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《中南大学》 2001年
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炼铜闪速炉熔炼过程的数值分析与优化

李欣峰  
【摘要】: 铜闪速熔炼是一种多操作变量、多种过程强耦合的炼铜工艺,在该熔炼过程中,一方面各种原料的物相成份、燃料的化学成份、操作参数都处于变动状态,另一方面,气体或熔体流动、发热和吸热、同相与异相之间的传热以及化学反应等过程都彼此互为条件,互相强烈影响。随着铜闪速熔炼过程指标要求的提高,对铜闪速熔炼过程进行数值分析与优化就显得日趋重要。对铜闪速熔炼过程进行数值分析与优化的具体目的就是提高产量,降低烟尘率与燃料消耗。 本文通过对铜闪速熔炼系统与过程的详细研究,针对铜闪速炉内部的冶金过程的特点,利用计算流体力学、计算传热学与计算燃烧学的知识,建立了对铜闪速炉内的气流流动、传热、燃烧、传质和精矿颗粒的轨迹、温度、化学反应以及它与气体的传热、传质进行分析的数学模型,并利用商业软件为基础,开发出了铜闪速熔炼仿真系统。 在开发铜闪速熔炼仿真系统过程中,作者对二维铜闪速炉进行了仿真计算,得到了反应塔内部温度、浓度和颗粒轨迹趋势图,并对不同位置、不同粒径颗粒在反应塔内部运动中的温度变化进行了分析,还指出了不同颗粒粒径、位置分布对颗粒温度的影响,同时对计算过程中提高收敛速率提出了多种策略。 本文对我国引进的第一台闪速炉——贵溪冶炼厂铜闪速炉进行了仿真分析,通过仿真,得到了一系列的可以用来指导生产的数据,指出了铜闪速炉烧顶的原因,还得到了颗粒分散情况以及对颗粒温度、氧化的影响以及颗粒对壁面的影响;同时,通过仿真计算对比了110t·h~(-1)与125t·h~(-1)精矿量在高温区范围上的不同以及对生产的影响,确保了安全高效的将生产能力从110t·h~(-1)提高到125t·h~(-1),并降低了闪速炉的烟尘率。 本文还对金隆公司铜闪速炉的现行工况进行了仿真分析与现场测试,测试结果与仿真结果相符,验证了模型的可靠性。同时,针对金隆公司提出的将精矿处理量从65t·h~(-1)提高80t·h~(-1)进行了预测,并提出了最佳的工艺风中氧气浓度、分散风速度与中央氧气比例等操作参数。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TF811

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