38所示。反 应中各用量的铁占总量的百分比分别为7. 6%、9. 3%、12. 0%、14. 1 %、16. 0%和17. 9%。 铁粉不同用量对放热溫度、放热时间和升溫时间的影响分别见图39、图40和图41所示。从 图39可W看出铁粉用量对发热溫度的影响：铁粉作为金属反应物的反应溫度整体较高；当 铁粉用量倍数为原来的1. 25倍和1. 75倍时，反应溫度较高，在用量为1. 75倍时溫度最高， 最高溫度达到ISrC。从图40可W看出铁粉用量对放热时间的影响：在0. 75~1. 75倍 时，随着铁粉用量的增加，反应的放热时间有所增加，其中1. 25~1. 75倍时放热时间相对 较长；当用量达到2. 0倍时，放热时间降低。因此，从放热时间考虑，铁粉的用量在1. 25~ 1. 75倍时最佳。从图41可W看出铁粉用量对升溫时间的影响：在0. 75~1. 5倍用量时， 随着铁粉的增加升溫时间有小幅度增加；而用量大于1. 75倍时升溫时间又有所减短。虽然 铁粉用量对升溫时间有所差异，但是差异很小可W忽略。综合发热溫度、放热时间和升溫时 间来考虑，铁粉的最佳用量为原用量的1.25~1.75倍（12.0%~16.0% )，在该范围内增 加铁粉的用量，放热时间和升溫时间均有所增长。
[0139]=种金属反应物配方调整前后的比较：得到了侣、铁、儀用量发热溫度和放热时间 较好的配方用量范围，分别取=种金属作为反应物配方调整前和调整后的用量进行实验， 分别比较调整前后的侣、铁和儀进行反应的溫度曲线如图42至图44所示。
[0140]调整金属用量之后的反应放热溫度和放热时间均有所改善。其中，侣和铁进行该 自发热反应的发热溫度较高，儀相对较低，经检测，加热材料发热后传导到加热管外的溫度 均达到较高的溫度，其中侣反应的最高溫度达到isrc，铁反应的最高溫度达到189°C，儀 反应的最高溫度达到lerc;运3种反应的放热时间均比用量调整前增长，反应进行5min后 体系的溫度仍高于60°c;运3个反应的升溫时间均较快，升溫时间在5~15s。
[0141] 实施例2整体反应率的检测
[0142] 根据已知的反应原理，结合反应中各反应物的添加量，可W计算得到的样品中儘 含量的理论值。取样位置分为反应产物整体、产物的内层和外层、产物的上层（距加热管盖 较近的一端）、中层和下层（距加热管盖较远的一端），称量的混合固体发热材料质量为m。。
[0143] 已知添加的高儘酸钟的比例，可W知道混合固体材料中高儘酸钟的质量为叫，添 加的侣粉、铁粉或儀粉的质量为m2,可W计算得到高儘酸钟和金属反应物的物质的量分别 为叫和n2,其中，叫二mz/lVUn。"ri2=nimetal/Mmetal。反应添加了过量的高儘酸钟，假设参加反 应的各金属反应物完全反应，可W得知理论上高儘酸钟反应的物质的量ri3。根据反应原理， 侣和铁反应的ri3=n2,儀反应的〇;=^化;。.则产物中剩余的高儘酸钟的物质的量为n"ri4= ni-ri3。产物中剩余高儘酸钟的物质的量即为样品中儘的物质的量，那么样品中儘的含量即 为m3，m3二n4XMMn〇 查表可知：1阪)4二巧8. 〇4g/mol，MA1二 26.gSg/moLMpe二 55. 85g/mol， Mm呂二24. 31g/mol，Mwn二54. 94g/mol。
[0144] 本实施例选择的侣-高儘酸钟-水反应中各成分的含量分别为：侣粉7. 0%，高儘 酸钟60. 0 %，酸性物质8.5 %，无水硫酸儀7. 0 %，活性炭7. 0 %，氯化钢10. 5 %。侣反应产 物中儘含量的理论值如下。
[0145] 表4侣反应产物中儘含量的理论值
[0146]
[0147] 本实施例选择的铁-高儘酸钟-水反应中各成分的含量分别为：铁粉14. 0%，高 儘酸钟56. 0 %，酸性物质8. 5 %，无水硫酸儀5. 0 %，活性炭5. 0 %，氯化钢11. 5 %。反应产 物中儘含量的理论值如下。
[014引表5铁反应产物中儘含量的理论值[0149]
[0151] 本实施例选择的儀-高儘酸钟-水反应中各成分的含量分别为：儀粉8.5%，高儘 酸钟58. 0 %，酸性物质9. 0 %，无水硫酸儀6. 0 %，活性炭6. 0 %，氯化钢12. 5 %。反应产物 中车孟含量的理论值如下。
[0152] 表6儀反应产物中儘含量的理论值
[0153]
[0154] 样品中实际的儘含量检测
[0155] 按照实验方法，分别检测标准系列溶液中儘的含量进行检测，W标准溶液的响应 值S为纵坐标，浓度C为横坐标，得到儘标准曲线如图48。得到儘标准曲线的拟合方程为S/ cps= 519+474437C/yg?血1，相关系数R2= 0. 99999。对样品中的儘进行检测，可W得到样 品溶液中Mn的浓度C和所测固体样品中Mn的含量m。m=CXV/106,其中V= 4. 0X103血。 实验测得的儘含量如表6所示。
[0156] 表7侣反应产物中儘含量的实验值
[0157]
[0159] 表8铁反应产物中儘含量的实验值
[0160]
[0163] 样品中反应情况的计算
[0164] 比较计算得到的儘的理论剩余量和ICP-AES检测到的产物样品中的儘含量，从而 可W得出反应进行的情况，反应率可W用实际参与反应的高儘酸钟（儘）的量与理论参与 反应的高儘酸钟（儘）的量之比来表示，反应率=(m4-m)/(m4-m3)X100%，其中m4为反应 自U材料中的儘含重，ni4=n1XMm。。
[0165] 表10侣自发热反应的反应率
[0166]
[0167]
[0168] 在侣反应的产物中，比较内外层产物剩余的儘含量可知，反应整体进行程度为 80. 13% ;反应产物外层未参与反应的高儘酸钟含量较小，内层剩余量较大；比较上中下层 产物剩余的儘含量可知，反应产物中层剩余的高儘酸钟量较大，靠近水端的反应产物中高 车孟酸钟量较小。
[0169] 表11铁自发热反应的反应率
[0170]
[0171] 在铁反应的产物中，比较内外层产物剩余的儘含量可W看出，反应整体进行程度 为80. 82%;反应产物外层未参与反应的高儘酸钟的量比产物内层的小；比较上中下层产物 剩余的儘含量可知，反应产物中层剩余的高儘酸钟量较大，两端的产物中高儘酸钟量相差 不多。
[0172] 表12儀自发热反应的反应率
[0173]
[0174]
[0175] 在儀反应的产物中，比较内外层产物剩余的儘含量可W看出，反应整体进行程度 为82. 36%;反应产物外层未参与反应的高儘酸钟的量比内层要小；比较上中下层产物剩余 的儘含量，反应产物中层剩余的高儘酸钟量较产物两端的稍大一些，靠近水端的反应产物 中儘含量比靠近盖端。
[0176]通过侣反应、铁反应和儀反应产物中儘含量的检测可知种反应整体反应率均 高于80%;产物内外分层来看，反应产物外层的反应率要明显高于内层，外层的反应率高于 90% ;产物上中下分层来看，靠近水端的产物反应率相对更高。可W看出，此类自发热材料 在实验所用加热管中的反应情况较好，材料外层的反应情况相对内层更好，靠近水端的反 应情况更好。
[0177] 实施例3 =种金属混合应用试验
[0178] 基于上述试验结果，本实施例进一步比较侣、铁和儀分别作为金属反应物的反应 最高溫度、放热时间W及升溫时间。3种反应的反应最高溫度、放热时间W及升溫时间如图 45至47所示。
[0179] 分析图45至图47所示情况，要想达到快速升溫，单独应用时，儀最合适，而选择范 围是0. 75~1. 5倍的儀；同时，从趋势看选择0. 5倍的儀亦可能达到快速升溫的效果。而结 合表11的结果看，最初接触水的下层反应率最高（为88. 17%，高于中层的75. 52%和下层 的77. 22% )，且远高于其它两种金属上、中、下各层的反应率。因此，只要将儀放于下层，即 使用量较少，亦可W达到快速升溫的目标。因此初步选定：儀的用量范围是0. 5~1. 5倍， 在金属混合物中的放置位置是下层（首先接触水的部分）。
[0180] 根据图45至图47所示试验结果，要想达到长时间放热，单独应用时，合适的选择 是1. 5~1. 75倍的铁，或者1. 5~2倍的侣；次选1. 0或1. 75~2. 0倍的儀。结合表10~ 表12的数据，为实现长时间发热，合适的放置位置是下部（最后长期接触水的部分），其中 又W儀的反应率最差。因此初步选定：铁的用量为1. 5~1. 75倍，或者侣的用量为1. 5~ 2. 0倍，合适的放置位置上部（侣稍稍优于铁，反应率为81. 65% :81. 06% )。考虑到同样反 应量的侣，其重量约为铁的一半（铁的摩尔质量为56,侣为26. 98)，在想减轻材料重量时， 可优先考虑侣。
[0181] 分析图45至图47所示试验结果，要想达到较高的发热溫度，单独应用时，合适的 选择是：各级用量的铁都能达到较好效果，其中W1. 75倍铁效果最佳。高含量时，1. 5~ 1. 75倍的侣和1. 75~2. 0倍儀也有较好效果。由于儀的使用当量是铁和侣的1. 5倍，所W 首先不考虑儀。而侣，除了 1.5倍时效果略微高于铁，其余含量时皆较铁有较明显差距，尤 其是低用量时，差距更是明显。结合表10至表12分析，两者效果无明显差异，都是在下层 (首先接触水的一层）反应率最高；且从反应发热溫度曲线图可知，最高溫是在反应早期阶 段，因此若要达到较高发热溫度，选定材料的放置也应该在下层。但由于要保证尽快发热， 下层已放置儀，所W将之放于中层。因此，考虑提高加热溫度需要，初步选定：铁0.75倍~ 2. 0倍；或者侣1. 5倍~1. 75倍，优选铁1. 25倍~2. 0倍。放置位置是中层。
[0182] 综合W上情况，金属混合物初步选定为：（1)下部使用儀，用量范围是0. 5倍/3 = 0. 15~1. 5/2 = 0. 75倍。（2)上部使用铁侣合金，用量范围1. 5/3 = 0. 5~2. 0/2 = 1. 0 倍，铁与侣的比例为0:1~1:0;若想减轻重量，优先考虑侣元素。（3)中层使用铁侣合金， 用量范围是1. 25/3 = 0. 4~2. 0/2 = 1. 0倍，铁与侣的比例为0:1~1:0 ;若希望得到更 高溫度，优先考虑铁。如下表13所示：
[0183]表 13
[0184]
[0185] 实施例4调整后的配方在薄铜管中的发热情况
[0186] 本实施例通过单因素实验，进一步逐一确定下、上、中各层选定的金属元素及其用 量。其中，其它反应物质的用量W(1)高儘酸钟1. 92g，酸性物质0. 32g，无水硫酸儀0. 16邑， 活性炭0. 16g，氯化钢0. 32g为例进行说明。（2)确定下层元素时，上层元素为0. 75倍侣， 中层为0.7倍铁。（3)确定上层混合元素用量和比例时，下层元素用量为上轮实验儀元素用 量最佳范围的中值，中层为0. 7倍铁。（4)其后，按照上一步骤同样方法，确定中层混合元素 用量和比例。实验方案见表14,结果见表15~表19。
[0187] 表14金属元素用量检测实验 [018 引
[0189] 注意：进行侣铁合金摩尔比调整时，应维持总摩尔数不变
[0190] 表15下层?儀用量检测实验
[0191]
[0192] 实验确定，儀用量过少，升溫时间较长，用量过多，则放热时间和最高溫度较低。因 此，下层?儀的最佳用量为：〇. 05~0. 08g，中位值是0. 065邑。
[0193] 实验中，下层?儀的用量为0. 065g，调整上层?侣用量，检查发热情况。实验结果 见表16。
[0194] 表16上层?侣用重检测实验
[0195]
[0196] 实验确定，下层?侣用量增加有利于延长放热时间，但增幅不明显；当侣用量很大 时，最高溫度会有较明显降幅。因此，上层若选用侣，则最佳用量为：〇. 08~0. 14g，约为 3. 0 ~5. 2mmol，中位值是 4.Immol〇
[0197] 实验中，下层?儀的用量为0. 065g，上层?金属混合物用量为0. 41mmol，调整金属 混合物中侣铁的摩尔比，检查发热情况。实验结果见表17。
[019引表17上层?侣铁摩尔比检测实验
[0199]
[0200] 实验确定，增加上层金属混合物中铁的用量，可W提高最高溫度，缩短发热时间， 但两者的变化增幅皆不明显。考虑到增加铁的摩尔比会增加总重量，则优选方案如下：（1) 若选择降低固体物总重量，则金属混合反应物的用量为上轮实验确定的