安檢示蹤標識物與工業炸藥的相容性研究

王尹軍，汪旭光，劉奇祥，王超軍

（1.北京礦冶研究總院，北京100160；2.金發科技股份有限公司，廣州510663）

安檢示蹤標識物與工業炸藥的相容性研究

王尹軍1，汪旭光1，劉奇祥2，王超軍2

（1.北京礦冶研究總院，北京100160；2.金發科技股份有限公司，廣州510663）

針對安檢、示蹤標識物與爆炸物品相容性的重要表現是熱穩定性的問題，采用杜瓦瓶實驗法對研制的安檢示蹤標識物分別與乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質的熱穩定性進行了研究。結果是，實驗溫度100℃，實驗過程中樣品的最高溫度為95～98℃。依據聯合國《關于危險貨物運輸的建議書-實驗和標準手冊》（第五修訂版）的判定標準，試樣具有熱穩定性，表明所研制的安檢示蹤標識物與乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質的相容性良好。該實驗為實現安檢和示蹤等目標提供了依據。

爆炸物品；安檢示蹤標識物；示蹤劑；身份標識；熱穩定性；杜瓦瓶實驗法

1 引言

爆炸物品安檢示蹤標識物（以下簡稱示蹤劑）是在公安部治安管理局、反恐局和科信局領導下，歷時10年研發成功的一種功能性添加劑，分別于2012年和2013年通過國家反恐辦和公安部的驗收和鑒定。自2016年1月1日起施行的《中華人民共和國反恐怖主義法》第二十二條規定，對民用爆炸物品添加安檢示蹤標識物。該類物質具有特定的化學編碼用于標識、跟蹤爆炸物品，在爆炸物品生產過程中以小于0.1%的比例均勻添加到爆炸物品中，與爆炸物品相伴始終。通過示蹤編碼為爆炸物品建立身份編碼，準確區分爆炸物品的生產廠家、生產點、生產線、生產時期以及類別和品種等，并可基于示蹤編碼建立爆炸物品的追溯體系，實現對爆炸物品的跟蹤溯源、動態監控、安全管理、綜合治理等目標。

正是由于示蹤劑的這種特殊使命，它與各類爆炸物品的相容性顯得至關重要。因為只有優越的相容性，才能保證其所攜帶的編碼不發生變化﹝1-2﹞，同時不影響爆炸物品的性能。本文將示蹤劑與爆炸物品的相容性（Compatibility）定義為示蹤劑與爆炸物品各組分彼此相互容納，在物理、化學性質上彼此不影響，也不發生化學反應。相容性好說明示蹤劑能長期、穩定、均勻地存在于工業炸藥中且示蹤特征不變，是準確追蹤爆炸物品和溯源的重要保證。本文選取了幾種常用的工業炸藥研究了他們與所研制的示蹤劑的相容性﹝3-5﹞。

示蹤劑與爆炸物品的熱穩定性（或熱安定性）是其相容性的一個重要表現﹝6﹞。本文采用杜瓦瓶實驗方法，研究了示蹤劑與幾種工業炸藥的熱穩定性。杜瓦瓶實驗法是聯合國《關于危險貨物運輸的建議書-實驗和標準手冊》（第五修訂版，以下簡稱《手冊》）實驗系列8（a）ANE所規定的熱穩定性實驗方法，具有取材容易，結構簡單，操作方便，絕熱性能高，測量準確度高等優點，被國內民爆器材質量檢測檢驗中心普遍采用﹝7-10﹞。

2 實驗研究

2.1 實驗方法

將少量示蹤劑混入一定量的工業炸藥中，利用杜瓦瓶實驗法檢測混合物的熱穩定性，以熱穩定性的優劣評價示蹤劑與工業炸藥的相容性。

2.1.1 實驗裝置

杜瓦瓶實驗室比普通實驗室增加耐火、耐壓設施，并配備有防爆墻。將實驗樣品放于帶封閉裝置的500 m L杜瓦瓶中，然后將其置于干燥箱中，通過干燥箱的溫度調節系統進行恒溫保存。在保存期間，定期測量試樣的溫度，觀察溫度變化情況。杜瓦瓶結構如圖1所示。

圖1 帶封閉裝置的杜瓦瓶結構示意圖Fig.1 Schematic diagram of the structure of Dewar bottle with a sealing device

干燥箱型號SXA-1460，容積1 450 L，自動控溫、控濕，外型尺寸W 1 200 mm×H 1 890 mm× D700 mm。干燥箱內加裝風扇以保證杜瓦瓶四周的空氣流通?？刂聘稍锵鋬鹊臏囟仍?0 d內，偏差不得超過±1℃。干燥箱內加裝鋼襯，并將杜瓦瓶置于專用金屬網罩內。

在正式實驗前，先確定杜瓦瓶和封口的熱損失特性。由于封閉裝置對熱損失特性有重要影響，因此可通過改變封閉裝置，調節熱損失特性。采用測量裝滿具有類似物理性質的惰性物質瓶體冷卻一半所用的時間，計算單位質量的熱損失L的公式如下：

式中：t1/2為裝滿具有類似物理性質的惰性物質瓶體冷卻一半所用時間，s；Cp為物質的比熱，（J/kg·K）。

經測量，實驗采用的杜瓦瓶和封口的熱損失特性為95 m W/（kg·K），滿足《手冊》18.4.1.2.6條“裝有400 m L物質的杜瓦瓶，熱損失在80～100 m W/（kg·K）之間者適合使用”的規定要求。

2.1.2 實驗樣品

所用示蹤劑樣品為隨機抽取的兩種化學示蹤劑，分別標記為7號和9號，所用的工業炸藥及半成品有乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質3個品種。

分別稱取乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質各400 g，每種炸藥試樣稱取兩份。每種示蹤劑稱取3份，每份5 g。將每份示蹤劑分別置于400 g工業炸藥的中心部位，做成6個實驗樣品。

2.1.3 實驗流程和實驗條件

本實驗委托國家民用爆破器材質量監督檢驗中心完成，實驗流程為將6個實驗樣品分別置于6支杜瓦瓶中，每個試樣中心插一支溫度傳感器，將杜瓦瓶密封好。每兩支杜瓦瓶置于干燥箱的一個儲間，將干燥箱控制溫度設定為100℃，連接溫度記錄裝置，連續測試試樣的溫度，在試樣溫度達到98℃時（低于干燥箱溫度2℃）開始做記錄。保持試樣環境溫度不變，連續儲存336 h（兩周時間）。

2.2 實驗結果及分析

6個試樣的最高溫度見表1，圖2為國家民用爆破器材質量監督檢驗中心出具的一份檢測報告。

依據《手冊》“18.4.1.4實驗標準和評估結果的方法部分”規定，如果在實驗中，試樣溫度均未超過實驗溫度6℃或以上，則可認為樣品具有熱穩定性。上述實驗結果表明，兩種示蹤劑分別與乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質制成的試樣，在實驗過程中的最高溫度不僅均未超過實驗溫度（100℃）6℃或以上，甚至均未達到環境溫度。由此可知，隨機抽取的兩種示蹤劑分別與乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質的相容性良好。

表1 杜瓦瓶熱穩定性實驗結果Table 1 Results of thermal stability test with Dewar bottle method

應當指出，正常使用時，示蹤劑與工業炸藥的混合比例為0.08%左右，而本實驗將5 g示蹤劑集中混入400 g的各炸藥樣品的中心部位，不僅示蹤劑的添加量大（炸藥質量的1.25%，為正常添加的15.6倍），而且示蹤劑在炸藥樣品中呈聚積狀態，強化了示蹤劑與各炸藥樣品的化學反應條件。在這種強化條件下試樣都表現出良好的熱穩定性，充分說明了示蹤劑與工業炸藥的良好相容性。本實驗實際上也模擬并驗證了在工業炸藥生產過程中添加示蹤劑時，如果出現未與工業炸藥混合均勻或者有部分示蹤劑比較集中地混入工業炸藥時，也同樣具有熱穩定性。

圖2 9號示蹤劑的熱穩定性檢測報告Fig.2 Thermal stability test report of No.9 tracer

3 結論

采用杜瓦瓶熱穩定性實驗法，對隨機抽取的兩種示蹤劑分別與乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質混合后的試樣進行測試。相同實驗條件下，6個試樣最高溫度均小于實驗溫度100℃。依據聯合國《手冊》實驗系列8（a）ANE的熱穩定性實驗方法的判定條件-“試樣溫度未超過實驗溫度6℃或以上，則說明試樣具有熱穩定性”，實驗結果表明所研究的安檢示蹤劑與乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質的相容性良好。

（

）：

﹝1﹞閆正斌，汪旭光，王尹軍，等.化學示蹤劑在爆炸物品流向監管中的作用［J］.工程爆破，2015，21（3）：54-59. YAN Zheng-bin，WANG Xu-guang，WANG Yin-jun，et al.The effect of chemical taggant technique in the supervision of flow direction of the civil explosives［J］.Engineering Blasting，2015，21（3）：54-59.

﹝2﹞閆正斌，汪旭光，王超軍，等.爆炸物品示蹤劑抗侵蝕實驗研究［J］.工程爆破，2015，21（3）：42-46. YAN Zheng-bin，WANG Xu-guang，WANG Chao-jun，et al.Experimental study on the anti-erosion of taggants［J］.Engineering Blasting，2015，21（3）：42-46.

﹝3﹞HASLETT A.Identification&traceability of civil explosives in Europe［C］//Proceedings of the Thirty-sixth Annual Conference on Explosives and Blasting Technique.Orlando：International Society of Explosives Engineers，2010.

﹝4﹞KENNEDY J.Preventing the next terrorist attack is a shared responsibility［J］.International Society of Explosives Engineers，2010（1）：1-8.

﹝5﹞OBRESA L G，CIOBANU I，SURUGIV M C.Logistic processes for inland waterway transport of explosives［J］. Supply Chain Management Journal，2014，5（1）：42-55.

﹝6﹞樊瑞君，王煊軍，劉代志.含能材料熱安定性及熱安全性評價方法研究進展［J］.化學推 進劑 與高 分子 材料，2004，2（2）：22-24. FAN Rui-jun，WANG Xuan-jun，LIU Dai-zhi.Research progress on evaluation methods for thermal stability and thermal safety of energetic materials［J］.Chemical Propellants&Polymeric Materials，2004，2（2）：22-24.

﹝7﹞徐森，潘峰，劉大斌，等.乳膠基質的危險性分級研究［C］//全國危險物質與安全應急技術研討會論文集（下）.2011：841-844. XU Sen，PAN Feng，LIU Da-bin，et al.Study on hazard classification of ammonium nitrate emulsion［C］//Proceedings of the National Symposium on Hazardous Materials and Safety Emergency Technology（Volume）. 2011：841-844.

﹝8﹞田映韜.幾種有機過氧化物的熱分解特性研究［D］.南京：南京理工大學，2013. TIAN Ying-tao.Study on thermal decomposition characteristics of organic peroxides［D］.Nanjing：Nanjing University of Science&Technology，2013.

﹝9﹞馮善娥.實驗室中杜瓦瓶的安全使用［J］.高校實驗室工作研究，2013（1）：67-68. FENG Shan-e.Safe use of dewar in the laboratory［J］. Research on laboratory work in Colleges and Universities，2013（1）：67-68.

﹝10﹞潘仁明，劉玉海.有關AMBN熱分解特征的研究［J］.爆破器材，2000，29（6）：6-9. PAN Ren-ming，LIU Yu-hai.A study on the thermal decomposition characteristic of AMBN［J］.Explosive Materials，2000，29（6）：6-9.

Compatibility between tracer marker and industrial explosive

WPPC Yin-jun1，WPPC Xu-guang1，LIU Qi-qiang2，WPPC Chao-jun2
（1.Beijing CeneraI Research Institute of Mining&MetaIIurgy，Beijing 100160，China；2.KIPCFP SCI.&TECH.CO.，LTD.，Cuangzhou 510663，China）

Explosives security-check and tracing markers make identification for explosive materials by means of its chemical coding to achieve the purpose of security and tracing.Due to its special mission，the compatibility of explosives and tracing markers is essential since only a good compatibility can guarantee a long-term co-existence of the markers and explosives.This is also ensured to remain the feature recognition and identity code and make no influence on the performance of explosives.The Dewar bottle test method was used to study the thermal stability of emulsion explosive，powdery emulsion explosive and emulsion matrix which were mixed with security-check and tracing markers respectively，with the test temperature of 100℃.During the test，the highest temperatures of the samples were 95℃to 98℃.The test results showed that the samples had thermal stability，according to the United Nations"The Recommendations on the Transport of Dangerous Goods，Manual of Test and Criteria"（Fifth revision）.Therefore，the compatibility of the developed security-check and tracing markers with emulsion explosives，powdery emulsion explosives and emulsion matrix comformed to the safety standards.

Explosives；Security-check and tracing markers；Tracer；Identification；Thermal stability；Dewar bottle test method

TQ086.5

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.05.008

1006-7051（2016）05-0037-03

2016-02-29

中國工程院咨詢研究項目（2016-XZ-30）

王尹軍（1976-），男，博士，高工，從事爆炸物品安檢示蹤、工業炸藥和工程爆破等研究工作。E-mail：yjwang0281@163.com