原油、硫鐵礦和煤礦儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中碳、硫物質(zhì)作用對(duì)自燃發(fā)生及大氣環(huán)境的影響.pdf

1、硫鐵化合物是組成復(fù)雜的固態(tài)體系，在自然環(huán)境中的溶解性復(fù)雜多樣，在礦物形成過(guò)程中起到非常關(guān)鍵的作用。在地球表面低溫環(huán)境中硫鐵化合物處于亞穩(wěn)定階段，并且分布廣泛。以碳鋼為材料的原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施中的焦硫化鐵、硫鐵礦、含硫煤中黃鐵礦等組成均為硫鐵化合物。硫鐵化合物在常溫條件下的潮濕空氣中極易氧化，并伴隨有熱量放出。由于硫鐵化合物導(dǎo)熱性差，氧化產(chǎn)生熱量聚集很快，形成局部高溫，是引發(fā)硫鐵礦、含硫煤、原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施自燃發(fā)生的熱源。在研究中發(fā)現(xiàn)，硫鐵化合物氧

2、化過(guò)程中易與帶有羰基的低分子有機(jī)物相互作用生成CS2，CS2的存在使硫鐵礦、含硫煤和原油儲(chǔ)運(yùn)體系自燃發(fā)生溫度降低，由此，CS2可能在這些自燃體系中起到‘引火物’的作用。 本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)總結(jié)，對(duì)硫鐵化合物與帶羰基的低分子有機(jī)物相互作用生成Cs2的條件和機(jī)理進(jìn)行了細(xì)致的探討和總結(jié)：發(fā)現(xiàn)黃鐵礦、磁黃鐵礦、焦硫化鐵等硫鐵化合物在氧化歷程中的共性特點(diǎn)是均有多聚硫(Sn2-)產(chǎn)生，并證明了多聚硫是生成CS2的活性反應(yīng)硫源。另外，能與多聚

3、硫相互作用生成CS2的主要是低分子有機(jī)羧酸、醛、酮以及氨基酸等有機(jī)物，本文稱(chēng)為硫受體有機(jī)物，這些帶有羰基的低分子有機(jī)化合物在地球環(huán)境中分布廣泛。在硫鐵礦富集區(qū)域、在煤的形成過(guò)程中、在海洋、湖泊、泥沼和糞坑的微生物代謝產(chǎn)物中、以及微生物采油過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生大量的硫受體物質(zhì)，并且這些硫受體物質(zhì)與硫鐵化合物交錯(cuò)分布，相互影響，形成復(fù)雜的C、S物質(zhì)循環(huán)體系。 硫鐵化合物在潮濕的環(huán)境中氧化均有多聚硫生成，多聚硫作為各種還原硫變化途徑的活性中

4、間體，具有很強(qiáng)的親核性。在C、S和O、S反應(yīng)中多聚硫以親核基團(tuán)或自由基的形式參與作用，表現(xiàn)出的還原性及高親核性使其在硫循環(huán)的過(guò)程中扮演非常重要角色。多聚硫與硫受體物質(zhì)相互作用生成CS2的反應(yīng)，使人們深入地了解了在地球環(huán)境中碳、硫物質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中的相互影響。 在硫鐵礦沉積形成的區(qū)域，普遍伴隨有豐富的小分子有機(jī)物存在，這些小分子有機(jī)物與硫鐵礦作用生成的CS2、COS等含硫氣體是地球大氣環(huán)境中碳、硫物質(zhì)循環(huán)的主要表現(xiàn)形式，也是造成地球

5、溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧空洞和氣候反常的主要因素之一。然而，對(duì)于CS2在原油設(shè)施儲(chǔ)運(yùn)原油、硫鐵礦和含硫煤礦在開(kāi)采、堆積過(guò)程中的大量生成，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)這方面的深入報(bào)道，CS2作為原油儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中、也可能是硫鐵礦和含硫煤礦儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中引發(fā)低溫自燃的引火物更是無(wú)人提及。對(duì)原油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在儲(chǔ)運(yùn)原油、硫鐵礦和含硫煤礦在開(kāi)采、堆積過(guò)程中生成CS2的研究，深入地揭示了原油、硫鐵礦和煤礦發(fā)生低溫自燃的根本原因。 另外，本論文通過(guò)GC-MS檢測(cè)手段