銅閃速吹煉過(guò)程仿真研究.pdf

1、銅閃速熔煉-閃速吹煉技術(shù)是美國(guó)肯尼柯特公司和芬蘭奧托昆普公司合作開(kāi)發(fā)的清潔煉銅工藝(以下簡(jiǎn)稱“雙閃”工藝)。1995年,“雙閃”工藝在美國(guó)Utah冶煉廠正式投入工業(yè)生產(chǎn)。生產(chǎn)實(shí)踐表明,“雙閃”工藝與傳統(tǒng)的閃速熔煉-PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝相比,具有清潔、高效、投資小、生產(chǎn)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)國(guó)內(nèi)最近新建的煉銅企業(yè)大多選用“雙閃”工藝,因此進(jìn)行閃速吹煉過(guò)程仿真研究進(jìn)行模擬對(duì)于研究閃速吹煉工藝有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
　　隨著科技的發(fā)展,計(jì)算機(jī)仿真技

2、術(shù)逐漸引入到冶金工藝過(guò)程的模擬,它被認(rèn)為是研究冶金工藝的第3種手段。冶金研究引入CFD技術(shù),為傳統(tǒng)工業(yè)試驗(yàn)起到了節(jié)約成本,減少試驗(yàn)用時(shí)的作用。因此,采用CFD技術(shù)進(jìn)行閃速吹煉過(guò)程的研究較好的解決了傳統(tǒng)研究無(wú)法進(jìn)行閃速吹煉爐內(nèi)部區(qū)域監(jiān)測(cè)的問(wèn)題,為閃速吹煉過(guò)程的研究提供了一個(gè)有效手段,通過(guò)CFD技術(shù)我們可以研究影響銅閃速吹煉過(guò)程的各種限制因素。
　　本研究是在Fluent中使用UDF函數(shù)添加燃燒模型建立閃速吹煉仿真模型,進(jìn)行了不同顆粒

3、直徑,不同工藝風(fēng)量,不同中央氧量,有無(wú)燃燒風(fēng)等情況的模擬。在上述條件下,本研究通過(guò)對(duì)閃速吹煉爐各場(chǎng)及顆粒的模擬,給出了顆粒的溫度,氧化程度、顆粒運(yùn)動(dòng)速度、存活時(shí)間和沉淀池分布情況。本研究詳細(xì)介紹了模擬過(guò)程的方式方法,這為閃速吹煉工藝仿真提供了一套較好的解決方案。主要進(jìn)行的研究?jī)?nèi)容和研究成果有如下幾點(diǎn):
　　(1)顆粒行為及顆粒氧化程度研究,在相同工況下進(jìn)行多種單獨(dú)顆粒條件的模擬發(fā)現(xiàn),150um顆粒較20um顆粒溫度上升慢,氧化程度

4、低,但是150um的顆粒受分布風(fēng)作用偏移反應(yīng)塔中心的程度較20um的高。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),在沒(méi)有顆粒破碎和碰撞模擬的情況下大于70um的部分顆粒約有20-30％的Cu2S仍然未反應(yīng)。
　　(2)不同風(fēng)量對(duì)閃速吹煉過(guò)程的影響研究。在不同的分布風(fēng)條件下,反應(yīng)塔內(nèi)的高溫區(qū)域也不相同,分布風(fēng)量為1059Nm3/h較風(fēng)量為765Nm3/h的高溫區(qū)域更大,而且中央?yún)^(qū)域的Cu2S氧化程度較高。同時(shí)通過(guò)對(duì)1294Nm3/h與1059Nm3/h的分布風(fēng)

5、對(duì)比中可以看出,過(guò)高的分布風(fēng)導(dǎo)致顆粒過(guò)度偏移反應(yīng)塔中心,造成中央噴嘴下方O2濃度過(guò)高。顆粒束中心區(qū)域Cu2O生成較多,而顆粒束外側(cè)區(qū)域由于氧氣不足,導(dǎo)致其氧化不完全。因此在研究的模擬條件下,建議分布風(fēng)控制在1059Nm3/h附近。
　　(3)通過(guò)對(duì)不同中央氧量的比較發(fā)現(xiàn),中央氧為166Nm3/h較498Nm3/h的工況顆粒溫度高溫區(qū)域較小,而且較少的中央氧容易導(dǎo)致顆粒束中心區(qū)域更容易存在未反應(yīng)的Cu2S。從有無(wú)燃燒風(fēng)模擬的比較發(fā)現(xiàn)