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硫化矿石诱导自燃过程及分阶段混沌特征

中南大学学报（自然科学版） 2016年第5期47卷 1689-1696页

作者：潘伟吴超李孜军杨月平矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁阜新123000 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 南华大学核资源工程学院湖南衡阳421001

为揭示硫化矿石自燃过程的混沌特征,以从某硫铁矿采集的矿石样品作为实验材料,室内开展矿石诱导自燃实验,进而集成小波技术和混沌动力学理论对诱导自燃过程中的不同阶段进行了研究。研究结果表明:8个矿样的自燃点温度分别为408,385,437,... 详细信息

为揭示硫化矿石自燃过程的混沌特征,以从某硫铁矿采集的矿石样品作为实验材料,室内开展矿石诱导自燃实验,进而集成小波技术和混沌动力学理论对诱导自燃过程中的不同阶段进行了研究。研究结果表明:8个矿样的自燃点温度分别为408,385,437,334,374,365,366和380℃,在正常采矿条件下矿石不易发生自燃;矿样的自燃过程分为3个阶段,依次为自燃孕育期、自燃发展期和临近自燃期,其平均升温率分别为1.0,2.0和4.2℃/min;随着时间的推移,矿样自燃过程的最大Lyapunov指数整体呈逐渐增大趋势,3个阶段的平均值分别为0.001 5,0.002 0和0.005 0,这是自热反应复杂剧烈程度的一种客观反映;随着矿样自燃点温度的升高,其临近自燃期的最大Lyapunov指数整体呈逐渐减小趋势。因此,可基于该阶段的最大Lyapunov指数来定性判定矿样自燃点温度。

关键词：硫化矿石诱导自燃混沌特征自燃点温度最大Lyapunov指数

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硫化矿石自热过程的分维特性

中国有色金属学报 2015年第2期25卷 492-499页

作者：潘伟吴超李孜军杨月平辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室阜新123000 中南大学资源与安全工程学院长沙410083 南华大学核资源工程学院衡阳421001

为揭示硫化矿石自热过程的分形特征,以从现场采集的矿石样品作为实验材料,开展矿石自热特性实验,集成小波技术和分形理论对实测温度数据进行研究。结果表明:仅矿样1、2、3和8出现明显自热现象,自热起始温度分别为136.3、178.5、195.4和... 详细信息

为揭示硫化矿石自热过程的分形特征,以从现场采集的矿石样品作为实验材料,开展矿石自热特性实验,集成小波技术和分形理论对实测温度数据进行研究。结果表明:仅矿样1、2、3和8出现明显自热现象,自热起始温度分别为136.3、178.5、195.4和200℃,在正常采矿条件下,矿石不易产生自热现象;矿样自热过程具有稳定的关联维数,验证了基于分形理论研究自热过程的可行性;在实验条件基本一致的前提下,随着自热起始温度的增大,矿样自热过程的关联维数逐渐减小,可采用关联维数来定性判断自热倾向性强弱;自热效果明显的矿样,其实验后期的关联维数大于实验前期的值,因此,可根据关联维数的变化特征来判定矿样出现明显自热的可能性,从而可减少重复实验的工作量。

关键词：硫化矿石自热过程小波技术分形理论关联维数自热倾向性

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硫化矿石自燃火源探测的红外热成像方法

中南大学学报（自然科学版） 2011年第5期42卷 1425-1431页

作者：刘辉吴超阳富强潘伟李明中南大学资源与安全工程学院国家金属矿安全科学技术研究中心湖南长沙410083

为了快速确定硫化矿石自燃火源的准确位置,提出利用红外热成像技术探测矿石自燃火源的方法。基于IRI-1011红外热像仪平台,建立硫化矿石堆自燃火源探测系统,并针对系统误差,制造温度查找表,对系统温度重新标定。研究结果表明:在硫化矿石... 详细信息

为了快速确定硫化矿石自燃火源的准确位置,提出利用红外热成像技术探测矿石自燃火源的方法。基于IRI-1011红外热像仪平台,建立硫化矿石堆自燃火源探测系统,并针对系统误差,制造温度查找表,对系统温度重新标定。研究结果表明:在硫化矿石爆堆中,距离矿堆表面10 m的范围内,由于矿石自燃火源存在而导致矿堆表面1.76 m×1.76 m探测区的温差为0.01℃,达到现有热像仪的探测精度,采用红外热像技术应用于井下矿石自燃火源的探测具有可行性;采用热像仪扫描硫化矿石堆表面找出最高温度位置是自燃火源定位的关键。因此,应用红外热成像技术可以探测井下硫化矿石堆自燃火源的位置,从而达到开发新的自燃火源探测系统的目的。

关键词：硫化矿石自燃火源探测红外热成像

硫化矿石自燃倾向性等级划分的GA-BP神经网络模型及应用

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自然灾害学报 2015年第4期24卷 227-232页

作者：阳富强刘广宁郭乐乐福州大学环境与资源学院福建福州350108

准确判定硫化矿石的自燃倾向性等级,可为高硫矿井防灭火设计和安全回采提供重要的理论依据。结合已有的研究成果,选取表征硫化矿石自燃倾向性本质特性的自热点温度、室内低温氧化质量增加率和自燃点温度3项指标作为硫化矿自燃倾向性等... 详细信息

准确判定硫化矿石的自燃倾向性等级,可为高硫矿井防灭火设计和安全回采提供重要的理论依据。结合已有的研究成果,选取表征硫化矿石自燃倾向性本质特性的自热点温度、室内低温氧化质量增加率和自燃点温度3项指标作为硫化矿自燃倾向性等级划分的基本判别因子。以采自典型高硫矿山的18组矿样的实测数据作为训练样本进行分析计算,进而建立了硫化矿石自燃倾向性等级划分的GA-BP神经网络模型。最后,运用该模型对6组硫化矿井矿样的自燃倾向性进行了分级预测。研究结果表明,6组实测样本的误判率平均值仅为2.5%,取得了良好的预测效果。因此,GABP神经网络模型可以用于指导高硫矿山矿石自燃倾向性等级的划分。

关键词：硫化矿石自燃倾向性 GA-BP 等级划分

硫化矿石自燃倾向性综合判定的物元模型及其应用

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中南大学学报（自然科学版） 2011年第11期42卷 3459-3464页

作者：阳富强吴超李孜军中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学国家金属矿安全科学技术研究中心湖南长沙410083

基于可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数的计算,给出硫化矿石自燃倾向性综合判定的经典物元和节域物元,进而建立硫化矿石自燃倾向性综合判定的物元模型。选取低温氧化质量增加率、自热点、着火点3项指标作为硫化矿石自燃倾向性综... 详细信息

基于可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数的计算,给出硫化矿石自燃倾向性综合判定的经典物元和节域物元,进而建立硫化矿石自燃倾向性综合判定的物元模型。选取低温氧化质量增加率、自热点、着火点3项指标作为硫化矿石自燃倾向性综合判定的基本判别因子;运用所建立的物元模型对采自国内典型金属矿山的9个具有代表性硫化矿石矿样的自燃倾向性进行了综合判定;将所得结果与利用多因素综合比较法所评价的结果进行比较,发现用物元分析法所得判定结果更能反映矿山的实际情况,表明该方法用于硫化矿石自燃倾向性的综合判定是合理可行的。

关键词：硫化矿石自燃倾向性物元模型可拓学

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机械力活化诱导硫化矿石自燃的热分析动力学

中国有色金属学报 2016年第9期26卷 1976-1981页

作者：阳富强刘广宁刘晓霞黄贤煜福州大学环境与资源学院福州350116

为揭示硫化矿石在经历机械力活化后的氧化自燃特性,运用热分析技术表征矿样在不同功率(100~450r/min)、不同料球比(1:3~1:12)条件下活化后的热分解动力学参数;采用X射线衍射技术对活化矿样进行线形分析,比较矿样活化前后的晶格畸变率和... 详细信息

为揭示硫化矿石在经历机械力活化后的氧化自燃特性,运用热分析技术表征矿样在不同功率(100~450r/min)、不同料球比(1:3~1:12)条件下活化后的热分解动力学参数;采用X射线衍射技术对活化矿样进行线形分析,比较矿样活化前后的晶格畸变率和晶块尺寸。结果表明:硫化矿石在530~640℃温度区间的氧化热解过程符合一维扩散反应动力学机制;其表观活化能随着球磨功率、料球比的增加而降低,呈现出较好的一致性;矿样在未活化、200 r/min、350 r/min活化条件下的表观活化能依次为258.93、181.34、150.97 k J/mol,对应的指前因子分别为2.35×10^(18)、1.45×10^(13)和1.60×10^(11);矿样在料球比为1:3、1:8活化条件下的表观活化能依次为240.57、150.97 k J/mol,指前因子分别为1.58×10^(17)、1.60×10^(11);硫化矿石的表观活化能的降低与活化矿样晶格畸变率的增大及晶块尺寸减小存在一定的相关性,进而容易引发自燃。

关键词：硫化矿石机械活化自燃热分析动力学

基于低温氮实验的硫化矿石吸附性能及其孔隙结构特征

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第8期48卷 2180-2186页

作者：阳富强黄贤煜福州大学环境与资源学院福建福州350116

为揭示硫化矿石吸附孔的分形特征,采集国内某铜矿矿样进行低温氮吸附实验。利用Quadra Sorb SI系列比表面测定仪分析粒径分别为0.300,0.125和0.088 mm 3种矿样的孔隙特征;运用FHH模型计算出各个矿样的分形维数,进一步分析硫化矿样的气... 详细信息

为揭示硫化矿石吸附孔的分形特征,采集国内某铜矿矿样进行低温氮吸附实验。利用Quadra Sorb SI系列比表面测定仪分析粒径分别为0.300,0.125和0.088 mm 3种矿样的孔隙特征;运用FHH模型计算出各个矿样的分形维数,进一步分析硫化矿样的气体吸附能力与孔隙参数、分形维数之间的关系。研究结果表明:硫化矿样粒径越小,矿样微孔的比表面积和孔体积越大;硫化矿样对气体吸附一般发生在孔径为3~4 nm的微孔上;分形维数增大,微孔含量随之增高,比表面积也相应增大,孔表面则表现越粗糙且趋向于三维空间;分形维数反映了矿样的气体吸附能力,即分形维数与吸附能力具有正相关性。因此,由于硫化矿样粒径减小而引起的复杂孔隙结构及高分形维数,使得矿样更加容易吸附空气中的氧气而发生氧化自燃。

关键词：硫化矿石粒径低温液氮吸附孔隙分形维数吸附能力氧化自燃

基于非线性多参数融合的硫化矿石自热倾向性评价（英文）

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中国有色金属学报：英文版 2015年第2期25卷 582-589页

为揭示硫化矿石非稳态自热过程的非线性动力学特征,以从某硫铁矿采集的9种硫化矿石样品为实验材料,开展室内矿石自热特性实验。采用集成小波变换、非线性特征参数提取和模糊综合评判等方法对实测温度数据进行研究。结果表明:仅矿样1、2... 详细信息

为揭示硫化矿石非稳态自热过程的非线性动力学特征,以从某硫铁矿采集的9种硫化矿石样品为实验材料,开展室内矿石自热特性实验。采用集成小波变换、非线性特征参数提取和模糊综合评判等方法对实测温度数据进行研究。结果表明:仅矿样1、2、6和9出现明显自热,自热起始温度分别为220、239、220和220°C,在正常采矿条件下矿石不易产生自热;矿样自热过程的关联维数均为分数,最大Lyapunov指数均大于0,验证了基于混沌动力学理论研究自热过程的可行性;矿样自热过程的非线性度分别为0.8227、0.7521、0.9401和0.8827,排序依次为矿样6、矿样9、矿样1、矿样2,与自热特性测定结果一致。因此,可采用非线性度方法来评价硫化矿石自热倾向性,该方法可对实测结果的可靠性进行有效验证。

关键词：硫化矿石自热过程非线性特征参数非线性度自热倾向性

硫化矿石5天氧化增重率测定值影响因素实验研究

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世界科技研究与发展 2016年第2期38卷 377-381页

作者：周惠斌李孜军牛娇中南大学资源与安全工程学院长沙410083

5天氧化增重率是衡量硫化矿石自燃倾向性的重要指标之一,鉴于指标测定条件没有统一的标准,本文通过正交试验,选取两种有代表性的硫化矿石样品对其采用4因素3水平的正交表进行实验,探讨环境温度、环境湿度、矿样粒度以及初始含水率等因... 详细信息

5天氧化增重率是衡量硫化矿石自燃倾向性的重要指标之一,鉴于指标测定条件没有统一的标准,本文通过正交试验,选取两种有代表性的硫化矿石样品对其采用4因素3水平的正交表进行实验,探讨环境温度、环境湿度、矿样粒度以及初始含水率等因素对矿石5天氧化增重率测定值的影响。结果表明:各因素对矿石5天氧化增重率测定值的影响顺序为:环境温度>矿样粒度>环境湿度>初始含水率。在正交试验的基础上,通过改变各因素水平值,进行单因素实验,得到环境温度、矿样粒度、环境湿度及初始含水率与矿石5天氧化增重率之间的关系曲线,进一步分析了各影响因素对矿石5天氧化增重率测定值的影响,并依此对5天氧化增重率的测定条件进行规范,以便准确地测定硫化矿石的自燃倾向性。

关键词：硫化矿石 5天氧化增重率正交试验单因素实验