富氧双侧吹熔炼炉沉降区及贫化电炉的物理模拟

摘要

随着世界范围内铜需求量的不断增长，铜冶炼中产生的熔炼渣排放量也在逐年增加。目前，渣含铜过高依然是铜冶炼界普遍存在的难题，铜渣贫化问题已经成为了制约铜冶炼工业进一步发展的瓶颈，为此本文针对现有的电炉贫化工艺以及富氧双侧吹熔池熔炼技术的沉降区进行了物理模拟研究，获得了操作参数对于沉降区流场分布和熔池内电特性分布的影响规律，为实际生产中的优化设计和操作提供了理论依据。 在对富氧双侧吹熔炼炉沉降区内流场的研究中，根据相似原理，按1∶8的比例建立了物理模型，采用PIV测量技术，结合不同测量截面上的流体流动情况，考察了不同操作条件（气体喷吹速度、喷嘴排布、喷嘴直径和气体喷吹角度）对于沉降区内流体的流动行为的变化规律，得出了有利于沉降过程进行的操作条件。结果表明:随着喷嘴直径的减小，以及气体喷吹速度和喷吹角度的增大，沉降区内的流体波动更加剧烈，不利于沉降过程的进行;采用1号喷嘴排布方案时沉降区内的流场优于2号方案和3号方案。因此在喷吹速度为21m3/h和23m3/h，采用1号喷嘴排布方案，喷嘴直径为3.7mm和4.4mm，喷吹角度为7度时，富氧双侧吹熔炼炉沉降区内形成的流体流场有利于沉降过程的进行以及后续的贫化过程。 在对贫化电炉熔池内部电特性分布的研究中，根据相似原理，按1∶20的比例建立了物理模型，采用探针法测量了熔池内部不同位置的电特性参数，考察了不同操作条件（熔池深度、电极浸入深度、溶液浓度和电极间距）对熔池内电特性分布的影响规律，得出了有利于贫化过程进行的操作条件。结果表明:随着熔池深度、电极浸入深度的增大和电极间距的减小，等压降电位线逐渐向熔池内部迁移，溶液浓度对其基本无影响;随着电极浸入深度的增大和熔池深度、电极间距的减小，熔池内的低功率区面积逐渐减小，溶液浓度的增大对炉内功率提升效果明显。因此，在熔池深度为70mm，电极浸入深度为40mm，溶液浓度为1mol/L，正负电极间距为70mm时，贫化电炉熔池内部的电特性分布是有利于贫化过程进行的。在实际工业生产中，应避免熔池过深，加大电极浸入深度，提高炉料的导电性，适当减小正负电极间距，以获得较好的渣贫化效果。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1．2铜冶炼渣的来源和组成

1．2 铜渣主要贫化方法和过程

1．2．1火法还原贫化

1．2．2直流电贫化

1．2．3选矿贫化

1．2．4其他贫化方法

1．3铜冶炼技术

1．3．1闪速熔炼

1．3．2奥斯麦特熔炼与艾萨熔炼

1．3．3诺兰达熔炼

1．3．4白银炼铜法

1．4 富氧双侧吹熔池熔炼

1．4．1工艺流程

1．4．2应用实例

1．4．3优点与缺点

1．5 研究目的、意义和内容

1．5．1研究的目的及意义

1．5．2研究内容

第2章实验原理和方案

2．1．1水模型原理

2．2实验设备

2．2．1富氧双侧吹熔炼炉水模型设备

2．2．2贫化电炉水模型实验设备

2．3实验方案

2．3．1富氧双侧吹熔炼炉物理模拟实验方案

2．3．2贫化电炉物理模拟实验方案

第3章富氧双侧吹熔炼炉沉降区内部流场变化规律的研究

3．1引言

3．2实验测量

3．2．1 PIV设备测量原理

3．2．2参数设置

3．3实验结果与讨论

3．3．1气体喷吹速度对沉降区流场的影响规律

3．3．2喷嘴排布对沉降区流场的影响规律

3．3．3喷嘴直径对沉降区流场的影响规律

3．3．4喷嘴倾角对沉降区流场的影响规律

3．4本章小结

第4章贫化电炉内电特性规律分布的研究

4．1引言

4．2实验测量

4．2．1电场测量原理

4．2．2测量截面选择

4．3结果与讨论

4．3．1熔池深度对熔池内部电特性分布的影响规律

4．3．2电极浸入深度对熔池内部电特性分布的影响规律

4．3．3溶液浓度对熔池内部电特性分布的影响规律

4．3．4电极间距对熔池内部电特性分布的影响规律

4．4本章小结

第5章结论

5．1富氧双侧吹熔炼炉沉降区内流体流动的变化规律

5．2贫化电炉内部电特性分布的变化规律

参考文献

致谢