受限空间内高分散性微米铝粉爆炸及抑爆特性的实验研究

发布时间：2018-04-14 19:53

本文选题：微米级 + 铝粉爆炸　；参考：《中国矿业大学》2017年硕士论文

【摘要】：铝粉是一种重要的金属工业原料,其制备属于高危冶炼行业,产生的大量微米级粉尘有严重的爆炸危险性。国内外学者对于铝粉爆炸和抑爆规律的研究取得了一定的成果,但在微观实验研究和定量化分析方面仍有一些不足。本文以我国铝粉事故频发及其造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失为研究背景,采用了实验和理论分析相结合的方法,研究了微米铝粉粒径、浓度、抑爆剂种类和添加量对于微米铝粉爆炸和抑爆特性的影响规律,取得以下主要研究成果:(1)研究了微米铝粉和抑爆剂及其混合物在空气中加热的反应动力学特性。微米铝粉在空气中的燃烧过程可分为5个阶段:稳定期、初始氧化阶段、晶型转变期、剧烈燃烧阶段和后期氧化阶段,其粒径越小,燃烧性能越强,初始氧化阶段和剧烈燃烧阶段的活化能越小。磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、二氧化硅和氯化钠5种抑爆剂的抑爆机理不同,可不同程度地改变微米铝粉的燃烧反应动力学特性。阻化效果与微米铝粉粒径、抑爆剂添加量和抑爆剂种类有关,微米铝粉粒径越大,抑爆剂添加量越大,微米铝粉的氧化诱导温度和剧烈燃烧温度越高,初始氧化阶段和剧烈燃烧阶段的活化能越大,磷酸二氢钙是首选的微米铝粉抑爆剂。(2)揭示了微米铝粉的浓度和粒径对爆炸特性参数和燃烧时间的影响规律。微米铝粉浓度不断增加,P_m、(dP/d_t)_m和k_(st)表现出先增大后减小的抛物线变化,P_(max)和(dP/dt)_(max)随微米铝粉粒径的增大呈指数衰减变化。定义一个新的参数——爆炸过程中微米铝粉的燃烧时间t,t随微米铝粉浓度的增大而减小,最后逐渐趋于平缓,呈指数衰减;随微米铝粉粒径的减小而减小,呈线性变化。微米铝粉的爆炸产物呈絮状分布,微米铝粉和其氧化物Al_2O_3共同存在,表明在爆炸过程中微米铝粉并未完全反应,有部分微米铝粉未参与爆炸。(3)模拟了微米铝粉粉尘在受限空间内的分散过程。微米铝粉粉尘云具有高度分散性和动态变化特性,只需很小的触发压力便能在瞬时形成可爆粉尘云。(4)阐明了微米铝粉爆炸抑爆效果的影响因素,抑爆效果与微米铝粉的粒径、抑爆剂种类、抑爆剂添加量密切相关。微米铝粉粒径越小,越难起到抑爆作用,本文中抑爆剂对于34-40μm铝粉的抑爆效果最好,对1-2μm铝粉的抑爆效果最差。5种抑爆剂能在不同程度上降低最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和爆炸指数,延长燃烧时间,磷酸二氢钙的抑爆效果最好,磷酸二氢铵不能用作微米铝粉的抑爆剂。增大抑爆剂的添加量,能增强抑爆效果,但是当抑爆剂添加量较小时,会产生“SEEP”现象,即抑爆剂添加量不足反而会促进爆炸。
[Abstract]:Aluminum powder is an important metal industrial raw material , and its preparation belongs to high - risk smelting industry . The research results are as follows : ( 1 ) The effect of particle size , concentration , type and additive amount of micron aluminum powder on the explosion and explosion characteristics of micron aluminum powder is studied . ( 3 ) The dispersion process of micron aluminum powder dust in confined space is simulated .

【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF123.23;O643.221

【参考文献】