基于F-K理论的抛光铝粉自燃特性及自燃临界条件

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2021.10.017

东北大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 1491-1498.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.10.017

基于F-K理论的抛光铝粉自燃特性及自燃临界条件

王鑫阳，李刚

(东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819)

修回日期:2021-02-02 接受日期:2021-02-02 发布日期:2021-10-22
通讯作者: 王鑫阳
作者简介:王鑫阳(1983-)，男，辽宁沈阳人，东北大学博士后研究人员；李刚(1969-)，男，河南信阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51774068)；辽宁省自然科学基金资助项目(20180550757)；中国博士后科学基金资助项目(2020M670784)；东北大学博士后科研基金资助项目(20200203);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N2101039).

Spontaneous Combustion Characteristics and Critical Conditions of Spontaneous Combustion of Polished Aluminum Powder Based on F-K Theory

WANG Xin-yang， LI Gang

School of Resources & Civil Engineering， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Revised:2021-02-02 Accepted:2021-02-02 Published:2021-10-22
Contact: LI Gang
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摘要/Abstract

摘要： 采用网篮试验研究抛光铝粉自燃特性、自燃临界条件及氧化过程中温度时空分布规律.根据Frank-Kamenetskii(F-K)理论，分别采用差分法和交叉点温度法对试验数据进行分析，计算氧化反应动力学参数并对试验结果进行外推，预测工业现场堆积尺度下的最小自燃临界温度.研究结果表明:抛光铝粉的氧化进程符合Arrhenius动力学机制，反应活化能为105.4kJ/mol;在试验室小尺寸网篮堆积状态下，铝粉的临界温度为215.5℃;当堆积尺度增大到工业现场集尘桶大小时，其值大幅下降至129℃.研究结果可为铝粉生产、储存和运输过程中自燃灾害的预防和控制提供理论参考.

关键词: 抛光铝粉;自燃;临界条件;活化能;网篮试验

Abstract: The wire-mesh basket experiment was used to study the spontaneous combustion characteristics， the critical conditions of spontaneous combustion and the temporal and spatial distribution of temperature in the oxidation process of polished aluminum powder. According to the Frank-Kamenetskii(F-K)theory， the difference method and the cross-point temperature method were used to analyze the experimental data， calculate the oxidation reaction kinetic parameters and extrapolate the experimental results， and predict the minimum spontaneous combustion critical temperature at the industrial site accumulation scale. The research results show that the oxidation process of polished aluminum powder conforms to the Arrhenius kinetic mechanism， and the reaction activation energy is 105.4kJ/mol. The critical temperature of aluminum powder is 215.5℃ when the small size baskets are stacked in the laboratory. When the stacking size is increased to the size of the dust collecting bucket on the industrial site， the critical temperature drops to 129℃. The research results can provide a theoretical reference for the prevention and control of spontaneous combustion disasters during the production， storage and transportation processes of aluminum powder.

Key words: polished aluminum powder; spontaneous combustion; critical condition; activation energy; wire-mesh basket experiment

中图分类号:

TP20

王鑫阳，李刚. 基于F-K理论的抛光铝粉自燃特性及自燃临界条件[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(10): 1491-1498.

WANG Xin-yang， LI Gang. Spontaneous Combustion Characteristics and Critical Conditions of Spontaneous Combustion of Polished Aluminum Powder Based on F-K Theory[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2021, 42(10): 1491-1498.

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基于F-K理论的抛光铝粉自燃特性及自燃临界条件

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