Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Minimum emülsiyon su bazlı patlayıcılar baskısı yazma

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

Summary

Biz mevcut bir aparat dayalı bir basınçlı muhafaza ve emülsiyon su bazlı patlayıcılar sürekli yanma ikna etmek için gerekli minimum basınç ölçmek için ilişkili bir metodoloji kontakta düz kontak. Bu yöntem onları daha güvenli bir şekilde pompalama ve işlemleri karıştırma sırasında kullanmak üzere izin vermek için ürün karakterizasyonu geliştirir.

Abstract

Bu el yazması sürekli su bazlı emülsiyon patlayıcı yazmak için gerekli minimum basınç ölçmek için bir protokolünü açıklar. Pompa su bazlı emülsiyon patlayıcı patlatma uygulamaları için son yıllarda, bazı ölümlerin sonuçlanan dahil olmak üzere dünya çapında pompa kazaları bir dizi tarafından gösterildiği gibi çok tehlikeli olabilir. Kanada, bu tehlike tanınması hem patlayıcı endüstrisi tarafından onaylanan pompalama kurallar geliştirme ve Kanada hükümeti patlayıcı düzenleyici bölümü yol açmıştır. Bu kurallarda, bir laboratuvarda ölçmek baskılar (MBP) yanan en az davranış Pompalama sistemleri içinde bu ürünlerin karakterize etmek için iyi bir rehber sağlayacak belirtilmişti. Aynı kuralları aynı zamanda, mümkün olduğunda, baskıların pompalanan ürün MBP aşmasını önlemek pompa sistemleri tasarımı için ara. Bu kuralların yayın zamanda, böyle MBP değerleri ölçmek için bir yöntem var ama bu asla amonyum nitrat su bazlı emülsiyonlar (AWEs) MBP ölçmek için doğrulanmış. AWEs Şimdi yerinde toplu işlemleri yükleme herhangi bir diğer su bazlı patlayıcılar ve hareketlenme öncesi ilk belirtiler daha çok daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kanada Patlayıcı Araştırma Laboratuvarı (CanmetCERL) araştırma ölçmek ve temsilcisi MBP değerleri AWEs için yorumlamak için doğrulanmış bir test Protokolü geliştirmeye son on yıl içinde yapmak. Test, bugün, uyguladıkları açıklanacaktır ve kritik bileşenleri son yayımlanan veri için referans tarafından haklı olacaktır. AWE aralığı ürünler için MBP ölçümlerin sonuçları sunulacaktır. Testi standartlarını MBP testte patlayıcı Kanada'da yetkilendirilmek eklenmesi de ele alınacak.

Introduction

Amonyum nitrat su bazlı emülsiyon (AWE) patlayıcı 1961 yılında icat edilmiştir. Sürekli yağ faz tarafından çevrili bir sıvı oksitleyici çözümün mikroskobik damlacıklar oluşur. Patlayıcı patlatma ilk istikrarlı ve pratik yararlı emülsiyon ABD (1969) 1,2Harold F. Bluhm tarafından geliştirilmiştir. Ancak, bu tür patlayıcı bir başarılı ticarileştirilmesi 1980'lerde başlamadan önce gerçekten olmadı.

Modern araştırma işlemleri büyük ölçüde ve hızlı toplu yükleme metodoloji patlayıcı gelişiyle, AWE patlayıcı çok büyük miktarlarda üretilmektedir ve taşınan gerek. Bir tanker yük genellikle AWE 20 ton taşıma ve birçok böyle kamyon yükler tek bir patlama yüklemek genellikle gereklidir. Yanlışlıkla bu büyük miktarlarda patlayıcı inisiyasyon özellikle felaket olacağını ve bu nedenle, tehlikeli özellikleri iyi bir bilgiye karşılık gelen güvenli taşıma sistemleri tasarlamak için gereklidir. İyi emülsiyonlar mekanik Etkinlikler (Yani etkisi ve sürtünme events) nispeten büyük küçük harf duyarlı olduğu bilinmektedir, kaza sonucu patlamalar hala bildirilen 3 patlayıcı, özellikle de pompa bu tür taşıma sırasında edilmiş uygulamaları.

En az bir ortam basıncı için gerekli 1970 's 4 su bazlı patlayıcılar gerçekleşmesi yanma kendini sürekli beri bilinmektedir. Bu ikinci değer "En az yanan basınç" (MBP) genellikle denir. Bir güvenlik açısından bakıldığında, bu eşik bilgisine çeşitli kullanım donanımları için güvenli çalışma basınçları üreticileri daha iyi tahmin izin verebilir.

Kanada hükümeti, Doğal Kaynaklar Bakanlığı "Su bazlı patlayıcılar pompalama için kurallar" 5, hangi devlet MBP emülsiyonlar veya watergels altında pompa basınç kullanarak bir iyi güvenlik uygulama olduğunu yayınladı. Bu yönergeleri en ticari üreticileri işbirliği ile tasarlanmış ve ABD'de, yapımcıları Enstitüsü patlayıcı (IME) da var, çok benzer kuralları 6Yayınlandı fark. Ancak, bu belgelerde vardı hiçbir açıklama veya reçete üzerinde nasıl MBP ölçülmelidir.

Son yıllarda sadece birkaç çalışmalar MBP ölçümleri için ilgili rapor edilmiştir. Chan vd. 4 rapor are da amonyum nitrat watergel patlayıcı için MBP ölçümlerin sonuçları ve su bazlı. Onlar MBP birkaç su içeriği faktörlere formülasyonu, kimyasal sensitizers veya metalik tozlar varlığını güçlü bir bağımlılık olabilir sonucuna varmışlardır. Başka bir çalışmada, Wang 7 N2 ile basınç altında 2.5 L basınç gemi açıklanan ve temel AWEs için MBP belirlemek için kullanılan bir Bruceton alçalarak yöntem. Bu sistem ile 16 kitle % su içeriğine sahip temel bir emülsiyon için 15 MPa sipariş MBP değerleri ölçüldü.

Benzer bir kullanarak basınçlı kap testi, Hirosaki vd. 8 bazı MBP ölçümler için AWE patlayıcı sonuçlar bildirdin. Onlar duyarlı patlayıcılar da kullanılan mikro-küreler doğası (Yani cam veya reçine) sonuçları üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğunu kaydetti. Daha yakın zamanlarda, Turcotte vd. 9 Wang ve Hirosaki vd., benzer bir sistem geliştirdik ve bazı AWEs MBP ölçmek için kullanmayı denediniz. Ancak, onlar hatalı MBP belirlemeleri için neden olabilir birçok olası sorunları bulduk. Özellikle, bu ateşleme kaynak geometrisi (Nikrom teli bobin) asla düzgün AWEs için doğrulanmış ki belirtilmişti. 2008 yılında, Turcotte vd. 10 ve Chan vd. 11, kalibre edilmiş ateşleme tel sistemi ve AWEs MBP ölçmek için ilişkili bir metodoloji dayalı her iki bir cihaz geliştirdik. Onlar da tesis tipik AWEs ateşleme özellikleri çalışırdım, güvenilir kontaklarını 12 elde etmek için enerji gereksinimleri ölçülen ve fiziksel özellikleri ve malzemeler çok çeşitli MBP üzerinde etkisi okudu AWE patlayıcı 13,14kişi. Bu MBP ölçüm tekniği halen AWEs 15taşıma için sınıflandırılması için United ulus taşıma tehlikeli malların (BM TDG) testleri ve ölçüt içinde standart bir test olarak önerilen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Not: malzeme ve ekipman burada kullanılan malzemeler tablo listelenir.

1. hazırlık ateşleme tel derlemeler

Not: nitril eldiven giymiş bu işlem için tavsiye edilir.

  1. Nikrom (NiCr) Tel önceden belirlenmiş bir uzunluğunu ölçmek ve bir Tel makası kullanarak kesti. 85 mm uzunlukta 76.2 mm kesme (3 ") uzun test hücreleri.
  2. Kullanma burun pense iğne, her iki uçta küçük bir döngü yapmak için NiCr tel viraj. Her biri 50 cm uzunluk yalıtılmamış popo uç splice bağlayıcıları kullanarak 14 American Wire Gauge (AWG) katı çekirdek çıplak bakır tel içine uygun Kıvırcıklaştırma aracıyla splice.
    3. Gerektiği gibi çok sayıda derlemeler yapmak
  3. tekrarlamak adım 1.1-1.2.
    Not: Önceden her MBP ölçüm 10-15 derlemeler alacak birkaç derlemeler hazırlamak için önerilir). Tamamlanan tel derleme şekil 1 ' de gösterilen. Tüm kabloların doğru spliced ve konektöre sıkışmasını, tel derleme (NiCr tel her iki tarafındaki bakır iletkenler üzerinde ölçülen) arasında ölçülen direnç daha az 0.5 Ω olması gerekir.

2. Örnek ve Test hücre hazırlık

Not: nitril eldiven giymiş bu işlem için tavsiye edilir.

  1. Hazırla test hücreleri her 7.6 cm uzunluğunda ve bir iç çapı, en az 1.6 cm. 3 mm çapında yarık yanma gazları testleri sırasında. kaçmak izin vermek için eksen boyunca işlenmiş her test hücre vardır emin olun bir küçük silindirik çelik borudan oluşan < b r / > Not: AWEs elektriksel olarak iletken.
  2. Geçerli tüm ateşleme ateşleme tellerden gidecek emin olmak için her hücre iç iki kat yüksek ısı iletken olmayan boya ile boyayın. Birkaç test hücreleri önceden hazırlayın.
  3. İç raybalamada tarafından birkaç No 0 neopren stoper hazırlamak splice bağlayıcılar ve ateşleme tel derleme bakır iletkenler için yüzü.
  4. Test cepten yarık yatay ateşleme tel hücrenin ortasında içine eklemek için kullanın. Dikkatle hazırlanmış neopren tıpa her bakır tel boyunca kaydırın ve her iki ucu ateşleme tel sıkıştırılmış bükülmüş veya değil sağlanması hücrenin sokmak onları.
  5. Ateşleme tel gergin çekin ve dikey olarak onları ( Şekil 2, şekil 3) güvenlik altına almak için bakır bacak teller viraj.
  6. Örnek örnek kristalleşme neden ve hava boşlukları örnek tanıtımı önlemek için dikkatli yarık hücre ile 3 mm çapında tanıtmak. Hava boşlukları kaldırmak üzere emülsiyon bastırıp sıkıştırmak için bir spatula kullanın. Hızlı bir şekilde art arda bir tezgah emülsiyon boşluklar yerleşir emin olmak için cepten dokunma. Doldurma, konularındaki ve emülsiyon artık herhangi bir daha fazla yerleşir kadar dokunarak tekrarlayın.

3. Basinç örnek yükleme

  1. örnek hücre yüklemek için aşağıdaki özelliklere sahip bir basınç gemi hazırlamak: bir basınç dayanımı 20.7 MPa (veya 3000 psig) işletim (bakınız tablo malzemeler), paslanmaz çelikten önlemek için yapılan uzun vadeli korozyon hasar iki yalıtılmış katı feedthrough elektrot 20 A kadar elektrik akımı taşıma kapasitesine sahip ve gemi kendisi eşdeğer Puan bir baskı için kapalı gaz halinde olan yakıtlar reaksiyon ürünleri.
    1. Güvenlik nedeniyle, gemi bir kopma ile donatılmış bir korumalı test odası yüklemek disk derleme geminin maksimum işletme basıncı biraz daha düşük basınçta havalandırma için tasarlanmış (Tablo reçetesi görmek).
    2. Gemi test sonra delik için gaz çıkış uzaktan çalıştırılabilen bir yüksek basınç valfi ile donatmak.
      Not: Bu çeşitli şekillerde elde edilebilir. Örneğin, bir solenoid Vana/hava ile işletilen Vana arada kullanılarak elde edilebilir. Gemi giriş manifold sistem işletilen bir yakın korumalı odadan uzaktan Argon basınçlı bir silindir kullanarak seçilen ilk basınç basınç gemi basınçlandırma yetenekli bir gaz için bağlı olmanız gerekir (azot alternatif olabilir ama olmayabilir kadar hareketsiz var olmak). Bu manifoldu genellikle özel yüksek basınç paslanmaz çelik boru ve yüksek basınç sıkıştırma parçaları ve vanalar yapılmış olurdu. Bu gemi de 0 20,7 ile donatılmış olması önerilir MPa (0-3000 psig) Basınç detektörler.
  2. Bir test hücre basınç gemi (2 bölümünde hazır) örnek ile tanıtmak. Uzun ekseni yatay slit ile ilk ( Şekil 2) konumlandırın. Çıplak bakır teller gemi içinde Elektrotları bağlayın. Eski gemi gövdesi dokunuyorsun değil emin olun. Kapatın ve basınç gemi mühür.
  3. Multimetre kullanarak sağlamak elektroda ve basınç gemi gövdesi arasındaki elektrik bağlantı yok.
    Not: herhangi bir temas bir elektrot ve gemi gövdesi arasında bulunursa, onun nedenini belirlenmelidir ve eylemler test devam etmeden önce ortadan kaldırmak için götürülmeli.

4. Bir Test performans

  1. korumalı odada sinyal basınç detektörler veri toplama için bağlanmak (malzemeleri tablo görmek) veya kullanılabilir osiloskop. Ayrıca, gerilim yüksek hassasiyetli şönt direnç veri toplama (veya osiloskop) ile bağlanıp. Bu şönt direnç sürekli geçerli kaynak serisiyle aynı zamanda bağlandığından emin olun. Bir sabit NiCr tellerden geçerli sağlamak için basınç gemide elektrotlar serisi bağlanmak.
    Not: dayanıklılığı, bilerek, bu şönt direnç arasında gerilim ateşleme geçerli bir ölçüm sağlar.
  2. PC tabanlı veri Koordinat Belirleme Sistemi (veya mevcut osiloskop) başlatın.
  3. Uzaktan yakın gemi ' s çıkış vanası (bkz: 3.1 Not). Basınçlı argon silindir araç kullanarak oda ve (madde 3 te açıklanmıştır) gazı manifoldu başlatmak için gerekli ilk basınç test için gemi basınçlandırma
    Not: AWE formülasyonu bağlı olarak, bu basınç her yerde 0,3 19.3 MPa (2500 psig 50) değişebilir. Belirli bir HUŞU ürün ile ilk test ne basınçta bu ilk sınama gerçekleştirilmesi gereken karar vermek için örnek formülasyonu dayalı MBP, eğitimli bir tahmin olun.
    1. Bir kez basınçlandırma elde edilir, gemi yakın ' s giriş Vana ve gemi sistemde önemli hiçbir sızıntı var kontrol etmek için 5-10 dk basınç altında bırakın. Bu kurulduktan sonra giriş Vana yeniden açın, seçilen ilk değer basınç ayarlayın ve yeniden giriş vanayı kapat. Bir önemli sızıntı oranı tespit edilirse, gerekli bakım sahne aldı kadar test erteleme.
  4. Sabiti geçerli açmak kaynak ve 10,5 A ateşleme tellerden akışı için geçerli izin verir. Örnek tutuşturan ve geçerli akışını durdurma ateşleme tel erir kadar geçerli devam; Bu bir kaç s. dönüş güç kaynağı ateşleme yerini almıştır ve basınç artmaya başladı sonra çıkar bekleniyor.
    Not: Basınç bir ya da iki minima ve maxima gidebilir ve sürekli olarak azalmaya başlayacaktır. Bu oldu mu, ilave bir 10 min için bir şey yapmadan önce beklemek.
    5. Sınama tamamlandığında,
  5. Uzaktan çıkış vanası açmak ve tüm yanma gazları uygun egzoz sistemine delik. Gemi açmadan önce tüm zehirli gaz türler kaldırmak için birkaç dakika için argonla yavaş yavaş tasfiye. Gemi geri ortam pres için olduğundan emin olunemin test odası yeniden girmeden önce.
  6. Sürekli güncel power kilidinden (dışarı anahtar kilit kullanarak veya AC Elektrik sökeceğinizi) sağlayın ve basınç gemi odasına git. Uygun genel amaçlı kartuş ile yüz maskesi giyiyor, gemi açın. Bakır iletkenler elektrotlar üzerinden geri alarak test hücre iyileşmek ve Not tüm görsel gözlemler.
    1. Neopren kaldırarak stoper ne kadar örnek yaktı gözlemlemek deneyin. Daha fazla bu gözlemler fotoğrafları alarak belge. Bir kez bitmiş, gemi iyice temizleyin (bkz: 6).
      Not: gelen örnek tamamen yandı eğer bu gözlemler (yanma ön test hücre duvarına ulaştı; örnek az miktarda neopren stoper yaptı), sonuç sayılan bir ' gitmek '. Sonraki test basıncı azaltmak. Sonuç aksi takdirde sayılan bir ' No ' ve basınç için ileri artırılması gerekiyor (bkz. şekil 4A tipik gözlemler) test. Dönüştürücü basınç kaydından da sürekli yanma kanıt olarak ya da değil kullanılabilir ( şekil 4B).
  7. Elde edilen akım ve basınç verileri analiz etmek için 5 aşağıdaki bölümünde özetlenen adımları kullanın. MBP kadar basınç artışlarla (veya azaltır) yavaş yavaş azalan süre adımları yineleyin 4,1 4,6 kesinlik istediğiniz derecesini tespit (bkz: tipik örnekleri Şekil 5).
    1. Yerine istimal bu 10-12 testleri en az ' kadar ' metodolojisi.
      Not: En yüksek ilk baskısı arasında ortalama teklif edilen MBP olmalı ' No ' olay (P n, max) ve bu en düşük ' gitmek ' olay (P g, min) ( şekil 5). Hata çubuğu üzerinde ölçülen MBP olarak belirtilmelidir:
      Equation

5. Veri analizi

Not: şekil 6 analiz MBP deney gösteren bir grafik örneği için bkz:.

  1. İlk ateşleme tel açıldığında tam zamanı, t 0, belirleyin (akım aniden 10,5 A artırır). Ateşleme tel yandığında zamanı belirlemek (akım aniden 0 döndürür), t b. Fark kayıt Δt w = t b – t 0 olarak " tel sürdü " Saat.
  2. Belirlemek geçerli, ortalama ateşleme tel ben IW; t 0 ve t b arasında geçerli kaydın tüm veri noktalarının ortalaması bu. Ne zaman basınç izleme sapma ilk ilk satır taban çizgisinden, t p0 zamanı belirlemek. Fark kayıt Δt p t p0 = – t 0 olarak " zaman basınç yükselmesi için ".
  3. Ortalama ilk baskı, P ben belirlemek; t 0 ve arasında basınç kaydının tüm veri noktalarının ortalaması bu t p0. Maksimum basınç P max belirlemek; Bu basınç kaydın en büyük değerdir.
    Not: Basınç izleme birkaç minima ve maxima içerebilir.
    4. (Sadece baskı yazma tamamlandığında sürekli olarak azaltmak başlamadan önce)
  4. son maksimum bulma; bulmak; yanık stop zaman (t s) bu. Farkı hesaplama Δt b t s = – t p0 ve olarak girmek " zaman yanmak ".

6. Temizlik

  1. temiz ve yeniden test hücreleri mümkün olduğu kadar. Ne zaman bu katı artıkları temizlemek çok zor bulunur bir test hücreye atın. Su, etanol ve kağıt havlu ile hücreleri temizle. İletken olmayan boya hasar görmüşse, onu yeniden kullanmadan önce hücreyi tekrar boyamam
    Not: deterjan artıkları yüzey aktif bazı emülsiyon formülasyonlar içinde istikrarsızlaştırmak hücreleri temizlemek için sabun veya herhangi bir deterjan kullanmak önerilmez.
  2. Temiz gemi her çalıştırdıktan sonra.
    Not: uygun genel amaçlı kartuşları ile yüz maskesi giyen gemi temizlik kişi için tavsiye edilir. Bazı formüller, özellikle de içeren kimyasal sensitizers, diğerlerine göre daha fazla rahatsız edici artıkları oluşturabilir.
  3. Kaldır kir ve nemi kağıt havlu, su veya etanol gerektiği gibi uygulama kullanarak basınç gemisinden. Elektrotlar benzer bir şekilde, pullar ve somunlar dahildir temizlenir olun.
  4. Günün sonunda, tüm kullanılmayan örnek malzeme ve atıkların uygun depolama konumuna (genellikle bir patlayıcı dergisi) iade.
  5. Veri toplama sistemi ve bilgisayar (veya depolama osiloskop) kapatma.
  6. Argon (veya azot) silindir üzerinde ana vanayı kapat ve argon (veya azot) çizgiler bleed.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Tipik ham sinyalleri tam olarak yayılan bir olay (Yani "git") kaynaklanan bir test şekil 6' da gösterilmiştir. Ateşleme geçerli (mavi eğri) t0 gelmek görülür = 0 ve tb NiCr tel yanıklar kadar kalmaya 19,1 = s. Hesaplanan ortalama ateşleme geçerli (Yani t0 ve tb arasındaki tüm veri noktalarının ortalaması olduğunu benhw 10.59 A. = Basınç kayda (kırmızı eğri) tp0 gerçekleşmesi için ilk temel açık hareket ilk belirtisi görülmektedir 17,3 = s. Hesaplanan ortalama ilk baskı (Yani t0 ve tp0arasındaki tüm veri noktalarının ortalaması) Pben yüzünden 4.924 MPa = (700 psig). Tp0, basınç hızla Pmax maksimum kadar artırmak için görülür 6.095 MPa = (870 psig) ts = 33.7s. Bu noktada yanan açık hücrenin iç duvar ulaştı ve basınç hızla yanma durur azalır.

Burada sunulan MBP ölçüm Protokolü ölçümler sonucu etkileyebilir birçok fiziksel etkileri dikkatli bir çalışma ile geliştirilmiştir. Birkaç belge yayın, çok çeşitli AWE formülasyonları MBP verileri, böylece kullanışlılığı ve tekrarlanabilirlik 16 önerilen ölçüm Protokolü'nün kurulması sunulmuştur.

Özellikle, AWE MBP formülasyonları baskın etkisi su içeriğinin açıkça kanıtlanmıştır. Bu 11.7 ve 24.8 kitle yüzde arasında (%) değişen su içeriği ile beş AWE formülasyonları MBP verilerini gösteren şekil 5 ' te görülebilir. Bu beş emülsiyonlar için sadece amonyum nitrat ve petrol faz (yağ + yüzey aktif) miktar su oksitleyici çözüm oluşuyordu ve kompozisyon sabit tutuldu. Her ölçüm için bir dizi 12-16 test gerçekleştirdiği, görülebilmektedir. Her ölçüm için kısa renkli iki yatay çubuk arasındaki basınç aralığı en yüksek "No (veya kısmi)" olayı ve en düşük fiyat "git" olayının, yukarıdaki Protokolü belirtildiği gibi gösteriyor. Bu iyi bu özel formüller MBP güçlü bağımlılık su içeriği gösterir. Şekil 5' ten, o da MBP verilerdeki dağılım en düşük su içeriği (EM4 ve EM5) ile iki formüller için çok daha yüksek olduğunu görülebilir. Bu formüller tek amonyum nitrat onların oksitleyici çözüm (hiçbir diğer tuzları) içinde bulunan beri onlar nispeten yüksek kristalizasyon sıcaklığı ve, gibi daha kristalizasyon üzerine manipülasyon eğilimli olabilir. Bu örneklerde homojenlik ve bu nedenle, verileri daha önemli dağılım belirli bir dereceye neden.

Figure 1
Şekil 1: tamamlamak ateşleme tel derleme. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2: yüklü ateşleme derleme ve emülsiyon örnek tipik MBP test hücresiyle. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3: Test hücre. (A)monte test hücre emülsiyon örnek slit yoluyla giriş hemen önce. Paslanmaz çelik cep ekseni boyunca çalışan NiCr tel ayrıntıları gösteren test hücre kaldırıldı, neopren tıpa ile bir açık ucundan (B) görünümü. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4: görsel gözlem ve basınç kayıtlarından. (A)"(solda) bir git" ve "No" (sağda) Etkinlikler için tipik görsel gözlemler. (B) tipik basınç kayıtları "Gitmek" için & "No" olaylar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5: amonyum nitrat/su AWE formüller MBP ölçümleri için sonuçlar özetini. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6: analiz MBP deney örneği. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Çalışmalarımız ve 10 16 A ateşleme geçerli tutuşturmak için yeterli su içeriği ile ilâ 25 kitle % AWEs doğrusal geometri 0,5 mm çap NiCr düz tel ile kontak olduğunu gösterdi. (Paketlenmiş emülsiyon ürünler gibi) yüksek viskozite formülasyonları için yatay ve dikey yapılandırmaları hemen hemen aynı sonuçları 17sağlar. Ancak, düşük viskozite formüller (örneğin, toplu emülsiyon ürünler) için yerçekimi etkileri dikey yapılandırma işlem rahatsız ediyor emülsiyon akışı neden. Bu gibi durumlarda, yatay yapılandırma geçerli ve tekrarlanabilir sonuçlar 17sağlamak için bulundu. Yüksek su içeriği emülsiyonlar için mevcut çalışma elde MBP değerleri Wang 7 benzer ürünler için tarafından bildirilen olandan çok daha düşük olduğunu fark. Onun durumunda, ateşleme kaynağı mevcut çalışmalarında kullanılan düz silindirik geometri ile karşılaştırıldığında emülsiyon, enerji aktarmak için daha az verimli bir bobin geometri vardı nedeniyle aslında bu, muhtemelen bu arada fark var. Bobin çok küçük çaplı tel dışında yapılan veya döngüler fazlasıyla birbirine yakın, emülsiyon Ignited önce Ayrıca, ateşleme bobini zamanından önce yanabilir. Böyle bir durumda çok başarısızlık tutuşturmak için yaymak için başarısızlık ile karışık muhtemeldir.

Örneğin, tipik bir yüzey için AWE EM6 gibi toplu (% 17,4 su, şekil 5), mevcut silindirik geometrisi ile ölçülen MBP 8.2 MPa olduğunu. Bobin geometri kullanarak daha az su (%16.0 su), ile benzer bir ürün için Wang tarafından alıntı MBP 15,2 MPa 7, neredeyse iki kat daha yüksek olduğu yapıldı. Ayrıca, mevcut çalışmalarında kullanılan aynı Nikrom teli ile bobin geometri kullanarak, bu %16,8 su ile benzer bir emülsiyon 15.8 MPa 9' a ilk basınçta bile sürekli yanma için Ignited değil bu bulunamadı. Buna karşılık, su içeriği 24,8 aynı derecede yüksek % vardı, mevcut çalışma içinde araştırıldı emülsiyonlar tüm baskılar altında 15 MPa, sürekli yanma için Ignited.

Beklendiği gibi mevcut çalışma elde edilen veriler su içeriği AWEs MBP kontrol ana madde olduğunu açıkça göstermektedir. Birkaç diğer maddeler rolü de bazı ayrıntılı olarak araştırmış. Ancak, bazı maddeler (sodyum nitrat ve örnekler için cam mikroküreler) birçok beklenmeyen etkileri kanıtladığı 14 olmuştur ve daha fazla araştırma tam olarak varlıklarını ateşleme ve yayılması nasıl etkilediğini anlamak için gerekli olacaktır Bu HUŞU sistemlerinde yanma.

Test, yukarıdaki protokolünde açıklandığı gibi patlayıcı Kanada izni için gereksinimlerine patlayıcı düzenleyici bölümü Tabii Kaynaklar Kanada 18tarafından eklendi. Bir yetki testi pompaları veya burgular kullanılarak ele patlayıcı kabulü için oldu. Bu test aynı zamanda BM TDG serisi 8 c alternatif olarak Test (Koenen testi) 19 AWEs için teklif edildi. Test kabulü şu anda daha fazla tartışma Kanada 20tarafından sürüklenmek gayri resmi yazışma grubu içinde bekliyor. Bu grup yedi uluslararası yetkili makamlara ve dört hükümet kuruluşları sigara oluşur. Yukarıdaki protokolü hakkında daha fazla bilgi yazarlar temas ederek elde edilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar onlar rakip hiçbir mali çıkarları var bildirin.

Acknowledgments

Sınama iletişim kuralı gelişimi bildirdi doğal kaynakların Kanada arasında bir ortak araştırma projesinden bu yayın sonuçlarında (CanmetCERL, patlayıcı R & D bölümü) ve Orica madenciliği Hizmetleri. Bu konuda olmayan özel bilgi yayınlamak için izin Orica madenciliği Hizmetleri tam olarak kabul edilmektedir. CanmetCERL'ın analitik bölümü mevcut çalışma hazırlanan çeşitli AWEs fiziksel karakterizasyonu için katılımı da minnetle kabul edilmektedir.

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

Kimya sorunu 128 amonyum nitrat ticari patlayıcılar düz kontak ateşleme en az yanan basınç su bazlı patlayıcılar emülsiyon patlayıcılar yanma patlayıcı tehlike
Minimum emülsiyon su bazlı patlayıcılar baskısı yazma
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