煤的自燃是一個復雜的物理化學過程，涉及低溫氧化、熱量積聚和最終自燃。阻燃抗氧化實驗的核心目標是評估不同阻燃劑對煤體氧化反應的抑制效果。格物優信熱像儀憑借其高精度紅外熱成像能力，可實時、非接觸地監測煤體溫度變化，為阻燃性能分析提供關鍵數據支撐。以下是具體應用方案：
一、實驗原理
煤自燃機制
煤與氧氣接觸發生低溫氧化反應釋放熱量，若熱量積聚導致溫度達到臨界點（通常70~100℃），可能引發自燃。阻燃劑通過抑制氧化反應或隔絕氧氣延緩此過程。
熱像儀作用
通過高靈敏度紅外探測器（如格物優信640×512分辨率、±2℃精度）捕捉煤體表面溫度分布及變化趨勢，量化阻燃劑對溫升的抑制效果。
二、實驗設計
- 樣本制備
煤樣分組：
空白組（未處理煤樣）
阻燃劑處理組（如MgCl?、硅凝膠等不同阻燃劑）
預處理：破碎至相同粒徑（如0.18~0.25mm），恒溫恒濕平衡24小時。
- 實驗裝置
氧化反應裝置：恒溫箱（控制初始環境溫度30~50℃）或絕熱氧化爐。
熱像儀配置：
安裝于樣本上方，固定距離（根據視場角調整，確保覆蓋全部樣本）。
設置采樣頻率（如1幀/分鐘，突發升溫階段可提高至1幀/10秒）。
發射率校準（煤體發射率約0.90~0.95，需實測校正）。
- 實驗流程
初始階段：記錄各組煤樣初始溫度分布，確保均勻性。
氧化階段：通入恒定流量空氣（如50mL/min），持續監測溫度變化。
數據分析：
熱點識別：定位局部高溫區域（自燃起始點）。
溫升曲線：對比空白組與阻燃組的關鍵參數（如T?臨界溫度、達到T?的時間延遲）。
三、關鍵數據分析指標
溫度極值：阻燃組最高溫度較空白組的降低幅度（如ΔT≥20℃表明阻燃有效）。
溫升速率：通過熱像儀數據擬合升溫斜率，評估阻燃劑對反應動力學的抑制。
高溫面積占比：分析超過閾值溫度（如60℃）的像素比例，反映阻燃劑的覆蓋均勻性。
四、熱像儀技術優勢
空間分辨率：識別煤體局部氧化熱點（如邊緣或裂隙處優先氧化）。
動態監測：捕捉溫度驟變（如阻燃劑失效瞬間的快速升溫）。
非接觸：避免傳統熱電偶插入對煤體氧化過程的干擾。
五、注意事項
環境干擾：需屏蔽實驗裝置的熱輻射反射（如使用低反射率背景）。
數據校準：定期用黑體爐校準熱像儀，尤其長時間實驗。
多參數結合：建議與氣相色譜（CO/O?濃度）聯用，綜合評估阻燃性能。
六、案例參考
案例1：水基阻燃劑對褐煤自燃抑制效果的評估
實驗背景
某煤礦企業需評估新型水基阻燃劑（含MgCl?和磷酸鹽）對褐煤低溫氧化的抑制效果，以優化煤堆防火方案。
實驗方法
樣本制備：
取同一批次褐煤，破碎至0.2mm粒徑，分為：
空白組（未處理）
阻燃組（噴灑20%阻燃劑溶液，干燥后使用）
實驗裝置：
絕熱氧化爐（初始溫度40℃），通入空氣（50mL/min）。
格物優信熱像儀（X系列，640×512分辨率）垂直監測煤樣表面，采樣頻率1幀/分鐘。
監測指標：
最高溫度（T?）、達到70℃的時間（t??）、高溫區域占比（>60℃面積）。
結果與分析
溫度對比：
空白組：2.5小時達70℃，5小時后出現120℃熱點。
阻燃組：6小時才達70℃，最高溫度穩定在85℃。
阻燃效率：
溫升抑制率=（120-85）/120×100%=29.2%。
自燃延遲時間=3.5小時。
熱像圖分析：
空白組熱點集中在煤堆邊緣（氧化劇烈）；阻燃組溫度分布均勻。
結論
該水基阻燃劑通過吸熱和隔絕氧氣，顯著延緩褐煤自燃，可應用于露天煤堆噴灑防護。
案例2：硅凝膠復合阻燃劑對高硫煤抗氧化性能研究
實驗背景
高硫煤因含黃鐵礦更易自燃，某研究團隊采用硅凝膠復合阻燃劑（含納米SiO?和硼酸鋅），結合熱像儀分析其抗氧化機制。
實驗設計
樣本處理：
高硫煤（硫含量3.5%）分為：
對照組（未處理）
實驗組（涂覆硅凝膠復合膜，厚度0.5mm）。
實驗條件：
恒溫箱（50℃）模擬高溫環境，熱像儀實時監測（發射率校準至0.94）。
同步檢測CO釋放量（氣相色譜儀）。
關鍵參數：
臨界溫度（T?，即溫升速率突變點）、CO產生速率。
實驗結果
溫度數據：
對照組：1小時內出現80℃熱點，T?=65℃。
實驗組：T?提升至92℃，且溫升速率降低60%。
氣體分析：
實驗組CO釋放量僅為對照組的30%，表明阻燃劑有效抑制了氧化反應鏈。
熱成像動態圖：
硅凝膠膜覆蓋區域溫度始終低于未覆蓋區，證明其物理隔絕作用。
結論
硅凝膠復合阻燃劑通過“物理隔絕+化學催化惰化”雙重機制，顯著提升高硫煤的抗氧化性能，適用于高硫煤礦井防滅火。
通過上述方案，格物優信熱像儀可成為易自燃煤體阻燃研究的有效工具，助力安全儲存與運輸技術的開發。