底吹阳极炉精炼过程优化与多相流动压力数值模拟

发布时间：2020-09-10 15:27

　　 底吹炼铜技术是一种火法精炼的新工艺,阳极炉自产生以来,已经在铜的冶炼中广泛应用,取得巨大成功,由于现在阳极炉多采用底侧复吹的工艺,对阳极炉的精炼效果、产能有着较大影响,近年来,学者们研究了阳极炉底侧复吹熔炼炉内熔体的流动特性,对全底吹研究的比较少,为了改善炉内传热效果、更好的排渣及提高经济效益,因此,本文采用阳极炉全底吹熔池的方法通过实验手段来检测熔池内的流场和模拟方法来系统的研究阳极炉熔池的反应对传热、传质和炉体内的压力场的变化有了新的认识,对阳极炉精炼效果的提升有着重要意义。本文采用云南某厂的阳极熔炼炉为原型,根据相似定理,计算出阳极炉的模型的基本尺寸,按1：10的比例制做出有机玻璃模型,以优化熔池内熔炼过程为目标,对阳极炉水模型底部增加了2组喷枪,采用数值模拟和水模型实验的方式来分析研究,通过数据处理和分析得到了如下结论：数据建模物理模型符合基本守恒方程和VOF模型、湍流模型,并采用水模型实验与数值模拟进行验证,分析其可靠性。最佳底部喷枪排布方式为：喷枪与底部中心线夹角成21°。底部喷枪七组单排排布,熔池底吹的最佳的气量为0.96m3/h，底部喷嘴的直径为2.8mm。通过对优化后熔池内的压力情况进行分析,得到炉体内压力成层状分布,最大压力在喷枪口处,最大压力值是1500Pa。对熔池内的速度进行分析得到,速度成均匀分布为0.5m/s和1m/s,熔池内的平均速度为0.54m/s.最大的速度在熔池表面,速度为6m/s。数值模拟结果与水模型实验结果最大误差为7.9%,验证了水模型实验的可靠性,其中气团直径、频率及上浮速度的误差分别为7.9%、-6%和-3.2%。采取全底吹方法进行喷枪优化后,喷枪合理的排布使熔池内的慢速区大大减少了,根据速度流线图得到流体运动的平均速度增大了,搅拌的效果有效提高,验证了喷枪位置的合理分布对熔池内的流场分布和喷吹搅拌过程的影响,使熔池搅拌混匀时间缩短为138s。实际生产况下精炼炉内熔体喷溅情况严重,一般集中在熔池内的炉顶上壁和侧吹喷枪对面的区域,优化后的喷溅量主要集中在熔池顶部,喷溅量得到优化。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF811

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;武钢二炼钢厂实施钢包全底吹[J];钢铁研究;2002年02期

2 曲胜利;李天刚;董准勤;栾会光;;富氧底吹熔炼生产实践及底吹炉设计改进探讨[J];中国有色冶金;2012年01期

3 李秋京;王书桓;赵定国;;高压底吹条件下气泡行为的研究[J];铸造技术;2014年04期

4 陈梁;赵高峰;;氧气底吹炉高铅渣铸渣工艺的改进[J];中国有色冶金;2008年03期

5 谷云岭;朱荣;董凯;鲍翔;谢国基;刘治权;寿栋;马国宏;;电炉底吹工艺优化研究[J];炼钢;2013年06期

6 赵定国;王书桓;;底吹氮气冶炼高氮不锈钢的应用研究[J];特殊钢;2012年05期

7 侯明;陈大纲;;鞍钢炼钢大供气强度底吹系统的应用[J];控制工程;2013年S1期

8 崔志祥;申殿邦;李维群;卢士海;;“氧气底吹造锍捕金”新工艺应用前景[J];资源再生;2008年09期

9 王培;;绿色豫光再灿烂——豫光富氧底吹生产线又创新纪录[J];中国有色金属;2008年20期

10 何平，谢计卫;钢包底吹气液两相流结构研究[J];钢铁研究学报;1996年02期

相关会议论文 前8条

1 李建华;郑菊初;;提高底吹炉一次沉铅率指标的探讨[A];全国“十二五”铅锌冶金技术发展论坛暨驰宏公司六十周年大庆学术交流会论文集[C];2010年

2 王拥军;;豫光氧气底吹炉第一炉期生产实践[A];中国首届熔池熔炼技术及装备专题研讨会论文集[C];2007年

3 苏广禄;;浅谈氧气底吹造锍熔炼炉的生产实践[A];低碳经济条件下重有色金属冶金技术发展研讨会——暨重冶学委会第六届委员会成立大会论文集[C];2010年

4 崔志祥;申殿邦;王智;边瑞民;;低碳经济与氧气底吹工艺的无碳自热熔炼[A];有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C];2010年

5 崔志祥;申殿邦;王智;边瑞民;;低碳经济与氧气底吹工艺的无碳自热熔炼[A];低碳经济条件下重有色金属冶金技术发展研讨会——暨重冶学委会第六届委员会成立大会论文集[C];2010年

6 李学民;安志广;王子然;;提高钢包在线底吹率的实践[A];2009年河北省冶金学会炼钢—连铸技术与学术年会论文集[C];2009年

7 牟济宁;狄永忠;沈钟铭;;转炉有效底吹维护技术探讨[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（上）[C];2009年

8 李庆胜;胡志刚;赵彦华;孙玉虎;;120t转炉底吹工艺优化[A];河北省冶金学会2008年炼钢连铸技术与学术交流会论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前10条

1 杨飞鹏　邓少华;二十三冶承建湖南华信氧气底吹炉一次吊装成功[N];中国有色金属报;2011年

2 记者 陈刚　安会珍;岷山集团富氧底吹项目投产[N];中国有色金属报;2010年

3 王晶　张军国;150吨转炉底吹改复吹系统改造 年增效150万元[N];中国冶金报;2011年

4 联西 李艳 丽红;“选择学习就是选择成功”[N];中国有色金属报;2006年

5 王雪冬;首钢迁钢转炉底吹改造年创效近600万元[N];中国冶金报;2009年

6 颜杰;浅谈氧气底吹熔炼与双侧吹熔炼的技术优势[N];中国有色金属报;2013年

7 聂刚;中国技术叩开“铜王国”大门[N];中国有色金属报;2013年

8 金荣江;河北钢铁唐钢一钢轧改进转炉底吹系统见成效[N];中国冶金报;2010年

9 林立恒;白俄罗斯钢铁厂 首套电炉底吹系统[N];世界金属导报;2002年

10 本报记者 黄橙;低碳熔炼 直接还原：高效节能减排[N];科技日报;2011年

相关硕士学位论文 前4条

1 乔庭鹤;复吹转炉底吹供气元件的优化研究[D];辽宁科技大学;2015年

2 曹宇博;底吹炉铜冶炼过程智能控制技术研究与应用[D];东北大学;2013年

3 姜紫毅;底吹阳极炉精炼过程优化与多相流动压力数值模拟[D];昆明理工大学;2016年

4 李源;氧气底吹炉熔炼温度控制算法研究[D];中南大学;2013年

本文编号：2815980