סקירת תאונות פיצוץ של אמולסיה לא-רגישה בתפזורת בייצור, בהובלה ובאחסון
מינהל הבריאות והבטיחות בבריטניה פרסם לאחרונה סקירה של היסטוריית התאונות בייצור, בהובלה ובאחסון של אמולסיה לא-רגישה בתפזורת
אברהם אילון
| 16/04/2024
Photo by Julia Koblitz on Unsplash
חומרי נפץ בתחליב או בשמם הלועזי אמולסיות (emulsions) נמצאים בשימוש כבר כ-4 עשורים.
הם נחשבים לבטוחים באופן יחסי גם בייצור, גם בהובלה, גם באחסון וגם בשימוש. עם זאת במספר תאונות פיצוץ, שהיו מעורבים בהן ושגרמו למספר רב של הרוגים הביאו לערעור על התפיסה שלהם כ"בטוחים".
ניתן לייצר אמולסיות הן במארזים והן בתפזורת. בבריטניה למשל תפזורת מהווה את רוב הייצור. אמולסיה בתפזורת נחשבת בדרך כלל כסוג בטוח במיוחד של חומר נפץ.
היא אינה רגישה (non-sensitized) ליזימה, והגם שעומדת בקריטריונים לסיווגה תחת מספר או"ם 3375, הרי שבבריטניה היא אינה מסווגת כחומר נפץ במסגרת תכנית האו"ם לסיווג של טובין מסוכנים להובלה, אלא כחומר מחמצן מקבוצה 5.1, שעליו חלה הוראה מיוחדת (309).
הניסיון לעומת זאת מראה, שאמולסיה בתפזורת עלולה להתפוצץ במקרה של מצבי תקלה מסוימים בייצור, בהובלה ובאחסון.
מינהל הבריאות והבטיחות בבריטניה פרסם לאחרונה סקירה של היסטוריית התאונות בייצור, בהובלה ובאחסון של אמולסיה לא-רגישה בתפזורת (לא נסקרו תאונות של אמולסיה במארזים). כמו-כן הוזכרו תאונות של אמולסיה, שהיתה לכאורה לא-רגישה בתפזורת, אבל שבגלל עיצוב, תהליך או טעות אנוש, היתה רגישה יותר מהמתוכנן.
הסקירה התבססה על מידע, שהתקבל ממסד הנתונים של SAFEXE-IDAS, ושסווג לחמש קטגוריות:
תאונות במהלך ייצור (אמולסיפיקציה) - התקבלו פרטים על חמישה אירועים. כל התאונות הללו למעט אחת התרחשו בסין,
תאונות בזמן אחסנה - נמצא תיעוד אחד של תקרית, שבה האמולסיה התיזמה לאחר שנחשפה לחימום ממושך במיכל,
תאונות בזמן הובלה – נמצא רק תיעוד אחד,
תאונות במהלך פעולות שאיבה - נמצא תיעוד של שני אירועים בעקבות חשיפה לחימום ממושך במשאבות.
ותאונות במהלך טיפול בפסולת - נמצא תיעוד של שני אירועים.
אמולסיה מורכבת ממיקרו-טיפות של תמיסת חמצון רוויה במיוחד בתוך מטריצת שמן. המחמצן כולל בעיקר אמוניום חנקתי, אבל ניתן להוסיף גם נתרן חנקתי וגם סידן חנקתי לתמיסה המימית.
הפאזה השמנית (oil phase) היא תערובת של שמן מינרלי ושל חומר מתחלב נוזלי. שמן ומים בדרך כלל אינם מתערבבים, אבל כאשר קיים מתחלב (חומר פעיל שטח) מתאים וכאשר מופעלת מספיק אנרגיה מכנית, ניתן לאלץ את שניהם להתמזג יחד.
המוצר, שמתקבל, הוא מטריצת אמולסיה שבה הפאזה השמנית רציפה, כלומר כל מיקרו-טיפה של המחמצן מצופה במעטה חיצוני שמנוני.
ניתן להמיר מוצר-ביניים זה לחומר נפץ על ידי הוספת חומר רגיש. ניתן להשתמש בשני סוגים של חומרי רגישות: גורם רגיש פיזית, שכולל מיקרו-בועיות; או גורם רגיש כימית, שכולל תמיסת גז.
תהא השיטה אשר תהיה, יווצרו בועות גז מיקרוסקופיות, שיידחסו בתהליך שאינו כרוך בשינוי חום (adiabatically) ושייצרו נקודות חמות (hot spots) במטריצה של התפזורת. בעקבות זאת תתרחש יזימה של החומר המאיץ וגל הפיצוץ יתפשט בתווך של חומר הנפץ.
מבחינת ההרכב אמולסיה כוללת, בדרך כלל: 60-85% אמוניום חנקתי, 5-30% מים, 2-8% דלק, חומר מתחלב 0.5-4%, 0-10% מדכאי להבה מסיסים ותוספים. מלחי חנקה אנ-אורגניים אחרים (בדרך כלל נתרן חנקתי וסידן חנקתי) עשויים להחליף חלק מהאמוניום החנקתי.
סקירת התאונות חשפה פרטים של 11 תקריות, שבהן אמולסיה התפוצצה לאחר שחוממה יתר על המידה או שעורבבה עם חומרים לא-תואמים.
למרות שחלק מהאירועים הללו כללו אמולסיה, שלא היתה עומדת בקריטריונים לסיווג תחת מספר או"ם 3375, בכל זאת הפרטים של אירועים אלה מצביעים על מספר דרכים, שבהן פיצוץ חומרי-ביניים עלול להתרחש בטעות בסביבות הייצור, ההובלה והאחסון.
התיעוד מצביע גם על כך שאמולסיה בתפזורת, כשהיא מיוצרת ונבדקת כהלכה, אינה נוטה להתייזם על ידי כוחות מכניים, מכיוון שלא נמצא תיעוד של פיצוץ שנגרם מחשיפת אמולסיה בתפזורת למכה או לחשיפה קצרה לחיכוך ולחיתוך.
מתוך 11 התאונות שמונה התרחשו באתרי ייצור, שתיים התרחשו באתרי אחסון/משתמשי קצה ואחת התרחשה בהובלה. מכאן, שהפוטנציאל הגדול ביותר להתייזמות בשוגג טמון בשלב הייצור.
הגורמים הפוטנציאליים לפיצוץ מקרי בייצור הם כדלקמן (לא לפי סדר החשיבות):
עיצוב לא טוב של תהליך הייצור, המוביל לייצור של חומר רגיש בצורה חריגה,
ייצור מעבר לפרמטרים העיצוביים, המוביל לייצור של חומר רגיש בצורה חריגה,
תחזוקה לקויה, המובילה להיווצרות שאריות רגישות, המורכבות מאמולסיית בסיס מיובשת/מתגבשת,
בליעת אש (Fire engulfment ) וחימום ממושך של תחליב הבסיס בממגורות מתכת/במיכלים,
חימום מקומי של אמולסיה במשאבות "על יבש"
וזיהום של האמולסיה עם חומרים, שאינם תואמים.
מבחינת ניהול סיכונים ישנן בקרות, שניתן ליישם כדי להפחית את ההסתברות לתאונות הנובעות מהסיבות הנ"ל. הנחיות כלליות לבטיחות בעבודה עם חומרי נפץ קיימות בקוד נוהג מאושר לתקנות ייצור ואחסנה של חומרי נפץ (Approved Code of Practice to the Manufacture and Storage of Explosives Regulations) ותקנות חומרי הנפץ של משרד הבטחון (JSP 482: Ministry of Defence Explosives Regulations).
יישום בקרות מתאימות יכול לסייע בהפחתת סיכונים לרמה נמוכה, ולהוות מרכיב חשוב בניהול הבטיחות. עם זאת, הניסיון מצביע על כך שגם עם יישום של הבקרות הטובות ביותר, פעולות הייצור תמיד יהוו גורם סיכון שיורי, בשל הפוטנציאל לטעויות אנוש ולכשל בציוד/מכשור.
קישור לרשימת כל המאמרים שלי כאן
המידע שבהם הסתמך על פרסומים, שהופיעו בקבוצות ה-LinkedIn, שאני מנהל Explosives / Blasting (Energetic Materials) OSH, ו- Fireworks and Pyrotechnics OSH.
מינהל הבריאות והבטיחות בבריטניה פרסם לאחרונה סקירה של היסטוריית התאונות בייצור, בהובלה ובאחסון של אמולסיה לא-רגישה בתפזורת
Photo by Julia Koblitz on Unsplash
חומרי נפץ בתחליב או בשמם הלועזי אמולסיות (emulsions) נמצאים בשימוש כבר כ-4 עשורים.
הם נחשבים לבטוחים באופן יחסי גם בייצור, גם בהובלה, גם באחסון וגם בשימוש. עם זאת במספר תאונות פיצוץ, שהיו מעורבים בהן ושגרמו למספר רב של הרוגים הביאו לערעור על התפיסה שלהם כ"בטוחים".
ניתן לייצר אמולסיות הן במארזים והן בתפזורת. בבריטניה למשל תפזורת מהווה את רוב הייצור. אמולסיה בתפזורת נחשבת בדרך כלל כסוג בטוח במיוחד של חומר נפץ.
היא אינה רגישה (non-sensitized) ליזימה, והגם שעומדת בקריטריונים לסיווגה תחת מספר או"ם 3375, הרי שבבריטניה היא אינה מסווגת כחומר נפץ במסגרת תכנית האו"ם לסיווג של טובין מסוכנים להובלה, אלא כחומר מחמצן מקבוצה 5.1, שעליו חלה הוראה מיוחדת (309).
הניסיון לעומת זאת מראה, שאמולסיה בתפזורת עלולה להתפוצץ במקרה של מצבי תקלה מסוימים בייצור, בהובלה ובאחסון.
מינהל הבריאות והבטיחות בבריטניה פרסם לאחרונה סקירה של היסטוריית התאונות בייצור, בהובלה ובאחסון של אמולסיה לא-רגישה בתפזורת (לא נסקרו תאונות של אמולסיה במארזים). כמו-כן הוזכרו תאונות של אמולסיה, שהיתה לכאורה לא-רגישה בתפזורת, אבל שבגלל עיצוב, תהליך או טעות אנוש, היתה רגישה יותר מהמתוכנן.
הסקירה התבססה על מידע, שהתקבל ממסד הנתונים של SAFEXE-IDAS, ושסווג לחמש קטגוריות:
תאונות במהלך ייצור (אמולסיפיקציה) - התקבלו פרטים על חמישה אירועים. כל התאונות הללו למעט אחת התרחשו בסין,
תאונות בזמן אחסנה - נמצא תיעוד אחד של תקרית, שבה האמולסיה התיזמה לאחר שנחשפה לחימום ממושך במיכל,
תאונות בזמן הובלה – נמצא רק תיעוד אחד,
תאונות במהלך פעולות שאיבה - נמצא תיעוד של שני אירועים בעקבות חשיפה לחימום ממושך במשאבות.
ותאונות במהלך טיפול בפסולת - נמצא תיעוד של שני אירועים.
אמולסיה מורכבת ממיקרו-טיפות של תמיסת חמצון רוויה במיוחד בתוך מטריצת שמן. המחמצן כולל בעיקר אמוניום חנקתי, אבל ניתן להוסיף גם נתרן חנקתי וגם סידן חנקתי לתמיסה המימית.
הפאזה השמנית (oil phase) היא תערובת של שמן מינרלי ושל חומר מתחלב נוזלי. שמן ומים בדרך כלל אינם מתערבבים, אבל כאשר קיים מתחלב (חומר פעיל שטח) מתאים וכאשר מופעלת מספיק אנרגיה מכנית, ניתן לאלץ את שניהם להתמזג יחד.
המוצר, שמתקבל, הוא מטריצת אמולסיה שבה הפאזה השמנית רציפה, כלומר כל מיקרו-טיפה של המחמצן מצופה במעטה חיצוני שמנוני.
ניתן להמיר מוצר-ביניים זה לחומר נפץ על ידי הוספת חומר רגיש. ניתן להשתמש בשני סוגים של חומרי רגישות: גורם רגיש פיזית, שכולל מיקרו-בועיות; או גורם רגיש כימית, שכולל תמיסת גז.
תהא השיטה אשר תהיה, יווצרו בועות גז מיקרוסקופיות, שיידחסו בתהליך שאינו כרוך בשינוי חום (adiabatically) ושייצרו נקודות חמות (hot spots) במטריצה של התפזורת. בעקבות זאת תתרחש יזימה של החומר המאיץ וגל הפיצוץ יתפשט בתווך של חומר הנפץ.
מבחינת ההרכב אמולסיה כוללת, בדרך כלל: 60-85% אמוניום חנקתי, 5-30% מים, 2-8% דלק, חומר מתחלב 0.5-4%, 0-10% מדכאי להבה מסיסים ותוספים. מלחי חנקה אנ-אורגניים אחרים (בדרך כלל נתרן חנקתי וסידן חנקתי) עשויים להחליף חלק מהאמוניום החנקתי.
סקירת התאונות חשפה פרטים של 11 תקריות, שבהן אמולסיה התפוצצה לאחר שחוממה יתר על המידה או שעורבבה עם חומרים לא-תואמים.
למרות שחלק מהאירועים הללו כללו אמולסיה, שלא היתה עומדת בקריטריונים לסיווג תחת מספר או"ם 3375, בכל זאת הפרטים של אירועים אלה מצביעים על מספר דרכים, שבהן פיצוץ חומרי-ביניים עלול להתרחש בטעות בסביבות הייצור, ההובלה והאחסון.
התיעוד מצביע גם על כך שאמולסיה בתפזורת, כשהיא מיוצרת ונבדקת כהלכה, אינה נוטה להתייזם על ידי כוחות מכניים, מכיוון שלא נמצא תיעוד של פיצוץ שנגרם מחשיפת אמולסיה בתפזורת למכה או לחשיפה קצרה לחיכוך ולחיתוך.
מתוך 11 התאונות שמונה התרחשו באתרי ייצור, שתיים התרחשו באתרי אחסון/משתמשי קצה ואחת התרחשה בהובלה. מכאן, שהפוטנציאל הגדול ביותר להתייזמות בשוגג טמון בשלב הייצור.
הגורמים הפוטנציאליים לפיצוץ מקרי בייצור הם כדלקמן (לא לפי סדר החשיבות):
עיצוב לא טוב של תהליך הייצור, המוביל לייצור של חומר רגיש בצורה חריגה,
ייצור מעבר לפרמטרים העיצוביים, המוביל לייצור של חומר רגיש בצורה חריגה,
תחזוקה לקויה, המובילה להיווצרות שאריות רגישות, המורכבות מאמולסיית בסיס מיובשת/מתגבשת,
בליעת אש (Fire engulfment ) וחימום ממושך של תחליב הבסיס בממגורות מתכת/במיכלים,
חימום מקומי של אמולסיה במשאבות "על יבש"
וזיהום של האמולסיה עם חומרים, שאינם תואמים.
מבחינת ניהול סיכונים ישנן בקרות, שניתן ליישם כדי להפחית את ההסתברות לתאונות הנובעות מהסיבות הנ"ל. הנחיות כלליות לבטיחות בעבודה עם חומרי נפץ קיימות בקוד נוהג מאושר לתקנות ייצור ואחסנה של חומרי נפץ (Approved Code of Practice to the Manufacture and Storage of Explosives Regulations) ותקנות חומרי הנפץ של משרד הבטחון (JSP 482: Ministry of Defence Explosives Regulations).
יישום בקרות מתאימות יכול לסייע בהפחתת סיכונים לרמה נמוכה, ולהוות מרכיב חשוב בניהול הבטיחות. עם זאת, הניסיון מצביע על כך שגם עם יישום של הבקרות הטובות ביותר, פעולות הייצור תמיד יהוו גורם סיכון שיורי, בשל הפוטנציאל לטעויות אנוש ולכשל בציוד/מכשור.
קישור לרשימת כל המאמרים שלי כאן
המידע שבהם הסתמך על פרסומים, שהופיעו בקבוצות ה-LinkedIn, שאני מנהל Explosives / Blasting (Energetic Materials) OSH, ו- Fireworks and Pyrotechnics OSH.
