銅閃速爐系統(tǒng)數(shù)值熔煉模型及反應(yīng)塔爐膛內(nèi)形在線仿真監(jiān)測研究.pdf

1、銅閃速熔煉是一個多操作變量、多過程耦合的復(fù)雜熔煉過程.在投入工業(yè)應(yīng)用半個多世紀(jì)以來,閃速熔煉工藝以其巨大的技術(shù)優(yōu)勢和良好的經(jīng)濟(jì)效益獲得了世界火法煉銅行業(yè)的親睞,特別是"四高"作業(yè)制度的實(shí)現(xiàn),更是開創(chuàng)了銅工業(yè)高技術(shù)熔煉的新時代.熔煉強(qiáng)度的不斷增加,熔煉指標(biāo)的不斷提高,都給閃速爐生產(chǎn)系統(tǒng)提出了更高的要求.因此,以進(jìn)一步強(qiáng)化生產(chǎn)和節(jié)能降耗為目標(biāo),以"數(shù)學(xué)模擬-全息仿真-整體優(yōu)化"為技術(shù)路線,開展銅閃速爐熔煉過程的合理強(qiáng)化與反應(yīng)塔爐襯保護(hù)的計算

2、機(jī)仿真研究就顯得日趨重要.為了適應(yīng)生產(chǎn)強(qiáng)化的要求,更好的協(xié)調(diào)系統(tǒng)配置,科學(xué)地挖掘閃速爐生產(chǎn)潛力, 該文通過對閃速爐熔煉過程及系統(tǒng)設(shè)備的詳細(xì)研究,以閃速熔煉過程物料衡算和熱量衡算的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),綜合熔煉系統(tǒng)四環(huán)節(jié)六大因素,開發(fā)了閃速爐生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)值熔煉仿真模型,并針對貴溪冶煉廠閃速爐系統(tǒng)進(jìn)行了仿真強(qiáng)化試驗(yàn),論證了其擴(kuò)產(chǎn)改建的可能,同時提出了銅锍品位、富氧濃度、閃速爐渣成分以及精礦含銅品位等生產(chǎn)參數(shù)的合理選擇方案.熔煉過程的強(qiáng)化不僅對系統(tǒng)設(shè)

3、備要求更高,而且使得爐襯的工作環(huán)境更為惡劣,損毀加快.通過對閃速爐反應(yīng)塔爐襯蝕損機(jī)理的研究,作者發(fā)現(xiàn),在反應(yīng)塔壁面掛渣良好的保護(hù)作用下,反應(yīng)過程中高溫熔锍、熔渣以及腐蝕性氣體的侵蝕是造成塔壁耐火磚襯損毀的主要原因,而采取有效措施,降低反應(yīng)塔壁面爐襯的工作溫度在合理的范圍之內(nèi),將有助于塔壁的保護(hù),延長爐體壽命.在銅閃速爐反應(yīng)塔爐膛內(nèi)形數(shù)值仿真研究中,作者建立了閃速爐反應(yīng)塔爐襯熱場的數(shù)值解析模型;給出了反應(yīng)塔爐膛內(nèi)形的定義并進(jìn)行了物理界定,

4、分析了閃速爐反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣層厚度及移動邊界的形成與變化機(jī)理,提出并定義了反應(yīng)塔壁面掛渣的"過冷態(tài)"與"過熱態(tài)"的概念;詳細(xì)研究并提出了實(shí)現(xiàn)閃速爐反應(yīng)塔爐膛內(nèi)形仿真研究的物理模型以及數(shù)學(xué)求解方法,開發(fā)了反應(yīng)塔爐膛內(nèi)形在線監(jiān)測系統(tǒng),并分別在貴溪冶煉廠與金隆銅業(yè)有限責(zé)任公司兩座閃速爐系統(tǒng)上投入使用,實(shí)現(xiàn)了閃速熔煉過程中對反應(yīng)塔塔壁狀況的實(shí)時仿真監(jiān)測與預(yù)警分析,為現(xiàn)場調(diào)整操作參數(shù),控制塔壁溫度,加強(qiáng)爐體保護(hù)提供了可靠依據(jù). 該文還對閃速爐反應(yīng)塔