铜底吹熔池熔炼炉多相流数值模拟

作     者：彭金鹏 詹佳鑫 张斌 吴怡康 李明周 PENG Jinpeng;ZHAN Jiaxin;ZHANG Bin;WU Yikang;LI Mingzhou

作者机构：江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 江西铜业铅锌金属有限公司江西九江332000 

出 版 物：《有色金属科学与工程》 (Nonferrous Metals Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第14卷第3期

页      面：318-328页

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：大学生创新创业训练计划项目(DC2021-010) 江西省研究生优质课程和案例建设项目(赣教研字17号) 江西省科技厅自然科学基金项目(20212BAB204026)。 

主　　题：氧气底吹 熔池熔炼 多相流 数值模拟 流场分析 

摘      要：在铜的富氧底吹熔池熔炼过程中,熔池内的多相流动决定了颗粒下料、传热传质及化学反应速率。本文建立了包含气泡、铜锍、渣的三相数学模型,并通过水力学模型实验对数学模型进行了验证。对不同气流速度、铜锍深度、渣层厚度进行了数值模拟,研究炉内渣眼尺寸、旋流强度及漩涡位置等情况。结果表明,随着气流速度增大,气泡流对熔池的搅拌程度逐渐强烈,气泡弥散程度降低,但气流速度过大容易造成熔体喷溅。铜锍深度越大,旋涡搅拌面积越大,旋流强度越大,渣层变短变厚,有利于排渣,但熔池深度增大到一定程度时渣眼直径急剧减小,并且铜锍卷渣程度增大。随着渣层厚度增加,铜锍层内气泡尺寸增大,渣眼尺寸急剧减小,甚至消失,漩涡同时出现在铜锍和渣层内,导致卷渣严重。