1.前言
銅富氧雙側吹熔池熔煉是一種高效、節能、環保的銅熔煉工藝[1-3]，其過程是通過兩側風口鼓入的富氧空氣對熔體進行強烈攪拌，使該處的熔體進行紊流運動，促使物料迅速并且均勻地分散到熔體當中，熔體與爐料以及富氧空氣之間完成傳質傳熱過程。該技術利用側吹到爐內渣層的富氧空氣攪動渣層運動，強化熔體的傳質﹑傳熱過程，減少了銅锍在爐渣中的溶解，改善了熔體反應的動力學條件。
但目前，對于該項技術基礎研究較少，工業上熔池內熔體的流動狀態不明確，致使工業上采取的氧槍的操作參數變化幅度大，在其中的一些操作中并沒有完全利用富氧，致使冶煉周期變長，造成多余的能耗，制約著技術的優化。
近些年來，數值模擬技術快速發展，CFD(Computational Fluid Dynamics)已成為一種能夠真實揭示流體流動特性的有效方法[4-6]，在冶金行業中的應用也逐漸增多[7-10]。本文通過數值模擬的手段，運用商業軟件Ansys/Fluent13.0對熔池內多相流的流動特性進行了模擬，揭示了熔池內流體的流動規律，得到了適宜的氧槍操作條件，為進一步優化熔煉過程中的流場，傳熱、傳質等過程條件，提供了科學的理論研究依據。
2.模型的建立與驗證
2.1幾何模型的建立
運用gambit 2.4.6建立與某銅冶煉廠熔煉爐比例為1:8的幾何模型，忽略熔煉區域上部的爐體，模型長度887mm, 高度450mm, 最大寬度324mm，反應器兩側各分部5個進氣口，對該模型進行網格劃分，對進氣口附近網格進行加密處理，網格數量30萬。網格模型示意圖如圖2.1所示。
圖2.1 網格劃分示意圖
Fig 2.1 Mesh generation
2.2數學模型
本文運用歐拉模型模擬氣液間相互作用。只考慮反應器內流體流動，不考慮能量傳輸。數學方程如下：
熔池內的湍流流動選用標準湍流模型(Standard Turbulence Model)進行模擬。氣液間的作用力主要考慮相間曳力，相間曳力模型選用Schiller and Naumann[11]模型。
2.3物性參數和邊界條件
本文中流體均視為不可壓縮流體;忽略能量方程，即不考慮傳熱;壁
聲明：
“銅雙側吹熔煉過程的數值模擬” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
1706
編輯：中冶有色網
來源：東北大學
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
2025年08月07日 ~ 09日 
