硫化矿床中的硫化物,在适当的温度和湿度条件下,会发生下面的氧化反应:
2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4+613.8(cal) (5—1)
硫酸亚铁不稳定,进一步氧化成硫酸铁:
12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe(OH)3+4Fe2(SO4)3 (5—2)
硫酸铁作为一种氧化剂又与黄铁矿作用:
FeS2+Fe2 (SO4)3+2H2O+3O2→3FeSO4+2H2SO4 (5—3)
上述反应生成的硫酸与硝酸铵作用生成硝酸,硝酸与黄铁矿作用生成二氧化氮:
H2SO4+2NH4NO3=(NH4) 2SO4+2HNO3 (5—4)
64HNO3+FeS2→2Fe2(SO4)3+2H2SO4+O2+64NO2+30H2O (5—5)
反应结果,使温度不断积累、升高,引起炸药燃烧,最终导致起爆器材(雷管)爆炸,并起爆未燃炸药。若炸药中没有起爆材料,有两种情况可能发生,一是炸药燃烧而不爆炸;二是燃烧区可能形成高温高压则转为爆炸。例如,1962年5月,安徽铜山铜矿在井下硫化矿床中进行大爆破时,药包中有电雷管,结果发生药包自爆事故,造成了数十万元的经济损失;又如1982年1月14日,湖南某矿在井下进行两排深孔爆破中,用装药器向炮孔中装填粉状2号岩石炸药,当日8时开始装药(导爆索装到孔底),13时左右第一排炮孔突然爆炸,致使正在岗位上的6人遇难;江西某铜矿一次在含硫矿床中进行大爆破时,一个药室发生炸药自燃,使几吨炸药全部烧毁,但未发生爆炸。
硫化矿药包自爆的条件是:
(1)矿石氧化过程中产生的硫酸铁和硫酸亚铁离子量之和(Fe+2+Fe+3)在0.1%以上。没有这种物质,在30~70℃的温度下,炸药与硫化矿接触就不会加速温升,因而就没有发生自爆的可能。
(2)黄铁矿(FeS2)的含量在30%以上。
(3)矿石中含水量3%~14%。水分太少,前述化学反应不易形成;水分太高,会使炸药潮解而失去反应能力。
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