安檢示蹤標識物與工業(yè)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(fā)科技股份有限公司，廣州510663）

安檢示蹤標識物與工業(yè)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(fā)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(xiàn)是熱穩(wěn)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(zhì)的熱穩(wěn)定性進行了研究。結(jié)果是，實驗溫度100℃，實驗過程中樣品的最高溫度為95～98℃。依據(jù)聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書-實驗和標準手冊》（第五修訂版）的判定標準，試樣具有熱穩(wěn)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(zhì)的相容性良好。該實驗為實現(xiàn)安檢和示蹤等目標提供了依據(jù)。

爆炸物品；安檢示蹤標識物；示蹤劑；身份標識；熱穩(wěn)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(lǐng)導(dǎo)下，歷時10年研發(fā)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(guī)定，對民用爆炸物品添加安檢示蹤標識物。該類物質(zhì)具有特定的化學(xué)編碼用于標識、跟蹤爆炸物品，在爆炸物品生產(chǎn)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(qū)分爆炸物品的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)點、生產(chǎn)線、生產(chǎn)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(xiàn)對爆炸物品的跟蹤溯源、動態(tài)監(jiān)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(guān)重要。因為只有優(yōu)越的相容性，才能保證其所攜帶的編碼不發(fā)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(xué)性質(zhì)上彼此不影響，也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。相容性好說明示蹤劑能長期、穩(wěn)定、均勻地存在于工業(yè)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(yè)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(wěn)定性（或熱安定性）是其相容性的一個重要表現(xiàn)﹝6﹞。本文采用杜瓦瓶實驗方法，研究了示蹤劑與幾種工業(yè)炸藥的熱穩(wěn)定性。杜瓦瓶實驗法是聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh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(guī)定的熱穩(wěn)定性實驗方法，具有取材容易，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，絕熱性能高，測量準確度高等優(yōu)點，被國內(nèi)民爆器材質(zhì)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(yè)炸藥中，利用杜瓦瓶實驗法檢測混合物的熱穩(wěn)定性，以熱穩(wěn)定性的優(yōu)劣評價示蹤劑與工業(yè)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(shè)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(diào)節(jié)系統(tǒng)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(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 帶封閉裝置的杜瓦瓶結(jié)構(gòu)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(nèi)加裝風(fēng)扇以保證杜瓦瓶四周的空氣流通。控制干燥箱內(nèi)的溫度在10 d內(nèi)，偏差不得超過±1℃。干燥箱內(nèi)加裝鋼襯，并將杜瓦瓶置于專用金屬網(wǎng)罩內(nèi)。

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(diào)節(jié)熱損失特性。采用測量裝滿具有類似物理性質(zhì)的惰性物質(zhì)瓶體冷卻一半所用的時間，計算單位質(zhì)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(zhì)的惰性物質(zhì)瓶體冷卻一半所用時間，s；Cp為物質(zhì)的比熱，（J/kg·K）。

經(jīng)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(zhì)的杜瓦瓶，熱損失在80～100 m W/（kg·K）之間者適合使用”的規(guī)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(xué)示蹤劑，分別標記為7號和9號，所用的工業(yè)炸藥及半成品有乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質(zhì)3個品種。

分別稱取乳化炸藥、粉狀乳化炸藥和乳膠基質(zhì)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(yè)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(zhì)量監(jiān)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(shè)定為100℃，連接溫度記錄裝置，連續(xù)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(huán)境溫度不變，連續(xù)儲存336 h（兩周時間）。

2.2 實驗結(jié)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(zhì)量監(jiān)督檢驗中心出具的一份檢測報告。

依據(jù)《手冊》“18.4.1.4實驗標準和評估結(jié)果的方法部分”規(guī)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(wěn)定性。上述實驗結(jié)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(zhì)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(huán)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(zhì)的相容性良好。

表1 杜瓦瓶熱穩(wěn)定性實驗結(jié)果Table 1 Results of thermal stability test with Dewar bottle method

應(yīng)當指出，正常使用時，示蹤劑與工業(yè)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(zhì)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(tài)，強化了示蹤劑與各炸藥樣品的化學(xué)反應(yīng)條件。在這種強化條件下試樣都表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，充分說明了示蹤劑與工業(yè)炸藥的良好相容性。本實驗實際上也模擬并驗證了在工業(yè)炸藥生產(chǎn)過程中添加示蹤劑時，如果出現(xiàn)未與工業(yè)炸藥混合均勻或者有部分示蹤劑比較集中地混入工業(yè)炸藥時，也同樣具有熱穩(wěn)定性。

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

3 結(jié)論

采用杜瓦瓶熱穩(wěn)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(zhì)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(jù)聯(lián)合國《手冊》實驗系列8（a）ANE的熱穩(wěn)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(wěn)定性”，實驗結(jié)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(zhì)的相容性良好。

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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(yè)炸藥和工程爆破等研究工作。E-mail：yjwang0281@163.com