·398 北京科技大学学报 第33卷 硫化矿自热产生大量热量使其温度不断升高；当环 环境温度变化升高，大多时间低于环境温度：当环境 境温度在209.6℃时，矿样温度突然从228.7℃升 温度达到319.8℃时，矿样温度突然从332.1℃升 高至250℃，增加了21.3℃，且此时有大量刺激性 高至367.8℃，增加了35.7℃，且此时有大量刺激 烟雾冒出，硫化矿开始燃烧.脱硫后的矿样温度随 性烟雾冒出，硫化矿开始燃烧 表2自燃点测定实验条件 Table 2 Experimental conditions for determining the spontaneous combustion point 脱硫前 脱硫后 升温范围/℃ 升温速率/八℃·minl) 通氧流量/八mL·minl) 温度采样间隔/min 原矿样 柱2矿样 40~450 2 150 1 400r 400- a 300 ·环境 300 ·一环境 ·一矿样 。一矿样 200 200 100 20 40 60 80 100 20 406080100120140 时间/min 时间min 图5细菌脱硫前后矿石自燃点测试曲线.()脱硫前：(b)脱硫后 Fig.5 Tested curves of spontaneous combustion points of ore before (a)and after bacterial desulfurization b) 式(3)表明，细菌脱硫柱浸实验中，根据收缩核 3 讨论与分析 模型，脱硫速率的控制步骤是外扩散。因此，应提高 3.1矿石脱硫动力学分析 布液强度，加快矿石颗粒表面更新速度，这对提高脱 试样硫的质量分数为45.87%，如果要达到将 硫率有利。这与前面分析的脱硫率受布液强度影响 矿石表面含硫量降到15%以下的目标值，脱硫率至 较大的结论是一致的. 少要高于67.3%.对柱2的液计脱硫率进行回归分析， 3.2矿石自燃倾向性分析 与时间的关系如下式所示（复相关系数R=0.99): 3.2.1细菌脱硫降低自燃风险指标 P1=(1.2267t+1.4305)/100 (3) 文献[13]将硫化矿的自燃倾向性分为三级，如 式中：P,为液计脱硫率；t为脱硫时间，d 表3所示 表3硫化矿石自燃倾向性分级表 Table 3 Classification table of the spontaneous combustion tendency of sulfide ores 自燃倾向 5d增 自热 自燃 自燃倾向性 定性说明 性等级 重率/% 点/℃ 点/℃ >2.0 <100 <220 容易自燃 低温氧化性强，自热温度低，自热量大，自燃点温度低 >1.0 <150 容易自热 低温氧化性较强，自热温度较低，但自燃点温度高 <1.0 不易自燃 低温氧化性弱，自热点和自燃点温度均高 3.2.25d氧化自重率 石的自燃倾向性等级 硫化矿石在细菌脱硫前后5d增重率如表4所 3.2.3矿石自热点与自燃点 示.原矿样5d氧化平均增重率为2.044%，大于 依据上述自燃点测定值划分矿石自燃倾向性等 2%,自燃倾向性等级属于I,容易自燃.经44d细 级，如表5所示.原矿样的自热点、自燃点都较低， 菌脱硫作用后，矿样的5d平均增重率降低到 细菌脱硫后矿样无明显自热点，自燃点较脱硫前升 0.902%,小于1%，自燃倾向性等级属于Ⅲ，不易自 高了110.2℃，表明硫化矿经细菌脱硫后，其自热 燃。表明具有自燃风险的硫化矿在细菌脱除表面硫 点、自燃点都升高，矿石自燃倾向性等级降低，不易 作用下，能使硫化矿的氧化增重率降低，从而降低矿 自燃.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 硫化矿自热产生大量热量使其温度不断升高; 当环 境温度在 209. 6 ℃ 时，矿样温度突然从 228. 7 ℃ 升 高至 250 ℃，增加了 21. 3 ℃，且此时有大量刺激性 烟雾冒出，硫化矿开始燃烧． 脱硫后的矿样温度随 环境温度变化升高，大多时间低于环境温度; 当环境 温度达到 319. 8 ℃ 时，矿样温度突然从 332. 1 ℃ 升 高至 367. 8 ℃，增加了 35. 7 ℃，且此时有大量刺激 性烟雾冒出，硫化矿开始燃烧． 表 2 自燃点测定实验条件 Table 2 Experimental conditions for determining the spontaneous combustion point 脱硫前 脱硫后 升温范围/℃ 升温速率/( ℃·min － 1 ) 通氧流量/( mL·min － 1 ) 温度采样间隔/min 原矿样 柱 2 矿样 40 ～ 450 2 150 1 图 5 细菌脱硫前后矿石自燃点测试曲线． ( a) 脱硫前; ( b) 脱硫后 Fig． 5 Tested curves of spontaneous combustion points of ore before ( a) and after bacterial desulfurization ( b) 3 讨论与分析 3. 1 矿石脱硫动力学分析 试样硫的质量分数为 45. 87% ，如果要达到将 矿石表面含硫量降到 15% 以下的目标值，脱硫率至 少要高于67. 3%． 对柱2 的液计脱硫率进行回归分析， 与时间的关系如下式所示( 复相关系数 R =0. 99) : P1 = ( 1. 226 7t + 1. 430 5) /100 ( 3) 式中: P1为液计脱硫率; t 为脱硫时间，d． 式( 3) 表明，细菌脱硫柱浸实验中，根据收缩核 模型，脱硫速率的控制步骤是外扩散． 因此，应提高 布液强度，加快矿石颗粒表面更新速度，这对提高脱 硫率有利． 这与前面分析的脱硫率受布液强度影响 较大的结论是一致的． 3. 2 矿石自燃倾向性分析 3. 2. 1 细菌脱硫降低自燃风险指标 文献［13］将硫化矿的自燃倾向性分为三级，如 表 3 所示． 表 3 硫化矿石自燃倾向性分级表 Table 3 Classification table of the spontaneous combustion tendency of sulfide ores 自燃倾向 性等级 5 d 增 重率/% 自热 点/℃ 自燃 点/℃ 自燃倾向性 定性说明 Ⅰ ＞ 2. 0 ＜ 100 ＜ 220 容易自燃 低温氧化性强，自热温度低，自热量大，自燃点温度低 Ⅱ ＞ 1. 0 ＜ 150 — 容易自热 低温氧化性较强，自热温度较低，但自燃点温度高 Ⅲ ＜ 1. 0 — — 不易自燃 低温氧化性弱，自热点和自燃点温度均高 3. 2. 2 5 d 氧化自重率 硫化矿石在细菌脱硫前后 5 d 增重率如表 4 所 示． 原矿样 5 d 氧化平均增重率为 2. 044% ，大于 2% ，自燃倾向性等级属于Ⅰ，容易自燃． 经 44 d 细 菌脱硫 作 用 后，矿 样 的 5 d 平 均 增 重 率 降 低 到 0. 902% ，小于 1% ，自燃倾向性等级属于Ⅲ，不易自 燃． 表明具有自燃风险的硫化矿在细菌脱除表面硫 作用下，能使硫化矿的氧化增重率降低，从而降低矿 石的自燃倾向性等级． 3. 2. 3 矿石自热点与自燃点 依据上述自燃点测定值划分矿石自燃倾向性等 级，如表 5 所示． 原矿样的自热点、自燃点都较低， 细菌脱硫后矿样无明显自热点，自燃点较脱硫前升 高了 110. 2 ℃，表明硫化矿经细菌脱硫后，其自热 点、自燃点都升高，矿石自燃倾向性等级降低，不易 自燃． ·398·