Blogginnlegget inneholder et sammendrag av artikkelen skrevet av Timo Halme fra FORCIT Explosives, som ble presentert og publisert på EFEE (European Federation of Explosives Engineers) i 2025.
Den fullstendige artikkelen kan lastes ned via lenken under sammendraget.
HYDROGENPEROXID (HP) OG HYDROGENPEROXIDEMULSJON (HPE)
HP er en kraftig oksidator som brukes mye i prosessindustrien. Kontaminering av HP fører vanligvis til rask, eksoterm nedbrytning, som produserer store mengder oksygengass og vanndamp. Dette kan føre til trykkoppbygging eller til og med eksplosjon.
HP-baserte sprengstoff kan fremstilles på flere måter. Denne artikkelen fokuserer på vann-i-olje-emulsjon (HPE), ettersom den kontinuerlige drivstoffasen beskytter HP-dråpene mot kontaminering.
SAMMENLIGNING AV HPE OG ANE (AMMONIUMNITRATEMULSJON)
HP er betydelig mer reaktiv enn AN. Teknisk sett er imidlertid brukervennlighet og ytelse for HPE sammenlignbar med vanlige ANE-produkter med enkelte unntak. HPEs viskositet kan justeres slik at standard ANE-ladeteknologi kan tilpasses HPE.
For eksempel er oksygenbalansert Kemiitti HPE, som inneholder 50–60 % HP-løsning, energimessig sammenlignbar med FORCITs Kemiitti 810. Kemiitti HPEs ytelse er testet i utviklingssprengninger. Fragmentering og fremdrift var minst like gode som med ANE-produkter. VOD for Kemiitti HPE var 4400–5300 ms. i horisontale hull med Ø51 mm.
Tekniske forskjeller mellom HPE og ANE skyldes hovedsakelig HPEs lavere tetthet. Uten gass har HPE en tetthet på 1,15–1,20 g/cm³ og med gass 0,8–1,0 g/cm³, avhengig av HP-konsentrasjon. Gasset tetthet er typisk lavere enn vannets tetthet. I vannfylte borehull kan gasset HPE løsne og flyte opp. I tillegg kan dybden i vertikale hull være begrenset på grunn av trykkoppbygging i bunnen. Høyt trykk kan føre til høy tetthet, noe som reduserer initieringsfølsomheten. Teoretisk maksimal vertikal kolonne for HPE er 20 meter, men flere tester og VOD-målinger kreves for bekreftelse.
ARBEIDSHELSE
Ifølge ECHA (European Chemicals Agency) er grenseverdien for langvarig (8 t) eksponering i luft 1 ppm og kortvarig (15 min) 2 ppm. HP-konsentrasjoner er målt med HP-sensor under håndtering av HP eller HPE, og verdiene overskred gjentatte ganger 2 ppm.
Som nevnt tidligere er HP og HPE svært reaktive forbindelser. Reaksjonen utvikler seg og sprer seg svært raskt gjennom hele HPE-massen. Når de første tegnene på damp og bobler vises, sprer reaktiviteten seg gjennom hele massen i løpet av minutter. Årsakene er sannsynligvis kraftig temperaturøkning, sterk konveksjon og kjemisk aggressive radikaler som frigjøres ved nedbrytning av HP.
Den høye konsentrasjonen av HP i damp skyldes økt damptrykk i kokende HPE samt sterk konveksjon av oksygengass og vanndamp som transporterer HP som aerosol.
SYMPTOMER, RISIKOER OG TILTAK VED HP/HPE-EKSPONERING
De første symptomene ved eksponering for HP-damp inkluderer kløe og brennende følelse på hud, luftveier og øyne, etterfulgt av svimmelhet. Gjentatt langvarig eksponering kan forårsake permanente lungeskader, som kan forverres av fint støv i gruvemiljøer. I tillegg kan nedbrytning av HP frigjøre singlet oksygen, en reaktiv form som kan skade DNA og ha kreftfremkallende effekter.
Kontaminering er en daglig risiko ved lading med bulkprodukter. Selv om HPE sprer seg på lignende måte som ANE, er konsekvensene mer alvorlige. Milde symptomer er kløe og stikkende/brennende smerte på huden samt mulig infeksjon senere. HPE i øynene kan forårsake permanent skade.
Kontaminerte arbeidsklær og andre brennbare materialer kan selvantenne. FORCIT har hatt to tilfeller der organisk materiale brukt til å rengjøre HP/HPE-flekker har selvantent.
FORCITs tiltak inkluderer streng bruk av verneutstyr: motorisert helmaske med gassfilter, kjemikaliebestandige verneklær, langermede hansker og gummistøvler. Forsiktig håndtering og begrensning av volum er avgjørende.
SPRENGGASSER
FORCIT har gjennomført tre målekampanjer for sprenggasser fra Kemiitti HPE-produktet. Resultatene viser at det ikke finnes NOx-forbindelser i sprenggassene, men CO-nivåene var sammenlignbare med nivåene fra ANE-produkter. Noen ppm HP ble også oppdaget. Utviklingsmålet er å optimalisere HPE-formuleringen slik at CO-produksjonen blir minimal.
SIKKERHET
HPE inneholder over 90 vekt-% HP-løsning, noe som gir den tilsvarende reaktivitetspotensial som HP, til tross for den beskyttende vann-i-olje-strukturen. Kompatibilitet med andre sprengstoffkomponenter krever risikovurdering og testdata på grunn av HPEs høye reaktivitet. Ukontrollert reaksjon kan føre til for tidlig detonasjon. Kjente farlige reaksjoner inkluderer de med aceton og heksamin, som kan danne initiale sprengstoff.
KLASSIFISERING OG AVFALLSHÅNDTERING
HPE kan ikke bruke ANEs UN3375-klassifisering, da den kun gjelder emulsjonsmatriser der AN fungerer som oksidator. HPs unike egenskaper må vurderes i risikoprofilen. Den største forskjellen og utfordringen er HPs spontane nedbrytning, som danner oksygengassbobler i HPE (dvs. HPE blir spontant sensitiv over tid). Denne spontane nedbrytningen kan bremses, men ikke stoppes. Før eller senere omdannes HPE spontant til klasse 1-materiale.
Innenfor ADR-rammeverket kan klassifisering som selvreaktivt stoff være mulig, men også da kan spontan nedbrytning praktisk føre til klasse 1.
Avfallshåndtering er utfordrende på grunn av HPEs høye reaktivitet. En avfallsbøtte med HPE kan begynne å reagere voldsomt når som helst. Derfor må alt HPE-avfall unngås, og alt generert avfall må umiddelbart gjøres sikkert, med start i demulsifisering. Ytterligere forskning er nødvendig for å utvikle sikre metoder for avhending.
MILJØPÅVIRKNING
HP markedsføres ofte som en grønn kjemikalie fordi den brytes ned til oksygen og vann. Når den brukes i bulksprengstoff, må imidlertid utslippsscenarier revurderes. Studier viser at 5–20 % av bulksprengstoff kan forbli ureaktert i massen etter sprengning, noe som medfører risikoer som HP-kontaminering i vann og oksidasjon av krom(III) til giftig krom(VI).
Nylig har HP-produsenter innført en ny fareklasse i HP-klassifiseringen. Innen noen måneder vil alle HP-løsninger som inneholder mer enn 25 % HP klassifiseres som miljøfarlige – svært giftige for vannlevende organismer. Vi analyserer effekten av dette på bruken av HP som råmateriale for bulksprengstoff.