CAS-OB过程熔池传热规律的模拟研究

本文以模拟底吹氩、顶吹氧加铝化学升温的180tCAS－OB钢包（CompositionAdjustmentsbySealedargonbubblingwithOxygenBlowing）实验室模型为对象，建立了描述熔池温度动态分布的数学模型．考察了升温过程中熔池的升温规律及操作参数对传热过程的影响．本工作为现场操作和优化工艺提供依据．     

铜冶炼富氧底吹炉电收尘器的设计与运行

介绍了铜冶炼富氧底吹炉电收尘器的入口烟气特点、设备结构设计及运行情况。针对运行中存在的不正常现象,从烟气条件、工艺操作、设备维护等方面分析了电收尘器的故障影响因素,并采取了针对性整改措施以确保电收尘器平稳持续运行。     

多孔道底吹喷枪搅拌的数值模拟与强化机理分析

底吹富氧搅拌是熔池熔炼的一种关键强化技术，对品位低、杂质多的矿产资源具有很好适应性，底吹喷枪是其关键工艺设备。本文将数值模拟与数理统计相结合，建立了多孔道底吹喷枪强化搅拌的三维数学模型，并通过水力学模型实验对数学模型进行了验证。针对模型计算结果，以气泡上升时间、液体的气含率方差和平均湍流强度等为评价标准，对直管及多孔道底吹喷枪搅拌过程的混合均匀度进行对比研究。结果表明：多孔道喷枪喷吹方式在提高熔体搅动能的同时能使中上部熔体的混合更为充分，并在生产实践中取得了良好的应用效果。     

焙烧酸浸渣中铜的形态对铜、金浸出率的影响

以某黄金冶炼厂含铜金精矿为研究对象,采用铜化学物相分析及浸出方法研究了焙烧?酸浸?氰化工艺处理含铜金精矿过程中焙烧酸浸渣中铜形态对铜、金浸出率的影响. 结果表明,含铜金精矿焙烧酸浸及氰化浸出时,铜形态对铜、金浸出率有显著影响,当酸浸渣中氰化易溶铜(氧化铜、次生硫化铜)含量大于0.10%时,金浸出率降低. 以原生硫化铜矿为主的含铜金精矿,适当提高焙烧温度、延长焙烧时间、增加初始酸浸酸度可有效降低酸浸渣中氰化易溶铜含量,提高铜浸出率,减弱其对金浸出率的影响.     

废钢对转炉熔池流体流动影响研究

通过物理模拟和数值模拟,研究某钢厂250吨转炉中废钢集中分布时熔池特征,以及废钢对转炉熔池流体流动的影响。结果表明,底吹流量为40 L/min时,加入10, 20, 40, 60 t废钢的熔池混匀时间相比无废钢时分别上升21.16%, 63.70%, 87.02%和217.03%。底吹气量较小时(<40 L/min),熔池混匀时间随底吹流量增大而减小,过高的底吹流量对熔池搅拌的贡献降低,反而可能造成熔池混匀时间增加,表明过量的底吹流量将会对熔池混匀产生不利的影响。随着废钢量增加,底吹形成的气液两相区开始向炉壁处偏移。当底吹气量50 L/min时,气液两相区最大速度由0.24 m/s增至0.40 m/s。随着废钢量增加,熔池低速区体积比逐步减小,当加入40 t废钢时,低速区体积比减小89.46%。熔池中随底吹气量增大,熔池获得动能增加,但气体能量利用率降低。熔池中废钢量为60 t,底吹气量增至25, 40和50 L/min时,底吹气体能量利用率比15 L/min时分别下降2.98%, 6.27%和8.68%。当熔池中加入废钢时,随废钢量增加,气体能量利用率上升。底吹气量25 L/min,熔池中废钢加入量为10和60 t,气体能量利用率分别增加2.48%和41.41%。废钢量较大时,底吹气体利用率出现较大幅度上升。     

基于图像分析的底吹搅拌反应器混合特性

以富氧底吹熔池熔炼过程为研究对象,基于气泡扰动形成流场图像测算灰度级强度,测算与比较底吹搅拌反应器内的局部混合特性。参照某企业底吹炼铜炉实际尺寸,搭建气体喷吹水模型试验平台;利用高速摄像机拍摄不同设计参数下的试验过程,捕获并存储水模型中喷口上方流场的彩色图像;截取未受装置干扰的研究区域,测算其绿色成分的灰度级强度均值与标准差。研究发现:气泡扰动流场RGB图像的绿色成分在本试验条件下对于真实图像气泡轮廓特征提取更为准确;绿色成分图像的水平剖线针对单排喷口与双排喷口分别呈现单峰与双峰,验证了以灰度级强度表征混合特性的准确性;测算研究区域的灰度级强度均值时间序列和标准差时间序列,最终发现:在熔池动态平衡阶段,大部分时间序列在统计学意义上服从正态分布。本研究为推进图像分析技术在底吹搅拌反应器流动与混合特性研究方面提供了参考依据。     

250吨转炉底吹对熔池搅拌的影响研究

采用物理模拟和数值模拟，研究了某钢厂250 t转炉底吹对熔池混匀时间、气液两相区速度、熔池低速区体积、炉底剪切力和气体能量利用率的影响。结果表明，熔池混匀时间随底吹气量增大而减少，随底吹孔数增加而减少。底吹孔数为12个时，底吹气量由15 L/min增至50 L/min，熔池混匀时间降低54.8%。底吹气量不变(50 L/min)，底吹孔数由12个减至3个时，混匀时间增加52.9%。底吹枪数量减少，搅拌区域减小，熔池中“死区”和“低速区”体积比分别增加4.89%和28.9%。底吹枪减至3个时，单个底枪气量增大，气液两相区最大速度由0.34 m/s增至0.64 m/s，底吹孔处炉底所受剪切力增大52%，对炉底耐材寿命不利。从数值模拟结果也可发现，底吹工况的变化影响气体在熔池中的利用效率。底吹总气量增大时，熔池动能增加，但气体能量利用率降低。底吹气量较小时，底吹孔数的变化对气体能量利用率影响较小。底吹气量较大(50 L/min)时，相比于12个底吹孔，6个和3个底吹孔的气体能量利用率分别下降18.4%和23.3%。     

富氧燃煤电厂褐煤干燥过程的数值模拟

利用Aspen Plus软件对某600MW富氧燃煤电厂褐煤的干燥过程进行模拟分析,研究干燥介质、烟气温度、流量、烟气中CO2浓度和H2O含量对褐煤干燥特性的影响.结果表明,富氧燃煤电厂的烟气适合于褐煤的干燥,烟气中的CO2可以有效抑制褐煤的氧化自燃,使干燥过程更加安全,并能增强烟气的干燥能力,H2O会抑制煤中水分的蒸发;干燥温度和干燥流量的增加都会加速褐煤达到干燥要求,干燥温度的影响更明显.通过分析得出烟气温度150℃和流量1.4×106 m3/h为600MW富氧燃煤电厂的最佳干燥条件.     

富氧燃烧条件下锅炉燃料燃烧影响因素研究

以他人建立的富氧燃烧条件下锅炉燃料燃烧计算为框架,结合富氧锅炉热力系统的特点,运用Visual Basic 6.0开发了富氧燃烧条件下燃料燃烧计算软件,分析了锅炉操作参数中氧气浓度对锅炉效率、空气量、烟气量的影响;分析了富氧燃烧条件下排烟温度、过量氧气系数对锅炉热效率的影响。结果显示:理论空气量和理论干烟气量随着氧气浓度的增加而减少;锅炉热效率随着氧气浓度的增加和过量氧气系数的减小呈上升趋势,而且排烟温度越高,锅炉热效率上升越慢;低氧气浓度下,氧气浓度的变化对锅炉燃烧用空气量、烟气量、锅炉热效率、燃料消耗量的影响较为显著;高氧气浓度下,影响相对减弱。     

废钢对转炉熔池混匀过程的影响

采用物理模拟研究某炼钢厂250 t转炉冶炼过程中废钢加入量、分布方式和轻重废钢对熔池搅拌混匀的影响。结果表明,轻废钢和重废钢对熔池混匀影响不同,加入轻废钢,熔池混匀时间随废钢量增加而增加,底吹流量为50 L/min时,加入20和60 t废钢熔池混匀时间分别比无废钢时上升48.60%和134.70%。加入重废钢时,废钢在熔池中的分布方式会影响熔池钢液流动,从而影响熔池混匀时间。重废钢在炉底集中分布时,熔池混匀时间随废钢量增加而增加,随底吹气体流量增加而降低。过量底吹气体可能对熔池搅拌有负面影响,底吹流量大于40 L/min时,熔池混匀时间上升。熔池均匀分布时,熔池混匀时间受废钢加入量和底吹气体流量影响。底吹气体流量为25 L/min、重废钢均匀分布时,熔池混匀时间在废钢加入量为40 t和60 t时比20 t时分别降低30.13%和12.93%。废钢倾侧分布时,形成了熔池中非对称搅拌,增加了熔池水平横向流动,一定程度上有利于熔池混匀。相同供气量(25 L/min)下,40 t废钢均匀分布和倾侧分布的混匀时间比集中分布时分别低38.87%和41.01%。     

高品位铜精矿短流程一步炼铜基础研究

一步炼铜技术具有流程短、环保效益好、投资成本低等优势,符合当前短流程冶炼技术的发展方向。本工作以高品位铜精矿为原料,利用理论计算结合实验的方法研究了短流程一步炼铜过程熔体物相、粗铜直收率、渣含铜等变化规律。理论计算表明,当铁硅比0.6时,通过添加CaO可避免熔体中尖晶石相的析出,1300℃熔渣中化学溶解铜含量约8.6wt%。实验过程探讨了喷吹氧量和熔体静置时间与粗铜质量及熔渣特性的关系。在1300℃时,以0.4 L/min的流量向80 g熔体中喷吹70 min 50vol%的富氧空气,随后静置沉降2 h获得粗铜,铜直收率为82.12%。熔渣通过SEM-EDS分析发现,渣中存在大量尖晶石相,损失的铜主要以机械夹带形式存在,表明尖晶石相阻碍了金属铜颗粒沉降。     

炼铜反射炉水淬渣工艺矿物学

采用XRF, XRD, SEM-EDS, M?ssbauer及金相显微分析等对炼铜反射炉水淬渣进行了工艺矿物学研究. 结果表明,渣中含铜1.06%(w),主要以冰铜存在;全铁量为36.41%(w),Fe2SiO4占53.5%(w),Fe3O4为32.5%(w),Fe2O3为14.0%(w),且铜、铁、硅矿物紧密共生,呈细粒不均匀嵌布. 热力学分析表明,在CaO和O2存在条件下,硅酸铁转化为磁性氧化铁的趋势较大. 采用浮选回收铜-高温脱硅-磁选分离铁的选冶工艺处理炉渣,当磨矿细度-0.074 mm含量从75%增加到95%时,一次粗选铜回收率从18.6%增至39.02%,粗选精矿铜品位为4.6%. 炉渣在CaO/SiO2摩尔比0.9、1350℃氧化30 min、10 K/min缓冷速度下脱硅后,经破碎、磨矿、磁选,铁回收率为71%,铁精矿品位达62%.     

水淬铜渣的矿物学特征及其铁硅分离

采用XRD、SEM、化学分析等方法对水淬铜渣进行了矿物学研究,铜渣的主要物相为铁橄榄石,铜主要以冰铜形式存在;炉渣基本呈非晶态,结构致密,冰铜相结晶不充分,粒度基本在5 mm以下,铁和硅主要以铁橄榄石形式存在,采用选矿法不能有效分离,因此提出了固相快速还原-高温熔分工艺. 结果表明,在碱度大于0.5、终渣熔点1300℃以上、加入添加剂、熔分温度1350℃以上可获得较高的铁、铜回收率,铜和铁回收率可分别达93%和87%;炉渣中铁含量小于5%、铜含量小于0.10%,尾渣可作为生产建材的原料,该工艺能实现铜渣中铁硅分离和铜渣综合利用.     

Modeling and Optimization of Copper Flash Smelting Process Based on Neural Network

The copper flash smelting process neural network model (CFSPNNM) was developed, its input layer includes eightnodes: oxygen grade (OG), oxygen volume per ton of concentrate (OVPTC), flux rate (FR) and quantities of Cu, S, Fe, SiO2and MgO in copper concentrate; output layer includes three nodes: matte grade, matte temperature and Fe/SiO2 in slag, andnet structure was 8-13-10-3. Then, the internal relationship between the technological parameters and the objectiveparameters was built after the CFSPNNM was trained by using GA-BP algorithm. Moreover, the technological parameterswere optimized by using genetic algorithms (GA) to make energy consumption the lowest. Simulation results showed that theCFSPNNM had high prediction precision and good generalization performance. Compared with the practical average data, theenergy consumption can be reduced by 6.8% if the smelting process is controlled by adopting the optimized technologicalparameters.     

富氧顶吹熔融还原高磷铁矿中磷的行为

采用富氧顶吹熔融还原技术冶炼高磷铁矿,研究了熔渣碱度、碳氧比、熔炼温度、通氧(纯度99%)时间及流量对铁浴中磷的影响. 结果表明,随温度升高,铁水中磷含量降低,温度过高出现回磷现象;在一定范围内提高碱度、通氧时间和流量,脱磷率提升显著;随碳氧比增大,脱磷率降低;温度1550℃、碳氧摩尔比1.0、碱度1.1、通氧时间10 min、氧气流量250 L/h条件下,可冶炼出磷含量0.068%的铁水,脱磷率高达92%,所得生铁可用于后期炼钢.     

资源化消纳高浸铅银渣底吹+侧吹炼铅工艺优化

铅锌资源互补是企业实现多金属综合回收的主流方向。针对汉中锌业底吹+侧吹炼铅系统混配高浸铅银渣、冶炼烟灰等含铅物料后，面临的氧化熔炼热量不足、炉渣过程控制困难、还原渣稳定性差等难题，在对原有工艺综合评价基础上，结合热力学分析和炉渣性能测定结果，提出了以渣型调控为主线的工艺优化思路。研究表明，底吹炉补热方式由硫磺为主转向以烟煤为主、硫铁矿为辅，可提升氧化熔炼温度至1050℃，还原熔炼降温至1250℃；控制还原熔炼渣FeO/SiO2质量比在1.2~1.6，CaO/SiO2质量比在0.4~0.6之间，ZnO≤20wt%，可确保混配含铅废料的直接炼铅过程顺行。工艺优化后，氧料比由120 Nm3/t降至110 Nm3/t，混配高浸铅银渣比例升至24wt%；氧化熔炼与还原熔炼烟尘率同比降低13.47%与15.82%，粗铅成本同比降低10.63%。     

赛科裂解炉辐射段燃烧的数值模拟及优化

利用计算流体软件,采用合适的数学模型,对赛科（SECCO）裂解炉的两种设计方案进行数值模拟,得到裂解炉炉膛内流体流场、燃料燃烧和烟气温度场等详细信息,揭示了炉膛内烟气流动、燃烧和传热过程的相互影响及特点。模拟结果表明,底部燃烧器的原始设计方案中,热量分布不均,局部高温区,炉膛内温度梯度大;底部燃烧器加侧壁燃烧器的优化方案中,能提供较均匀的热量分布,炉膛内温度梯度小,有利于反应管均匀受热。     

镍造锍熔炼过程及伴生元素行为的计算机模型

借助于多相多成份系统平衡计算，开发了硫化镍矿造锍熔炼过程的数学模型，对卡尔古利镍闪速炉的实际生产操作进行了模拟，并将预测结果与实际生产数据进行了比较，吻合得较好．热力学计算表明：在镍熔炼过程中，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｓ，Ｏ等在冰镍、渣相和气相中的分配取决于操作条件和热力学量，如熔炼温度、炉料成份、风矿比、富氧浓度及各组份在体系各相中的活度系数．     

浮法玻璃熔窑富氧燃烧与富氧气化煤气燃烧对比分析

根据计算和实测数据,从助燃空气量、烟气量、煤气理论燃烧温度、单位产品燃料消耗及节能效果等几各方面,就浮法玻璃生产线利用系统副产氧气,采用熔窑富氧燃烧和富氧气化煤气燃烧两种方式,进行了简要的分析和比较,指出在熔窑上直接使用富氧燃烧可节煤1.26%,而使用同样的富氧来生产煤气,由于煤气热值的提高,可节煤5.7%。     

Coupled simulation of combustion with heat transfer and cracking reaction in SL-Ⅱ industrial ethylene pyrolyzer

采用计算流体力学(CFD)方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段炉膛内的燃烧传热及管内石脑油裂解反应过程进行耦合模拟,建模及耦合求解在CFX中完成。计算时采用标准k-ε双方程湍流模型、旋涡耗散/有限化学速率(EDM/FRC)燃烧模型和离散传播(DT)辐射模型,其中介质辐射特性采用多灰气加权模型;石脑油裂解反应采用Kumar分子反应模型,流体流动方程组由全隐式的耦合算法求解。模拟结果与工业数据吻合良好,验证了模型的可靠性。结果表明,管内裂解产物丙烯和丁烯收率先增后减,甲烷和乙烯收率一直增大;出口管外壁温度沿管长分布因侧壁烧嘴的加入而更加均匀;炉膛中部的回流区使该区温度更加均匀;裂解炉结构的非对称性引起烟气流速分布不对称,进而导致后墙上侧壁烧嘴的供热效率相对前墙侧较低,本文模拟结果为裂解炉进一步设计与改造提供理论指导。