硫化矿尘云爆炸强度与爆炸下限浓度试验研究

发布时间：2017-04-26 22:11

  本文关键词：硫化矿尘云爆炸强度与爆炸下限浓度试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为研究硫化矿尘云的爆炸强度与爆炸下限浓度两项参数,采用20L球形爆炸装置,依照GB/T 16425-1996、GB/T 16426-1996设定点火能量为10 k J,在60 g/m~3、250 g/m~3、500 g/m~3、750 g/m~3、1000 g/m~3、1500 g/m~3六个浓度基点,将含硫量与粒径作为主要影响因素,含硫量按小于10%、10%~20%、20%~30%分为D、C、B三个水平,粒径按200目筛下、300目筛下、500目筛下分为三个水平,建立二因素三水平完全试验。首先,由爆炸强度试验得到最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数;然后,通过爆炸下限浓度试验,获得爆炸下限浓度;最后,建立GRNN预测模型。主要工作如下:(1)评价了硫化矿尘的爆炸猛烈度与爆炸敏感度。各试验组的最大爆炸压力上升速率均不超过33 MPa·s~(-1),爆炸指数均不超过9 MPa·m·s~(-1),爆炸下限浓度均高于100 g/m~3,由相应标准确定硫化矿尘为弱爆炸性粉尘,爆炸猛烈度为St1级,爆炸敏感度弱。(2)获得了浓度对硫化矿尘最大爆炸压力的影响规律。随浓度增加,最大爆炸压力呈先增大后减小的趋势,经最大爆炸压力拟合曲线预测B200组、B300组、B500组、C200组的最大爆炸压力峰值依次为0.271 MPa、0.281 MPa、0.209 MPa、0.157 MPa,对应浓度依次为1220 g/m~3、1272 g/m~3、1000 g/m~3、843 g/m~3。(3)归纳了含硫量对硫化矿尘爆炸的影响规律。含硫量对硫化矿尘爆炸起最关键作用,含硫量低于15.96%,试验均不爆炸;含硫量高于17.12%,均有爆炸能力。临界含硫量为16%~17%,即超过临界含硫量表现为活性粉尘,低于临界含硫量表现为惰性粉尘。含硫量越大,硫化矿尘的爆炸压力越大。(4)总结了粒径与含硫量对爆炸持续时间的影响规律。同一含硫级,浓度在250 g/m~3内,爆炸持续时间受粒径影响大,粒径越大,爆炸持续时间越长。超过250 g/m~3,硫化矿尘爆炸持续时间由含硫量与粒径二者共同制约。(5)获得了爆炸下限浓度。B200组、B300组、B500组、C200组爆炸下限浓度依次为230 g/m~3、150 g/m~3、200 g/m~3、640 g/m~3。含硫量越高,爆炸下限浓度越低;粒径小于10μm时,高含硫组存在最优粒径(约为6.185μm)使粉尘形成最稳定的湍流度,对应的爆炸下限浓度最低,约为150 g/m~3。(6)分析了硫化矿尘的爆炸产物。试验均释放出超过940 ppm的SO_2气体,且爆炸产物表现为Fe~(2+)被氧化为Fe~(3+)的特征,因此,爆炸的主要参与物应为含Fe硫化物。(7)建立了GRNN预测模型。将含硫量、粒径、浓度、矿石含水率、Fe含量作为网络输入,对最大爆炸压力进行预测,平均预测误差均在7%以内,预测效果良好。
【关键词】：硫化矿尘云 爆炸强度 爆炸下限浓度 爆炸猛烈度 GRNN模型
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题来源及研究意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 高硫矿山粉尘来源及爆炸易发点11
• 1.3 粉尘爆炸机理11-13
• 1.4 粉尘爆炸基本条件13-14
• 1.5 粉尘爆炸特点14
• 1.6 粉尘爆炸影响因素14-15
• 1.7 研究现状15-19
• 1.7.1 粉尘爆炸机理研究16
• 1.7.2 粉尘爆炸特性参数研究16-18
• 1.7.3 粉尘爆炸防治措施研究18-19
• 1.8 主要研究内容与技术路线19-21
• 1.8.1 主要研究内容19
• 1.8.2 技术路线19-21
• 第二章 试验系统21-40
• 2.1 试验方案21
• 2.2 试验样品21-33
• 2.2.1 硫化矿尘制备22-27
• 2.2.2 硫化矿尘粒径分级与分析27-33
• 2.2.3 硫化矿尘含硫量及含Fe测定33
• 2.3 试验装置33-35
• 2.4 试验流程及依据35-39
• 2.4.1 点火头制备35-36
• 2.4.2 点火头性能校核36-38
• 2.4.3 硫化矿尘云爆炸强度试验38-39
• 2.4.4 硫化矿尘云爆炸下限浓度试验39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 硫化矿尘云爆炸强度试验研究40-68
• 3.1 典型硫化矿尘云爆炸压力曲线分析40-41
• 3.2 硫化矿尘云爆炸压力曲线分析41-59
• 3.2.1 可爆试验组42-52
• 3.2.2 不爆试验组52-59
• 3.3 硫化矿尘爆炸猛烈度分级59-60
• 3.4 浓度对最大爆炸压力影响分析60
• 3.5 含硫量对最大爆炸压力影响分析60-62
• 3.6 燃烧持续时间影响规律分析62-63
• 3.7 硫化矿尘云爆炸产物分析63-66
• 3.7.1 20L爆炸装置内爆炸残渣64-65
• 3.7.2 爆炸后二氧化硫检测65-66
• 3.8 本章小结66-68
• 第四章 硫化矿尘云爆炸下限浓度试验研究68-78
• 4.1 硫化矿尘云爆炸下限浓度确定68-75
• 4.1.1 B200组68-70
• 4.1.2 B300组70-72
• 4.1.3 B500组72-74
• 4.1.4 C200组74-75
• 4.2 硫化矿尘爆炸敏感度分级75-76
• 4.3 粒径与含硫量对硫化矿尘爆炸下限浓度的影响规律分析76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 第五章 基于GRNN模型的硫化矿尘云最大爆炸压力预测研究78-87
• 5.1 GRNN网络结构78-79
• 5.2 GRNN理论基础79-80
• 5.3 硫化矿尘云爆炸压力预测模型80-81
• 5.4 硫化矿尘云最大爆炸压力预测81-85
• 5.4.1 B200组81-82
• 5.4.2 B300组82-83
• 5.4.3 B500组83-84
• 5.4.4 C200组84-85
• 5.5 本章小结85-87
• 第六章 研究成果与展望87-89
• 6.1 研究成果87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-92
• 致谢92-93
• 攻读学位期间的研究成果93-94

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