基于爆炸参数的硫化矿尘云爆炸风险评估

基于20 L球形爆炸装置与G-G炉实验获得的不同硫化矿尘的爆炸特性参数,运用风险矩阵对矿尘爆炸严重程度及敏感性进行分级。根据分级结果建立矿尘爆炸危险性评估的二维矩阵模型,并对不同硫化矿尘样品进行危险性评价。结果表明,硫化矿尘爆炸危险性受粒径及含硫量的共同影响,其中含硫量对爆炸危险性影响效果更明显,当粒径为75μm,含硫量由36.90%降低至17.12%时,爆炸危险性由A级下降至D级;含硫量在20%～35%,粒径由25μm增加至75μm时,爆炸危险性由B级下降至C级。硫化矿尘爆炸风险矩阵评价系统可对含硫矿山爆炸风险进行评估,为矿山粉尘爆炸预防及风险防控提供理论依据。     

N2气氛下黄铁矿热分解平衡温度与热力学参数研究

原生黄铁矿在空气中易热分解自燃,影响矿山安全生产。采用同步热分析仪在N₂气氛下对原生黄铁矿进行了差热分析,研究黄铁矿热分解行为与热力学参数。借用Semenov热爆炸模型求证黄铁矿热分解TG曲线拐点的临界平衡温度;采用Kissinger函数计算热分解动力学参数,并将其用于求解热力学参数。结果表明:原生黄铁矿热分解会生成结构致密的中间产物,其热分解过程与普通黄铁矿一致;在高温时由于伴生矿热分解产物会与原生黄铁矿热分解产物发生放热反应,导致热分解温度滞后;Semenov热爆炸模型计算的热平衡临界温度与不同升温速率下的拐点温度相近,两者温度相对误差均小于5%。因此,通过联合热分析技术与Semenov热爆炸理论模型可以较准确地预测热分解平衡温度。     

金属硫化矿尘爆炸反应过程机理分析

金属硫化矿山存在粉尘爆炸的危险, 而爆炸反应过程机理尚需明确。通过热重分析试验, 了解金属硫化矿尘热反应过程;通过Factsage软件数值模拟, 半定量计算了热解产物, 验证了金属硫化矿尘热重分析结果的准确性;通过X射线粉末衍射仪表征, 分析了金属硫化矿尘在20 L球形爆炸容器中反应前后的物相。基于上述热重分析结果、物相分析结果, 及颗粒的气相、表面非均相燃烧理论, 重点建立了缩核—挥发分（shrinking core-diffusion limited volatiles explosion model, 简称SC-DLVC model）爆炸反应过程机理模型。归纳了当前粉尘爆炸动力学控制方程式及理论模型, 得到适用于金属硫化矿尘爆炸反应过程机理模型的方程式, 并提出今后修正方向。研究结果可为研究金属硫化矿尘爆炸的计算流体力学提供理论依据, 也可为预防金属硫化矿山粉尘爆炸提供理论支撑。