微焦点显微CT在煤岩热解中的应用

微焦点显微CT（计算机断层成像技术）技术在煤岩热解研究中发挥着越来越重要的作用。它是一种无损检测技术，主要通过计算机处理对被检测物体的内部物理、力学特性进行检测，包括缺陷位置及尺寸、密度变化等。利用微焦点显微CT，可以获取被检测物体的数字图像，解决了传统射线摄影技术存在的影像重叠、密度分辨率低等问题。 微焦点显微CT技术能够精准地重建物体内部的三维立体结构，提供高分辨率的图像，对于岩石物理参数的测量与描述具有重要意义。在岩石学研究中，它主要应用于岩石的损伤检测和岩芯的物理结构特征检测。通过该技术，研究人员可以观察到岩石样品的地质特征、孔隙和微裂缝的空间分布，这些信息对于了解岩石的细观损伤特性至关重要。 微焦点显微CT系统的显著特点是具有多种成像模式和高帧速扫描能力，能够清晰地观察到岩芯的层理变化和非均质性特征。特别是它对流体在孔隙介质中的渗流状态有着直观的反映，能够对岩石样品的地质特征进行定量描述，对于孔隙和微裂缝的空间描述具有无法比拟的优势。 本文介绍的μ225 kV微焦点显微CT试验系统，其焦点尺寸达到微米级别，分辨率和密度分辨率都非常高，是当前国内较为先进的显微系统之一。利用该系统进行的研究，详细探讨了无烟煤在不同温度热解过程中孔隙裂隙结构的演化发展。研究发现，在热解过程中，孔隙结构参数先增加后减小，裂隙分维数先增大后减小，这一过程主要受温度的影响。通过观察到的孔隙结构变化，可以推断出煤体的连通性和孔隙率随温度变化的规律，以及煤岩内部的损伤机理。 微焦点显微CT技术的应用，为岩石的微细观研究提供了新的实验平台，尤其是在煤岩热解过程中孔隙结构的观测方面展现了巨大优势。该技术不仅可以研究到微米级别的孔隙，还能清晰地看到开放的和封闭的、连通的和不连通的孔隙，避免了传统方法（如压汞法和低温氮气吸附法）只能测试到开放的、连通的有效孔隙的局限。 系统结构方面，微焦点显微CT试验系统由太原理工大学和中国工程物理研究院共同研制。该系统采用微焦点锥束射线三维显微层析技术，对微小试件进行透照投影放大扫描，采集二维数字透照显微图像，并以此重建内部介质结构和形态。系统具备高分辨率的二维三维多层面多角度实物检测能力，为岩石微细观研究提供了一个很好的实验平台。 总而言之，微焦点显微CT技术因其高精度和非破坏性的特点，在煤岩热解研究领域中展现出了广泛的应用前景。通过对煤岩的热解过程进行详细研究，可以更好地了解煤岩的孔隙结构和裂隙发展，从而为煤岩材料的利用和开发提供科学依据。