[发明专利]一种硫化矿升温氧化实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属矿山地下开采技术领域，具体是一种硫化矿升温氧化实验装置。

背景技术

准确测定硫化矿石的自燃倾向性，可以为矿床开采设计提供依据，以便正确选择采矿方法、通风系统、回采顺序以及采取防火措施，从而达到避免盲目设计、节省投资、保证安全的目的。矿石的自燃倾向性是指矿石中所有矿物的综合自燃倾向性，而不是单一矿物的自燃倾向性。矿石中与自燃倾向性有关的主要特征是矿石的物质组成、各组分的结构特征、氧化速度、自热特性、着火温度等，其中矿石的动态氧化自热速率指标尤其重要。虽然纯硫化矿物的标准反应热可以根据化学热力学的方法进行计算，不纯矿物的燃烧热也可以用热工学的测热仪器加以测定，但这些测定不能反映硫化矿石在不同温度条件下的动态氧化放热过程和多种复合化学反应的模式。由于井下环境复杂、含硫量较低的矿石氧化速度较慢、会影响井开采活动等原因，大部分研究不宜放在井下，宜放在实验室。针对硫化矿石氧化实验，设计了一套升温氧化装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化矿升温氧化实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硫化矿升温氧化实验装置，由恒温箱、温度探头、二氧化硫变送器和无纸记录仪组成；在恒温箱上层外壳垂直打孔，穿透保温层至恒温箱箱体内部工作室，通过该孔放置温度探头，温度探头共有四支，其中两支温度探头测量矿石堆内部温度，一支探头测量硫化矿表面温度，一支探头测量工作室环境温度，四支温度探头与无纸记录仪相连接，连续监测恒温箱工作室、硫化矿堆表面及内部温度；恒温箱顶部还设有排气孔，在恒温箱的排气孔处固定了一个直角弯曲的金属管道，在金属管道的出口处放置二氧化硫变送器，二氧化硫变送器通过二芯屏蔽线与无纸记录仪相连，连续监测硫化矿升温氧化释放的二氧化硫浓度。

作为本发明进一步的方案：无纸记录仪能够记录保存测量数据并通过U盘导出到电脑。

作为本发明进一步的方案：温度探头为接触式探头。

作为本发明进一步的方案：温度探头、二氧化硫变送器、排气孔与恒温箱连接处的缝隙采用橡皮泥封堵。

作为本发明进一步的方案：恒温箱进行升温实验时，手动调节温度，从室温开始，每次上调5摄氏度，并以5分钟为周期上调温度，即5摄氏度的升温时间和保温时间共为5分钟。

作为本发明进一步的方案：所述硫化矿升温氧化实验装置的模拟实验过程，包括以下步骤：

1)依据矿山井下正常温度，设定环境初始温度为26℃，保持恒温；

2)通过无纸记录仪观察恒温箱工作室中矿石堆内部温度、表面温度变化；

3)待矿石堆内部温度、表面温度与环境初始温度相差不超过0.3℃时，开始给恒温箱升温，升温3℃；

4)等到矿石堆内部、表面温度再次与环境温度相差不超过0.3℃时，再次把恒温箱温度上调3℃；

5)如此反复循环上调温度一直到有二氧化硫产生时，便不再上升温度，保持上一温度不变，观察实验变化。

作为本发明进一步的方案：所述矿石堆在实验前一小时内制造。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本装置可研究硫化矿石堆氧化-自热-自燃整个过程，并且能通过温度变化和产生的二氧化硫浓度分析反应状态，同时能考虑多因素多水平的影响。可以实现硫化矿石氧化自燃在实验室内施行；可以人为改变实验条件进而得到不同的实验结果，模拟矿井现场的各种环境因素影响，测定所需的时间短。

附图说明

图1是硫化矿升温氧化实验装置图；

图2是温度探头孔布置图；

图3是A类矿石堆各温度变化图；

图4是A类矿石堆二氧化硫浓度变化图；

图5是A类矿石堆环境温度与靠边内部温度趋势线图；

图6是A类矿石堆环境温度与靠边内部温度速率图；

图中：1-恒温箱、2-温度探头、3-无纸记录仪、4-二氧化硫变送器、5-金属管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1