FeS2熱自燃動(dòng)力學(xué)機(jī)理及其熱危險(xiǎn)性評(píng)估研究.pdf

1、FeS2熱自燃是硫化礦發(fā)生熱災(zāi)害的主要原因，也是金屬礦山在采礦工程中面臨的嚴(yán)重災(zāi)害之一。硫化礦熱災(zāi)害不僅會(huì)造成礦石浪費(fèi)，設(shè)備損害，經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)因?yàn)榱蚧V石氧化自燃過(guò)程中產(chǎn)生有毒有害氣物質(zhì)導(dǎo)致環(huán)境污染，作業(yè)條件惡化，甚至嚴(yán)重影響到工人健康和生命安全。因此必須從本質(zhì)上對(duì)FeS2熱自燃機(jī)理特性及其危險(xiǎn)性進(jìn)行深入系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和研究，從而從根本上預(yù)防和遏制硫化礦山熱災(zāi)害發(fā)生。
　　以前人已取得的成果為基礎(chǔ)，采用理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的技術(shù)

2、手段，在FeS2熱自燃反應(yīng)機(jī)理、熱分析動(dòng)力學(xué)和熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)、熱分析影響因素以及熱危險(xiǎn)性評(píng)估方面開展研究工作，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）采用熱分析技術(shù)將FeS2受熱氧化自燃分為三個(gè)階段，并分析不同階段反應(yīng)機(jī)理。綜合運(yùn)用XRD和XRF技術(shù)分析檢測(cè)出FeS2樣品成分含量，聯(lián)合DSC和TG曲線將FeS2熱自燃過(guò)程分為低溫受熱階段、氧化自燃階段和燃燒結(jié)束階段。根據(jù)質(zhì)量守恒定律得出：低溫受熱階段內(nèi)主要發(fā)生Fe3FeSiO4(OH)5

3、分解反應(yīng)；氧化自燃階段內(nèi)FeS2發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)生成產(chǎn)物包含F(xiàn)e2O3和FeO；氮?dú)鈿夥障翭eS2發(fā)生高溫分解反應(yīng)。
　　（2）獲得了FeS2熱自燃的熱分析動(dòng)力學(xué)和熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)。通過(guò)Popescu法和Coats-Redfem法確定FeS2樣品氧化反應(yīng)機(jī)理模式函數(shù)，運(yùn)用FWO法計(jì)算FeS2樣品活化能平均值，基于過(guò)渡態(tài)理論解釋了FeS2樣品受熱氧化反應(yīng)過(guò)程存在的動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)，計(jì)算了FeS2樣品自加速分解溫度，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方法

4、得出FeS2樣品熱曲線峰頂溫度的活化熵變（△S≠），活化焓變（△H≠）和活化吉布斯自由能變（△G≠）。
　?。?）采用多指標(biāo)多因素的方法研究FeS2氧化自燃的變化規(guī)律。升溫速率、樣品粒徑和樣品質(zhì)量對(duì)FeS2樣品熱自燃反應(yīng)的影響呈正相關(guān)性，隨著升溫速率、樣品粒徑和樣品質(zhì)量的增大，熱分析曲線向高溫方向移動(dòng)，表征參數(shù)逐步升高；空氣流量對(duì)FeS2樣品熱自燃反應(yīng)的影響呈負(fù)相關(guān)性，隨著空氣流量的增大，熱分析曲線向低溫方向移動(dòng)，表征參數(shù)降低。<