不同堆积型式硫化矿石堆积体温度场数值模拟

基于有限元数值方法,研究硫化矿石堆积体温度场的空间分布规律,建立硫化矿石堆积体温度场数值模型。利用该模型,计算了不同堆积型式的硫化矿石堆积体温度场演化规律,按照结构堆积型式分为:三角形堆积体和梯形堆积体。计算结果表明,硫化矿石堆积体温度分布受堆积型式影响显著:对于靠侧壁呈三角形的堆积型式,温度场关于侧壁角点和坡面中点连线对称分布;对于平面地基上梯形的堆积型式,温度场并不完全关于过形心点垂线对称分布。在两种型式的堆积过程中堆积体内最高温度值基本相同,而在后期堆放过程中,采用梯形堆积型式的最高温度值较三角形堆积型式的计算结果偏低。     

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。     

硫化矿石的自燃

硫化矿石氧化的规律由于硫化矿石的氧化与水份的关系十分大,研究当中出现了很复杂的情形。因此,必须采取专门的手段来保持恒湿;尽管如此,结果的重现性还是比煤的更差。 1.与水份的关系。没有水份时硫化矿石氧化很慢,例如,在干燥的室内空气中矿石块可能长时间没有显著变化,亦即它的表面还保持金属光泽。但是,如果矿石弄湿,很快就发生氧化——表面覆上了一层褐色氧化膜。系统地研究吸氧速度与水份的关系,得出的结果见图1。湿度增大,吸氧速度最初很快增大,但随后又衰减,俨著接近饱和,即湿度继续增大,吸氧速度几乎不变。达到饱     

基于惰化降温耦合作用的采空区低温CO2注入位置研究

为了更好的使用低温CO2预防采空区煤自燃事故,利用FLUENT数值模拟的方法,结合宣东二号煤矿Ⅲ3煤层209工作面的实际条件,构建了考虑采空区不同压实程度的低温CO2注入采空区惰化降温耦合作用数值计算模型;分别研究了CO2注入量为540m3/h和720m3/h时,不同注入位置对采空区氧化带内最高温度点和氧化带宽度变化的影响。研究表明,合理的低温CO2注入位置为距工作面支架尾梁20～30m。     

硫化矿石氧化性的分形表征

针对硫化矿石吸氧速度常数呈现出的不规则周期性变化特征,通过R/S分析法对其进行分析.结果表明,在试验条件下,6种矿样吸氧速度常数的时间序列均体现出明显的Hurst现象,且Hurst指数均大于0.5;同时通过比较发现,矿样的氧化性与矿石吸氧速度常数的Hurst指数值具有一致性.由此可以看出,通过测定矿石吸氧速度常数并进行R/S分析,比较Hurst指数或分形维D值大小,可以得到矿样的氧化性大小,实现利用分形维对矿石氧化性进行表征,从而代替其他各项繁琐的试验工作.该研究为判断硫化矿石常温下的氧化性提供了新的思路和方法,具有一定的理论意义和应用价值.     

纤维质燃料正向阴燃传播的数值分析

根据多孔固体燃料3步反应动力学机理,建立了2D非稳态纤维质材料水平填充床正向阴燃的数学模型。阴燃的化学动力过程包括燃料吸热热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化3个过程。该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到了气体在多孔介质内的扩散系数的变化。辐射换热采用扩散近似的方式在模型中予以考虑。应用该模型,数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大。同时也模拟了燃料阴燃温度分布、燃烧过程中气体组分(O2,CO,CO2,H2O)及固体成分(燃料、焦炭和灰分)的变化过程。数值计算阴燃速度与实验速度基本吻合。     

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。     

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。     

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。     

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。     

FeS引发储油罐着火温度动态变化曲线的研究

储油罐着火事故被推测是由硫腐蚀产生的FeS氧化引起的。笔者阐述了储罐中FeS形成的原因 ,并采用自然发火绝热测试系统对FeS自然氧化进行 1 9h的跟踪实验 ,观察FeS绝热氧化过程中温度动态变化特性。实验发现 ,FeS氧化由诱导氧化期、中速氧化期和加速氧化期 3个阶段组成。诱导氧化期是积蓄能量 ,激发FeS活性的过程 ,试样温度基本未发生变化 ;中速氧化期是FeS试样表面的分子活性被激发 ,与FeS试样表面吸附的氧气发生氧化反应的过程 ,温度增加较慢 ;加速氧化期是FeS分子内部的活性被激活并进行氧化反应的过程 ,温度迅速升高。结果证明 :随着反应的进行 ,温度随反应时间变化的幅度越来越大 ,氧化反应的反应热不能及时散开而急剧地积累 ,温度急剧地升高 ,将引起油品自燃。此外 ,通过X衍射图和氧化升温曲线证明 ,水是影响FeS氧化的重要因素。     

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。     

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.     

定位注浆顶板的稳定性数值模拟

帷幕注浆技术能实现岩溶水矿山的安全开采,而注浆(即隔障带)厚度一般是利用经验公式计算所得,存在较大的误差。本文应用流固耦合理论,对矿体开采条件下顶板注浆隔障带的稳定性问题进行了分析。采用数值模拟的方法,定量地模拟了矿房开挖过程中围岩(即隔障带)应力场的分布、破坏场的发展及位移场的变化规律。模拟表明由于顶板发生破坏,经验公式计算的隔障带不能满足隔水的要求,应增大隔障带厚度保证安全开采。根据采动影响范围为大水矿床顶板注浆及矿房参数设计提供依据,对防治岩熔水矿山突水有一定的指导意义。     

基于热重分析的硫化亚铁氧化倾向性研究

含硫油品储罐内壁腐蚀产物硫化亚铁在空气中有很高的氧化性,很容易引起储罐火灾爆炸事故.用美国TA公司生产的SDT-Q600同步热分析仪在30～1 000 ℃范围内对硫化亚铁进行热重分析,从物理吸附、化学吸附和化学反应的角度分析了硫化亚铁氧化过程,讨论了粒径和升温速率对硫化亚铁TG曲线的影响.结果表明,硫化亚铁经物理吸附和化学吸附,发生了剧烈的化学反应,并放出大量热;粒径和升温速率对TG曲线有明显的影响,粒径减小,TG曲线向低温方向移动,氧化起始温度和氧化终止温度降低;升温速率增大,TG曲线向高温方向移动,氧化速度减小.     

高锰酸钾去除水中甲硫醚的效能及动力学研究

通过烧杯试验研究水处理常用氧化剂KMnO_4氧化水中甲硫醚的效能,探讨了KMnO_4投加量、甲硫醚初始质量浓度、p H值及腐殖酸质量浓度对氧化反应的影响,并对反应动力学及氧化产物进行了分析。结果表明:不同剂量的KMnO_4氧化甲硫醚反应在t=10 min内已基本完成,去除率达99%;随KMnO_4投加量增加,去除率和反应速率增加;KMnO_4过量条件下甲硫醚初始质量浓度对反应速率和去除率无影响;p H值对反应速率常数影响较显著,当p H=6.85时,反应速率常数达到最大;0~30 mg/L的腐殖酸对甲硫醚去除率基本无影响,但对反应速率有一定的抑制作用。腐殖酸质量浓度在0~15 mg/L变化时,反应速率常数基本不变;腐殖酸质量浓度从15 mg/L增大到20mg/L时,反应速率常数迅速变小,反应进程变慢;而当腐殖酸质量浓度大于等于20 mg/L时,反应速率常数又基本不变。KMnO_4氧化甲硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数k=0.647 L/(min·mg)。通过GC/MS对反应产物分析发现,KMnO_4可将甲硫醚氧化为二甲基亚砜。因此,KMnO_4是一种高效、快速的去除水中甲硫醚的氧化剂。     

流变-突变论在预防硫化矿自燃中的应用研究

利用安全流变-突变理论系统,分析了硫化矿石氧化自热到自燃整个过程的特征规律,确定了硫化矿堆自燃流变-突变的各个阶段,并提出了其流变-突变模型。根据模型提出了预防硫化矿堆自燃的安全管理及安全技术措施,例如:加强安全教育,完善规章制度等,建立完善的硫化矿石自燃火灾事故的应急预案机制等完善安全管理;合理设计通风系统,进行采场温度实时监测,喷洒阻化剂来抑制矿石的自热等主要安全技术措施。控制硫化矿堆自燃的关键在于将其控制在安全流变阶段,加强安全管理和采用安全技术,防止突变的发生,这对于硫化矿山的安全生产具有重大的指导意义。