FeS2熱自燃動力學機理及其熱危險性評估研究.pdf

1、FeS2熱自燃是硫化礦發(fā)生熱災害的主要原因，也是金屬礦山在采礦工程中面臨的嚴重災害之一。硫化礦熱災害不僅會造成礦石浪費，設備損害，經濟損失，還會因為硫化礦石氧化自燃過程中產生有毒有害氣物質導致環(huán)境污染，作業(yè)條件惡化，甚至嚴重影響到工人健康和生命安全。因此必須從本質上對FeS2熱自燃機理特性及其危險性進行深入系統(tǒng)的評價和研究，從而從根本上預防和遏制硫化礦山熱災害發(fā)生。
　　以前人已取得的成果為基礎，采用理論分析與實驗測試相結合的技術

2、手段，在FeS2熱自燃反應機理、熱分析動力學和熱動力學參數、熱分析影響因素以及熱危險性評估方面開展研究工作，主要研究內容和結論如下：
　　（1）采用熱分析技術將FeS2受熱氧化自燃分為三個階段，并分析不同階段反應機理。綜合運用XRD和XRF技術分析檢測出FeS2樣品成分含量，聯(lián)合DSC和TG曲線將FeS2熱自燃過程分為低溫受熱階段、氧化自燃階段和燃燒結束階段。根據質量守恒定律得出：低溫受熱階段內主要發(fā)生Fe3FeSiO4(OH)5

3、分解反應；氧化自燃階段內FeS2發(fā)生氧化反應，反應生成產物包含Fe2O3和FeO；氮氣氣氛下FeS2發(fā)生高溫分解反應。
　　（2）獲得了FeS2熱自燃的熱分析動力學和熱動力學參數。通過Popescu法和Coats-Redfem法確定FeS2樣品氧化反應機理模式函數，運用FWO法計算FeS2樣品活化能平均值，基于過渡態(tài)理論解釋了FeS2樣品受熱氧化反應過程存在的動力學補償效應，計算了FeS2樣品自加速分解溫度，根據化學反應動力學方法

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、樣品粒徑和樣品質量對FeS2樣品熱自燃反應的影響呈正相關性，隨著升溫速率、樣品粒徑和樣品質量的增大，熱分析曲線向高溫方向移動，表征參數逐步升高；空氣流量對FeS2樣品熱自燃反應的影響呈負相關性，隨著空氣流量的增大，熱分析曲線向低溫方向移動，表征參數降低。<