المستحلبات أقل بكثير من تلك التي أبلغ عنها من وانغ 7 لمنتجات مماثلة. هذا الفرق ربما يرجع ذلك إلى حقيقة أن، كان مصدر الإشعال في قضيته، هندسة لفائف، الذي أقل كفاءة نقل الطاقة إلى المستحلب، مقارنة مع هندسة مستقيم أسطواني المستخدمة في هذا العمل. أيضا، إذا كان اللولب هو مصنوع من أسلاك قطرها صغير جداً أو إذا كانت الحلقات قريبة جداً من بعضها البعض، اللولب الإشعال قد حرق قبل الأوان، قبل أن يمكن إشعالها المستحلب. وفي هذه حالة، من المحتمل جداً أن فشل لإشعال قد تم الخلط مع عدم نشر.

على سبيل مثال، لسطح نموذجي السائبة رهبة مثل EM6 (17.4 في المائة ماء، الشكل 5)، MBP تقاس بالهندسة أسطواني الحالي هو 8.2 الآلام والكروب الذهنية. كان MBP قوله وانغ لمنتج مشابه مع كميات أقل من المياه (المياه 16.0 في المائة)، استخدام الهندسة لفائف، الآلام والكروب الذهنية 15.2 7، وتقريبا ضعف عالية. وعلاوة على ذلك، استخدام الهندسة لفائف مع نفس السلك نيتشرومي المستخدمة في هذا العمل، قد وجد أن مستحلب مماثلة مع المياه 16.8 في المائة لا يمكن أن يكون أشعلت إلى احتراق مستمر حتى في الضغط الأولى تصل إلى 15.8 الآلام والكروب الذهنية 9. وبالمقارنة، يمكن أن أشعلت جميع المستحلبات التحقيق في هذا العمل، الذي كان محتويات المياه تصل إلى 24.8 في المائة، إلى احتراق مستمر في ضغوط أدناه 15 الآلام والكروب الذهنية.

كما هو متوقع، البيانات التي تم الحصول عليها في العمل الحالي يبين بوضوح أن محتوى الماء هو المكون الرئيسي السيطرة MBP عويس. وقد حقق أيضا دور العديد من المكونات الأخرى بشيء من التفصيل. ومع ذلك، العديد من الآثار غير المتوقعة لبعض المكونات (نترات الصوديوم والزجاج الجزئي المجالات الخرز الصغير، للحصول على أمثلة) قد يدل على 14 وسيلزم إجراء المزيد من البحوث لنفهم تماما كيف يؤثر وجودها على الاشتعال ونشر الاحتراق في هذه النظم رهبة.

الاختبار، كما هو موضح في البروتوكول المذكور أعلاه، وأضيفت إلى متطلبات الحصول على إذن المتفجرات في كندا ب "المتفجرات التنظيمية شعبة الموارد الطبيعية في كندا" 18. وأصبح إجراء اختبار الحصول على إذن لقبول التعامل معها باستخدام مضخات أو بريمه المتفجرات. هذا الاختبار أيضا اقترح كبديل "سلسلة أعمال الأمم المتحدة" 8 ج الاختبار (اختبار كوينن) 19 عويس. قبول الاختبار حاليا انتظارا لمزيد من المناقشة داخل فريق المراسلة غير رسمي برئاسة كندا 20. تتكون هذه المجموعة من سبعة من السلطات المختصة دولية وأربع منظمات غير حكومية. يمكن الحصول على معلومات أكثر تفصيلاً عن البروتوكول أعلاه عن طريق الاتصال المؤلفين.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب يعلن أن لديهم لا تضارب المصالح المالية.

Acknowledgments

ذكرت التنمية بروتوكول الاختبار في نتائج هذا المنشور من مشروع بحثي مشترك بين "الموارد الطبيعية في كندا" (كانميتسيرل, R المتفجرات & القسم دال) و "خدمات التعدين أوريكا". إذن خدمات التعدين أركا لنشر معلومات غير مسجلة في هذا الموضوع هو الاعتراف الكامل. مشاركة كانميتسيرل في "القسم التحليلي" لوصف عويس المختلفة التي أعدت في جميع أنحاء هذا العمل البدني هو أيضا مع العرفان.

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

الكيمياء، المسألة 128، نترات الأمونيوم، المتفجرات التجارية، هوتويري الإشعال، ضغط حرق دنيا، المستندة إلى الماء المتفجرات والمتفجرات مستحلب، الاحتراق، خطر المتفجرات
حرق الضغوط الناجمة عن المتفجرات مستحلب المياه على أساس الحد الأدنى
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