Blogginlägget innehåller en sammanfattning av artikeln av Timo Halme från FORCIT Explosives, som presenterades och publicerades vid EFEE (European Federation of Explosives Engineers) år 2025.
Den fullständiga artikeln kan laddas ner via länken under sammanfattningen.
VÄTEPEROXID (HP) OCH VÄTEPEROXIDEMULSION (HPE)
HP är en kraftig oxidator som används i stor utsträckning inom processindustrin. Kontaminering av HP leder vanligtvis till snabb exoterm nedbrytning, vilket genererar stora mängder syrgas och vattenånga. Detta kan orsaka tryckuppbyggnad eller till och med explosion.
HP-baserade sprängämnen kan formuleras på flera sätt. Denna artikel fokuserar på vatten-i-olja-emulsion (HPE), eftersom den kontinuerliga bränslefasen ger skydd mot kontaminering av HP-droppar.
JÄMFÖRELSE MELLAN HPE OCH ANE (AMMONIUMNITRATEMULSION)
HP är betydligt mer reaktiv än AN. Tekniskt sett är dock användbarheten och prestandan hos HPE jämförbar med vanliga ANE-produkter med vissa undantag. HPE:s viskositet och pumpbarhet kan justeras så att standardteknik för ANE-laddning kan anpassas.
Exempelvis är syrebalanserad Kemiitti HPE, som innehåller 50–60 % HP-lösning, energimässigt jämförbar med FORCIT:s Kemiitti 810. Kemiitti HPE:s prestanda har testats i utvecklingssprängningar. Fragmentering och framdrift var minst lika bra som med ANE-produkter. VOD för Kemiitti HPE var 4400–5300 m/s i horisontella hål med Ø51 mm.
Tekniska skillnader mellan HPE och ANE beror främst på lägre densitet hos HPE. Ogasad HPE har en densitet på 1,15–1,20 g/cm³ och gasad 0,8–1,0 g/cm³ beroende på HP-koncentration. Gasad densitet är typiskt lägre än vattnets densitet. I vattenfyllda vertikala borrhål finns därför risk att delar av sprängämneskolumnen lossnar och flyter upp. Det lägre densitetsintervallet kan också begränsa djupet på vertikalhål. Den gasade produkten komprimeras mot borrhålets botten, och om densiteten blir för hög kan initieringskänsligheten gå förlorad. Den teoretiskt uppskattade kritiska kolonnhöjden är cirka 20 meter, men fler tester och VOD-mätningar krävs för bekräftelse.
ARBETSMILJÖ
Enligt ECHA (European Chemicals Agency) är gränsvärdet för långvarig (8 h) exponering i luft 1 ppm och för kortvarig (15 min) 2 ppm. HP-koncentrationer har uppmätts med HP-sensor vid hantering av HP eller HPE, och värdena överskred upprepade gånger 2 ppm.
Som tidigare nämnts är HP och HPE mycket reaktiva föreningar. Reaktionen utvecklas och sprider sig mycket snabbt genom hela HPE-massan. När de första tecknen på ångmoln och bubblor uppträder sprider sig reaktiviteten genom hela massan på några minuter. Orsakerna är sannolikt kraftig temperaturökning, stark konvektion och kemiskt aggressiva radikaler som frigörs vid nedbrytning av HP.
Den höga koncentrationen av HP i ånga beror på ökat ångtryck hos HP i kokande HPE samt stark konvektion av syrgas och vattenånga som transporterar HP som aerosol.
SYMPTOM, RISKER OCH ÅTGÄRDER VID HP/HPE-EXPOSITION
Initiala symptom vid exponering för HP-ånga inkluderar klåda och brännande känsla på hud, luftvägar och ögon, följt av yrsel. Upprepad långvarig exponering kan orsaka permanenta lungskador, vilket kan förvärras av fint partikeldamm i gruvmiljöer. Dessutom kan nedbrytning av HP frigöra singlet-syre, en reaktiv form som kan skada DNA och ha cancerframkallande effekter.
Kontaminering är en daglig risk vid laddning med bulkprodukter. Även om HPE sprids på liknande sätt som ANE är konsekvenserna allvarligare. Mildaste symptomen är klåda och stickande/brännande smärta på huden samt eventuell infektion senare. HPE i ögonen kan orsaka permanent skada.
Kontaminerade arbetskläder och andra brännbara material kan självantända. FORCIT har haft två fall där organiskt material som använts för att rengöra HP/HPE-fläckar har självantänt.
Nuvarande åtgärder hos FORCIT inkluderar strikta krav på personlig skyddsutrustning: motoriserad helmask med gasfilter, kemikaliebeständiga overaller, långärmade handskar och gummistövlar. Noggrann hantering och begränsning av volymer är avgörande.
SPRÄNGGASER
FORCIT har genomfört tre kampanjer med mätningar av spränggaser för produkten Kemiitti HPE. Resultaten visar att inga NOx-föreningar förekommer i spränggaserna, men CO-nivåerna var jämförbara med nivåerna från ANE-produkter. Några ppm HP upptäcktes också. Utvecklingsmålet är att optimera HPE-formuleringen så att CO-produktionen blir minimal.
SÄKERHET
HPE innehåller över 90 vikt-% HP-lösning, vilket ger den liknande reaktivitetspotential som HP, trots den skyddande vatten-i-olja-strukturen. Kompatibilitet med andra sprängämneskomponenter kräver riskbedömning och testdata på grund av HPE:s höga reaktivitet. Okontrollerad reaktion kan leda till förtida detonation. Kända farliga reaktioner inkluderar de med aceton och hexamin, som kan bilda initiala sprängämnen.
KLASSIFICERING OCH AVFALLSHANTERING
HPE kan inte använda ANE:s UN3375-klassificering eftersom den endast gäller emulsionsmatriser där AN fungerar som oxidator. HP:s unika egenskaper måste beaktas i riskprofilen. Den största skillnaden och utmaningen är HP:s spontana nedbrytning som skapar syrgasbubblor i HPE (dvs. HPE blir spontant känslig med tiden). Denna spontana nedbrytning kan bromsas men inte stoppas. Förr eller senare omvandlas HPE spontant till klass 1-material.
Inom ramen för ADR kan klassificering som självreaktiv substans vara möjlig, men även då kan spontan nedbrytning praktiskt leda till klass 1.
Avfallshantering är utmanande på grund av HPE:s höga reaktivitet. En avfallshink med HPE kan börja reagera våldsamt när som helst. Därför måste allt HPE-avfall undvikas, och allt genererat avfall måste omedelbart göras säkert, med början i demulsifiering. Ytterligare forskning krävs för att utveckla säkra metoder för bortskaffande.
MILJÖPÅVERKAN
HP marknadsförs ofta som en grön kemikalie eftersom den bryts ner till syre och vatten. När den används i bulksprängämnen måste dock utsläppsscenarier omvärderas. Studier visar att 5–20 % av bulksprängämnen kan förbli oreagerade i berget efter sprängning, vilket medför risker som HP-kontaminering i vatten och oxidation av krom(III) till giftigt krom(VI).
Nyligen har HP-tillverkare infört en ny faroklass i HP:s klassificering. Inom några månader kommer alla HP-lösningar som innehåller mer än 25 % HP att klassificeras som miljöfarliga – mycket giftiga för vattenlevande organismer. Vi analyserar effekten av detta på användningen av HP som råmaterial för bulksprängämnen.