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(biāo)識(shí)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(duì)安檢、示蹤標(biāo)識(shí)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(shí)驗(yàn)法對(duì)研制的安檢示蹤標(biāo)識(shí)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(jìn)行了研究。結(jié)果是，實(shí)驗(yàn)溫度100℃，實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書-實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》（第五修訂版）的判定標(biāo)準(zhǔn)，試樣具有熱穩(wěn)定性，表明所研制的安檢示蹤標(biāo)識(shí)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(shí)驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)安檢和示蹤等目標(biāo)提供了依據(jù)。

爆炸物品；安檢示蹤標(biāo)識(shí)物；示蹤劑；身份標(biāo)識(shí)；熱穩(wěn)定性；杜瓦瓶實(shí)驗(yàn)法

1 引言

爆炸物品安檢示蹤標(biāo)識(shí)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(shí)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(yàn)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(duì)民用爆炸物品添加安檢示蹤標(biāo)識(shí)物。該類物質(zhì)具有特定的化學(xué)編碼用于標(biāo)識(shí)、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(zhǔn)確區(qū)分爆炸物品的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)點(diǎn)、生產(chǎn)線、生產(chǎn)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸物品的跟蹤溯源、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、安全管理、綜合治理等目標(biāo)。

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?yàn)橹挥袃?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(shí)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(zhǔn)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(gè)重要表現(xiàn)﹝6﹞。本文采用杜瓦瓶實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)法是聯(lián)合國《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書-實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》（第五修訂版，以下簡稱《手冊》）實(shí)驗(yàn)系列8（a）ANE所規(guī)定的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，被國內(nèi)民爆器材質(zhì)量檢測檢驗(yàn)中心普遍采用﹝7-10﹞。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)法檢測混合物的熱穩(wěn)定性，以熱穩(wěn)定性的優(yōu)劣評(píng)價(jià)示蹤劑與工業(yè)炸藥的相容性。

2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

杜瓦瓶實(shí)驗(yàn)室比普通實(shí)驗(yàn)室增加耐火、耐壓設(shè)施，并配備有防爆墻。將實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(hào)SXA-1460，容積1 450 L，自動(dòng)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?？刂聘稍锵鋬?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(shí)驗(yàn)前，先確定杜瓦瓶和封口的熱損失特性。由于封閉裝置對(duì)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(shí)間，計(jì)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(shí)間，s；Cp為物質(zhì)的比熱，（J/kg·K）。

經(jīng)測量，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)樣品

所用示蹤劑樣品為隨機(jī)抽取的兩種化學(xué)示蹤劑，分別標(biāo)記為7號(hào)和9號(hào)，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(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)樣品。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)條件

本實(shí)驗(yàn)委托國家民用爆破器材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心完成，實(shí)驗(yàn)流程為將6個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品分別置于6支杜瓦瓶中，每個(gè)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(gè)儲(chǔ)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(dá)到98℃時(shí)（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(chǔ)存336 h（兩周時(shí)間）。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

6個(gè)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(yàn)中心出具的一份檢測報(bào)告。

依據(jù)《手冊》“18.4.1.4實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)估結(jié)果的方法部分”規(guī)定，如果在實(shí)驗(yàn)中，試樣溫度均未超過實(shí)驗(yàn)溫度6℃或以上，則可認(rèn)為樣品具有熱穩(wěn)定性。上述實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中的最高溫度不僅均未超過實(shí)驗(yàn)溫度（100℃）6℃或以上，甚至均未達(dá)到環(huán)境溫度。由此可知，隨機(jī)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(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of thermal stability test with Dewar bottle method

應(yīng)當(dāng)指出，正常使用時(shí)，示蹤劑與工業(yè)炸藥的混合比例為0.08%左右，而本實(shí)驗(yàn)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(qiáng)化了示蹤劑與各炸藥樣品的化學(xué)反應(yīng)條件。在這種強(qiáng)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(shí)驗(yàn)實(shí)際上也模擬并驗(yàn)證了在工業(yè)炸藥生產(chǎn)過程中添加示蹤劑時(shí)，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(shí)，也同樣具有熱穩(wěn)定性。

圖2 9號(hào)示蹤劑的熱穩(wěn)定性檢測報(bào)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(shí)驗(yàn)法，對(duì)隨機(jī)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(jìn)行測試。相同實(shí)驗(yàn)條件下，6個(gè)試樣最高溫度均小于實(shí)驗(yàn)溫度100℃。依據(jù)聯(lián)合國《手冊》實(shí)驗(yàn)系列8（a）ANE的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法的判定條件-“試樣溫度未超過實(shí)驗(yàn)溫度6℃或以上，則說明試樣具有熱穩(wěn)定性”，實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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