硫化矿尘最低着火温度实验研究

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在硫化矿山开采过程中会产生大量硫化矿尘,遇到足够能量的点火源就有发生矿尘着火或爆炸的潜在危险。为了探究硫化矿尘最低着火温度参数和着火规律。本文首先利用标准测试装置测定了硫化矿尘云的最低着火温度并对着火现象进行了分析,利用正交试验设计通过极差分析得出了影响因素的主次关系和最优水平组合,并分别对含硫量、粒径和粉尘质量浓度三个因素对矿尘云最低着火温度的影响规律进行了实验探究,并利用热自燃理论对该实验进行了探讨;然后利用粉尘层着火温度测试装置对三种硫化矿尘在12.5㎜和5㎜两种厚度下进行了着火过程测试,并用热电偶束记录了粉尘层内部不同高度处温度的动态变化,同时利用气体变送器对该过程中产生的SO2气体进行了动态监测,利用化学反应动力学、热传导定律以及称热自燃理论探讨了一种理论上求解和判别粉尘层临界着火温度的模型,研究结果表明:⑴A、B、C三种硫化矿尘云的最低着火温度分别为386℃、454℃、512℃。⑵硫化矿尘云着火时只会产生火花不会产生烟和火焰,是一种固体表面燃烧形式,⑶影响硫化矿尘云最低着火温度的因素主次顺序为:喷粉压力>含硫量>粒径>喷粉质量浓度,因素最优组合为:A1B1C1D1。⑷硫化矿尘云最低着火温度随含硫量增高而降低,随粒径减小而减小,随粉尘质量浓度的增加呈现先出降低后升高的趋势,即存在一个临界着火浓度,实验测得临界着火浓度1327.43 g/m3。⑸矿尘颗粒含硫量越高,粒径越小,矿化矿尘层的着火倾向性越大。⑹从氧化自热到着火过程中,粉尘层内部存在一定的温度梯度,且该过程中会有大量的SO2气体产生。⑺硫化矿尘层从氧化自热到着火主要经历了低温氧化期、化学氧化自热期和着火期三个阶段,且每个阶段在放热量、反应速率以及升温速率方面存在较大差异,不同的阶段所对应的SO2气体产生速率也不相同。⑻综合实验过程中硫化矿尘云和层的着火温度可知,硫化矿尘着火温度≤386℃。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第一章 绪论第11-20页
    1.1 选题依据及研究意义第11-15页
        1.1.1 课题来源第11页
        1.1.2 选题依据第11-12页
        1.1.3 研究意义第12-15页
    1.2 硫化矿尘着火温度国内外研究现状及存在问题第15-17页
        1.2.1 硫化矿尘云最低着火温度研究现状第15-16页
        1.2.2 硫化矿尘层最低着火温度研究现状第16页
        1.2.3 研究存在问题第16-17页
    1.3 研究内容及技术路线第17-20页
        1.3.1 研究内容第17-18页
        1.3.2 研究方法及技术路线第18-20页
第二章 着火及热自燃理论简介第20-34页
    2.1 着火第20-25页
        2.1.1 着火概念第20-21页
        2.1.2 着火条件第21页
        2.1.3 着火过程的两个特征第21-22页
        2.1.4 可燃物的着火方式第22页
        2.1.5 自燃及其分类第22-24页
        2.1.6 固体的着火形式第24-25页
    2.2 着火理论第25-28页
        2.2.1 着火反应速度理论第25-26页
        2.2.2 热传导理论第26-27页
        2.2.3 热对流理论第27页
        2.2.4 热辐射第27-28页
    2.3 热自燃理论第28-33页
        2.3.1 谢苗诺夫热自燃理论第28-30页
        2.3.2 弗兰克-卡门涅兹基热自燃理论第30-33页
    2.4 小结第33-34页
第三章 硫化矿尘制作与实验测试系统简介第34-48页
    3.1 硫化矿样采集第34-35页
        3.1.1 硫化矿山调研及取样矿山选择第34页
        3.1.2 矿山现场采样第34-35页
    3.2 实验室制尘第35-43页
        3.2.1 硫化矿样粗碎第36-37页
        3.2.2 硫化矿样干燥第37页
        3.2.3 磨矿与筛分第37-38页
        3.2.4 硫化矿尘粒度测试第38-41页
        3.2.5 硫化矿尘检测分析第41-42页
        3.2.6 矿尘的密封第42-43页
    3.3 硫化矿尘云和矿尘层研究背景第43-44页
    3.4 硫化矿尘云最低着火温度实验及测试系统简介第44-45页
        3.4.1 实验目的第44页
        3.4.2 实验设备及测试原理第44-45页
        3.4.3 着火判据第45页
        3.4.4 最低着火温度的确定第45页
    3.5 硫化矿尘层最低着火温度实验及测试系统简介第45-47页
        3.5.1 实验目的第45-46页
        3.5.2 实验依据标准第46页
        3.5.3 实验设备及实验原理第46-47页
    3.6 小结第47-48页
第四章 硫化矿尘云最低着火温度实验研究第48-60页
    4.1 硫化矿尘云着火现象分析第48-49页
    4.2 硫化矿尘云内因火灾机理探究第49-50页
    4.3 基于正交试验设计影响因素分析第50-53页
        4.3.1 正交试验基本理论第50页
        4.3.2 指标、因素与水平第50-51页
        4.3.3 分析方法第51页
        4.3.4 试验步骤第51页
        4.3.5 正交试验三要素第51-53页
    4.4 影响因素分析第53-56页
        4.4.1 含硫量的影响第53-54页
        4.4.2 粒径的影响第54-55页
        4.4.3 质量浓度的影响第55-56页
    4.5 矿尘干燥前后测试结果的影响第56-57页
    4.6 硫化矿尘云最小着火温度第57-58页
    4.7 硫化矿尘云最低着火温度实验理论分析第58页
    4.8 小结第58-60页
第五章 硫化矿尘层最低着火温度实验研究第60-71页
    5.1 硫化矿尘层最低着火温度实验结果与分析第60-66页
        5.1.1 硫化矿尘层最低着火温度测试结果第60-63页
        5.1.2 硫化矿尘层内部温度变化动态监测第63-65页
        5.1.3 二氧化硫动态监测结果第65-66页
    5.2 硫化矿尘层着火过程分析第66-67页
    5.3 硫化矿尘层着火现象分析第67-69页
    5.4 硫化矿尘层着火理论模型探究第69-70页
    5.5 小结第70-71页
第六章 研究结论与展望第71-73页
    6.1 结论第71-72页
    6.2 展望第72-73页
参考文献第73-77页
致谢第77-78页
攻读学位期间的研究成果第78-79页
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