硫化礦石自燃機理及其預防關鍵技術研究.pdf

1、硫化礦石自燃是硫化礦床開采過程中的重大災害之一。長期以來，人們對硫化礦石自燃的防治理論與技術進行了多方面的研究，但由于硫化礦石自燃過程的復雜性，許多問題未能得到根本解決。 本論文在廣泛查閱國內外文獻和系統(tǒng)總結前人研究成果的基礎上，采用理論分析、實驗室模擬、數學建模和現(xiàn)場應用相結合的綜合研究方法，對硫化礦石低溫氧化機理、自燃傾向性、自燃數學模型和白燃預防技術等展開了系統(tǒng)深入的研究，并將研究成果應用于礦山實際，取得了顯著的效果。

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

3、價的方法、指標體系與標準。通過對現(xiàn)有的硫化礦石自燃傾向性鑒定方法進行全面而系統(tǒng)的分析，提出了一種新的實驗室鑒定硫化礦石自燃傾向性的綜合分析法，并對鑒定流程、測試指標和評價方法等進行了具體的闡述。將該方法應用于礦山實際表明，鑒定結果是可靠的。在上述研究基礎上，對硫化礦石低溫氧化性評價指標的相關性進行了分析，并構建了硫化礦石自燃傾向性鑒定和自燃傾向性等級劃分的標準。 (3)利用多孔介質流體力學和傳熱傳質學等理論，建立了硫化礦石爆堆自

4、燃數學模型。將硫化礦石爆堆視為宏觀的連續(xù)性介質，結合達西定律、滲透連續(xù)性方程和質量守恒定律，建立了硫化礦石爆堆內氣體流動數學模型；將硫化礦石爆堆視為含內熱源的可燃性多孔介質，通過分析可燃多孔介質的傳熱機理，建立了硫化礦石爆堆導熱數學模型；提出了硫化礦石爆堆安全堆放期的概念和判斷準則，并通過分析硫化礦石爆堆的產熱、散熱特征及熱量平衡規(guī)律，應用傳熱學理論，建立了硫化礦石爆堆安全期預測模型。 (4)以上述研究成果為指導，系統(tǒng)地分析了預

5、防硫化礦石自燃的技術措施。通過理論分析和實驗研究，對阻化劑、水、通風降溫和礦石塊度控制等技術在預防硫化礦石自燃中的作用進行了系統(tǒng)評價，并據此提出了綜合防火技術措施。另外，還首次提出應用氧化增重法來評價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用于冬瓜山銅礦高硫礦石自燃性及礦石氧化自燃預防技術之中，取得了很好的效果。主要研究內容包括：應用綜合分析法，鑒定了冬瓜山銅礦13種礦石類型的自燃傾向性；根據