阳富强，刘广宁，刘晓霞，黄贤煜



机械力活化诱导硫化矿石自燃的热分析动力学

阳富强，刘广宁，刘晓霞，黄贤煜

(福州大学环境与资源学院，福州350116)

为揭示硫化矿石在经历机械力活化后的氧化自燃特性，运用热分析技术表征矿样在不同功率(100~450 r/min)、不同料球比(1:3~1:12)条件下活化后的热分解动力学参数；采用X射线衍射技术对活化矿样进行线形分析，比较矿样活化前后的晶格畸变率和晶块尺寸。结果表明：硫化矿石在530~640 ℃温度区间的氧化热解过程符合一维扩散反应动力学机制；其表观活化能随着球磨功率、料球比的增加而降低，呈现出较好的一致性；矿样在未活化、200 r/min、350 r/min活化条件下的表观活化能依次为258.93、181.34、150.97 kJ/mol，对应的指前因子分别为2.35×1018、1.45×1013和1.60×1011；矿样在料球比为1:3、1:8活化条件下的表观活化能依次为240.57、150.97 kJ/mol，指前因子分别为1.58×1017、1.60×1011；硫化矿石的表观活化能的降低与活化矿样晶格畸变率的增大及晶块尺寸减小存在一定的相关性，进而容易引发自燃。

硫化矿石；机械活化；自燃；热分析动力学

高硫矿床开采过程中，地压、爆破冲击波，以及凿岩机、破碎装置等机械设备产生多种形式的机械力共同作用在矿体上，可以视为一个机械力活化过程。该作用可能破坏硫化矿物的晶体结构，提高硫化矿石的化学反应活性，最终诱导矿石氧化自燃[1]。目前关于硫化矿石机械活化理论的研究主要集中在考察球磨时间对硫化矿物的金属浸出及热行为影响，如POURGHAHRAMANI等[2]利用现代测试技术揭示了不同活化时间下天然黄铁矿的放热情况对于黄铁矿本身的物理结构的影响，发现黄铁矿在机械活化过程中其晶粒尺寸减少、微观应变增加；……