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硫化矿石结块机理及检测技术研究与应用

硫化矿石结块机理及检测技术研究与应用

作者：邓艳星中南大学

学位级别：硕士

硫化矿石结块是硫化矿床开采与加工过程中长期存在而又难以解决的问题,一直以来都被视为硫化矿企业的重大安全隐患。研究结块的影响因素及结块检测技术,能够为制定结块预防措施、减少结块造成的损失提供依据。本文通过收集和查阅相... 详细信息

硫化矿石结块是硫化矿床开采与加工过程中长期存在而又难以解决的问题,一直以来都被视为硫化矿企业的重大安全隐患。研究结块的影响因素及结块检测技术,能够为制定结块预防措施、减少结块造成的损失提供依据。本文通过收集和查阅相关文献,在对国内外有关结块机理、结块检测技术研究现状进行系统综述的基础上,采用理论分析、实验测定与数值模拟相结合的方法,对影响硫化矿石结块的因素进行分析,提出了新的结块特性检测方法和结块预防措施。本文的主要研究内容和成果如下：（1）建立硫化矿石结块的事故树,定性分析影响结块的各种因素,并运用逻辑运算和布尔代数化简法则,求得结块的最小割（径）集,找出引起结块的各种因素组合。根据结构重要度的近似判定法则,初步确定了主要影响因素的大小顺序。在此基础上对各主要影响因素进行分析,将结块的综合机理分为三类：溶解性机理、化学反应理论和物理机理。（2）提出了结块情况的表征方法,从以往的定性观察上升到定量评价,除了常用的氧化增重法和结块率法以外,又提出了一种改进的单轴测试法（COSTT）,对结块特性进行多角度分析,该方法不仅可以测定屈服强度,还可以测定工程上更为关心的材料极限强度、应变等力学参数。与其他方法相比,更直观精确;同时还可对各因素进行耦合分析,为以后防结块剂或防结块剂的研究提供了技术参考。（3）采用单因素实验和正交实验法相结合,选取温度、湿度、含水量、粒度四个因素为指标,通过正交实验法分析定性得出其影响程度的大小顺序：温度＞含水量＞湿度＞粒度。实验表明,改变这些因素能显著改变各硫化矿石的结块情况。（4）在单因素实验和正交实验的基础上,使用响应面法进行优化,对实验数据进行回归分析,得出温度、湿度、粒度和含水量与结块率之间的回归方程：R2=0.881, 上式中X1、X2、X3、X4分别是指温度、湿度、粒度和含水量的水平值,并非具体数值。该式表明,各因素对结块率的影响不是简单的一次关系,而是二次关系,X1X4和X2X4项的系数较大,所以温度与含水量、湿度与含水量的交互作用较明显,其他各因素间的交互作用不明显。（5）提出了结块的防治措施：物理法、化学法和工艺法;并从管理层面提出几点建议。

关键词：硫化矿石结块机理影响因素检测技术

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

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硫化矿石自燃危险性评价体系的建立与应用

硫化矿石自燃危险性评价体系的建立与应用

作者：王晓磊中南大学

学位级别：硕士

硫化矿石氧化自燃是含硫矿山开采过程中所面临的重大灾害之一,对硫化矿石自燃的防治工作越来越引起人们的重视,但目前为止,对硫化矿石自燃危险性的评价预测工作尚缺少一套完整的体系。本文通过收集和查阅相关文献,在对国内外有关硫化... 详细信息

硫化矿石氧化自燃是含硫矿山开采过程中所面临的重大灾害之一,对硫化矿石自燃的防治工作越来越引起人们的重视,但目前为止,对硫化矿石自燃危险性的评价预测工作尚缺少一套完整的体系。本文通过收集和查阅相关文献,在对国内外有关硫化矿石自燃机理和自燃危险性综合评价的现状进行综述的基础上,采用理论分析、实验研究和历史数据分析相结合的方法,对硫化矿石自燃影响因素进行了分析,建立了硫化矿石自燃危险性评价指标体系和评价模型。本论文的主要研究内容和研究成果总结如下： (1)绘制硫化矿石自燃影响因素的鱼刺图,直观详细的分析了硫化矿石自燃的主要影响因素并对各因素的影响机理进行了理论研究。同时,采用吸氧速度法对矿石粒度、含水率、环境温度等典型影响因素进行实验研究,实验结果表明,改变这些因素对矿石的氧化自燃有很大的影响。 (2)运用SPSS软件的相关分析功能对不同因素之间的相关性进行了研究。研究表明：硫化矿石低温氧化性指标中,吸氧速度指标和氧化增重指标具有很高的相关性,水溶性Fe2++Fe3+离子含量、S042-离子含量和增重率、吸氧率的相关性不明显,水溶性Fe2++Fe3+离子含量与SO42-离子含量相关性相对较好;硫化矿石含硫量与矿石自燃点呈典型负相关关系,满足一元线性回归方程：Y=-2.916X+485.001;矿石含硫量与吸氧速度没有明显的线性相关关系。相关性分析为理清因素之间的复杂关系、简化评价指标奠定了基础。 (3)依据以往评价经验及相关性分析结果,对有关硫化矿石自燃危险性评价的众多指标进行筛选,选取了11个评价指标并对其进行标准化和定量化处理,确立危险性分级标准,最终建立了硫化矿石自燃危险性评价指标体系,并提出了运用简单灰关联——层次分析法作为指标权重的确定方法。 (4)简单介绍了可拓学基本理论,以可拓学为基础建立了硫化矿石自燃危险性的可拓评价模型。对河南某硫铁矿5个矿区进行模型的实际应用,通过计算确定了5个矿区的自燃危险性等级。对比矿山实际发火状况,结果表明将该模型应用于硫化矿石自燃危险性评价是合理的、有效的。

关键词：硫化矿石自燃危险性影响因素指标体系可拓理论评价模型

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硫化矿石自燃倾向性鉴定技术

金属矿山 2011年第6期40卷 146-148页

作者：胡文志谢振华赵军北京科技大学土木与环境工程学院中国安全生产科学研究院

以BP神经网络为基础,建立了硫化矿石自燃倾向性鉴定模型,模型选用硫化矿石的吸氧量、自热起始温度和比表面积为输入层单元,自燃倾向性等级为输出层单元。运用MATLAB软件对模型进行了实现,将模型应用到硫化矿石自燃倾向性的实际鉴定中,... 详细信息

以BP神经网络为基础,建立了硫化矿石自燃倾向性鉴定模型,模型选用硫化矿石的吸氧量、自热起始温度和比表面积为输入层单元,自燃倾向性等级为输出层单元。运用MATLAB软件对模型进行了实现,将模型应用到硫化矿石自燃倾向性的实际鉴定中,预测结果真实可靠。

关键词： BP 神经网络 MATLAB 硫化矿石自燃倾向性

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硫化矿石自燃倾向性鉴定技术研究

中国安全生产科学技术 2009年第6期5卷 105-109页

作者：赵军张兴凯王云海中国安全生产科学研究院北京100029

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... 详细信息

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。

关键词：硫化矿石自燃倾向性程序升温氧化支持向量机鉴定技术

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硫化矿石自燃倾向性评价的SVM识别模型

资源开发与市场 2014年第2期30卷 179-183页

作者：邵良杉赵琳琳辽宁工程技术大学系统工程研究所辽宁葫芦岛125000

为了准确地评价硫化矿石的自燃倾向性,应用Logistic回归分析理论分析主要矿物及其含量、氧化速度常数平均值、自热点、自燃点4项指标与硫化矿石自燃倾向性等级之间的关系,选取氧化速度常数平均值和自热点作为特征指标,建立硫化矿石自燃... 详细信息

为了准确地评价硫化矿石的自燃倾向性,应用Logistic回归分析理论分析主要矿物及其含量、氧化速度常数平均值、自热点、自燃点4项指标与硫化矿石自燃倾向性等级之间的关系,选取氧化速度常数平均值和自热点作为特征指标,建立硫化矿石自燃倾向性评价的支持向量机(SVM)识别模型;以14组硫化矿自燃倾向性实测数据作为学习样本进行训练,建立相应的分类函数;利用回代估计法进行回检,再利用训练好的模型对6组现场实测样本的硫化矿石自燃倾向性进行识别。结果表明:对硫化矿石自然倾向性等级分类产生主要影响的指标是氧化速度常数平均值、自热点,建立的分类方程具有良好的预测效果,而主要矿物、含量和自燃点与分类关联性不大。

关键词：硫化矿石自燃倾向性 SVM 矿山安全

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采场环境中硫化矿石氧化自热的影响因素

科技导报 2010年第21期28卷 106-111页

作者：阳富强吴超李孜军陈松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长沙410083

堆积在采场环境中的硫化矿石容易发生氧化自热,从而造成环境污染、导致矿石结块,甚至引发矿山内因火灾事故。系统阐述了硫化矿物的晶体结构、痕量元素的含量、环境温度、铁离子、氧气浓度、空气湿度、矿石含水率、矿样的粒度分布、环境... 详细信息

堆积在采场环境中的硫化矿石容易发生氧化自热,从而造成环境污染、导致矿石结块,甚至引发矿山内因火灾事故。系统阐述了硫化矿物的晶体结构、痕量元素的含量、环境温度、铁离子、氧气浓度、空气湿度、矿石含水率、矿样的粒度分布、环境的pH值、微生物等主要因素对采场中硫化矿石氧化自热的影响。结果表明,硫化矿石在低温环境中的反应模式非常复杂,其氧化自热受诸多因素共同影响;较高的环境温度和氧气浓度有利于矿石氧化,矿样粒度越小越容易自热,铁离子与细菌对硫化矿石的氧化具有催化作用,水对矿石的氧化自热具有催化和阻化两重作用,而晶体结构、痕量元素含量的影响均表现出不确定性。

关键词：硫化矿石氧化自热采场

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硫化矿石自燃的机理与倾向性鉴定技术研究

硫化矿石自燃的机理与倾向性鉴定技术研究

作者：徐志国中南大学

学位级别：硕士

硫化矿石自燃是金属矿山开采中面临的重大灾害之一,火灾的发生将引发一系列的安全与环境问题,并且造成经济损失。长期以来,人们对硫化矿石自燃的防治理论与技术进行了多方面的研究,但由于硫化矿石自燃过程的复杂性和经济上的限制,许多... 详细信息

硫化矿石自燃是金属矿山开采中面临的重大灾害之一,火灾的发生将引发一系列的安全与环境问题,并且造成经济损失。长期以来,人们对硫化矿石自燃的防治理论与技术进行了多方面的研究,但由于硫化矿石自燃过程的复杂性和经济上的限制,许多问题未能得到完美的解决。在系统、深入分析已有研究成果的基础上,采取理论分析、实验测定与实践应用相结合的研究手段,针对硫化矿石自燃的机理、影响因素和倾向性鉴定测试技术这3方面做了大量的研究工作,取得了显著的效果。主要研究内容及成果如下：（1）通过对硫化矿石自燃全过程分析,对硫化矿石自燃机理进行补充。把硫化矿石自燃全过程分为5个阶段：破碎引起的机械力化学变化、物理吸附、低温氧化、高温氧化和燃烧,详细介绍了各阶段的定义与物理化学变化,补充了物物理吸附水理论和燃烧理论,完善了硫化矿石自燃机理及自燃倾向性鉴定的理论依据。详细分析了硫化矿石氧化过程中单质硫的生成对自燃点的影响。（2）对硫化矿石自燃倾向性鉴定的影响因素如含水率、温度、粒径和产尘特性进行了补充性研究。对硫化矿石含水率重新定义,划分为初始含水率与含湿率,并分别研究二者对硫化矿石氧化速度的影响。通过实验和数据分析,证明了初始含水率对硫化矿石氧化速度的影响贯穿始末,证明了硫化矿石堆的氧化速度与温度呈正比关系。对4种矿石进行了产尘特性分析,证明了各矿石的产尘特性存在差异。用氧化增重法证明了破碎程度不同的矿石反应钝化现象差异不明显。（3）应用既有的理论和本文的研究结论,对天马山硫金矿的硫化矿石进行自燃倾向性鉴定,并依据试验中发现的问题改进了硫化矿石自燃点测试方法。采用吸氧速度法、化学成分分析法、氧化增重法、自热点测定和自燃点测定对这些矿石进行了自燃倾向性鉴定和排序。对早燃点的问题进行了详细研究,完善了早燃点对自燃点的影响的机理,改进了自燃点测试方法。

关键词：硫化矿石自燃产尘特性自燃倾向性自燃点

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硫化矿石堆氧化自燃全过程特征综述与分析

化工矿物与加工 2008年第1期37卷 34-38页

作者：毛丹陈沅江中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

针对能产生自燃内因火灾的典型硫化矿石类型,介绍了其堆积、氧化自热、着火及燃烧各阶段的特征,分析了氧化自燃发生的原因和发展过程,并探讨了影响硫化矿石自燃的各种因素及其作用机理。在此基础上,澄清了对硫化矿山火灾防治有重要指导... 详细信息

针对能产生自燃内因火灾的典型硫化矿石类型,介绍了其堆积、氧化自热、着火及燃烧各阶段的特征,分析了氧化自燃发生的原因和发展过程,并探讨了影响硫化矿石自燃的各种因素及其作用机理。在此基础上,澄清了对硫化矿山火灾防治有重要指导意义的自燃发火初期的概念及其征兆识别方法,可为现场硫化矿山自燃火灾的早期识别与防治提供指导。

关键词：硫化矿石氧化自燃影响因素发火初期征兆