[发明专利]一种用于矿井充填的有毒有害气体检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及到矿山充填技术领域，尤其涉及到一种用于矿井充填的有毒有害气体检测装置及方法。

背景技术

水泥、电石渣、磷石膏、煤矸石、粉煤灰、炉渣、黄磷渣等各类尾矿是矿山充填的主要原材料，由于部分原材料含有游离酸及选矿药剂（黄药、黑药、松醇油等），原材料之间或本身会相互发生一些复杂的化学生物反应而产生有毒有害气体。H₂S、SO₂、PH₃、CO₂是充填材料可能释放的气体。以H₂S为例，H₂S气体产生原因大体有二个方面：原矿硫本底值较高，尾矿填充区厌氧环境，致使尾矿含大量硫酸根及其它各种含硫物质，在生化反应的作用下，例如在厌氧条件下，硫酸盐还原菌(SRB)代谢、分解含硫有机物和含硫无机物，导致有毒气体硫化氢的产生；尾矿中残留的某些选矿药剂，在一定条件下发生化学反应，产生了H₂S等有毒气体，例如黄药、黑药、Na₂S₂O₃等药剂，在酸性条件下发生水解反应，产生硫化氢气体。这些有毒有害气体在地面充填料浆的制备过程不易察觉，但井下环境温度20～45℃，氧气不足，厌氧微生物活性高，此时会气体会逐渐释放并富集起来，对操作工人带来极大的安全隐患。在此背景下开发一种用于矿井充填的有毒有害气体检测装置及方法，用于指导充填配比的调整或原材料的预处理，保证安全生产是目前本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种用于矿井充填的有毒有害气体检测装置及方法，主要检测矿井充填过程可能产生的气体H₂S、SO₂、PH₃、CO₂。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种用于矿井充填的有毒有害气体检测装置及方法，包括氮气瓶（1）、充填料浆制备装置（2）、充填料浆添加装置（10）、电加热套（3）、气体鉴别装置（4）、（5）、（6）、（7）、安全阀（12）、阀门（9）、（13）、（14）、（15）、（16）、（17）、搅拌机（11）、尾气吸收装置（8）。

所述的氮气瓶氮气纯度在99%以上，氮气瓶通过连接管与阀门与充填料浆制备装置连接。

所述的充填料浆制备装置（2）包含搅拌机（11）及安全阀（12）。

所述安全阀（12）在充填料浆制备装置（2）内部压力为0.15Mpa自动打开。

所述充填料浆添加装置（10）附带阀门，位于充填料浆制备装置（2）上部，充填原材料的质量浓度在50%～75%，粒径在16mm以下。

所述电加热套（3）用于对充填料浆制备装置（2）的加热。

作为优选，气体在检测过程中，气体鉴别装置（4）、（5）、（6）、（7）之间通过导气管和阀门连接，瓶中依次装入浓度为0.5～5mol/L的醋酸铅溶液、硝酸银溶液、硝酸钡溶液、氢氧化钡溶液。

作为优选，尾气在吸收过程中，尾气吸收装置装有浓度为0.2～2 mol/L的氢氧化钾或其它可溶性碱溶液。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种用于矿井充填的有毒有害气体检测方法，包括以下步骤：

（1）检查装置的气密性；

（2）原材料按既定的比例通过充填料浆添加装置（10）添加到充填料浆制备装置（2）中，立即关闭充填料浆添加装置（10）的阀门，开启氮气瓶，打开阀门（9）、（13）、（14）、（15）、（16）、（17），对系统中存在的空气排除干净；

（3）关闭步骤2所述阀门，开启搅拌机（11），搅拌时间1～5min，搅拌速度60～80r/min，同时电加热套（3）开始对加热，加热温度在20～50℃，持续加热时间为72～90h；

（4）加热过程中，观察气体鉴别装置（4）中的现象，当生成黑色沉淀时表示有H₂S产生，持续加热12～24h后打开阀门14，当生成白色沉淀说明有PH₃气体产生；持续加热24～48h后打开阀门15，当生成白色沉淀说明有SO₂气体产生；持续加热48～72h后打开阀门16，当生成白色沉淀说明有CO₂气体产生；持续加热72h～90h打开阀门17。