Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
Method Article
Nous présentons un appareil basé sur fil chaud d’allumage dans une enceinte sous pression et une méthodologie associée pour mesurer la pression minimale nécessaire pour provoquer une combustion soutenue en explosifs à émulsion à base d’eau. Cette méthode améliore la caractérisation des produits pour permettre de les utiliser en toute sécurité pendant le pompage et les opérations de mélange.
Ce manuscrit décrit un protocole permettant de mesurer la pression minimale requise pour la gravure soutenue d’explosifs de l’émulsion à base d’eau. Pompage d’émulsion aqueuse explosifs de sautage des applications peuvent être très dangereuses, comme en témoigne un nombre d’accidents de la pompe dans le monde entier au cours des dernières décennies, y compris certains qui ont entraîné des pertes de vie. Au Canada, la reconnaissance de ce danger a conduit à l’élaboration de directives de pompage qui ont été approuvés par les deux l’industrie des explosifs et la Division des explosifs réglementaires du gouvernement canadien. Dans ces directives, il a été noté que le minimum de brûler les pressions (MBP) mesurées en laboratoire fournirait un bon guide pour caractériser le comportement de ces produits dans les systèmes de pompage. Les mêmes lignes directrices prévoient aussi la conception de systèmes de pompes qui empêchent, lorsque cela est possible, les pressions de dépasser le MBP du produit pompé. Au moment de la publication des présentes lignes directrices, il existait d’une méthodologie pour mesurer ces valeurs MBP mais elle n’avait jamais été validée afin de mesurer le MBP des émulsions à base d’eau de nitrate d’ammonium (AWEs). AWEs servent maintenant beaucoup plus largement que d’autres explosifs à base d’eau et précurseurs dans les opérations de chargement en vrac sur place.
Le laboratoire canadien de recherche explosifs (CanmetCERL) a fait des recherches durant les dix dernières années à élaborer un protocole de test validé pour mesurer et interpréter les valeurs représentatives de MBP pour AWEs. L’essai, comme il est pratiqué aujourd'hui, est décrits et les composants critiques seront justifiées par référence aux récentes données publiées. Les résultats des mesures de MBP, pour un produits de la gamme de AWE, seront présentés. Inclusion de l’essai MBP dans les étalons d’essai pour l’habilitation des explosifs au Canada sera également discutée.
La nitrate d’ammonium à base d’eau émulsion (AWE) explosive a été inventée en 1961. Il se compose de microscopiques gouttelettes d’une solution d’oxydant liquide entouré d’une phase continue de l’huile. La première émulsion stable et pratiquement utile explosifs de mine a été développée par Harold F. Bluhm en USA 1,(1969)2. Cependant, le succès de la commercialisation de ce type d’explosif ne n’est pas vraiment arrivé avant le début des années 1980.
Dans la grande échelle de l’exploitation minière moderne avec l’arrivée des explosif méthodologie de chargement rapide vrac, très grandes quantités d’explosifs AWE doivent être fabriqués et transportés. Une charge de tanker transporte généralement 20 tonnes de crainte RÉVÉRENCIELLE et nombreux ces chargements de camion sont habituellement nécessaires pour charger un seul souffle. Une ouverture accidentelle de ces grandes quantités d’explosifs serait particulièrement désastreuse et, par conséquent, une bonne connaissance de leurs propriétés dangereuses est nécessaire pour concevoir des systèmes de manutention sécuritaire correspondants. Il est bien connu que les émulsions sont relativement insensibles aux événements mécaniques (c'est-à-dire les événements impact et friction), explosions accidentelles ont encore été signalés 3 lors de la manipulation de ce type d’explosif, en particulier dans le pompage applications.
Il a été connu depuis les années 1970 4 une pression ambiante minimale requise pour auto-entretenue combustion pour tenir lieu des explosifs à base d’eau. Cette dernière valeur a généralement appelée le « Minimum Burning Pressure » (MBP). D’un point de vue sécurité, connaissance de ce seuil pourrait permettre de fabricants pour mieux estimer les pressions de fonctionnement sécuritaires pour divers appareils de manutention.
Le ministère des richesses naturelles du gouvernement du Canada a publié des « Lignes directrices pour le pompage des explosifs à base d’eau » 5, qui stipulent qu’en utilisant des pressions de pompage bien en deçà de la MBP des émulsions ou bouillie est une bonne sécurité pratique. Il faut noter que ces lignes directrices ont été conçues avec la collaboration des fabricants plus commerciales et que, aux États-Unis, l’Institute of Makers d’explosifs (IME) a également publié très semblables lignes directrices 6. Toutefois, dans ces documents, il n’a aucune description ou la prescription sur comment le MBP doit être mesuré.
Au cours des dernières décennies, seules quelques études relies aux mesures de MBP ont été signalés. Chan et al. 4 a rapporté les résultats de mesures de MBP pour bouillie explosifs, qui sont aussi de nitrate d’ammonium et à base d’eau. Ils ont conclu que le MBP peut-il provoquer une forte dépendance sur plusieurs facteurs de formulation comme la teneur en eau, la présence des sensibilisants chimiques ou de poudres métalliques. Dans une autre étude, Wang 7 décrit un appareil à pression 2,5 L pressurisé avec N2 et utilisé une méthode de haut en bas Bruceton pour déterminer le MBP pour base AWEs. Avec ce système, les valeurs de l’ordre de 15 MPa MBP ont été mesurées pour une émulsion de base ayant une teneur en eau de 16 % de masse.
Employant un semblable sous pression d’épreuve de la bombe, Hirosaki et al. 8 ont signalé les résultats de quelques mesures de MBP pour explosifs AWE. Ils ont constaté que la nature (c'est-à-dire de verre ou de résine) des micro-sphères servant à sensibiliser les explosifs aussi a une forte influence sur les résultats. Plus récemment, Turcotte et al. 9 ont mis au point un système similaire à celui de Wang et al. : Hirosaki et ont tenté de l’utiliser pour mesurer le MBP de certains AWEs. Cependant, ils ont trouvé de nombreux problèmes possibles qui peuvent conduire à des conclusions erronées de MBP. En particulier, il a été noté que la géométrie de source d’allumage (bobine de fil nichrome) n’avait jamais été correctement validée pour AWEs. En 2008, Turcotte et al. 10 et Chan et al. 11, ont développé les deux un appareil basé sur un système de fils d’allumage calibré et une méthodologie associée pour mesurer le MBP de AWEs. Ils ont également utilisé l’installation afin d’étudier les caractéristiques d’inflammation des typiques AWEs, mesurer les besoins en énergie pour obtenir les allumages fiable 12 et étudié l’influence des caractéristiques physiques et les ingrédients sur le MBP d’une grande variété AWE explosifs 13,14. Cette technique de mesure de MBP est actuellement proposée comme test standard au sein de l’United Nation Transport de marchandises dangereuses (ONU TMD) Tests et critères de classement pour le transport des AWEs 15.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Remarque : les matériaux et l’équipement utilisés ici sont répertoriés dans la Table des matières.
1. préparation des assemblages de fils d’allumage
Remarque : port de gants en nitrile est recommandé pour cette opération.
2. Échantillonnage et préparation de cellules Test
Remarque : port de gants en nitrile est recommandé pour cette opération.
Test3. Chargement d’échantillon dans la cuve de pression
4. Effectuant un essai de
5. Analyse des données
Remarque : Voir la Figure 6 pour obtenir un exemple d’un graphique montrant une expérience MBP analysée.
6. Nettoyage de
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Des signaux bruts typiques d’un test ayant pour résultat un événement entièrement reproduite (c'est-à-dire « aller ») sont indiqués dans la Figure 6. Le courant d’allumage (courbe bleue) est vu s’allume à t0 = 0 et de rester jusqu'à ce que le fil NiCr brûle à tb = 19,1 s. L’allumage moyenne calculée actuelle (c'est-à-dire la moyenne de tous les points de données de t0 à tb...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Nos travaux ont démontré que le linéaire du fil chaud de géométrie avec fil de droite NiCr 0,5 mm de diamètre et 10 à 16 courant d’allumage ne permettait pas de s’enflammer ensorcellent avec teneur en eau jusqu'à 25 % de masse. Pour les préparations de haute viscosité (tels que les produits emballés), configurations horizontales et verticales fournissent des résultats presque identiques 17. Toutefois, pour les formules de faible viscosité (tels que les produits en vrac) effets gra...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrentes.
L’élaboration du protocole de test rapportés dans cette résulte de la publication d’un projet de recherche conjoint entre ressources naturelles Canada (CanmetCERL, explosifs R & D Section) et Orica Mining Services. Permission de Orica Mining Services de publier les renseignements non protégés sur ce sujet est pleinement reconnue. La participation de la partie analytique de la CanmetCERL à la caractérisation physique de l’AWEs divers préparés tout au long de ce travail est aussi tient à reconnaître.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon