硫化矿石堆自热过程复杂度变化趋势

为揭示硫化矿石堆自热过程的突变特性,提出一种基于实测温度数据研究矿石堆复杂度的新方法。以某硫铁矿矿石样品为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟矿石堆动态自热过程。在对近似熵方法检测动力学结构突变的有效性进行验证后,应用小波技术与近似熵方法对自热过程中矿石堆的复杂度进行定量分析。研究结果表明:矿石堆近似熵在0.61~0.90之间,随着深度的增大,矿石堆复杂度呈先增大后减小的趋势;局部区域的自热过程产生了明显突变,突变温度介于117.6~121.2℃之间;矿石堆复杂度变化趋势可分为3个阶段:相对平稳阶段、逐渐增大阶段和逐渐减小阶段。在复杂度逐渐增大阶段,矿石堆局部区域产生了明显自热。     

运用趋势混沌预测模型预测硫化矿石堆自热升温过程

为准确预测硫化矿石堆自热过程中的温度变化,根据硫化矿石堆的氧化升温特征建立温度趋势预测模型,在对趋势预测结果的差值序列进行混沌识别后,采用加权一阶局域法建立混沌预测模型。再将两者叠加构成趋势-混沌组合预测模型,并应用该模型对模拟矿石堆温度进行预测。研究结果表明:硫化矿石堆温度与时间的关系符合指数模型特征,利用此模型可对矿石堆温度变化趋势进行预测;趋势预测差值序列的关联维数为分数,Kolmogorov熵大于0,表明趋势预测差值序列中含有混沌项,可对其进行混沌预测;预测结果证实趋势-混沌组合预测模型具有很高的预测精度,能够很好地适用于硫化矿石堆自燃火灾的早期预测。     

硫化矿石动态自热率测定装置及其数值模拟

针对已有研究中硫化矿石自热特性测定方法的不足,设计了一种适用于用圆柱坐标-维导热方程和有关边界条件及初始条件就可以计算硫化矿石矿样的动态氧化自热速率的测定装置.该测定装置的主体为耐高温石英玻璃特殊反应器.反应器的长度远大于其直径,矿样的上下都有绝热层;通过分析反应器的排气口气体成分确定需要的氧气流量,以保证氧气供需平衡;供给的氧气经过预热,不会由于氧气温度低于矿样温度而吸收一部分矿样的氧化热.利用有限元分析软件ANSYS得出反应器内部硫化矿样各点在不同时刻的温度场分布,实现了温度场可视化三维输出.通过改变矿样参数,得出矿样不同松散系数时的温度变化,并比较了其自热的难易程度.模拟结果表明,将有限元分析技术与硫化矿样自热模拟实验相结合,实现温度场动态模拟的方法是可行的;克服了实验条件单一、周期长等不足,通过改变矿样参数进行多次计算,达到优化实验参数的目的.     

采场环境中硫化矿石氧化自热的影响因素

 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。     

硫化矿石堆自燃早期指标优选及预测方法

为研究硫化矿石自燃早期的氧化自热发展状况与规律,并寻求最优识别指标,对具有自燃倾向性的硫化矿石进行堆矿试验.试验结果表明,在矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期-氧浓度会有所减少,总体在17%～18%间波动,不能识别氧化所处的阶段:只有在临近自燃期才能测出SO2,同样不能作为自燃早期的征兆;矿堆温度的变化,明显反映了矿石堆氧化、自热至自燃这一过程,适宜作为早期预测矿石自燃的指标.应用指数曲线法建立了预测硫化矿石堆温度的数学模型.计算结果表明,预测模型准确、直观地反映了硫化矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期3个阶段,对矿石堆自燃火灾的早期预防有重要的理论价值和实践意义.     

基于未确知测度理论的硫化矿石爆堆自燃危险性评价

运用未确知测度理论,建立采场硫化矿石爆堆的自燃危险性评价模型.选取采场硫化矿石的氧化增重率、水溶性铁离子含量、矿堆中水溶液pH、矿石的含水量、矿物成分的ST值、矿石的自热幅度、矿石的着火点、矿石损失率、矿岩的环境温度、矿石堆的体积共12项指标作为未确知测度模型的判别指标;根据实测数据建立各指标的未确知测度函数,并利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出采场矿石爆堆的自燃危险性评价结果.用该方法对国内4座典型硫化矿山的采场矿石爆堆自燃危险性进行评价,评价结果与矿山实际情况完全相符.因此,这种新方法能够应用到硫化矿山开采时的采场矿石爆堆自燃危险性评价当中,并能解决采场矿石爆堆自燃危险性评价中的诸多因素不确定性问题,对其进行定量评价.     

硫化矿石自燃倾向性测试方法研究进展

 金属矿山开采之前开展硫化矿石自燃倾向性测试是预防矿山自燃火灾发生的重要手段之一。本文系统论述了硫化矿石自燃倾向性测试方法的研究成果,着重评述了硫化矿石自燃倾向性判定的吸氧速度法、传统的交叉点温度法、动态自热率测试法、绝热氧化法、金属网篮交叉点温度法、综合测试法、程序升温氧化法,以及TG-DSC联用法等。对其中某些方法的测试原理、操作步骤,以及存在的优缺点进行分析,将各种方法进行归纳分类,并对硫化矿石自燃倾向性测试方法的研究方向进行了展望。     

硫化矿石自燃灾害的脆性风险源

为了对硫化矿石自燃灾害进行客观、有效地分析,找出引发矿石自燃的致灾因子及其相互影响关系,引入脆性理论研究硫化矿石自燃灾害.根据硫化矿石自燃分别与致灾系统和孕灾系统的脆性联系,建立矿石自燃灾害脆性关联分析模型,并依据自燃矿石的物理化学特性、矿井地下开采的特点,提出相应的脆性因子.最后以某高硫矿为例,计算硫化矿石自燃灾害与其致灾系统、孕灾系统间的脆性联系熵值和波动熵.研究结果表明:硫化矿石自燃灾害与其致灾系统、孕灾系统间的脆性联系熵分别为-0.220 7±0.0811和-0.1301±0.218 7;波动熵分别为0.151 9和0.319 8.研究结果表明:该矿井下孕灾环境是构成矿石自燃承灾系统脆性的根本原因;选用合理的采矿方法、降低矿石损失率、减少堆积时间及改善通风条件等是控制矿山自燃灾害事故发生的关键.     

硫化矿石自燃的化学热力学机理研究

系统地综述了硫铁矿石氧化自燃的有关化学反应方程式，并用化学热力学的原理计算了有关反应过程的热效应，同时，应用试验方法确定了硫铁矿石在不同条件下的氧化过程所涉及的关键化学反应模式和反应速度及水的作用机理．该项研究结果对硫化矿矿井内火灾防治具有重要的指导作用．     

硫化矿石自燃火源探测的红外热成像方法

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.     

含砷低品位硫化铜矿生物堆浸工业试验

福建紫金山含砷低品位硫化铜矿年产300tCu和1000tCu生物堆浸工业试验结果表明:铜浸出率随着矿石粒度的减小而提高,矿石粒度为-30mm,浸出周期为270d,铜的浸出率达到80.58%;铜萃取率和电积电流效率随着浸出液pH值的降低和电积液中铁的质量浓度的增加而降低,当浸出液pH值下降到1.19时,铜萃取率下降到了50%;通过增加堆高、定期中和萃余液、增加负载有机相洗涤和活性炭+沙滤+气浮塔脱除电积原液中有机物等工艺改进后,降低了萃取剂、煤油和电能的消耗量,提高了铜的浸出速率,浸出周期为200d,铜浸出率为81.31%,铜萃取--电积的耗电量为2679.98kW.h.t-1,高纯阴极铜生产成本1.05万元.t-1.     

溶液电位及堆结构影响次生硫化铜矿生物堆浸的动力学

基于堆中溶液Fe3+与Fe2+的浓度比、颗粒空隙度、颗粒半径与各化学反应组分对次生硫化铜矿生物堆浸的影响,建立堆浸过程硫化矿细菌氧化反应速率动力学模型。计算与实验结果表明:模型仿真结果与实际结果较符合;堆浸过程次生硫化铜矿(辉铜矿)的氧化分为2个阶段,其中,辉铜矿反应步骤Ⅰ受溶液Fe3+浓度控制,随着Fe3+浓度增加,反应速率加快;反应步骤Ⅱ较反应步骤Ⅰ慢,为浸出反应的限制性步骤,Fe3+与Fe2+的浓度比是影响该反应步骤的关键因素。由于受扩散的限制,反应物颗粒粒径的增大导致浸出速率下降,但粒径过小时浸出率提高不明显。当喷淋强度由3.47/(m2.h)增加到69.00/(m2.h)时,浸出率逐渐下降,说明喷淋强度过大时,造成空隙间流体与颗粒孔道流体间界面剪切力过大,不利于物质传输与交换;当堆过高时,堆中离子的传输受阻,不利于次生硫化铜矿的浸出。     

高碱氧化铜矿堆浸过程中的化学沉淀与调控

以高碱氧化铜矿为研究对象,运用电镜扫描技术、X线衍射技术研究堆浸过程中化学沉淀的成分及沉淀物的表面形貌,并通过添加不同的防垢剂对化学沉淀进行调控.研究结果表明:CaSO4.2H2O沉淀是堆浸过程中化学沉淀的主要成分,属于一类沉淀物,不受pH控制.CaSO4·2H2O沉淀结晶受饱和度影响,扩散机制是晶核生长的主导机制.防垢剂对CaSO4·2H2O沉淀具有明显的溶蚀作用,其中以水解聚马来酸酐HPMA对CaSO4.2H2O的溶解效果最好,其添加量与对CaSO4·2H2O沉淀溶蚀能力呈指数函数关系,Ca2+的浓缩倍数最高可达到1078.54％.     

堆浸过程中矿岩散体粒间孔隙尺寸的演化规律

根据X射线CT技术无损伤地探测细菌浸出前、后矿岩散体介质孔隙结构特征,利用MATLAB环境编写程序对矿岩散体介质颗粒间横向及纵向孔隙尺寸分布进行统计,研究细菌浸出过程中矿岩散体粒间孔隙尺寸演化规律及其对溶浸液渗流特性的影响.研究结果表明:矿岩散体介质孔隙尺寸分布不均匀,分布范围广,基本呈正态规律分布;浸出后顶部区域中等孔隙和大孔隙数量增加,小孔隙数量减少,底部区域中等孔隙也有所增加,但小孔隙数量减少,横向大孔隙数量减少,纵向大孔隙数量变化不明显;浸出后平均孔隙尺寸比浸出前有所增大,大孔隙含量增加,加强了浸堆的渗流各向异性;微细颗粒的运移和沉积对孔隙尺寸演化影响程度最大.     

从硫化锌矿制备硫酸锌的工艺研究

以福建尤溪精Zn矿为原料,研究了制备ZnSO4的工艺条件.当Zn精矿粉粒度100%通过140目筛,在H2SO4介质中,以Fe(Ⅲ)盐作为氧化剂和催化剂,其矿粉、Fe(Ⅲ)、H2SO4的物质量之比为nZnS∶nFe(Ⅲ)∶nH2SO4=1∶2∶0.8时,90 ℃浸出5 h,可使矿石中Zn浸出率达到85%以上,所得产品(ZnSO4*7H2O)纯度可达到98%.     

辽宁某低品位金矿堆浸试验

辽宁某金矿金属矿物含量少,主要金属矿物为褐铁矿,脉石矿物主要为石英、黑云母、角闪石、条纹长石、绢云母、斜长石和粘土矿物.该矿石氧化程度高,其中可回收的元素为金,金含量约0.7 g/t.试验采用柱式堆浸,在原矿粒度0～15 mm,并对其中-2 mm粒级的矿石制粒处理,氰化钠浓度0.04％,pH值10～11,浸出时间27d条件下,获得浸渣品位0.11 g/t,浸出液中含金1.44 mg/L,金浸出率83％以上的浸出指标.     

含砷低品位硫化铜矿生物柱浸实验

介绍了含砷低品位硫化铜矿柱浸实验研究方法、装置和结果.实验在八根有机玻璃柱浸系统中进行,考察了细菌种类、矿石粒度、供氧条件及浸出周期等参数对浸出率的影响.结果表明,在-12mm粒度下,采用Z08090-O菌株浸出,浸出167d,铜浸出率为80.75%.对含大量黄铁矿且耗酸脉石少的矿石,酸的累积降低了采用普通驯化浸矿菌的铜浸出率,但采用激光诱变获得的耐低pH值浸矿菌,能够保持高效的铜浸出率.     

液力缓速器动态制动过程特性预测方法

为解决传统单纯设定已知缓速器动轮转速的仿真方法不能预测在瞬态制动过程中的转速变化及其相应流动特性问题,通过将整车惯量施加到动轮上,根据当前时刻流场压力分布积分所得的转矩计算角加速度,从而确定下一时刻的转速,将其作为流场仿真的转速输入.利用这种流场-转速耦合特性预测方法,对缓速器整个动态减速制动过程的内部流动行为进行动态仿真预测.仿真结果与试验数据对比表明:该方法对于模拟转速被动变化的动态制动过程具有较好的准确性,能够预测缓速器在自身流场和整车惯量的共同相互作用下,动轮的转速及制动转矩的变化规律.     

Auto-amplifying dynamic behavior of heap and convection in granular material

Two experiments have been carried out to understand the physical characteristics of surface heap and internal convection of granular material subjected to vertical vibration. The results show that they have a clear auteamplifying behavior. An effective force leading to the heap and cunvection has been obtained, which includes the square and cubic terms of the local height.     

弹丸高速挤进过程动态试验设计与分析

该文设计一种可反复使用的动态模拟弹丸挤进过程的机电实验装置,用于模拟弹丸高速挤进膛线的塑性变形过程,通过仿真分析试验装置中撞击体碰撞和推杆推动弹丸挤进膛线的过程,获得了推杆和弹丸的运动状态以及挤进动力和挤进阻力随时间的变化曲线。仿真计算发现,挤进最大阻力值与常用的经验挤进阻力值相差小于10%,表明该动态试验装置能有效模拟弹丸动态的挤进过程,所采用的仿真分析模型和参数选取合理,能为深入研究挤进规律提供有效试验手段和仿真方法。