安检示踪标识物与工业炸药的相容性研究

王尹军，汪旭光，刘奇祥，王超军

（1.北京矿冶研究总院，北京100160；2.金发科技股份有限公司，广州510663）

安检示踪标识物与工业炸药的相容性研究

王尹军1，汪旭光1，刘奇祥2，王超军2

（1.北京矿冶研究总院，北京100160；2.金发科技股份有限公司，广州510663）

针对安检、示踪标识物与爆炸物品相容性的重要表现是热稳定性的问题，采用杜瓦瓶实验法对研制的安检示踪标识物分别与乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质的热稳定性进行了研究。结果是，实验温度100℃，实验过程中样品的最高温度为95～98℃。依据联合国《关于危险货物运输的建议书-实验和标准手册》（第五修订版）的判定标准，试样具有热稳定性，表明所研制的安检示踪标识物与乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质的相容性良好。该实验为实现安检和示踪等目标提供了依据。

爆炸物品；安检示踪标识物；示踪剂；身份标识；热稳定性；杜瓦瓶实验法

1 引言

爆炸物品安检示踪标识物（以下简称示踪剂）是在公安部治安管理局、反恐局和科信局领导下，历时10年研发成功的一种功能性添加剂，分别于2012年和2013年通过国家反恐办和公安部的验收和鉴定。自2016年1月1日起施行的《中华人民共和国反恐怖主义法》第二十二条规定，对民用爆炸物品添加安检示踪标识物。该类物质具有特定的化学编码用于标识、跟踪爆炸物品，在爆炸物品生产过程中以小于0.1%的比例均匀添加到爆炸物品中，与爆炸物品相伴始终。通过示踪编码为爆炸物品建立身份编码，准确区分爆炸物品的生产厂家、生产点、生产线、生产时期以及类别和品种等，并可基于示踪编码建立爆炸物品的追溯体系，实现对爆炸物品的跟踪溯源、动态监控、安全管理、综合治理等目标。

正是由于示踪剂的这种特殊使命，它与各类爆炸物品的相容性显得至关重要。因为只有优越的相容性，才能保证其所携带的编码不发生变化﹝1-2﹞，同时不影响爆炸物品的性能。本文将示踪剂与爆炸物品的相容性（Compatibility）定义为示踪剂与爆炸物品各组分彼此相互容纳，在物理、化学性质上彼此不影响，也不发生化学反应。相容性好说明示踪剂能长期、稳定、均匀地存在于工业炸药中且示踪特征不变，是准确追踪爆炸物品和溯源的重要保证。本文选取了几种常用的工业炸药研究了他们与所研制的示踪剂的相容性﹝3-5﹞。

示踪剂与爆炸物品的热稳定性（或热安定性）是其相容性的一个重要表现﹝6﹞。本文采用杜瓦瓶实验方法，研究了示踪剂与几种工业炸药的热稳定性。杜瓦瓶实验法是联合国《关于危险货物运输的建议书-实验和标准手册》（第五修订版，以下简称《手册》）实验系列8（a）ANE所规定的热稳定性实验方法，具有取材容易，结构简单，操作方便，绝热性能高，测量准确度高等优点，被国内民爆器材质量检测检验中心普遍采用﹝7-10﹞。

2 实验研究

2.1 实验方法

将少量示踪剂混入一定量的工业炸药中，利用杜瓦瓶实验法检测混合物的热稳定性，以热稳定性的优劣评价示踪剂与工业炸药的相容性。

2.1.1 实验装置

杜瓦瓶实验室比普通实验室增加耐火、耐压设施，并配备有防爆墙。将实验样品放于带封闭装置的500 m L杜瓦瓶中，然后将其置于干燥箱中，通过干燥箱的温度调节系统进行恒温保存。在保存期间，定期测量试样的温度，观察温度变化情况。杜瓦瓶结构如图1所示。

图1 带封闭装置的杜瓦瓶结构示意图Fig.1 Schematic diagram of the structure of Dewar bottle with a sealing device

干燥箱型号SXA-1460，容积1 450 L，自动控温、控湿，外型尺寸W 1 200 mm×H 1 890 mm× D700 mm。干燥箱内加装风扇以保证杜瓦瓶四周的空气流通。控制干燥箱内的温度在10 d内，偏差不得超过±1℃。干燥箱内加装钢衬，并将杜瓦瓶置于专用金属网罩内。

在正式实验前，先确定杜瓦瓶和封口的热损失特性。由于封闭装置对热损失特性有重要影响，因此可通过改变封闭装置，调节热损失特性。采用测量装满具有类似物理性质的惰性物质瓶体冷却一半所用的时间，计算单位质量的热损失L的公式如下：

式中：t1/2为装满具有类似物理性质的惰性物质瓶体冷却一半所用时间，s；Cp为物质的比热，（J/kg·K）。

经测量，实验采用的杜瓦瓶和封口的热损失特性为95 m W/（kg·K），满足《手册》18.4.1.2.6条“装有400 m L物质的杜瓦瓶，热损失在80～100 m W/（kg·K）之间者适合使用”的规定要求。

2.1.2 实验样品

所用示踪剂样品为随机抽取的两种化学示踪剂，分别标记为7号和9号，所用的工业炸药及半成品有乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质3个品种。

分别称取乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质各400 g，每种炸药试样称取两份。每种示踪剂称取3份，每份5 g。将每份示踪剂分别置于400 g工业炸药的中心部位，做成6个实验样品。

2.1.3 实验流程和实验条件

本实验委托国家民用爆破器材质量监督检验中心完成，实验流程为将6个实验样品分别置于6支杜瓦瓶中，每个试样中心插一支温度传感器，将杜瓦瓶密封好。每两支杜瓦瓶置于干燥箱的一个储间，将干燥箱控制温度设定为100℃，连接温度记录装置，连续测试试样的温度，在试样温度达到98℃时（低于干燥箱温度2℃）开始做记录。保持试样环境温度不变，连续储存336 h（两周时间）。

2.2 实验结果及分析

6个试样的最高温度见表1，图2为国家民用爆破器材质量监督检验中心出具的一份检测报告。

依据《手册》“18.4.1.4实验标准和评估结果的方法部分”规定，如果在实验中，试样温度均未超过实验温度6℃或以上，则可认为样品具有热稳定性。上述实验结果表明，两种示踪剂分别与乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质制成的试样，在实验过程中的最高温度不仅均未超过实验温度（100℃）6℃或以上，甚至均未达到环境温度。由此可知，随机抽取的两种示踪剂分别与乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质的相容性良好。

表1 杜瓦瓶热稳定性实验结果Table 1 Results of thermal stability test with Dewar bottle method

应当指出，正常使用时，示踪剂与工业炸药的混合比例为0.08%左右，而本实验将5 g示踪剂集中混入400 g的各炸药样品的中心部位，不仅示踪剂的添加量大（炸药质量的1.25%，为正常添加的15.6倍），而且示踪剂在炸药样品中呈聚积状态，强化了示踪剂与各炸药样品的化学反应条件。在这种强化条件下试样都表现出良好的热稳定性，充分说明了示踪剂与工业炸药的良好相容性。本实验实际上也模拟并验证了在工业炸药生产过程中添加示踪剂时，如果出现未与工业炸药混合均匀或者有部分示踪剂比较集中地混入工业炸药时，也同样具有热稳定性。

图2 9号示踪剂的热稳定性检测报告Fig.2 Thermal stability test report of No.9 tracer

3 结论

采用杜瓦瓶热稳定性实验法，对随机抽取的两种示踪剂分别与乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质混合后的试样进行测试。相同实验条件下，6个试样最高温度均小于实验温度100℃。依据联合国《手册》实验系列8（a）ANE的热稳定性实验方法的判定条件-“试样温度未超过实验温度6℃或以上，则说明试样具有热稳定性”，实验结果表明所研究的安检示踪剂与乳化炸药、粉状乳化炸药和乳胶基质的相容性良好。

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）：

﹝1﹞闫正斌，汪旭光，王尹军，等.化学示踪剂在爆炸物品流向监管中的作用［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﹞闫正斌，汪旭光，王超军，等.爆炸物品示踪剂抗侵蚀实验研究［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，王煊军，刘代志.含能材料热安定性及热安全性评价方法研究进展［J］.化学推 进剂 与高 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，刘大斌，等.乳胶基质的危险性分级研究［C］//全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集（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﹞田映韬.几种有机过氧化物的热分解特性研究［D］.南京：南京理工大学，2013. TIAN Ying-tao.Study on thermal decomposition characteristics of organic peroxides［D］.Nanjing：Nanjing University of Science&Technology，2013.

﹝9﹞冯善娥.实验室中杜瓦瓶的安全使用［J］.高校实验室工作研究，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，刘玉海.有关AMBN热分解特征的研究［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

中国工程院咨询研究项目（2016-XZ-30）

王尹军（1976-），男，博士，高工，从事爆炸物品安检示踪、工业炸药和工程爆破等研究工作。E-mail：yjwang0281@163.com