硫化礦石自燃機(jī)理及其預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、硫化礦石自燃是硫化礦床開采過程中的重大災(zāi)害之一。長期以來，人們對(duì)硫化礦石自燃的防治理論與技術(shù)進(jìn)行了多方面的研究，但由于硫化礦石自燃過程的復(fù)雜性，許多問題未能得到根本解決。 本論文在廣泛查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)和系統(tǒng)總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室模擬、數(shù)學(xué)建模和現(xiàn)場應(yīng)用相結(jié)合的綜合研究方法，對(duì)硫化礦石低溫氧化機(jī)理、自燃傾向性、自燃數(shù)學(xué)模型和白燃預(yù)防技術(shù)等展開了系統(tǒng)深入的研究，并將研究成果應(yīng)用于礦山實(shí)際，取得了顯著的效果。

2、 本論文的主要研究內(nèi)容和成果總結(jié)如下： (1)采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段對(duì)硫化礦石的自燃過程和低溫氧化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過研究硫化礦石低溫氧化的物理吸附氧機(jī)理、生物氧化機(jī)理、化學(xué)熱力學(xué)機(jī)理和電化學(xué)機(jī)理，并結(jié)合已有的研究成果進(jìn)行比較和分析，建立了較為完善、科學(xué)的硫化礦石氧化自燃理論體系。與此同時(shí)，通過試驗(yàn)對(duì)硫化礦石氧化過程的熱效應(yīng)進(jìn)行了分析，并提出了一種更加合理的對(duì)比自熱測定法。 (2)提出了硫化礦石自燃傾向性評(píng)

3、價(jià)的方法、指標(biāo)體系與標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)現(xiàn)有的硫化礦石自燃傾向性鑒定方法進(jìn)行全面而系統(tǒng)的分析，提出了一種新的實(shí)驗(yàn)室鑒定硫化礦石自燃傾向性的綜合分析法，并對(duì)鑒定流程、測試指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法等進(jìn)行了具體的闡述。將該方法應(yīng)用于礦山實(shí)際表明，鑒定結(jié)果是可靠的。在上述研究基礎(chǔ)上，對(duì)硫化礦石低溫氧化性評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行了分析，并構(gòu)建了硫化礦石自燃傾向性鑒定和自燃傾向性等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)。 (3)利用多孔介質(zhì)流體力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)等理論，建立了硫化礦石爆堆自

4、燃數(shù)學(xué)模型。將硫化礦石爆堆視為宏觀的連續(xù)性介質(zhì)，結(jié)合達(dá)西定律、滲透連續(xù)性方程和質(zhì)量守恒定律，建立了硫化礦石爆堆內(nèi)氣體流動(dòng)數(shù)學(xué)模型；將硫化礦石爆堆視為含內(nèi)熱源的可燃性多孔介質(zhì)，通過分析可燃多孔介質(zhì)的傳熱機(jī)理，建立了硫化礦石爆堆導(dǎo)熱數(shù)學(xué)模型；提出了硫化礦石爆堆安全堆放期的概念和判斷準(zhǔn)則，并通過分析硫化礦石爆堆的產(chǎn)熱、散熱特征及熱量平衡規(guī)律，應(yīng)用傳熱學(xué)理論，建立了硫化礦石爆堆安全期預(yù)測模型。 (4)以上述研究成果為指導(dǎo)，系統(tǒng)地分析了預(yù)

5、防硫化礦石自燃的技術(shù)措施。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)阻化劑、水、通風(fēng)降溫和礦石塊度控制等技術(shù)在預(yù)防硫化礦石自燃中的作用進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)，并據(jù)此提出了綜合防火技術(shù)措施。另外，還首次提出應(yīng)用氧化增重法來評(píng)價(jià)硫化礦石的氧化性和阻化劑的性能，取得了顯著的效果。 (5)將獲得的主要成果應(yīng)用于冬瓜山銅礦高硫礦石自燃性及礦石氧化自燃預(yù)防技術(shù)之中，取得了很好的效果。主要研究內(nèi)容包括：應(yīng)用綜合分析法，鑒定了冬瓜山銅礦13種礦石類型的自燃傾向性；根據(jù)