CN203705376U - 一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，包括金属容器、热电偶、程序控温箱、温度自动记录仪、二氧化硫及氧气浓度检测仪；所述金属容器通过螺栓固定在控温箱内，且该金属容器上端由金属盖密封；所述热电偶置于所述金属容器盖下方，并通过金属容器盖上的小孔径导线与温度自动记录仪连接；所述金属容器为采用200目的金属网制作成的圆柱形；该金属容器外壁标有刻度；所述程序控温箱为电热鼓风式。本实用新型控温箱内安置两个金属容器，方便同时测定多个矿样，提高了设备利用率；金属容器壁面的细微筛孔有利于空气渗入到矿样内部，加快矿石氧化放热，缩短测试时间；通过二氧化硫及氧气浓度检测仪可以分析矿样自热中的气体浓度变化规律。

Description

一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置

技术领域

本实用新型涉及金属矿山硫化矿石自燃倾向性鉴定的技术领域，尤其涉及矿石自热点温度、二氧化硫浓度的测定，特别是一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置。

背景技术

金属矿山生产过程中，爆破堆积的硫化矿石以及储存在矿仓中的硫精矿与空气接触时，会发生氧化反应而放出热量；若氧化释放出的热量大于其向周围环境散发的热量时，矿堆将自发增高其温度，直到达到自燃点，即发生自燃。硫化矿石自燃是金属矿山开采中所面临的严重自然灾害之一。硫化矿石的自燃倾向性表征了矿石自然发火的危险性大小，反映出硫化矿石的氧化反应活性。因此，鉴定硫化矿石的自燃倾向性可以用来划分矿石的自然发火等级，由此判断硫化矿石的自燃危险性程度，以便采取相应的防灭火技术与措施。

当前判定硫化矿石的氧化自热性普遍采取人工加热的实验方法。例如，在玻璃反应瓶底部垫上石棉网和铜丝网，然后放入已配制好的矿样，将两根带有温度合金探头的补偿导线，一个放在矿样中，另一个放在反应瓶外，并保持于同一水平高度；通过恒温箱对矿样加热，并不断供给适量的氧气；待矿样的温度上升到与环境温度相同时，恒温等待1小时左右，用电子温度自动记录仪表记录矿样温度与环境温度；若矿样温度不超过环境温度，表明矿样不自热，此时必须再次升高环境温度，按照上述步骤循环下去，直到发现在某一恒温条件下矿样出现自热现象为止。该种方法所采用的实验装置及操作步骤较为复杂，加上使用玻璃材料导热，对矿样的加热效果不佳，从而影响矿样的氧化自热速率；而且所获数据不能进行更深入地分析。再者，由于模拟所用的矿样量甚少（通常为几克），与现场硫化矿石自燃不相符，不能客观反映实际条件下矿石自燃的现状。基于此，有必要发明一种矿样量适中、成本低廉、可重复操作性强、可靠性高的实验装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种缩短硫化矿石测试时间，提高设备利用率的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，包括金属容器、热电偶、程序控温箱、温度自动记录仪表、二氧化硫浓度检测仪和氧气浓度检测仪；所述金属容器通过螺栓固定于程序控温箱的金属网平板上，且该金属容器上端由金属容器盖密封；所述热电偶置于所述金属容器盖下方，并通过该金属容器盖上的小孔径导线与温度自动记录仪表连接。

在本实用新型实施例中，所述金属容器为采用200目的金属网筛制作而成的圆柱形；该金属容器外壁标有刻度。

在本实用新型实施例中，所述程序控温箱为电热鼓风式，该程序控温箱内壁为耐腐蚀不锈钢；所述程序控温箱内部容积用金属网平板隔开。

在本实用新型实施例中，所述程序控温箱的箱门由硅橡胶隔热密封。

在本实用新型实施例中，所述程序控温箱箱体有三个测试孔，所述测试孔用密封塞封住；气体导出管一端穿过程序控温箱箱体两侧的密封塞伸入箱体内部，另一端分别与二氧化硫浓度检测仪和氧气浓度检测仪相连接。

在本实用新型实施例中，所述气体导出管中部位置装有阀门开关，所述气体导出管端口装有保护套。

在本实用新型实施例中，所述小孔径导线穿过程序控温箱箱体顶部的密封塞，与温度自动计量仪表相连接。

在本实用新型实施例中，所述程序控温箱上还设置有一控制面板，该控制面板包括控制箱体内温度的控温仪、控制控温仪电源开断的开关和指示灯。

在本实用新型实施例中，所述温度自动记录仪表为一数位温度表，能同时输出四组数据。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、金属容器壁面的细微筛孔有利于空气渗入到矿样内部，保证矿样氧化所需氧气以及实现良好的传热效果，从而加快矿石的氧化放热，缩短测试时间；

2、控温箱内安置两个金属容器，方便同时测定多个矿样，以对比不同矿样的氧化自热特性，提高了设备利用率；

3、控温箱容积大小适当，能提供足够空气供矿样氧化，避免附加专门的供氧装置；

4、可以通过二氧化硫浓度检测仪和氧气浓度检测仪分析矿样自热过程中的主要气体浓度变化规律；

5、通过获得矿样氧化自热过程中的特征值（交叉温度），可以进一步解算矿样自燃的动力学参数，用于对硫化矿石的自燃倾向性进行表征及分类。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图中，1-热电偶，2-金属容器，3-金属容器盖，4-螺栓，5-金属网平板，6-程序控温箱，7-控制面板，8-密封塞，9-小孔径导线，10-温度自动记录仪表，11-二氧化硫浓度检测仪，12-保护套，13-阀门开关，14-气体导出管，15-氧气浓度检测仪。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，包括金属容器、热电偶、程序控温箱、温度自动记录仪表、二氧化硫浓度检测仪和氧气浓度检测仪；所述金属容器通过螺栓固定于程序控温箱的金属网平板上，且该金属容器上端有金属容器盖密封；所述热电偶置于所述金属容器盖下方，并通过该金属容器盖上的小孔径导线与温度自动记录仪表连接。

以下为本实用新型的具体实施例。

如图1所示，本实用新型的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置主要由热电偶1、金属容器2、程序控温箱6、温度自动记录仪表10、二氧化硫浓度检测仪11和氧气浓度检测仪15组成。

程序控温箱6为电热鼓风式，依靠鼓风电机使工作室内的空气强制流动来满足技术指标，进而保证箱体内温度场及风流场的均匀；控制箱体内温度的控温仪、控制控温仪电源开断的开关和指示灯等集于一控制面板7，方便操作；程序控温箱6的箱门采用高温抗老化的硅橡胶隔热密封，绝热性能好；程序控温箱6箱体有三个测试孔，用密封塞8封住，气体导出管14一端穿过两侧的密封塞8伸入箱体内部，另一端分别与二氧化硫浓度检测仪11、氧气浓度检测仪15相连接，气体导出管14中部位置装有阀门开关13，气体导出管14端口装有保护套12；小孔径导线9穿过箱体顶部的密封塞8，与温度自动记录仪表10相连接；程序控温箱6内部设置有金属网平板5，用于放置装有实验矿样的金属容器2。

两个金属容器2是用200目的金属网筛制作而成的圆柱体模型，且该金属容器2上端由金属容器盖3密封，用螺栓4固定在箱体内部的金属网平板5上，用于盛放矿样；金属容器2外壁标有相应刻度；金属容器2壁面上的细微筛孔主要是利于空气渗入到矿样内部，保证矿样氧化所需氧气以及实现良好的传热效果，从而加快矿石的氧化放热。

温度自动记录仪表10是一以热电偶1为传感器的数位温度表，具有记忆体装置，可以不接电脑直接将矿石氧化自热的温度记录在电表中，然后经由电脑将记忆读出并分析。

二氧化硫浓度检测仪11、氧气浓度检测仪15可以定期显示箱体内部相应气体浓度的分布特征。

为更好讲述本实用新型装置，以下为本实用新型的具体操作步骤：

1）用天平称取一定粒度、重约200克的两种干燥矿样，分别装入金属容器2内，并装上金属容器盖3；

2）箱体内共有四个热电偶1，通过金属容器盖3上的小孔分别置于矿样内部相应位置；热电偶1分别放置在金属容器2的中心以及偏离中心点2cm处的位置，用来测量矿样内部不同点的温度，保证四个热电偶1处于同一水平位置；

3）将温度自动记录仪表10与热电偶1通过数据线连接起来，设置为每隔10秒钟自动记录所测点的温度；

3）气体导出管14一端穿过箱体两侧的密封塞8伸入箱体内部，另一端分别与二氧化硫浓度检测仪11、氧气浓度检测仪15相连接，用于检测矿样氧化自热过程中主要气体成分的变化规律；

5）通过程序控温箱6的控制面板5，可以将箱体内的恒温温度分别设置为140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、200℃，依次对矿样进行加热恒温约一个半小时（不同矿样的自热性质差异大，必须设置不同的恒温温度及恒温时间才能产生自热现象）。

依照上述实验步骤，测定矿样在不同恒温条件下的氧化自热性质；不同矿样出现自热时的温度以及所需的恒温时间均不一样；随着恒温温度的升高，同一矿样的自热幅度也随之增大，矿样的中心点以及偏离中心点2cm处两个位置温度发生交叉的速度就越快，交叉点的温度值也越大。

在加热的初始阶段，矿样未发生氧化反应，或者由于氧化反应中放热率很小，散热量大于产热量，使得矿样内的热量无法聚集，所以矿样中心点位置的温度比偏离中心2cm处位置的温度要低；当恒温加热一段时间以后，矿样氧化放出的热量逐渐增多，且热量不断积聚，使得矿样中心点的温度迅速上升，最终超过边界点的温度；最后，由于矿样氧化反应完成，其温度又逐渐下降，直到与周围箱体内部的环境温度达到平衡。

在不同的恒温条件下，可以获得不同矿样相应的交叉点温度值。基于传热学理论，可以进一步解算各个矿样的动力学参数并比较相应的自燃倾向性大小。

使用传统实验方法，待矿样出现自热现象，整个过程耗时近24个小时；使用本发明所介绍的实验方法，在适当的恒温温度下，恒温时间为1小时的条件下，矿样表现出明显的自热现象。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：包括金属容器、热电偶、程序控温箱、温度自动记录仪表、二氧化硫浓度检测仪和氧气浓度检测仪；所述金属容器通过螺栓固定于程序控温箱的金属网平板上，且该金属容器上端由金属容器盖密封；所述热电偶置于所述金属容器盖下方，并通过该金属容器盖上的小孔径导线与温度自动记录仪表连接。

2.根据权利要求1所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述金属容器为采用200目的金属网筛制作而成的圆柱形；该金属容器外壁标有刻度。

3.根据权利要求1所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述程序控温箱为电热鼓风式，该程序控温箱内壁为耐腐蚀不锈钢；所述程序控温箱内部容积用金属网平板隔开。

4.根据权利要求3所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述程序控温箱的箱门由硅橡胶隔热密封。

5.根据权利要求4所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述程序控温箱箱体有三个测试孔，所述测试孔用密封塞封住；气体导出管一端穿过程序控温箱箱体两侧的密封塞伸入箱体内部，另一端分别与二氧化硫浓度检测仪和氧气浓度检测仪相连接。

6.根据权利要求5所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述气体导出管中部位置装有阀门开关，所述气体导出管端口装有保护套。

7.根据权利要求6所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述小孔径导线穿过程序控温箱箱体顶部的密封塞，与温度自动计量仪表相连接。

8.根据权利要求5所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述程序控温箱设置有一控制面板，该控制面板包括控制箱体内温度的控温仪、控制控温仪电源开断的开关和指示灯。

9.根据权利要求1所述的一种鉴定硫化矿石自燃倾向性的装置，其特征在于：所述温度自动记录仪为一数位温度表，能同时输出四组数据。