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高硫金属矿井在开采作业过程中产生的矿尘在满足一定条件下会导致爆炸事故,威胁人员与设备的安全,给矿山带来巨大安全隐患。本文基于气相爆炸机理,利用热分析技术探讨B(含硫20~30%)、C(含硫10~20%)、D(含硫<10%)三类硫化矿尘热稳定性,以描述其发生爆炸的可能性,并根据粉尘爆炸热力计算理论与方法计算硫化矿尘爆炸温度,为防治硫化矿尘爆炸及评估其灾害程度提供理论基础。具体研究内容如下:(1)阐明了硫化矿尘热分解曲线特征及升温速率对曲线的影响。硫化矿尘热分解反应分为受热蒸发、矿物分解和产物分解三个阶段。随着升温速率的加快,各类硫化矿尘热分解反应曲线受热滞后现象的影响均有向高温区飘移的趋势。(2)获得了各类硫化矿尘热分解反应中的“动力学三因子”。通过Popescu法和Coats-Redfern法确定B、C、D三类硫化矿尘热分解表观活化能分别为160.57kJ/mol、183.44kJ/mol、142.58kJ/mol;指前因子分别为2.92×1010s-1、6.01×1011s-1、1.62×108s-1。(3)评价了各类硫化矿尘热稳定性。利用表观活化能值大小作为判断硫化矿尘热稳定性指标,并描述其发生爆炸的可能性,结果表明D类硫化矿尘热稳定性最差,发生矿尘爆炸的可能性最大,B类次之,C类最小。(4)获得了硫化矿尘热分解反应活化热力学函数。其值表明硫化矿尘在热分解过程中过渡态结构比硫化矿尘结构紧凑;B、C类硫化矿尘反应速率和热抵抗能力一致,且比D类反应速率要慢、热抵抗能力要好。(5)分析了硫化矿尘爆炸强度随质量浓度变化规律。利用20L球形爆炸装置测试结果表明在相同粒径下,含硫量越大,最大爆炸压力越大;所有种类硫化矿尘爆炸指数其均小于8MPa·m/s,按照爆炸烈度分级为St1级,即爆炸性弱。(6)计算了硫化矿尘爆炸温度。运用粉尘爆炸热力计算的理论与方法得到30gA类硫化矿尘爆炸产物中含有0.048mol2 3Fe O、0.01mol2 3 2Al O?2SiO、0.132mol2SO、0.03mol2CO、0.015mol2H O以及未反应0.114mol2FeS,并采用线性内插法求得理论爆炸温度为1282K。