铜闪速炉无砖反应塔内壁挂渣数值模拟

发布时间：2021-11-08 01:11

　　无砖反应塔是闪速熔炼炉反应塔的最新进展，其特点是采用主动挂渣手段，在反应塔内壁形成一定厚度的挂渣，取代传统的砖质内衬。无砖反应塔塔体由钢板炉壳构成，钢壳内壁焊接钢钉，用于支撑挂渣层；塔外采用喷淋方式进行冷却。无砖反应塔内壁挂渣状况直接影响到炉体寿命的长短、热损失的大小以及生产作业的安全。因此，开展闪速炉无砖反应塔内壁挂渣数模仿真研究，揭示内壁挂渣形成规律，对促进该项国际先进技术的国产化以及推进闪速冶金的节能降耗，具有现实的理论意义和应用价值。论文基于传热学理论，研究建立了闪速炉无砖反应塔内壁挂渣数学模型，并采用COMSOL仿真平台，对闪速炉无砖反应塔内壁挂渣进行仿真，探索了各种工艺参数对内壁挂渣形成的影响。主要研究内容如下：基于质量守恒定律和能量守恒定律，构建了闪速炉无砖反应塔物料衡算和热量衡算模型，根据熔炼物料组成和工艺条件计算闪速炉反应塔烟气温度，并借助COMSOL化学反应工程模块，将其以热源形式添加到无砖反应塔温度场计算模型，为考察物料组成对闪速炉无砖反应塔内壁挂渣的影响奠定基础。基于COMSOL仿真平台，利用传热模块和动网格功能，实现了无砖反应塔炉内烟气、挂渣、炉壁及喷淋冷却水... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 铜熔炼技术的发展
        1.1.1 铜的用途及市场
        1.1.2 铜冶炼主要方法
        1.1.3 闪速熔炼技术的发展
        1.1.4 奥托昆普闪速炉炉体结构
    1.2 反应塔技术发展及研究状况
        1.2.1 反应塔技术的发展
        1.2.2 反应塔内矿物颗粒和气体运动
        1.2.3 反应塔内热和质传递
        1.2.4 反应塔内反应机理
        1.2.5 反应塔数模仿真研究
    1.3 COMSOL 及其在冶金中的应用状况
        1.3.1 COMSOL 数模仿真软件
        1.3.2 COMSOL 在冶金中的应用
    1.4 论文研究意义及主要内容
        1.4.1 研究背景
        1.4.2 研究内容
第二章 铜闪速炉无砖反应塔物料与热量衡算模型
    2.1 模型总体架构
    2.2 基本参数计算
        2.2.1 物料组成计算
        2.2.2 化合物假定计算
    2.3 物料衡算模型
        2.3.1 物料衡算理论
        2.3.2 物料平衡关系
    2.4 热量衡算模型
        2.4.1 化学反应方程
        2.4.2 热力学参数转换
        2.4.3 烟气温度计算
    2.5 本章小结
第三章 铜闪速炉无砖反应塔内壁挂渣数学模型
    3.1 数模整体结构
    3.2 物理模型
        3.2.1 无砖反应塔结构
        3.2.2 物理模型
    3.3 热传导数学模型
        3.3.1 条件假设
        3.3.2 热传导方程
    3.4 网格划分
        3.4.1 划分方法
        3.4.2 无砖反应塔网格划分
        3.4.3 网格独立性检验
    3.5 边界条件
        3.5.1 边界理论
        3.5.2 无砖反应塔边界划分
    3.6 材料参数确定
        3.6.1 钢钉和炉壳属性
        3.6.2 烟气参数确定
        3.6.3 内壁挂渣属性
    3.7 本章小结
第四章 铜闪速炉无砖反应塔内壁挂渣多因素耦合仿真
    4.1 挂渣熔化温度对内壁挂渣厚度的影响研究
    4.2 烟气温度对内壁挂渣厚度的影响研究
    4.3 物料组成对内壁挂渣厚度的影响研究
    4.4 吨矿氧量对内壁挂渣厚度的影响研究
    4.5 喷淋冷却水温度对内壁挂渣厚度的影响研究
    4.6 无砖反应塔结构参数对挂渣厚度的影响
        4.6.1 炉壁厚度影响
        4.6.2 钢钉长短影响
        4.6.3 钢钉粗细影响
        4.6.4 钢钉间距影响
    4.7 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3482699