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硫化矿石结块机理及检测技术研究与应用

作　者: 邓艳星
导　师: 李孜军
学　校: 中南大学
专　业: 安全管理工程
关键词: 硫化矿石结块机理影响因素检测技术
分类号: TD871
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

硫化矿石结块是硫化矿床开采与加工过程中长期存在而又难以解决的问题,一直以来都被视为硫化矿企业的重大安全隐患。研究结块的影响因素及结块检测技术,能够为制定结块预防措施、减少结块造成的损失提供依据。本文通过收集和查阅相关文献,在对国内外有关结块机理、结块检测技术研究现状进行系统综述的基础上,采用理论分析、实验测定与数值模拟相结合的方法,对影响硫化矿石结块的因素进行分析,提出了新的结块特性检测方法和结块预防措施。本文的主要研究内容和成果如下：(1)建立硫化矿石结块的事故树,定性分析影响结块的各种因素,并运用逻辑运算和布尔代数化简法则,求得结块的最小割(径)集,找出引起结块的各种因素组合。根据结构重要度的近似判定法则,初步确定了主要影响因素的大小顺序。在此基础上对各主要影响因素进行分析,将结块的综合机理分为三类：溶解性机理、化学反应理论和物理机理。(2)提出了结块情况的表征方法,从以往的定性观察上升到定量评价,除了常用的氧化增重法和结块率法以外,又提出了一种改进的单轴测试法(COSTT),对结块特性进行多角度分析,该方法不仅可以测定屈服强度,还可以测定工程上更为关心的材料极限强度、应变等力学参数。与其他方法相比,更直观精确；同时还可对各因素进行耦合分析,为以后防结块剂或防结块剂的研究提供了技术参考。(3)采用单因素实验和正交实验法相结合,选取温度、湿度、含水量、粒度四个因素为指标,通过正交实验法分析定性得出其影响程度的大小顺序：温度>含水量>湿度>粒度。实验表明,改变这些因素能显著改变各硫化矿石的结块情况。(4)在单因素实验和正交实验的基础上,使用响应面法进行优化,对实验数据进行回归分析,得出温度、湿度、粒度和含水量与结块率之间的回归方程：R2=0.881,上式中X1、X2、X3、X4分别是指温度、湿度、粒度和含水量的水平值,并非具体数值。该式表明,各因素对结块率的影响不是简单的一次关系,而是二次关系,X1X4和X2X4项的系数较大,所以温度与含水量、湿度与含水量的交互作用较明显,其他各因素间的交互作用不明显。(5)提出了结块的防治措施：物理法、化学法和工艺法；并从管理层面提出几点建议。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 选题的目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状及评价  11-18
    1.2.1 结块机理的研究现状和进展  11-12
    1.2.2 结块影响因素的研究现状  12-13
    1.2.3 结块检测技术的研究现状和进展  13-16
    1.2.4 防结块剂的应用与发展  16-18
  1.3 主要研究内容与技术路线  18-21
    1.3.1 研究内容  18-19
    1.3.2 技术路线  19-21
第二章硫化矿石结块的机理研究  21-33
  2.1 结块的事故树分析  21-25
    2.1.1 事故树的建造  21-22
    2.1.2 事故树分析  22-25
  2.2 结块的主要影响因素  25-28
    2.2.1 化学组成  25-26
    2.2.2 粒度(比表面积)  26-27
    2.2.3 含水量  27
    2.2.4 温度  27
    2.2.5 湿度  27-28
    2.2.6 压力  28
    2.2.7 时间  28
  2.3 结块综合机理  28-31
    2.3.1 溶解性机理  29-30
    2.3.2 化学反应理论  30-31
    2.3.3 物理机理  31
  2.4 本章小结  31-33
第三章硫化矿石结块检测技术  33-44
  3.1 结块情况的表征方法  33
  3.2 结块的检测方法  33-42
    3.2.1 氧化增重法  33-34
    3.2.2 结块率法  34-35
    3.2.3 单轴测试法  35-42
  3.3 本章小结  42-44
第四章硫化矿石结块主要影响因素的实验室检测与分析  44-73
  4.1 矿样加工及有关参数的测定  44-45
  4.2 各矿样粒度分布测定  45-48
  4.3 单因素实验  48-57
    4.3.1 含水量  48-52
    4.3.2 粒度  52-55
    4.3.3 温度  55-57
    4.3.4 湿度  57
  4.4 结块影响因素的正交实验  57-65
    4.4.1 实验数据及处理  58-61
    4.4.2 实验结果分析  61-65
  4.5 硫化矿石结块的动力学研究  65-72
    4.5.1 响应面法  65-66
    4.5.2 实验设计  66
    4.5.3 实验结果及分析讨论  66-70
    4.5.4 实验数据处理及方程的回归  70-72
  4.6 本章小结  72-73
第五章硫化矿石结块的防治与管理  73-81
  5.1 硫化矿石结块现象及其种类  73-74
  5.2 结块的防治措施  74-77
    5.2.1 物理法  74-75
    5.2.2 化学法  75-76
    5.2.3 工艺法  76-77
  5.3 管理方法  77-80
    5.3.1 采场矿堆安全检查,编制结块应急预案  77-78
    5.3.2 加强目标管理  78
    5.3.3 采用系统管理的原则  78-79
    5.3.4 建立健全结块现场管理体系  79-80
  5.4 本章小结  80-81
第六章结论及展望  81-84
  6.1 本论文的主要结论  81-82
  6.2 论文的主要创新点  82-83
  6.3 有待进一步研究的内容  83-84
参考文献  84-90
附录: 实验数据及照片  90-105
  附录1 实验数据  90-96
  附录2 实验照片  96-105
致谢  105-106
攻读硕士学位期间的研究成果及获奖  106

硫化矿石结块机理及检测技术研究与应用

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