專利名稱：：監(jiān)測(cè)氧化自熱性硫化礦堆溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及硫化礦自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域，尤其涉及硫化礦溫度的監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
：破碎后堆積的硫化礦石堆與空氣接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化而放出熱量，若氧化生成的熱量大于其向周圍散發(fā)的熱量時(shí)，礦堆能自行增高其溫度，溫度升高又加速其氧化速度，在一定外界條件下，局部的熱量可以積聚，礦堆不斷自熱升溫直到其著火溫度，從而引發(fā)自燃火災(zāi)。由此可看出，監(jiān)測(cè)礦堆的溫度是預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)其自燃發(fā)火的一個(gè)重要途徑。然而，礦堆溫度的監(jiān)測(cè)依賴于方便可靠的溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)。由于現(xiàn)場(chǎng)礦堆體積大、形狀多變、塊度大小不均、周圍環(huán)境不盡相同、各點(diǎn)溫度變化很大，而且采礦條件(特別是在礦堆出現(xiàn)自燃的情況下)往往限制了接觸式溫度測(cè)定技術(shù)的應(yīng)用，常用的溫度監(jiān)測(cè)儀器，如水銀溫度計(jì)、半導(dǎo)體溫度計(jì)、表面溫度計(jì)等不能適用要求。因此，尋找新的溫度檢測(cè)儀器和發(fā)明新的溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)具有重要的實(shí)際意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種方便、快捷、可靠和適用于有氧化自熱性硫化礦堆溫度監(jiān)測(cè)的非接觸測(cè)定的新方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟(1)應(yīng)用非接觸感溫儀器測(cè)定礦堆溫度；(2)通過模擬實(shí)驗(yàn)，得到不同感溫距離、感溫角度、不同環(huán)境條件，以及不同硫化礦堆參數(shù)與非接觸感溫儀的誤差之間的擬合函數(shù)；(3)用數(shù)模修正感溫儀器讀數(shù)的誤差，從而監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)礦堆表面的溫度，進(jìn)而預(yù)測(cè)硫化礦堆自燃的危險(xiǎn)性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)解決了由于現(xiàn)場(chǎng)礦堆體積大、形狀多變、塊度大小不均、周圍環(huán)境不盡相同、各點(diǎn)溫度變化很大，采礦條件(特別是在礦堆出現(xiàn)自燃的情況下)限制了接觸式溫度測(cè)定技術(shù)應(yīng)用的缺點(diǎn)；(2)礦堆溫度測(cè)量精度高；(3)礦堆溫度監(jiān)測(cè)作業(yè)快捷、方便、安全、成本低；(4)Raytek便攜式紅外測(cè)溫儀，價(jià)格便宜，其體積較小、堅(jiān)固，可裝在口袋里，使用時(shí)只需對(duì)準(zhǔn)礦堆，無(wú)需接觸，扣動(dòng)扳機(jī)，不到一秒鐘即可在顯示屏上指示讀數(shù)，經(jīng)過本發(fā)明所建立的數(shù)模換算，借助計(jì)算機(jī)很快就可以得到現(xiàn)場(chǎng)礦堆的溫度。圖l:菱形礦塊表面測(cè)點(diǎn)的布置圖2:粉狀和小塊礦堆表面點(diǎn)的布置圖3:建立紅外感溫儀器讀數(shù)與礦堆表面實(shí)際溫度之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置布置示意圖具體實(shí)施方式具體實(shí)驗(yàn)條件和方法如下使用的主要測(cè)溫儀有1)CENTER多點(diǎn)接觸式測(cè)溫儀，用于測(cè)定礦堆表面的實(shí)際溫度，其特點(diǎn)是測(cè)量精度高、速度快，可以連續(xù)測(cè)定，借助相關(guān)軟件可將測(cè)定結(jié)果在計(jì)算機(jī)上做成圖表。2)Raytek便攜式紅外測(cè)溫儀，其體積較小、堅(jiān)固，可裝在口袋里，只需對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，無(wú)需接觸，扣動(dòng)扳機(jī)，不到一秒鐘即可在顯示屏上讀取熱的、危險(xiǎn)的或難以接觸物體的表面溫度。紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成;光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，該信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。實(shí)驗(yàn)過程中的環(huán)境條件室內(nèi)溫度為15.1°C-29.4°C;相對(duì)濕度為49%-94%;分別在雨天、晴天、陰天測(cè)定。實(shí)驗(yàn)所用材料高硫鐵礦(粉狀)、大塊硫化礦、小塊硫化礦。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的硫化礦堆的各個(gè)指標(biāo)如下粉狀高硫鐵礦堆體積長(zhǎng)19.5cm，寬17.5cm,高9cm;大塊菱形狀硫化礦石的長(zhǎng)、短軸為18cm和8cm，厚約4cm;小塊硫化礦堆塊徑約5cm。少量礦堆一般很難聚集熱量，因此對(duì)粉狀高硫鐵礦堆用彩虹牌電熱暖器(中型)作為內(nèi)熱源4進(jìn)行加熱；而對(duì)于大塊硫化礦、小塊硫化礦堆，由于內(nèi)熱源加熱的效果不明顯，則分別用S63-10坩堝電阻爐、漢巴(HANBA)可編程式高溫試驗(yàn)箱加熱到153'C后再置于環(huán)境中冷卻，并進(jìn)行表面溫度的測(cè)由于礦樣表面不光滑，近似取幾個(gè)代表性樣點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，大塊菱形礦塊測(cè)量點(diǎn)(5點(diǎn))的布置如圖1所示；粉狀高硫鐵礦堆和小塊錐形礦堆的測(cè)點(diǎn)(5點(diǎn))布置如圖2所示；實(shí)驗(yàn)室建立紅外感溫儀器讀數(shù)與礦堆表面實(shí)際溫度之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置布置示意圖如圖3所示。用Raytek便攜式紅外測(cè)溫儀1和CENTER多點(diǎn)接觸式測(cè)溫儀2同時(shí)測(cè)量礦樣表面的相同點(diǎn)，其中接觸式傳感器測(cè)量的溫度為準(zhǔn)確值。改變Raytek便攜式紅外測(cè)溫儀的感溫距離、感溫角度，在不同環(huán)境條件(包括環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境溫度與硫化礦堆溫差等)、不同硫化礦堆參數(shù)(包括礦物組成、塊度、濕度、體積等)下，重復(fù)開展有關(guān)測(cè)定。根據(jù)上述三類礦樣自身特點(diǎn)，分別以間距10cmlm對(duì)粉狀高硫鐵礦、大塊硫化礦塊、小塊硫化礦堆進(jìn)行測(cè)量；分別以垂直表面及與表面成一定角度對(duì)大塊硫化礦塊進(jìn)行測(cè)量。表1列出了一組粉狀高硫鐵礦堆的表面溫度測(cè)量結(jié)果。表1粉狀高硫鐵礦堆表面測(cè)點(diǎn)溫度值<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注A代表Raytek紅外測(cè)溫儀所測(cè)量結(jié)果；B代表接觸式測(cè)溫儀測(cè)量結(jié)果；C代表熱源溫度以粉狀硫化礦堆為例，將其測(cè)量誤差與測(cè)量距離的關(guān)系用MATLAB中的函數(shù)polyfit進(jìn)行擬合，得y=-0.4549x3+0.6938x2-0.0591x+0.0002，其中x為測(cè)量距離(m),y為測(cè)量誤差。當(dāng)滿足條件測(cè)量距離為O.llm，測(cè)量角度為090°，環(huán)境溫度為15.129.4°C，粉礦硫化礦粒度為40300目，環(huán)境相對(duì)濕度為49%94%，礦樣溫度為15.147.4°C，其擬合效果很好。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，根據(jù)紅外檢測(cè)儀的指示讀數(shù)，將其輸入計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)中的誤差擬合關(guān)系方程式可計(jì)算礦堆表面的真實(shí)溫度，進(jìn)而預(yù)測(cè)硫化礦堆自燃的危險(xiǎn)性。權(quán)利要求1.一種監(jiān)測(cè)氧化自熱性硫化礦堆溫度的方法，其特征在于包括以下步驟(1)應(yīng)用非接觸感溫儀器測(cè)定礦堆溫度；(2)通過模擬實(shí)驗(yàn)，得到不同感溫距離、感溫角度、不同環(huán)境條件，以及不同硫化礦堆參數(shù)與非接觸感溫儀的誤差之間的擬合函數(shù)；(3)用擬合函數(shù)修正感溫儀器讀數(shù)的誤差，從而監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)礦堆表面的溫度，進(jìn)而預(yù)測(cè)硫化礦堆自燃的危險(xiǎn)性。全文摘要本發(fā)明公開了一種監(jiān)測(cè)氧化自熱性硫化礦堆溫度的方法，其特征在于包括以下步驟應(yīng)用非接觸感溫儀器測(cè)定礦堆溫度；通過模擬實(shí)驗(yàn)，得到不同感溫距離、感溫角度、不同環(huán)境條件，以及不同硫化礦堆參數(shù)與非接觸感溫儀的誤差之間的擬合函數(shù)；用擬合函數(shù)修正感溫儀器讀數(shù)的誤差，從而監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)礦堆表面的溫度，進(jìn)而預(yù)測(cè)硫化礦堆自燃的危險(xiǎn)性。用該方法監(jiān)測(cè)礦堆溫度，監(jiān)測(cè)精度高，作業(yè)快捷、方便、安全、成本低。文檔編號(hào)G01K13/00GK101308047SQ200710034939公開日2008年11月19日申請(qǐng)日期2007年5月18日優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日發(fā)明者超吳,明李,李珞銘,陽(yáng)富強(qiáng),歌高申請(qǐng)人:中南大學(xué)