硫化矿尘爆炸机理研究及防治技术PDF电子书下载

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第1章 粉尘与粉尘爆炸 1

1.1 粉尘 1

1.1.1 粉尘概念 1

1.1.2 粉尘分类 1

1.1.3 可燃粉尘物理结构特性 2

1.2 粉尘爆炸及危害 5

1.2.1 粉尘爆炸 5

1.2.2 粉尘爆炸危害 19

1.3 粉尘爆炸特性参数 19

1.3.1 爆炸极限 19

1.3.2 最小点火能量 21

1.3.3 最低着火温度 21

1.3.4 爆炸强度 22

1.4 本章小结 24

第2章 硫化矿尘着火及其爆炸 25

2.1 硫化矿简介 25

2.1.1 硫化矿物及硫化矿石 25

2.1.2 典型硫化矿物分析 26

2.1.3 硫化矿物的氧化与溶解特性分析 28

2.1.4 硫化矿尘简介 30

2.2 硫化矿尘制备 30

2.2.1 硫化矿样采集 30

2.2.2 硫化矿山调研及取样矿山选择 31

2.2.3 矿山现场采样 31

2.2.4 实验样品制作 32

2.3 粒径分析与检测 35

2.3.1 分析设备 35

2.3.2 硫化矿尘云粒径测试结果 36

2.4.3 硫化矿尘热分解实验样品粒径分析 41

2.4 硫化矿物质成分分析 43

2.4.1 X射线荧光光谱分析 43

2.4.2 硫化矿样品及实验产物元素分析 45

2.4.3 等离子体发射光谱分析 46

2.4.4 X射线衍射分析 48

2.5 硫化矿尘着火及热自燃理论 50

2.5.1 着火概念 50

2.5.2 着火条件 50

2.5.3 着火过程 52

2.5.4 可燃物的着火方式 52

2.5.5 自燃及其分类 52

2.5.6 固体的着火形式 54

2.6 硫化矿尘爆炸 56

2.6.1 硫化矿尘爆炸概述 56

2.6.2 硫化矿尘爆炸条件 57

2.7 本章小结 58

第3章 硫化矿石氧化自热实验研究 59

3.1 硫化矿石氧化自热概念 59

3.2 硫化矿石氧化自热影响因素概述 59

3.2.1 含硫量与物质结构的影响 59

3.2.2 矿石块度的影响 60

3.2.3 水的影响 60

3.2.4 环境温度的影响 60

3.2.5 铁离子的影响 61

3.3 硫化矿石氧化自热机理概述 61

3.3.1 物理学机理 61

3.3.2 微生物学机理 63

3.3.3 化学热力学机理 66

3.3.4 电化学机理 67

3.4 硫化矿石自燃阶段的界定与表征分析 69

3.4.1 硫化矿石自燃的界定 69

3.4.2 硫化矿石自燃过程的分析 70

3.4.3 硫化矿石自燃过程的表征 70

3.5 硫化矿石氧化研究 71

3.5.1 实验样品及实验装置 71

3.5.2 硫化矿石模拟实验与结果分析 73

3.5.3 多因素回归正交实验结果与分析 79

3.6 本章小结 96

第4章 硫化矿尘层氧化自热与着火实验研究 97

4.1 硫化矿尘层氧化相关理论 97

4.1.1 硫化矿尘层氧化概念 97

4.1.2 硫化矿尘层氧化影响因素 97

4.1.3 硫化矿尘层氧化机理 98

4.2 硫化矿尘层氧化研究 100

4.2.1 实验装置、步骤与方法 100

4.2.2 硫化矿尘层模拟实验与结果分析 101

4.2.3 多因素回归正交实验结果与分析 106

4.3 着火理论 117

4.3.1 着火反应速度理论 117

4.3.2 热传导理论 118

4.3.3 热对流理论 119

4.3.4 热辐射 119

4.4 热自燃理论 120

4.4.1 谢苗诺夫热自燃理论 120

4.4.2 弗兰克-卡门涅兹基热自燃理论 122

4.5 硫化矿尘层最低着火温度实验研究 124

4.5.1 实验装置及测试原理 124

4.5.2 硫化矿尘层最低着火温度实验结果与分析 125

4.5.3 硫化矿尘层着火过程分析 130

4.5.4 硫化矿尘层着火现象分析 131

4.5.5 硫化矿尘层着火理论模型探究 133

4.6 本章小结 135

第5章 硫化矿尘云最低着火温度实验研究 136

5.1 实验设备及测试原理 136

5.1.1 实验设备 136

5.1.2 测试原理 136

5.2 硫化矿尘云着火现象分析 137

5.3 主要影响因素分析 138

5.3.1 含硫量的影响 138

5.3.2 粒径的影响 139

5.3.3 质量浓度的影响 140

5.4 硫化矿尘云最低着火温度 141

5.5 硫化矿尘云最低着火温度实验理论分析 141

5.6 硫化矿尘云着火机理研究 142

5.7 本章小结 143

第6章 硫化矿尘云爆炸最小点火能量实验研究 144

6.1 实验设备 144

6.1.1 装置本体 146

6.1.2 控制系统 146

6.1.3 数据采集系统 147

6.1.4 测试系统操作步骤及使用注意事项 148

6.2 化学点火头的制备 148

6.2.1 化学点火头制作 148

6.2.2 化学点火头检测 149

6.3 实验依据 152

6.4 硫化矿尘云最小点火能量实验 152

6.4.1 A类硫化矿尘云最小点火能量 152

6.4.2 B类硫化矿尘云最小点火能量 159

6.4.3 C类硫化矿尘云最小点火能量 165

6.5 本章小结 171

第7章 硫化矿尘云爆炸强度实验研究 172

7.1 实验依据及点火头校核 172

7.1.1 实验依据 172

7.1.2 化学点火头性能校核 172

7.2 硫化矿尘云爆炸强度实验 173

7.2.1 典型硫化矿尘云爆炸压力曲线分析 173

7.2.2 硫化矿尘云爆炸压力曲线 175

7.2.3 硫化矿尘云爆炸猛烈度分级 191

7.2.4 燃烧持续时间 193

7.3 硫化矿尘云最大爆炸压力影响因素分析 194

7.3.1 质量浓度对硫化矿尘云最大爆炸压力的影响 194

7.3.2 含硫量对硫化矿尘云最大爆炸压力的影响 196

7.4 基于GRNN模型的硫化矿尘云最大爆炸压力预测 198

7.4.1 GRNN网络结构 198

7.4.2 GRNN理论基础 200

7.4.3 硫化矿尘云爆炸压力预测 200

7.5 本章小结 206

第8章 硫化矿尘云爆炸下限浓度实验研究 208

8.1 实验依据 208

8.2 硫化矿尘云爆炸下限浓度确定 208

8.2.1 爆炸下限浓度的实验确定 208

8.2.2 爆炸下限浓度的预测 217

8.3 硫化矿尘云爆炸影响因素分析 217

8.3.1 含硫量对硫化矿尘云爆炸下限浓度的影响 217

8.3.2 粒径对硫化矿尘云爆炸下限浓度的影响 218

8.4 本章小结 218

第9章 硫化矿尘爆炸机理/理论研究 219

9.1 硫化矿尘爆炸机理 219

9.1.1 气相爆炸机理 219

9.1.2 表面非均相爆炸机理 219

9.1.3 爆炸性混合物爆炸机理 219

9.2 硫化矿尘热分解实验研究 221

9.2.1 实验仪器 221

9.2.2 实验结果与反应机理 222

9.2.3 升温速率对热分解曲线的影响 228

9.3 硫化矿尘热分析动力学研究 232

9.3.1 热分析动力学理论 232

9.3.2 硫化矿尘热分解动力学计算 241

9.4 本章小结 252

第10章 硫化矿山自燃与爆炸防治技术 253

10.1 硫化矿石自燃防治 253

10.1.1 硫化矿石自燃的预防 253

10.1.2 高硫矿石自燃灭火措施 254

10.1.3 高硫矿石自燃降温措施 255

10.1.4 硫化矿石自燃的主要特征与鉴别指标 255

10.2 硫化矿山矿尘爆炸防治措施 256

10.2.1 硫化矿尘爆炸灾害易发地点以及重点防治区域 256

10.2.2 矿尘沉降扩散规律和爆炸最低下限浓度 257

10.2.3 高硫矿山降尘措施 258

10.2.4 硫化矿尘爆炸防治技术措施 260

10.3 硫化矿尘抑爆技术研究 264

10.3.1 预防硫化矿尘爆炸发生的条件控制措施 265

10.3.2 限制硫化矿尘爆炸危害的结构防护措施 267

10.3.3 预防硫化矿尘爆炸发生的采矿技术措施 267

10.4 矿尘爆炸安全管理措施 268

10.5 本章小结 269

第11章 硫化矿尘爆炸模拟仿真研究 270

11.1 计算流体力学技术简介 270

11.1.1 计算流体力学起源 270

11.1.2 计算流体力学基本原理 271

11.1.3 CFD软件简介 272

11.1.4 计算流体力学与计算传热学在粉尘爆炸中的应用 272

11.2 硫化矿尘爆炸过程数值模拟研究 273

11.2.1 FLUENT软件简介 273

11.2.2 基本控制方程组 274

11.2.3 湍流模型 275

11.2.4 燃烧模型 275

11.2.5 硫化矿尘扩散模拟 276

11.2.6 爆炸过程模拟 278

11.3 硫化矿尘燃烧爆炸多场耦合数值分析 280

11.3.1 COMSOL Multiphysics简介 280

11.3.2 粉尘燃烧爆炸守恒方程 281

11.3.3 硫化矿尘氧化数学模型 283

11.3.4 多场耦合作用过程 284

11.3.5 数值模拟及结果分析 284

11.4 本章小结 288

参考文献 289

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