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事故中提及的“硫铁矿石结核”对煤炭自燃的作用机制是什么?是否存在类似隐患的其他矿区?

可乐陪鸡翅

问题更新日期:2025-07-25 13:35:42

问题描述

硫铁矿石结核(主要成分为FeS?)在煤炭自燃中通过
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硫铁矿石结核(主要成分为FeS?)在煤炭自燃中通过氧化产热、释放酸性物质及催化反应加速煤氧复合作用。

作用机制分析

硫铁矿石结核与煤共生的自燃过程可通过以下表格归纳:

作用阶段具体机制
氧化产热FeS?与氧气反应生成Fe?O?和SO?,释放大量热量(反应式:4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?↑+Q)
水分参与反应生成的SO?溶于水生成H?SO?/H?SO?,进一步腐蚀煤体结构,增加孔隙率及氧化面积。
催化反应Fe3?等金属离子加速煤中有机质的自由基链式反应,降低自燃临界温度。
热累积效应结核体在煤中形成局部高温区,热量难以扩散,导致煤温持续升高。

存在类似隐患的矿区案例

以下为国内外部分高硫煤田及其隐患特征:

矿区名称地理位置硫含量(%)隐患特征
内蒙古乌达煤田中国内蒙古3.5-5.8硫铁矿结核分布密集,历史上多次发生自燃事故。
山西阳泉矿区中国山西2.8-4.2煤层含硫结核,通风不良区域自燃风险高。
美国伊利诺伊煤田美国中西部3.0-6.0高硫煤与黄铁矿伴生,曾因自燃引发矿井火灾。
德国鲁尔矿区德国西部2.5-4.5废弃矿井中硫铁矿氧化导致地下火区持续燃烧。

风险防控措施

  1. 监测技术:采用红外热成像、气体传感器实时监测井下温度及SO?浓度。
  2. 开采管理:对高硫煤层预先注浆固化,减少硫铁矿与氧气的接触面积。
  3. 通风优化:设计分区通风系统,避免热量积聚。
  4. 应急处置:建立防灭火材料储备库(如氮气灌注、凝胶阻化剂)。

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