硫化矿石堆自燃预测预报技术

笔者在参考大量有关煤炭自燃理论研究成果的基础上,结合国内外关于硫化矿石氧化自燃的研究现状,对硫化矿石堆自燃的预测预报技术进行系统分析。概述硫化矿石氧化自热的机理;详细介绍硫化矿石的自燃倾向性测试、综合因素评价、统计经验法等预测方法;找出煤炭与硫化矿石堆自燃过程的共性,提出了数学模型模拟预测方法;阐述了标志气体分析和测温两种预报方法。展望硫化矿石堆自燃预测预报技术对硫化矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

硫化矿石堆自燃的灰色预测研究

采用灰色预测模型GM(1,1)对硫化矿石堆的自燃进行预测.根据相同间隔时间的矿石温度,通过灰色计算得出下一个或以后几个时间段的温度,将预测的温度与已有试验数据进行比较;参照硫化矿的发火周期,预测几天后矿石堆的自热状态,从而指导工作人员采取相应的防、灭火措施.实例验证表明,GM(1,1)适用于硫化矿的自燃预测.本研究对矿山安全建设工作具有一定的参考价值.     

红外测温法测定硫化矿石堆自热温度的影响因素研究

硫化矿自燃是一个以氧化放热为主、自发产生热量及热量积蓄引起硫化矿堆升温的非常复杂的物理化学过程.因此,研究硫化矿自热过程是研究硫化矿自燃早期预测预报方法的前提.文章以红外非接触方式,利用RaytekminiTemp红外测温仪和CENTER可记录温度计测定硫化矿石堆氧化自热温度,重点分析了测定过程中的实际温度时影响精度的有关因素,主要有矿样种类、矿样温度、矿样块度、检测距离、环境温度、光束与矿样的夹角.通过实验室研究,为研制出专门用于舍硫矿自燃预测预报的装置提供理论依据,从而达到预测预报硫化矿自燃的目的.     

硫化矿石自燃倾向性鉴定技术研究

根据硫化矿石自燃过程的复杂性，通过程序升温氧化（TPO）实验对硫化矿石吸附性能进行研究，提出了硫化矿石程序升温氧化（TPO）吸氧鉴定的方法，测试矿样温度从30℃到1000％条件下的总吸氧量和自热起始温度作为硫化矿石自燃倾向性鉴定指标，并对其进行分类；提出了基于支持向量机的硫化矿石自燃倾向性预测方法，通过预测建模最终达到了预期数据与实际数据的最佳拟合。     

基于ANSYS软件的硫化矿石堆温度场数值模拟

硫化矿石的氧化自燃一直是矿山开采中的重大安全隐患.而温度是影响矿石自燃氧化速率的一个重要指标.结合现场实际条件,运用ANSYS软件对银家沟硫化矿石堆内部的温度场进行了数值模拟,给出了不同时刻矿堆温度场的分布图.为预测矿石的氧化程度,及时地采取措施预防矿山的内因火灾提供了良好的依据.     

基于统计回归模型的硫化矿石自燃倾向性鉴定指标研究

合理的提出硫化矿石自燃倾向性的鉴定指标,准确鉴别其自燃倾向性,对于矿山防火工作有着重要的意义。本文采用应用非常广泛的一类随机模型—统计回归模型,首先通过分析硫化矿石自燃氧化机理,找到影响硫化矿石自燃倾向性的3个主要影响因素,实验获得相关数据;其次基于3个因素的数据,通过统计分析,建立回归模型,对硫化矿石自燃倾向性进行预测。     

采场硫化矿石爆堆自燃危险性评价研究

在非煤矿山中,许多矿山因矿石含硫量高,在开采过程中经常发生矿石自燃火灾。因此,开展采场矿石自燃危险性评价意义重大。作者通过总结以往的评价方法,并在做了大量实验的基础上,建立了针对硫化矿石氧化自燃危险性的综合评价体系。首先,以“火灾、爆炸危险指数评价法”(DOW)为模型,根据影响硫化矿石自燃的因素分析,建立了针对硫化矿石自燃危险性的评价指数和等级。据此,结合新疆某矿的矿石自燃性开展评价。作者在评价过程中,考虑了该综合评价法在矿山生产中的实用性,评价方法中的各个影响因素都可以通过实验或者现场调查确定其应取的危险值,这种评价方法适用于所有的硫化矿山火灾危险性评价。     

硫化矿石自燃过程吸附氧研究

本文主要对硫化矿石动态物理吸附氧、化学吸附氧及化学氧化反应过程进行了分析。利用程序升温氧化（TPO）实验方法，测试了不同种类的硫化矿石矿样在不同吸附时间、不同环境温度下氧化的总吸氧量，并对硫化矿石自燃过程动态吸附氧与其自燃倾向性之间的关系进行了探讨。实验表明：硫化矿石自燃过程吸附氧是一动态发展过程，随着温度的上升矿样吸附氧的量呈上升趋势，但这种趋势不是完全线性的，即当矿样温度加热到其自热起始温度以上时，加快了矿体的升温，矿样的吸氧量先有一上升的趋势，而后继续降低。     

金属硫化矿的微生物脱硫可行性分析

矿石的高含硫足导致高硫矿自燃的内因，利用微生物浸矿技术脱除硫化矿表面的硫，把矿石表面禽硫量降至自燃临界值以下，来避免高硫矿矿井内因火灾的发生。本文通过对微生物脱除煤炭中硫及硫铁矿烧淹中硫的对比分析，结果表明，利用微生物脱硫技术进行金属硫化矿的内因火灾防治具有可行性。     

基于程序升温氧化法的硫化矿石自燃倾向性研究

由于不同类型的硫化矿石氧化性不同，暴露在空气中的表面活性不同，其耗氧速率也不同。本文对几种硫化矿石矿样进行了程序升温氧化实验，获得了不同类型的硫化矿石矿样在氧化过程中的总吸氧量、自热起始温度与温度曲线。实验表明：硫化矿石氧化前期（矿样温度小于自热起始温度）氧化速度较慢，后期（矿样温度大于自热起始温度）氧化速度较快，说明当矿样温度加热到其自热起始温度以上时，矿样氧化放热量明显加大，加快了矿体的升温。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌脱硫对硫化矿石自燃倾向性的影响

高含硫金属矿的自燃火灾一直是矿业安全的主要问题。自燃倾向性作为硫化矿石的内在特性以及判定自燃的重要指标,一直以来都是人们研究的对象。通过分析研究微生物氧化脱硫机理,利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）浸出硫化矿石,分解矿石表面的无机硫,降低矿石的硫含量。通过多因素指标法,测定细菌浸出前后硫化矿石的氧化增重率及自燃点相关指标。实验表明：通过氧化亚铁硫杆菌浸出硫化矿石前后对比,硫化矿石的5天氧化增重率从2.044%降低到0.902%,自燃点从209.6℃升高到319.8℃,自燃倾向性等级由Ⅰ级降为Ⅲ级,降低了硫化矿石的自燃风险。     

硫化矿石自燃倾向性评价的属性区间识别模型

为合理判定硫化矿石的自燃倾向性大小,将属性区间识别理论与信息熵理论结合,建立硫化矿石自燃倾向性综合评价的熵权属性区间识别模型。选取矿样的吸氧速度常数、自热点、着火点3项指标作为属性区间识别模型的基本判别因子,依据信息熵理论获得各判别指标的权重。给出矿样自燃倾向性的属性空间矩阵,采用均化系数将矿样的属性测度区间转化为综合属性测度;利用置信度识别准则和分级标准判别各个矿样的自燃倾向性。对采自国内典型硫化矿山的14个代表性矿样的室内实测值进行综合判定;结果表明,基于熵权的属性区间识别模型能更好地评价硫化矿石的自燃倾向性大小,如实反映出矿样的自燃特性。     

基于RS-云模型的硫化矿石自燃倾向性综合评价

为实现硫化矿石自燃倾向性的综合评价,应用云理论,选取矿样的氧化质量增加率、自热点和自燃点等定量化指标构建了评价指标体系,运用粗糙集法（Rough Set, RS）计算各评价指标权重,依据分级标准对云模型进行标准化,进而建立硫化矿石自燃倾向性分级的RS-标准云模型。以30组工程实例进行模型检验,并在实际工程中进行应用。结果表明:RS-标准云模型的判别结果与实际结果较吻合,且判别准确率高于贝叶斯(Bayesian, Bayes)方法,表明RS-标准云模型在硫化矿石自燃倾向性综合评价中具有良好的实用性和可靠性,可为矿山的硫化矿石自燃灾害的研究提供一种新思路。     

多因素耦合条件下硫化矿自燃神经网络动态预测模型研究

硫化矿石自燃是多种因素、多场耦合综合作用的结果,是一典型的非线性问题。笔者应用人工神经网络技术,以Matlab软件为平台,通过现场调查和理论分析,建立了矿石含硫量、通风强度、环境温度3因素与硫化矿石自燃之间的预测模型;通过数据样本学习与部分现场监测数据相结合进行模拟,研究表明预测数据与实测结果基本吻合,误差控制在10%以内,取得了较好的效果。该研究为预防硫化矿石自燃提供一个新的思路和方法,具有一定的理论意义和应用价值。     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

氯化镁微胶囊泡沫作用机理及阻化效果研究

针对现有硫化矿石自燃防治技术在应用中存在的不足,提出了采用氯化镁微胶囊泡沫防治硫化矿石自燃火灾的新思路。首先阐述了氯化镁微胶囊泡沫的特性与作用机理,然后通过实验,制备了微胶囊与微胶囊泡沫并以正交试验确定了制备微胶囊泡沫的最佳配方:微胶囊与水质量比为1∶5、ABS浓度为6 g/L、稳泡剂X浓度为6 g/L;最后采用对照实验,以温度与阻化率为优选依据,对氯化镁微胶囊泡沫、氯化镁溶液与水三者的阻化效果进行比较。结果表明在氯化镁微胶囊泡沫的作用下,硫化矿石堆的温度上升最慢,阻化率最高,达到81.6%,阻化效果优于其他两种阻化剂。     

石脑油罐硫铁化合物自燃原因分析

对一起石脑油罐硫化铁化合物自燃事故的经过和原因进行了分析 ,推断出发生在石脑油罐硫铁化合物自燃并非为FeS自燃 ,并提出了预防同类事故的防范措施。