CN114295675B - 一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,包括箱体以及设置在箱体中的着火温度测试单元、氧化速度测试单元和粉尘扩散测试单元;本发明还公开了一种硫化矿尘爆炸危险性评价的方法,该方法包括:一、加入硫化矿粉尘样品;二、着火温度试验;三、氧化试验;四、分散性能试验;五、硫化矿尘爆炸危险性评价。本发明的装置通过设置各测试单元以检测获得着火温度、氧化性能和分散性能的数据,从而得出硫化矿尘爆炸危险性评价结果,提高了结果准确性;本发明的评价方法对硫化矿粉尘爆炸的点火阶段、爆炸发展阶段和爆炸阶段的相关指标分别进行评价再进行综合评价,全面并贴近真实情况,提高了硫化矿粉尘爆炸危险性评价结果的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于矿尘检测技术领域,具体涉及一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置与方法。
背景技术
我国含硫金属矿山数目较多且开采量大,硫化矿尘爆炸事故时有发生。在含硫金属矿山的爆破、开采、运输等作业过程中,由于岩石破碎和通风扬尘,会产生大量的硫化矿尘并分散成粉尘云,一定浓度的粉尘云一旦在一定的氧浓度下遇到足够能量的点火源,便会发生粉尘爆炸事故。含硫金属矿山的生产现场中悬浮在空气中的粉尘粒径分布较细,相比实验室条件下更容易被点燃,且在矿井下容易产生岩石、金属碰撞火花、电路短路火花以及硫化矿自燃高温火源等点火能量,同时矿井下工作人员的呼吸和开采机器设备需要通风供氧,具备点火条件中的氧浓度,这些条件均加剧了含硫金属矿山中硫化矿尘的爆炸危险性。硫化矿尘在井下有限空间内会发生剧烈爆炸会释放巨大能量,其危险性极大,会造成人员伤亡、设备损坏、生产中断、矿产资源浪费等损失。
现有技术中采用高能量化学点火装置进行爆炸性试验,以评价硫化矿尘爆炸危险性。由于高能量化学点火头本身具有一定的爆炸危险性,已受国家安全监管部门管制,传统的引爆试验将不再具备试验条件。另外,该传统的爆炸试验对粉尘爆炸性的鉴定参数是建立在粉尘已经发生爆炸的前提下进行的,无法对粉尘发生爆炸的潜在危险性进行量化评价。传统的爆炸实验具有一定的危险性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置。该装置通过在箱体中设置着火温度测试单元、氧化速度测试单元和粉尘扩散测试单元,分别用于对硫化矿粉尘样品的着火点高低、氧化速度的快慢和粉尘的分散与变化情况进行检测,以获得硫化矿粉尘样品的着火温度、氧化性能和分散性能的数据,从而得出于硫化矿尘爆炸危险性评价结果,提高了各测试过程的准确性,从而提高了硫化矿尘爆炸危险性评价的结果准确性。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,其特征在于,包括箱体,以及自左而右依次设置在箱体中的着火温度测试单元、氧化速度测试单元和粉尘扩散测试单元;
所述着火温度测试单元包括加热台面,以及设置在加热台面上的台面温度探头、样品温度探头和第一加热控制器;
所述氧化速度测试单元包括恒温油浴箱和放置在恒温油浴箱中的锥形瓶,所述锥形瓶中设置有氧气浓度检测探头,且锥形瓶的瓶口密封并与膨胀气体收集袋连通,所述恒温油浴箱中设置有加热介质温度探头以及第二加热控制器;
所述粉尘扩散测试单元包括扩散室和设置在扩散室内壁上的粉尘浓度检测仪、设置在扩散室底部的粉尘分散装器,所述粉尘分散装器通过气源连接管道与气源连接,所述箱体的右侧壁上对应开设有容纳气源连接管道的供气口;
所述箱体的正面上对应火温度测试单元、氧化速度测试单元和粉尘扩散测试单元的位置处分别安装有独立透明的箱门,且箱体的左侧壁上设置有操纵面板和显示面板,右侧壁上开设有供电接口和信息传输口;
所述台面温度探头、样品温度探头、第一加热控制器、氧气浓度检测探头、加热介质温度探头、第二加热控制器和粉尘浓度检测仪通过信号连接线与操纵面板和显示面板连接。
上述的一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,其特征在于,所述箱体中的着火温度测试单元、氧化速度测试单元和粉尘扩散测试单元相邻之间均设置有隔热板。
上述的一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,其特征在于,所述箱体的右侧壁上还设置有急停按钮,且急停按钮与电源与气源切断控制器连接。
另外,本发明还公开了一种利用上述的装置进行硫化矿尘爆炸危险性评价的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、开启硫化矿尘爆炸危险性评价的装置的箱门,分别向着火温度测试单元中的加热台面、氧化速度测试单元中的锥形瓶和粉尘扩散测试单元中的粉尘分散装器中加入硫化矿粉尘样品,然后关闭箱门;
步骤二、通过操纵面板控制第一加热控制器使得步骤一中盛放硫化矿粉尘样品的加热台面进行升温,分别采用台面温度探头测定加热台面的温度T1,采用样品温度探头测定硫化矿粉尘样品的温度T2,当T2≥450℃或T2-T1≥250℃时,认定硫化矿粉尘样品着火,或通过对应的箱门观察硫化矿粉尘样品中有明显的火焰燃烧、无火焰燃烧,也认定硫化矿粉尘样品着火,否则认为硫化矿粉尘样品无法点燃,无爆炸危险性;
步骤三、通过操纵面板控制第二加热控制器并通过恒温油浴箱对步骤一中加入硫化矿粉尘样品的锥形瓶进行加热,采用加热介质温度探头检测控制加热介质的温度,使得硫化矿粉尘样品吸收氧气进行氧化试验,并采用氧气浓度检测探头检测锥形瓶的氧气浓度,根据式(1)计算硫化矿粉尘样品的氧化速度,然后对硫化矿粉尘样品的氧化性能赋值N;
其中为氧气浓度变化率,%;c1、c2分别为氧化试验前和试验后锥形瓶内的氧气体积浓度,%;t为氧化时间,h;
步骤四、通过操纵面板控制气源向步骤一中加入硫化矿粉尘样品的粉尘分散装器中通入气体,并调节气体的压力对硫化矿粉尘样品进行喷射分散,同时通过操纵面板控制粉尘浓度检测仪记录硫化矿粉尘样品分散后的浓度变化情况,然后对硫化矿粉尘样品的分散性能赋值S;
步骤五、将步骤三中得到的硫化矿粉尘样品的氧化性能赋值N和步骤四中得到的硫化矿粉尘样品的分散性能赋值S代入评价模型中,计算得到硫化矿粉尘样品的爆炸危险性评价结果Q,然后对Q进行量化分级,获得硫化矿粉尘的爆炸危险性;所述评价模型为:Q=bN+cS,其中b、c分别为N和S的系数。
本发明基于硫化矿粉尘爆炸的机理及爆炸发生条件定义了新的硫化矿尘爆炸危险性评价方法,即通过测试硫化矿尘具备粉尘爆炸条件的程度来评价其爆炸危险性,具体测试条件为点火温度、氧化速度和扩散性能。获得硫化矿粉尘的着火性能、氧化性能和分散性能,并将这三者综合作为硫化矿粉尘爆炸危险性的评价指标,经赋值分级后带入评价模型中进行计算,代入评价模型获得硫化矿粉尘样品的爆炸危险性评价结果,并进行量化分级,从而获得硫化矿粉尘的爆炸危险性。
本发明的评价方法不仅包括对硫化矿粉尘爆炸的爆炸阶段的评价,还涵盖了硫化矿粉尘爆炸的点火阶段与爆炸发展阶段,更加贴合硫化矿粉尘爆炸的真实过程,更具有全面性,从而提高了硫化矿粉尘爆炸危险性评价结果的合理性、准确性和可靠性。
上述的方法,其特征在于,步骤三中所述氧化性能赋值N根据氧化速度取值为(1~5),其中,1代表氧化速度极慢,2代表氧化速度较慢,3代表氧化速度一般,4代表氧化速度快,5代表氧化速度极快;所述氧化性能赋值1~5分别对应氧气浓度变化率为:
上述的方法,其特征在于,步骤四中所述分散性能赋值S根据分散性能取值为(1~5),其中,1代表极难分散,2代表分散性较差,3代表分散性一般,4代表分散性好,5代表分散效果极佳;所述分散性能赋值1~5对应硫化矿粉尘样品浓度在硫化矿粉尘样品爆炸浓度下限0.2kg/m3以上的持续时间t为:t≤2s、2<t≤4s、4<t≤6s、6<t≤8s、t>8。
上述的方法,其特征在于,步骤五中所述评价模型中b=0.6,c=0.4。
上述的方法,其特征在于,步骤五中所述爆炸危险性评价结果Q进行量化分级的具体内容为:Q=1~2,危险性等级为弱;2<Q≤3,危险性等级为中;3<Q≤4,危险性等级为较强,4<Q≤5,危险性等级为强。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的装置通过在箱体中设置着火温度测试单元、氧化速度测试单元和粉尘扩散测试单元,分别用于对硫化矿粉尘样品的着火点高低、氧化速度的快慢和粉尘的分散与变化情况进行检测,以获得硫化矿粉尘样品的着火温度、氧化性能和分散性能的数据,从而得出于硫化矿尘爆炸危险性评价结果,提高了各测试过程的准确性,从而提高了硫化矿尘爆炸危险性评价的结果准确性。
2、本发明的装置通过在着火温度测试单元中分别设置检测加热台面与硫化矿粉尘的温度探头,充分考虑了测试环境因素的影响,从而减少了着火温度误差,有利于提高了硫化矿尘爆炸危险性评价结果的准确性。
3、本发明的装置通过在氧化速度测试单元中将锥形瓶的瓶口密封并与膨胀气体收集袋连通,用于平衡锥形瓶中硫化矿粉尘样品加热过程中的压力变化,进一步保证了氧化速度测试过程的顺利进行,提高了评价过程的安全性。
4、本发明的装置通过在粉尘扩散测试单元中利用气体压力对硫化矿粉尘样品进行喷射分散,并采用粉尘浓度检测仪记录硫化矿粉尘样品的分散与变化情况,提高了硫化矿粉尘在空气中的稳定性能结果的准确性。
5、本发明的评价方法对硫化矿粉尘爆炸的点火阶段、爆炸发展阶段和爆炸阶段的相关指标分别进行评价再进行综合评价,更加贴合硫化矿粉尘爆炸的真实过程,更具有全面性,从而提高了硫化矿粉尘爆炸危险性评价结果的准确性和可靠性。
6、本发明的评价过程仅需对硫化矿粉尘样品的着火温度、分散情况及氧化速度进行检测,即可获得硫化矿粉尘的全面氧化和扩散性质,工艺简单,对实现条件要求低,且无需使用化学点火等耗材,降低了评价成本。
7、本发明的评价过程相对温和,不会产生爆炸冲击波,评价过程更为安全,可应用于生产现场。
8、本发明的评价周期较短,可在短时间内获得评价结果,提高了评价效率。
9、本发明定义了新的粉尘爆炸危险性评价方法,实现了对金属硫化矿山中的硫化矿尘爆炸危险性进行更全面准确的评价,从而达到有针对性地预防粉尘爆炸事故发生的目的。
10、本发明提出了可靠的硫化矿尘爆炸危险性评价模型及分级标准,从而快速获得硫化矿粉尘的爆炸危险性,并依据评价结果采取相应的预防措施,为硫化矿合理安全投资与规划提供了参考。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置的结构示意图。
图2为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置的左视图。
图3为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置的右视图。
图4为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置的俯视图。
图5为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置中着火温度测试单元的结构示意图。
图6为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置中氧化速度测试单
元的结构示意图。
图7为本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置中粉尘扩散测试单
元的结构示意图。
图8为本发明硫化矿尘爆炸危险性评价的方法测试流程图。
附图标记说明:
1—箱体; 1-1—操纵面板; 1-2—显示面板;
1-3—箱门; 1-4—供气口; 1-5—供电接口;
1-6—信息传输口; 1-7—急停按钮; 1-8—隔热板;
1-9—气源连接管道; 1-10—信号连接线; 1-11—电源与气源切断控制器;
2—着火温度测试单元;2-1—加热台面; 2-2—台面温度探头;
2-3—样品温度探头; 2-4—第一加热控制器; 3—氧化速度测试单元;
3-1—恒温油浴箱; 3-2—锥形瓶; 3-3—氧气浓度检测探头;
3-4—膨胀气体收集袋;3-5—加热介质温度探头;3-6—第二加热控制器;
4—粉尘扩散测试单元;4-1—扩散室; 4-2—粉尘浓度检测仪;
4-3—气源; 4-4—粉尘分散器。
具体实施方式
本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置通过实施例1进行详细说明。
实施例1
如图1~图7所示,本实施例用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置包括
箱体1,以及自左而右依次设置在箱体1中的着火温度测试单元2、氧化
速度测试单元3和粉尘扩散测试单元4;
所述着火温度测试单元2包括加热台面2-1,以及设置在加热台面2-1
上的台面温度探头2-2、样品温度探头2-3和第一加热控制器2-4;
所述氧化速度测试单元3包括恒温油浴箱3-1和放置在恒温油浴箱3-1中的锥形瓶3-2,所述锥形瓶3-2中设置有氧气浓度检测探头3-3,且锥形瓶3-2的瓶口密封并与膨胀气体收集袋3-4连通,所述恒温油浴箱3-1中设置有加热介质温度探头3-5以及第二加热控制器3-6;
所述粉尘扩散测试单元4包括扩散室4-1和设置在扩散室4-1内壁上的粉尘浓度检测仪4-2、设置在扩散室4-1底部的粉尘分散装器4-4,所述粉尘分散装器4-4通过气源连接管道1-9与气源4-3连接,所述箱体1的右侧壁上对应开设有容纳气源连接管道1-9的供气口1-4;
所述箱体1的正面上对应火温度测试单元2、氧化速度测试单元3和粉尘扩散测试单元4的位置处分别安装有独立透明的箱门1-3,且箱体1的左侧壁上设置有操纵面板1-1和显示面板1-2,右侧壁上开设有供电接口1-5和信息传输口1-6;
所述台面温度探头2-2、样品温度探头2-3、第一加热控制器2-4、氧气浓度检测探头3-3、加热介质温度探头3-4、第二加热控制器3-6和粉尘浓度检测仪4-2通过信号连接线1-10与操纵面板1-1和显示面板1-2连接;
本实施例的装置在箱体1中设置着火温度测试单元2、氧化速度测试单元3和粉尘扩散测试单元4,首先,通过在着火温度测试单元2中设置加热台面2-1和第一加热控制器2-4,用于放置硫化矿粉尘样品并控制对放置在加热台面2-1上的硫化矿粉尘样品进行加热,同时在加热台面2-1上设置台面温度探头2-2用于检测受环境影响的加热台面2-1的实时温度,设置样品温度探头2-3用于检测硫化矿粉尘在受热过程中的实时温度,通过分别设置检测加热台面与硫化矿粉尘的温度探头,充分考虑了测试环境因素的影响,并可参考环境因素的影响作用对样品温度探头2-3的检测结果进行修正,从而减少了着火温度误差,有利于提高硫化矿尘爆炸危险性评价结果的准确性。
本实施例的装置通过在氧化速度测试单元3中设置恒温油浴箱3-1和放置在恒温油浴箱3-1中的锥形瓶3-2,利用锥形瓶3-2放置硫化矿粉尘样品,利用第二加热控制器3-6控制放置在恒温油浴箱3-1中的加热介质如硅油对锥形瓶3-2中的硫化矿粉尘样品进行传导加热,模拟硫化矿粉尘在着火高温下的氧化环境,为氧化速度测试提供单独的空间,有效检测硫化矿粉尘样品在高温下吸收氧气的速度,并通过在恒温油浴箱3-1中设置加热介质温度探头3-5检测加热介质的温度以控制加热程度,提高了加热温度的稳定性,同时防止温度过高导致硫化矿粉尘样品着火发生危险,保证了氧化速度测试过程的顺利进行;通过在锥形瓶3-2中设置氧气浓度检测探头3-3,实时对锥形瓶3-2中模拟的氧化环境中的氧气浓度变化情况进行检测,并通过后续计算获得硫化矿粉尘的氧化速度参数,同时将锥形瓶3-2的瓶口密封并与膨胀气体收集袋3-4连通,用于平衡锥形瓶3-2中硫化矿粉尘样品加热过程中的压力变化,防止冲开锥形瓶3-2的瓶塞或导致锥形瓶胀裂,进一步保证了氧化速度测试过程的顺利进行。
本实施例的装置通过在粉尘扩散测试单元4中设置粉尘分散装器4-4,且粉尘分散装器4-4通过气源连接管道1-9与气源连接,利用气源为粉尘分散装器4-4提供压缩空气压力源,从而控制硫化矿粉尘样品在扩散室4-1中的进行喷射分散,使得硫化矿粉尘样品发生运动,产生分散与变化,同时利用设置在扩散室4-1内的粉尘浓度检测仪4-2准确、全面地记录硫化矿粉尘样品的分散与变化情况,从而判断硫化矿粉尘样品分散状态的好坏,进而获得硫化矿粉尘在空气中的稳定性能。
另外,本实施例的装置在箱体1的正面上对应火温度测试单元2、氧化速度测试单元3和粉尘扩散测试单元4的位置处分别安装有独立透明的箱门1-3,通过开启箱门1-3实现各单元中硫化矿粉尘样品的送入和取出,且对各测试单元中的测试过程以及硫化矿粉尘样品的变化进行实时观测,以便及时调整各测试过程;在箱体1的左侧壁上设置操纵面板1-1和显示面板1-2,通过操控面板1-1方便设定各测试参数并调整装置的状态,通过显示面板1-2用于显示当前装置状态、测试进行状态等情况,直观方便;同时,在箱体1的右侧壁上开设供电接口1-5和信息传输口1-6,分别用于容纳该装置的电连接线路、气源连接通道和信息连接线路如数据采集连接线通过并连接,实现了各线路的分类收纳,清楚方便。
本实施例的装置中设置台面温度探头2-2、样品温度探头2-3、第一加热控制器2-4、氧气浓度检测探头3-3、加热介质温度探头3-4、第二加热控制器3-6和粉尘浓度检测仪4-2通过信号连接线1-10与操纵面板1-1和显示面板1-2连接,通过显示面板1-2对各测试过程中的工艺参数如温度、氧气浓度和硫化矿粉尘样品的浓度等数据进行输出、记录、存储,并用于后续分析,并通过信号连接线1-10使得操纵面板1-1中的控制器分别加热台2上的第一加热控制器2-4、与恒温油浴箱3-1中的第二加热控制器3-6以及粉尘扩散测试单元4的粉尘分散器4-4连接,从而对加热表面2-1、恒温油浴箱3-1中加热介质的加热温度以及粉尘喷粉等参数进行控制调节,以进一步准确模拟硫化矿粉尘在着火高温下的氧化环境。
综上,本实施例的装置通过在箱体1中设置着火温度测试单元2、氧化速度测试单元3和粉尘扩散测试单元4,依次对硫化矿粉尘样品的着火点高低、氧化速度的快慢和粉尘的分散与变化情况进行检测,以获得硫化矿粉尘样品的着火温度、氧化性能和分散性能的数据,从而得出于硫化矿尘爆炸危险性评价结果,提高了各测试过程的准确性,从而提高了硫化矿尘爆炸危险性评价的结果准确性。
进一步地,本实施例中所述箱体1中的着火温度测试单元2、氧化速度测试单元3和粉尘扩散测试单元4相邻之间均设置有隔热板1-8。本实施例通过设置隔热板1-8,对加热台面2-1和恒温油浴箱3-1起到保温作用,同时减少了测试过程中的各单元之间的互相干扰和影响,进一步提高了检测的准确性。
进一步地,本实施例中所述箱体1的右侧壁上还设置有急停按钮1-7,且急停按钮1-7与电源与气源切断控制器1-11连接。本实施例通过设置与电源与气源切断控制器1-11连接的急停按钮1-7,以便在紧急时刻立即切断电源和气源中止测试,有利于在非正常或意外情况下及时中止各单元的测试过程,并结合切断电源及气源,保证了评价过程的安全性。
本发明用于硫化矿尘爆炸危险性评价的方法通过实施例2~实施例5进行详细说明。
实施例2
如图8所示,本实施例包括以下步骤:
步骤一、分别开启硫化矿尘爆炸危险性评价的装置中三个独立透明的箱门1-3,分别向着火温度测试单元2中的加热台面2-1、氧化速度测试单元3中的锥形瓶3-2和粉尘扩散测试单元4中的粉尘分散装器4-4中各加入30g、36g、30g的1#硫化矿粉尘样品,然后关闭各箱门1-3;
步骤二、通过操纵面板1-1控制第一加热控制器2-4使得步骤一中盛放硫化矿粉尘样品的加热台面2-1进行升温,分别采用台面温度探头2-2测定加热台面2-1的温度T1,采用样品温度探头2-3测定硫化矿粉尘样品的温度T2,测定结果显示T2=450℃,说明1#硫化矿粉尘样品着火点燃,可进入下一步测试;所述T2≤450℃或T2-T1≥250℃时,认定硫化矿粉尘样品着火,或通过对应的箱门1-3观察硫化矿粉尘样品中有明显的火焰燃烧、无火焰燃烧,也认定硫化矿粉尘样品着火,否则认为硫化矿粉尘样品无法点燃,无爆炸危险性;
步骤三、通过操纵面板1-1控制第二加热控制器3-6并通过恒温油浴箱3-1对步骤一中加入硫化矿粉尘样品的锥形瓶3-2进行加热,采用加热介质温度探头3-5检测控制加热介质的温度为250℃,使得硫化矿粉尘样品吸收氧气进行氧化试验1h,并采用氧气浓度检测探头3-3检测锥形瓶3-2的氧气浓度,根据式(1)计算硫化矿粉尘样品的氧化速度,然后对硫化矿粉尘样品的氧化性能赋值N=3;
其中为氧气浓度变化率,%;c1、c2分别为氧化试验前和试验后锥形瓶内的氧气体积浓度,%;t为氧化时间,h;所述赋值N根据氧化速度取值为(1~5),其中,1代表氧化速度极慢,2代表氧化速度较慢,3代表氧化速度一般,4代表氧化速度快,5代表氧化速度极快;所述氧化性能赋值1~5分别对应氧气浓度变化率为:/>
步骤四、通过操纵面板1-1控制气源4-3向步骤一中加入硫化矿粉尘样品的粉尘分散装器4-4中通入气体,并调节气体的压力在扩散室4-1(容积为36L)对硫化矿粉尘样品进行喷射分散,同时通过操纵面板1-1控制粉尘浓度检测仪4-2记录硫化矿粉尘样品分散后的浓度变化情况,然后对硫化矿粉尘样品的分散性能赋值S=4;所述分散性能赋值S根据分散性能取值为(1~5),其中,1代表极难分散,2代表分散性较差,3代表分散性一般,4代表分散性好,5代表分散效果极佳;所述分散性能赋值1~5对应硫化矿粉尘样品浓度在硫化矿粉尘样品爆炸浓度下限0.2kg/m3以上的持续时间t为:t≤2s、2<t≤4s、4<t≤6s、6<t≤8s、t>8s;
步骤五、将步骤三中得到的硫化矿粉尘样品的氧化性能赋值N=3和步骤四中得到的硫化矿粉尘样品的分散性能赋值S=4代入评价模型中Q=bN+cS,其中b、c分别为N和S的系数,且b=0.6,c=0.4,计算得到1#硫化矿粉尘样品的爆炸危险性评价结果Q=3.4,然后对Q进行量化分级,获得1#硫化矿粉尘的爆炸危险性为较强;所述爆炸危险性评价结果Q进行量化分级的具体内容为:Q=1~2,危险性等级为弱;2<Q≤3,危险性等级为中;3<Q≤4,危险性等级为较强,4<Q≤5,危险性等级为强。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处为:采用2#硫化矿粉尘样品。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处为:采用3#硫化矿粉尘样品。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处为:采用4#硫化矿粉尘样品。
对本发明实施例2~实施例5中各硫化矿粉尘样品的着火点温度及对应的T、吸氧速度常数及对应的N、扩散状态及对应的S进行检测、赋值,并计算得到硫化矿粉尘样品的爆炸危险性评价结果Q,并根据Q的量化分级,获得硫化矿粉尘的爆炸危险性,结果如表1所示。
表1
表1中“/”表示无此项检测内容。
从表1可知,实施例1中的1#硫化矿粉尘具有较强爆炸危险性,实施例2中的2#硫化矿粉尘不会发生爆炸,实施例3中的3#硫化矿粉尘爆炸的危险等级为中,而实施例4中的4#硫化矿粉尘爆炸的危险最高。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,其特征在于,包括箱体(1),以及自左而右依次设置在箱体(1)中的着火温度测试单元(2)、氧化速度测试单元(3)和粉尘扩散测试单元(4);
所述着火温度测试单元(2)包括加热台面(2-1),以及设置在加热台面(2-1)上的台面温度探头(2-2)、样品温度探头(2-3)和第一加热控制器(2-4);
所述氧化速度测试单元(3)包括恒温油浴箱(3-1)和放置在恒温油浴箱(3-1)中的锥形瓶(3-2),所述锥形瓶(3-2)中设置有氧气浓度检测探头(3-3),且锥形瓶(3-2)的瓶口密封并与膨胀气体收集袋(3-4)连通,所述恒温油浴箱(3-1)中设置有加热介质温度探头(3-5)以及第二加热控制器(3-6);
所述粉尘扩散测试单元(4)包括扩散室(4-1)和设置在扩散室(4-1)内壁上的粉尘浓度检测仪(4-2)、设置在扩散室(4-1)底部的粉尘分散装器(4-4),所述粉尘分散装器(4-4)通过气源连接管道(1-9)与气源(4-3)连接,所述箱体(1)的右侧壁上对应开设有容纳气源连接管道(1-9)的供气口(1-4);
所述箱体(1)的正面上对应火温度测试单元(2)、氧化速度测试单元(3)和粉尘扩散测试单元(4)的位置处分别安装有独立透明的箱门(1-3),且箱体(1)的左侧壁上设置有操纵面板(1-1)和显示面板(1-2),右侧壁上开设有供电接口(1-5)和信息传输口(1-6);
所述台面温度探头(2-2)、样品温度探头(2-3)、第一加热控制器(2-4)、氧气浓度检测探头(3-3)、加热介质温度探头(3-4)、第二加热控制器(3-6)和粉尘浓度检测仪(4-2)通过信号连接线(1-10)与操纵面板(1-1)和显示面板(1-2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,其特征在于,所述箱体(1)中的着火温度测试单元(2)、氧化速度测试单元(3)和粉尘扩散测试单元(4)相邻之间均设置有隔热板(1-8)。
3.根据权利要求1所述的一种用于硫化矿尘爆炸危险性评价的装置,其特征在于,所述箱体(1)的右侧壁上还设置有急停按钮(1-7),且急停按钮(1-7)与电源与气源切断控制器(1-11)连接。
4.一种利用如权利要求1~权利要求3中任一权利要求所述的装置进行硫化矿尘爆炸危险性评价的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、开启硫化矿尘爆炸危险性评价的装置的箱门(1-3),分别向着火温度测试单元(2)中的加热台面(2-1)、氧化速度测试单元(3)中的锥形瓶(3-2)和粉尘扩散测试单元(4)中的粉尘分散装器(4-4)中加入硫化矿粉尘样品,然后关闭箱门(1-3);
步骤二、通过操纵面板(1-1)控制第一加热控制器(2-4)使得步骤一中盛放硫化矿粉尘样品的加热台面(2-1)进行升温,分别采用台面温度探头(2-2)测定加热台面(2-1)的温度T1,采用样品温度探头(2-3)测定硫化矿粉尘样品的温度T2,当T2≥450℃或T2-T1≥250℃时,认定硫化矿粉尘样品着火,或通过对应的箱门(1-3)观察硫化矿粉尘样品中有明显的火焰燃烧、无火焰燃烧,也认定硫化矿粉尘样品着火,否则认为硫化矿粉尘样品无法点燃,无爆炸危险性;
步骤三、通过操纵面板(1-1)控制第二加热控制器(3-6)并通过恒温油浴箱(3-1)对步骤一中加入硫化矿粉尘样品的锥形瓶(3-2)进行加热,采用加热介质温度探头(3-5)检测控制加热介质的温度,使得硫化矿粉尘样品吸收氧气进行氧化试验,并采用氧气浓度检测探头(3-3)检测锥形瓶(3-2)的氧气浓度,根据式(1)计算硫化矿粉尘样品的氧化速度,然后对硫化矿粉尘样品的氧化性能赋值N;
其中为氧气浓度变化率,%;c1、c2分别为氧化试验前和试验后锥形瓶内的氧气体积浓度,%;t为氧化时间,h;
步骤四、通过操纵面板(1-1)控制气源(4-3)向步骤一中加入硫化矿粉尘样品的粉尘分散装器(4-4)中通入气体,并调节气体的压力对硫化矿粉尘样品进行喷射分散,同时通过操纵面板(1-1)控制粉尘浓度检测仪(4-2)记录硫化矿粉尘样品分散后的浓度变化情况,然后对硫化矿粉尘样品的分散性能赋值S;
步骤五、将步骤三中得到的硫化矿粉尘样品的氧化性能赋值N和步骤四中得到的硫化矿粉尘样品的分散性能赋值S代入评价模型中,计算得到硫化矿粉尘样品的爆炸危险性评价结果Q,然后对Q进行量化分级,获得硫化矿粉尘的爆炸危险性;所述评价模型为:Q=bN+cS,其中b、c分别为N和S的系数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤三中所述氧化性能赋值N根据氧化速度取值为(1~5),其中,1代表氧化速度极慢,2代表氧化速度较慢,3代表氧化速度一般,4代表氧化速度快,5代表氧化速度极快;所述氧化性能赋值1~5分别对应氧气浓度变化率为:
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤四中所述分散性能赋值S根据分散性能取值为(1~5),其中,1代表极难分散,2代表分散性较差,3代表分散性一般,4代表分散性好,5代表分散效果极佳;所述分散性能赋值1~5对应硫化矿粉尘样品浓度在硫化矿粉尘样品爆炸浓度下限0.2kg/m3以上的持续时间t为:t≤2s、2<t≤4s、4<t≤6s、6<t≤8s、t>8s。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤五中所述评价模型中b=0.6,c=0.4。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤五中所述爆炸危险性评价结果Q进行量化分级的具体内容为:Q=1~2,危险性等级为弱;2<Q≤3,危险性等级为中;3<Q≤4,危险性等级为较强,4<Q≤5,危险性等级为强。
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