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FeS2热自燃是硫化矿发生热灾害的主要原因,也是金属矿山在采矿工程中面临的严重灾害之一。硫化矿热灾害不仅会造成矿石浪费,设备损害,经济损失,还会因为硫化矿石氧化自燃过程中产生有毒有害气物质导致环境污染,作业条件恶化,甚至严重影响到工人健康和生命安全。因此必须从本质上对FeS2热自燃机理特性及其危险性进行深入系统的评价和研究,从而从根本上预防和遏制硫化矿山热灾害发生。以前人已取得的成果为基础,采用理论分析与实验测试相结合的技术手段,在FeS2热自燃反应机理、热分析动力学和热动力学参数、热分析影响因素以及热危险性评估方面开展研究工作,主要研究内容和结论如下:(1)采用热分析技术将FeS2受热氧化自燃分为三个阶段,并分析不同阶段反应机理。综合运用XRD和XRF技术分析检测出FeS2样品成分含量,联合DSC和TG曲线将FeS2热自燃过程分为低温受热阶段、氧化自燃阶段和燃烧结束阶段。根据质量守恒定律得出:低温受热阶段内主要发生Fe3FeSiO4(OH)5分解反应;氧化自燃阶段内FeS2发生氧化反应,反应生成产物包含Fe2O3和FeO;氮气气氛下FeS2发生高温分解反应。(2)获得了FeS2热自燃的热分析动力学和热动力学参数。通过Popescu法和Coats-Redfem法确定FeS2样品氧化反应机理模式函数,运用FWO法计算FeS2样品活化能平均值,基于过渡态理论解释了FeS2样品受热氧化反应过程存在的动力学补偿效应,计算了FeS2样品自加速分解温度,根据化学反应动力学方法得出FeS2样品热曲线峰顶温度的活化熵变(S≠),活化焓变(H≠)和活化吉布斯自由能变(G≠)。(3)采用多指标多因素的方法研究FeS2氧化自燃的变化规律。升温速率、样品粒径和样品质量对FeS2样品热自燃反应的影响呈正相关性,随着升温速率、样品粒径和样品质量的增大,热分析曲线向高温方向移动,表征参数逐步升高;空气流量对FeS2样品热自燃反应的影响呈负相关性,随着空气流量的增大,热分析曲线向低温方向移动,表征参数降低。(4)建立FeS2热危险性评估模型。基于反应热、燃烧热,化学物质的安全系数和活化能三个指标对FeS2进行危险性预测和热危险性评估,采用活化能指标分析升温速率、样品质量、样品粒径和空气流量对FeS2热危险性影响。