摘要：硫化矿石自燃会损失大宝山的矿石资源，形成矿山生产的安全生产隐患，影响现场的生产。笔者根据自身在大宝山矿的工作经验，浅谈硫化矿石自燃与预防，为从业者提供参考。
关键词：硫化矿石自燃；氧化反应；地质调查
前言
含硫矿物在低温环境下与空气中的氧气放生氧化反应，产生微量热量，当产生热量的速度超过向外散发热量的速度时，不断积聚的热量会造成硫矿石的温度缓慢而稳定的升高，最终达到含硫矿物自燃的最低温度，使得含硫矿物自行燃烧起来，这个现象和过程叫做硫化矿物的自燃。
1、矿石自燃研究的原因
含硫矿物在低温环境下与空气中的氧气放生氧化反应，产生微量热量，当产生热量的速度超过向外散发热量的速度时，不断积聚的热量会造成硫矿石的温度缓慢而稳定的升高，最终达到含硫矿物自燃的最低温度，使得含硫矿物自行燃烧起来，这个现象和过程叫做硫化矿物的自燃。
有些矿床的矿石氧化性能极强，特别是一些硫化物组成的矿床当其成为松散状态时，氧化更为强烈，在一定条件下，这些松散的矿石可因氧化而引起自燃。矿石的自燃现象多发生在硫化物矿石的有色金属矿山，严重者可引起矿山火灾。矿石的自燃不仅可以引起火灾而危害工作人员的安全，而且还能造成矿石资源的损失。因此，对这种自燃现象必须进行调查研究，以便掌握其规律，为有关部门采取预防性措施提供地质方面的依据。
矿石自燃的产生虽然与采矿方法、矿石损失状况、采下矿石的堆放时间和方式等采矿技术有关，更重要的还是取决于矿石的地质因素。如矿石的化学及物理性质以及矿床的赋存特征等。
在大宝山矿区的27线733层面，有一块区域因为矿石的自燃，形成冒烟区域，并有很难闻的气味，形成矿区空气的污染和矿石资源的损失，对我们现场的取样、爆破和生产勘探造成安全隐患。
在矿石自燃的地质调查时，须进行下列几项工作：预防自燃的地质调查，处理自燃火区的地质调查及有自燃倾向地段爆破安全的地质调查等。
2、矿石自燃基本过程
矿石自燃产生的热量是由于矿石中各种硫化物的氧化，因为硫化物氧化的过程是一个放热的过程。含硫矿物氧化分为三个阶段：
最初阶段。原生矿物开始变化，次生矿物少，这些矿物主要是由硫化物氧化、分解而成的硫酸盐，少量氧化物、氢氧化物。
中间阶段。次生矿物较原生矿物多，硫化物已基本氧化，只有少量硫化物残留在矿石中，次生矿物除硫酸盐外，分解矿物的最终产物占多数，在中间阶段参加氧化作用和溶解作用的，除氧外，还有H2SO4、Fe2(SO4)3、CuSO4等。
最终阶段。硫化物消失，硫酸盐大大减少，氧化带的全部矿物由分解作用的最终产物组成。
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以黄铁矿为例，其氧化过程如下
⑴ 最初阶段，原生黄铁矿氧化时的化学反应方程式如下：
2FeS+7O2+2 H2O 2FeSO4+2H2SO4+2578.35kJ
⑵ 中间阶段，由于黄铁矿氧化的硫酸亚铁不稳定，将继续氧化成高价的硫酸盐，氧化作用如下：
12FeSO4+3O2+6H2O 4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3
4FeSO4+O2+2H2 SO4 2Fe2(SO4)3+2 H2O
⑶ 最终阶段，高价铁的硫酸盐在中性或弱酸性溶液中也不稳定，常发生水解，最终转化为Fe(OH)3。
Fe2(SO4)3+6H2O 3H2SO4+2Fe(OH)3
当氧化作用不断聚集起来的热量，不能逸散时即可引起自燃。
含硫化物的矿床一旦被坑道工程揭露后，尤其爆破成松散体后，氧化作用就不可避免。即使坑道下的温度是常温（10-15℃），随着氧化的进行，矿石的温度可逐渐增高。而温度的升高使其氧化产物[如FeSO4或 H2SO4等]又进一步加速了氧化速度，当温度升高到一定程度后，可出现自热的转折点，可称为温升加速点，此时，自热速度可超过原速度的几倍甚至几十倍。如黄铜矿当温度升高到270℃时，自热的速度可达到原来速度的38倍；当矿石温度超过升温加速点后，氧化自热速度急剧加速，终于到达始燃点，而产生自燃现象。这种自燃现象即可发生于坑内收到破碎的存窿矿石或损失于废采场的矿石中，也可发生在裂隙较多的原矿石中，甚至发生于地表堆积的矿石中。
3、预防矿石自燃的地质调查研究
为了掌握矿石自燃的可能，对矿石有自燃危险的范围，需对下列地质因素进行调查研究：
⑴、矿区范围内的矿石和岩石的物质成分及其含量，特别是对能一起自燃的那些成分及其含量；
⑵、矿石的结构构造特点；
⑶、通过实验测定矿石氧化速度、升温加速点和始燃点；
⑷、矿石的物理性质和力学性质；
⑸、矿体厚度、产状、矿床分带性及其变化特点；
⑹、矿床水文地质条件及地下水的成分等。
根据上述调查资料的综合分析，还应在有关地质图上圈定出自燃危险性程度不同地段，以作为采取预防措施的依据。
4、结束语
硫化矿体自燃会损失大宝山的矿石资源，形成矿山生产的安全生产隐患，影响现场的生产，危害人体的健康，并对以后的生产爆破产生困难。大宝山矿区空区巷道多（堆矿也是同样的状况），形成硫化矿体自燃的条件很充分，为预防大宝山硫化矿物的自燃，减少资源损失，消除安全隐患，确保以后的铜硫大开发，应做好预防自燃的地质调查和自燃倾向地段爆破安全的地质调查工作。
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[4].侯德义等. 矿山地质学 地质出版社 1998.
论文作者:李挺杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
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