化学泡沫阻化剂对硫化矿石自燃阻化效果研究

为防止硫化矿石自燃,提高现有阻化剂的功效,制备一种以硫酸铝、碳酸氢钠、三氯化铁和植物水解蛋白为原料的化学泡沫阻化剂。首先采用4因素3水平的正交试验制备阻化剂。然后通过特性试验测量该阻化剂在不同配比条件下发泡量、黏度、表面张力以及在恒温恒湿条件下15天氧化增重率,探究阻化剂在不同配比条件下的发泡能力、附壁性能、渗透性能和实际阻化性。最后结果表明:硫酸铝、碳酸氢钠、三氯化铁和植物水解蛋白的质量分数分别为8.6%、4.3%、0.35%和0.26%时发泡性能最优;质量分数分别为11.5%、11.5%、0.31%和0.08%时渗透性能最优;质量分数分别为8.0%、12.0%、0.16%和0.16%时附壁性能和阻化性最优。     

硫化矿石自燃阻化剂优选试验研究

为防治硫化矿自燃并改善矿区环境质量,得到高效硫化矿自燃阻化剂配方,通过优化组合试验筛选水玻璃(Na2SiO3·9H2O)和高倍吸水剂(聚丙烯酸钠)2种阻化剂基料.室内试验条件下,向冬瓜山铜矿的硫铁精矿矿样中分别添加不同配方的阻化剂,并采用氧化增重法测得各配方的阻化率.结果表明,硫铁精矿的适宜阻化剂为水玻璃.本文得到了对硫铁精矿具有良好阻化效果的阻化剂配方,其研究方法对硫化矿石自燃的防治具有指导意义.     

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     

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。     

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。     

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.     

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。     

矸石山自燃阻化剂的阻化机理研究

为了防治矸石山的自燃和改善矿区环境质量,揭示和研究矸石山煤矸石自燃阻化剂的阻化作用机理,寻求高效的煤矸石山自燃阻化剂,通过在煤矸石中添加各类自燃阻化剂,在柱箱中进行空气氧化程序升温实验,并利用气相色谱仪对不同氧化温度下分离出的气体中O2,CO,CO2以及各种烃类组分的含量进行分析,研究其自燃发生、发展的规律,从而为研究矸石山煤矸石的自燃阻化提供理论依据。实验研究表明,带有吸附基团的高聚物和表面活性剂组成的聚合物乳液对煤矸石自燃具有较好的阻化作用。该研究成果对矸石山煤矸石自燃治理具有一定的指导意义。     

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。     

正交实验法优选煤炭自燃凝胶阻化剂及其应用

煤炭自燃不仅造成巨大的能源损失，也是重大的灾害，为减少采空区煤炭自燃，研制了新型的凝胶阻化剂。本文选用了合适的阻化剂的基料，通过比较不同促凝剂和基料的成胶时间，最终选用碳酸氢铵作为该凝胶阻化剂的促凝剂。采用正交实验设计的方法，通过对实验结果的正交分析，确定了阻化剂的最终配方。实际应用表明该凝胶阻化剂能有效的防灭火，并且成本低廉。     

水玻璃/聚电解质复合凝胶阻化材料及其性能

以水玻璃和有机聚电解质杂化复合,制备水玻璃/聚电解质复合凝胶材料,并将该凝胶材料与原煤复合,研究其阻化性能。结果表明:相同时间内,随着水玻璃与聚电解质质量比的降低,凝胶粘度从913 mPa.s提高到3 780mPa.s;当水玻璃与聚电解质质量比为9∶1,反应时间为20~35 min时,制备的复合凝胶具有良好的保水性;SEM表明复合凝胶与原煤复合良好;TG-DTA热分析表明复合凝胶的添加提高了煤的分解燃烧温度;原煤与凝胶复合后,能有效地抑制煤受热时的CO释放量,并且随温度的升高,阻化效果增强;当阻燃剂与制备的复合凝胶复合后,所制备的阻化剂在150℃时阻化率为73.4%。     

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。     

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。     

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。     

煤自燃阻化剂的阻化效果动力学分析及优选

为分析不同种类阻化剂阻化性能差异,实现阻化剂优选,设计并完成原煤与分别添加碳酸氢铵、聚磷酸铵、聚丙烯酸酯(PA)等3种阻化剂的煤样的热重分析(TGA)对比试验。采用动力学分析方法,对比添加与不添加阻化剂的焦煤煤样在不同燃烧阶段的活化能。结果表明:3种阻化剂都不影响焦煤正常燃烧,且都有较好的阻化效果,碳酸氢铵、聚磷酸铵、PA分别使煤样氧化增重阶段的活化能从原煤的78.92 kJ/mol增加到81.63、94.22和80.55 kJ/mol。综合分析燃烧全过程,聚磷酸铵组煤样各阶段活化能增幅最大,说明聚磷酸铵阻化能力最强;PA组煤样在燃烧失重阶段活化能最低,燃烧最充分,利用最高效。阻化作用分析表明:聚磷酸铵阻化剂和PA阻化剂都能高效抑制煤自燃,可以作为优选阻化剂在实际生产中推广使用。     

防治煤矿火灾的凝胶泡沫材料制备及其性能研究*

为解决纯水玻璃（WG）凝胶泡沫强度低、泡沫稳定性差易破碎,凝胶固水性差等问题。将保水剂和成膜剂引入WG凝胶泡沫中,对水玻璃凝胶泡沫进行优化设计,最终制备出保水性高、泡沫稳定性高、成膜性好的WG凝胶泡沫。研究结果表明:WG凝胶泡沫材料的最佳复配体系是发泡剂为十二烷基醇醚硫酸酯钠（AES）和十二烷基硫酸钠(SDS)按1∶2比例复配,浓度为0.8%,胶凝剂WG浓度为8%,交联剂NaHCO3浓度为2%,聚丙烯酰胺浓度为0.4%,成膜剂A浓度为1%,保水剂B浓度为0.3%;改性后WG凝胶泡沫具有更加紧密的网状结构,稳定性好,并且具有较好的成膜性,常温下半衰期达40 d;阻化实验表明,100 ℃此凝胶泡沫阻化率高达78.35%,能有效减缓煤的氧化放热速率抑制自燃;煤堆燃烧实验表明,改性后WG凝胶泡沫能有效抑制煤的燃烧,防止煤复燃。     

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。     

氧化煤阻化性能的FTIR研究

氧化煤低温自燃会威胁矿井生产和工人生命安全,因此必须对煤自燃的阻燃效果进行研究.在程序升温-气相色谱实验中得到煤自燃氧化过程的产出物,用CO浓度判断氧化煤自燃程度,再比较阻化剂的阻化能力并计算阻化率;利用FTIR绘制特征吸收峰,从微观结构研究阻化机理.实验结果表明:煤自燃的阻燃效果受阻化剂种类和浓度的影响,磷酸三钠阻化...     

无机磷化合物对煤自燃的阻化作用研究

为减少及控制煤矿井下自然发火现象,利用实验对比分析在15%,17%,20% 3种不同浓度下的磷酸二氢钠、次亚磷酸钠、磷酸三钠和磷酸铝对荆各庄气煤的阻化作用及效果。通过程序升温-气相色谱联机实验,对比分析原煤样与阻化煤样程序升温过程中CO气体释放规律,发现20%次亚磷酸钠、20%磷酸二氢钠、15%磷酸三钠以及20%磷酸铝阻化效果最好;傅里叶红外光谱实验对比分析原煤样与阻化煤样的分子结构,随着温度的升高分解出的次亚磷酸根和磷酸二氢根可以维持苯环的稳定,磷酸三钠分解的磷酸根与甲基及亚甲基中的H+进行结合,生成具有还原性的酸;利用电子自旋共振实验分析原煤样与阻化煤样的自由基随着温度变化规律,随着温度的升高阻化煤样的自由基浓度低于原煤样,阻化剂的添加改变了煤内部结构,使g因子值呈现出下降的趋势;通过综合热分析仪发现在燃烧阶段加入次亚磷酸钠和磷酸三钠可提高煤分子中较稳定结构裂解所需能量,从而使煤-氧化学反应出现一定的延迟。通过实验筛选出20%次亚磷酸对气煤的阻化效果最好。研究成果对预防或减少矿井自然发火具有重要的指导意义。