硫化矿石堆与硫化矿尘层氧化自热研究

摘要

为了研究高硫金属矿床矿石堆氧化和其内部沉积的矿尘层氧化是否相互影响或成为硫化矿尘爆炸的点火源，本课题利用自主设计的氧化实验装置分别对硫化矿石堆、矿尘层进行模拟实验和影响因素实验，研究矿石堆和矿尘层氧化过程，通过设备记录的温度（矿石堆环境温、中心内部、表面和靠边内部温度，矿尘层环境和内部温度）和二氧化硫浓度等指标来分析矿石堆和矿尘层氧化规律，找出在何时何温度下，矿石堆和矿尘层会发生反应而自己产热、反应剧烈而产生二氧化硫及各因素的影响关系，并将两者结果进行印证比较，分清影响主次关系。实验装置是根据实验方案自主设计而成，主要由恒温箱、温度探头、二氧化硫变送器和无纸记录仪组成。主要结论如下：
　　1.模拟实验表明，含硫量越大，矿石堆和矿尘层自热温度都越小即都越容易发生自热反应；含硫量越大，矿石堆和矿尘层后期反应都越快，且反应都越剧烈。
　　矿尘层自热温度和产生气体的温度都比矿石堆对应的温度大很多，说明矿石堆氧化起主要影响作用，有如下原因：一，矿尘层数量和质量都很少；二，矿尘层内部缝隙形成空间比较密闭，与空气很难接触；三，矿尘层容易吸水；四，经过强烈外力冲击，矿尘物质结构和晶体构造发生了很大的变化。
　　2.矿石堆影响因素主次关系为含硫量>升温梯度>块度，当升温梯度取上水平、块度取下水平、含硫量取下水平时实验指标最好，同时也得出了三个因素与自热温度的关系方程；在其它两因素一样的情况下，含硫量越高，矿石堆越容易发生反应；同理，块度愈大，该范围内矿石堆愈容易发生反应。
　　3.矿尘层影响因素主次关系分别是含硫量>厚度>粒度，并得出影响因素与自热温度的关系方程，当含硫量、厚度、粒度都取下水平时验指标最好，同时也得出了三个因素与自热温度的关系方程；其它两因素一样的情况下，含硫量越高，越容易发生反应自热和着火。同理，厚度越大，矿尘层越容易自热甚至着火；同理，粒度越大，矿尘层越容易自热甚至着火。矿尘层中心靠底部位先反应，之后中心靠表面部位开始反应。
　　这些结论对高硫金属矿床预防矿石堆自热导致自燃、矿尘层自热着火有很大的指导意义。

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第一章 绪 论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.3 研究内容及技术路线

第二章 硫化矿石堆氧化相关理论

2.1 硫化矿石堆氧化自热概念

2.2 硫化矿石堆氧化自热影响因素

2.3 硫化矿石堆氧化自热机理

2.4 本章小结

第三章 硫化矿尘层氧化相关理论

3.1 硫化矿尘层氧化概念

3.2 硫化矿尘层氧化影响因素

3.3 硫化矿尘层氧化机理

3.4 本章小结

第四章 硫化矿石堆氧化研究

4.1 实验样品与实验装置

4.2 硫化矿石堆模拟实验与结果分析

4.3 多因素回归正交实验结果与分析

4.4 小结

第五章 硫化矿尘层氧化研究

5.1 实验样品与实验装置

5.2 硫化矿尘层模拟实验与结果分析

5.3 多因素回归正交实验结果与分析

5.4 小结

第六章 研究结论与展望

6.1 研究结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果