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《昆明理工大学》 2008年
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喷吹还原渣中铜机理及流场数值模拟初步研究

宋巍  
【摘要】:为了强化冶炼过程,控制环境污染,在铜冶炼工艺中大都采用富氧空气或工业氧气,由于冶炼体系中氧势高,导致渣含铜量升高。目前含铜0.4%-0.5%的铜矿已被开采,而产出的弃渣含铜却仍高达0.4%-0.8%,造成对开采资源的浪费。在环保要求日益严格和矿产资源日趋贫乏的今天,铜渣的综合回收利用逐渐引起了人们的关注。 论文结合A公司贫化电炉的实际情况,针对现有贫化电炉所使用的还原喷枪存在的严重积碳以及还原率低等问题进行计算和模拟实验。通过热力学计算,找出喷枪所使用还原剂G的还原机理及积碳原因;通过优化贫化电炉所使用的喷枪枪型,改变还原过程的气泡动力学条件,有利于铜锍的分离、沉降,达到提高还原率,降低渣中含铜量的目的。采用物理模拟和数值模拟相结合的研究方法,优化贫化电炉使用还原喷枪枪型及气泡流场方案。根据相似理论及原型的对称性,利用局部实验模型进行水模拟实验,观察7种不同枪型所形成的气泡及循环流行为;同时根据连续性方程、动量传输方程和能量传输方程建立描述喷枪喷吹过程中贫化电炉内流体流动的流场显示,采用商业软件FLUENT进行数值模拟。 通过热力学计算表明,还原剂G喷入枪内后在距离枪口0.83m处就已经达到碳化温度;通过水力学模型实验和数值模拟,发现喷枪枪型对贫化电炉内流场具有重要影响。在所进行实验的7种枪型结构中,以水模拟实验中5#枪型能较好满足生产条件对气泡动力学的要求。实验中用到的数学模型得到的结果能较好的解释喷吹过程中熔池内流场显示和低速喷吹大气泡动力学现象,与水力学模型模拟实验结果基本一致。实验结果将对于提高贫化电炉还原效率,降低渣含铜量等方面有较大改善,为今后进一步对流场进行数学模拟提供先决条件,对强化A公司贫化电炉还原过程、优化工艺过程也提供了一定的理论依据。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TF811

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