有色金属富氧底吹熔炼用氧枪设计与实验研究

发布时间：2024-05-12 14:16

　　氧枪是铜和铅等有色金属富氧底吹熔炼工艺的核心设备之一,氧枪的性能对有色金属冶炼过程中关键化学反应的效率、产品质量、生产率、底吹炉的耐火材料的寿命、运行成本等有着非常重要的影响。因此,合理的氧枪结构和材料成为有色金属冶炼中备受关注的重要环节。本文针对目前氧枪所普遍存在的寿命短及氧气高速射流造成的物料喷溅等问题研发了新型底吹用氧枪,采用了多路螺旋结构输送氧气,并根据底吹炉参数设计与之匹配的旋流喷射角度,显著改善了反应熔池内的气固液三相混合效率及混合的均匀性,氧气卷吸物料的同时减少了物料喷溅,减少喷溅可有效保护炉内耐火材料减少损伤,进而提高了炉龄,氧气通道周围布置了扇形冷却气体通道,高效冷却并保护氧枪。本文利用水模型冷态实验和ANSYS软件基于东营方圆底吹炉参数对此氧枪模型进行物理实验及数值模拟,验证了氧枪模型的合理性和可靠性,为下一步的工业化奠定了基础。

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【部分图文】：

图2新型氧枪结构设计

本氧枪采用耐高温耐腐蚀的金属制成的氧枪喷头直接与高温熔体接触,降低了氧化烧损的速率,且生成的产物与铜锍成分相似,不会引起熔体的二次污染。氧枪头采用等离子陶瓷梯度涂层,该涂层在氧枪喷头的内部和外部使用了多层渐变过渡,这样的设计可有效地防止涂层的热裂。该涂层可隔离氧气和不锈钢管之间的....

图3熔池界面模型网格分布

在进行正式的数值模拟求解前,我们对数学模型进行了验证。在不同注入条件下的模拟及不同氧枪布置角度下的测量结果与数值模拟结果吻合良好,如图4所示,当气体分别在不同的喷射角度,0?、7?、14?及21?的条件下注入时模型内的气含率,蓝色柱状代表数值模拟结果与桔色的水模型试验结果较为接近....

图4气含率的数值模拟结果与试验结果比对

图3熔池界面模型网格分布该模型用于预测氧气底吹炼铜工艺中的气泡行为,为研究气相和液相之间的传质行为奠定了基础。数值仿真结果如下:图5显示了在13Nm3/h的流速下该氧枪的气含率,完全符合预期。图6显示了气体氧枪螺旋通道中心部分的速率分布。

图5流速为13Nm3/h时氧枪的含气率

该模型用于预测氧气底吹炼铜工艺中的气泡行为,为研究气相和液相之间的传质行为奠定了基础。数值仿真结果如下:图5显示了在13Nm3/h的流速下该氧枪的气含率,完全符合预期。图6显示了气体氧枪螺旋通道中心部分的速率分布。图6出口压力为2.5bar时新氧枪中心截面的速度场

本文编号：3971440