基于分银炉模型的速度场与湍流动能研究

发布时间：2020-05-09 14:40

【摘要】：铅阳极泥处理工艺采用老式分银炉进行冶炼,由于老式分银炉均用熔池表面加热熔化(未浸没式顶吹)进行氧化还原造渣,此工艺存在生产过程时间长,金属积压量大,能耗高,自动化程度低等缺陷。本课题是基于实验室物理模拟,研究横卧式转炉多种吹炼模式对炉内流场行为与湍流动能的影响,探索最佳喷吹搅拌方式,探讨横卧式转炉应用于阳极泥冶炼的可能性。以分银炉炉体为原型,建立几何相似比为1:5的有机玻璃物理模型。基于粒子图像测速系统与高速摄像系统和其他实验设备,通过熔池瞬时运动状态、熔池搅拌混匀时间、熔池速度场与湍流动能等特征参数来对比分银炉喷吹模式、喷吹气量等炉型参数对熔池的影响,以此得出分银炉炉型与推荐喷吹搅拌模式。实验结果表明,对比五种喷吹模式,顶吹模式效果最差,熔池搅拌混匀时间最长;底吹与侧吹熔池搅拌混匀时间差距不大,顶吹供气时熔池混匀时间为50～150s的时间数量级,而侧吹与底吹供气时熔池混匀时间为20～50s的时间数量级。加入顶吹后,顶侧复合吹炼熔池搅拌混匀时间缩短,顶底复合吹炼熔池搅拌混匀时间反而有所增长。因此,顶侧复合吹炼熔池搅拌混匀时间最短,效果最优。底吹喷吹熔池平均运动速度相对于侧吹喷吹高25%～105%左右;顶侧复合吹炼熔池平均运动速度比侧吹要高出62.70%～150.38%;顶侧复合吹炼熔池平均运动速度比顶底复合吹炼模式要高;顶底复合吹炼熔池平均运动速度随顶吹气量增大反而减弱;顶吹模式熔池平均运动速度很低。因此,底吹模式与顶侧复合吹炼模式熔池平均速度更佳。底吹模式下可以获得更加优良的速度分布和湍动能分布,湍动能总和也达到最佳值,最佳气量为7.5 m3/h(模拟实际原型气量为4769.2 L/s)。顶底复合吹炼模式下,各方面的表现不如底吹模式。顶侧复合吹炼模式下,可以获得比纯侧吹模式下更好的速度场和湍动能分布,在侧吹喷枪内径7.5mm、侧吹侧吹气量7.5 m3/h下(模拟实际原型侧气量为4769.20 L/s),顶吹喷枪内径5mm、顶吹气量10m3/h(模拟实际原型顶气量为6358.93L/s)复合吹炼时得到最优结果。
【图文】：

气流,高温金属,喷吹,熔池

设计研发出可以直接熔炼冷料的铅阳极泥侧吹熔炼炉ｍ；济源金利开发逡逑了液态高铅渣侧吹炉直接还原工艺［２］。冶金工作者对浸入式侧吹炉物理逡逑模型进行了大量的研宄，图１－２是所示的模型是空气介质喷吹进入熔池逡逑后的状态。逡逑实测值逡逑６０邋－逦＼邋｛Ｆｒ＇邋＝２４４）逡逑Ｉ－Ｊ４０逡逑１０逦３０逦５０逡逑距喷口距离／ｍｍ逡逑图１－２侧吹炉熔炼物理模型逡逑（１邋）低温气流向高温金属熔池喷吹时，气流在喷口前方因受热而激逡逑烈膨胀，在喷口处形成一个直径远大于喷口直径的射流根部。逡逑（２）

熔炼炉,底吹,氧气,结构示意图

同一个炉子里进行。炉子安全密封，，以避免烟气外逸［１４＿１８］。该工艺的技逡逑术特点是：操作时间短，金属积压少，能耗低，烟气量小，回收率高，逡逑操作环境好［１８＿２１］。图１－４为江西铜业卡尔多炉实物图。逡逑国内企业有铜陵有色公司稀贵金属冶炼厂引进了瑞典Ｏｕｔｏｔｅｃ公司逡逑６逡逑
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF803

【参考文献】