硫化矿石自燃火灾会引发一系列环境与安全问题,并造成巨大的经济损失。各种形式的机械力同时作用于矿体,是一个复杂的物理化学反应过程;既会使矿石粉碎、粒度变小、比表面积增大,又会影响硫化矿石的微观晶体结构,在矿物内部产生晶格缺陷,提升硫化矿石的化学反应活性。此外,硫化矿经破碎堆积以后,其整个氧化自燃反应过程还将受到多种环境因素的协同作用。因此,有必要探索机械力协同环境因素诱导硫化矿石自燃的一般性规律。本文的主要研究内容如下:(1)借助扫描电镜和X-射线光电子能谱等现代表征技术,研究了硫化矿石经机械活化后的微观形貌变化以及物相组成。结果表明:随着机械力活化强度的加大(料球比增加,球磨速率增大),硫化矿样的表面变得粗糙不平,形成诸多裂隙与不规则小孔,并且矿样颗粒之间存在的边界表现得越来越模糊。机械活化后矿样的表面Fe2p、S2pXPS发生明显变化,其氧化性增强。(2)开展了硫化矿石机械活化前后的低温氮吸附实验,研究发现:不同机械力活化条件下硫化矿样对气体的吸附主要集中在2～30 nm的介孔上;不同料球比活化条件下,硫化矿样比表面积的大小顺序依次为:a(1:3)400r/min>300r/min>未活化矿样;不同料球比下矿样的氧化增重率幅度由大到小分别为:1:10>1:6>1:3>未活化矿样。此外,采用正交实验法,选取温度、湿度、含水量、pH值四个因素为指标,通过正交分析得出其对硫化矿石氧化程度影响的顺序:含水率>湿度>温度>pH值;在一定范围内,含水率、温度、湿度的增高和pH值的减小,对矿石氧化性起到促进作用。(4)借助同步热分析仪研究了升温速率、空气流量对机械活化硫化矿样的动力学参数的影响。随着升温速率提升,矿样活化能值不断下降,且在升温速率较低时,活化能值下降幅度较大。空气流量不断增加时,矿样活化能值先下降后升高,转折点大致发生在30ml/min的条件下。对多种不同热分析方法的求解结果进行比较,发现不同热分析求解结果都能反映硫化矿石的氧化分解过程,但具体方法不同,结果相差较大。Doyle法求解并采用FWO法分析校检,可以得到较好反映硫化矿石氧化分解过程的动力学参数。