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铜底吹熔池熔炼炉多相流数值模拟

有色金属科学与工程 2023年第3期14卷 318-328页

作者：彭金鹏詹佳鑫张斌吴怡康李明周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

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... 详细信息

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。

关键词：氧气底吹熔池熔炼多相流数值模拟流场分析

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熔池熔炼工艺处理废线路板关键技术探讨

有色金属（冶炼部分） 2019年第9期 83-86页

作者：邹结富刘风华丁勇黄文刘健平丁银贵中节能工程技术研究院有限公司北京100082 中节能(汕头)再生资源技术有限公司广东汕头515157

分析了熔池熔炼工艺在处理废线路板过程中铜与炉渣不易分离的原因,基于理论计算和试验验证,以SiO2-CaO-FeO-Al2O3渣型为基础,实现了炉渣含铜控制在0.7%以下。熔池熔炼工艺处理1t废线路板的直接成本为1200元,经济效益可期,社会效益和环... 详细信息

分析了熔池熔炼工艺在处理废线路板过程中铜与炉渣不易分离的原因,基于理论计算和试验验证,以SiO2-CaO-FeO-Al2O3渣型为基础,实现了炉渣含铜控制在0.7%以下。熔池熔炼工艺处理1t废线路板的直接成本为1200元,经济效益可期,社会效益和环境效益显著。

关键词：熔池熔炼废线路板熔渣经济性分析

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低品位铅铋物料熔池熔炼中元素的分配行为

中国有色金属学报 2018年第9期28卷 1883-1892页

作者：杨天足肖辉陈霖陈威刘伟锋张杜超中南大学冶金与环境学院长沙410083 湖南金旺铋业股份有限公司博士后科研流动站协作研发中心郴州423000

低品位复杂物料中杂质元素含量高,其分配行为对熔炼工艺条件及产品质量具有很大影响。针对低品位铅铋物料氧化熔炼及其氧化渣还原熔炼两段工艺开展研究,考察了各因素对元素分配行为的影响。结果表明:氧化熔炼最佳工艺条件为:通氧量200 L... 详细信息

低品位复杂物料中杂质元素含量高,其分配行为对熔炼工艺条件及产品质量具有很大影响。针对低品位铅铋物料氧化熔炼及其氧化渣还原熔炼两段工艺开展研究,考察了各因素对元素分配行为的影响。结果表明:氧化熔炼最佳工艺条件为:通氧量200 L/kg,铁硅质量比1.3,钙硅比0.4。在此工艺条件下,铅、铋、铜、锌、砷和锑在渣中分配比例分别为47.05%、7.37%、10.93%、55.12%、55.86%和47.59%。还原熔炼最佳工艺条件为:铁硅质量比1.2,钙硅质量比0.8,还原剂用量为理论量的1.3倍,还原时间60 min。在此工艺条件下,铅、铋、铜、锌、砷和锑直收率分别为93.34%、99.60%、49.58%、84.38%、49.31%和87.26%。

关键词：铅铋低品位复杂物料熔池熔炼元素分配

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氧气底吹熔池熔炼过程气泡生长行为仿真研究

中国有色金属学报 2018年第6期28卷 1204-1215页

作者：郭学益王双王亲猛闫书阳田庆华中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学中国有色金属工业清洁冶金工程研究中心长沙410083

采用CFD商业软件ANSYS Fluent中VOF多相流模型研究底吹氧气底吹熔池熔炼过程中气泡的生长行为,并研究单气泡在水中的生长破裂行为;在此基础上,再通过底吹炉熔池内部单氧枪的纵切面进行二维数值模拟,分析了熔池内部相分布、气泡的形状、... 详细信息

采用CFD商业软件ANSYS Fluent中VOF多相流模型研究底吹氧气底吹熔池熔炼过程中气泡的生长行为,并研究单气泡在水中的生长破裂行为;在此基础上,再通过底吹炉熔池内部单氧枪的纵切面进行二维数值模拟,分析了熔池内部相分布、气泡的形状、生长频率、直径,以及变形、融合、破裂等过程。结果表明:水中的气泡直径越小、位置越深,停留时间越长。氧枪口处的初始气泡直径为400 mm左右,气泡生成频率约为4 Hz;稳定状态下熔池内部气泡直径分布符合Boltzmann函数分布,直径为0～100 mm的气泡数量占比80%左右;气泡破裂时间比气泡融合时间短,因此气泡更容易破裂,气泡融合后再破裂会搅拌熔体,加强传质传热效果。

关键词：氧气底吹熔池熔炼气泡生长氧枪 VOF模型数值模拟气泡直径

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废旧印刷电路板熔池熔炼技术节能降碳分析

有色金属（冶炼部分） 2022年第9期 77-82页

作者：丁银贵陈士朝黄文赵海朱彩飞邹结富中节能工程技术研究院有限公司北京100082 中节能(汕头)再生资源技术有限公司广东汕头515157

分析了废旧印刷电路板主要种类的理化特性,结合顶吹熔池熔炼技术的优势,在控制入炉料热值为8.5~9.5 MJ/kg时,通过增加富氧空气使炉料中的有机质充分燃烧,基本能够实现自热熔炼。经过计算,粗铜能耗为220 kgce/t,与矿铜相比可节约2520 kgc... 详细信息

分析了废旧印刷电路板主要种类的理化特性,结合顶吹熔池熔炼技术的优势,在控制入炉料热值为8.5~9.5 MJ/kg时,通过增加富氧空气使炉料中的有机质充分燃烧,基本能够实现自热熔炼。经过计算,粗铜能耗为220 kgce/t,与矿铜相比可节约2520 kgce/t,减少CO_(2)排放6.60 t/t,与再生铜相比节约170 kgce/t,减少CO_(2)排放459 kg/t。废旧印刷电路板熔池熔炼技术示范工程实际生产过程中,维持进料时间在2.5~3.0 h时,除停炉放渣及停炉期间需补加燃料外,正常生产时,超过80%生产时间能够实现自热熔炼。

关键词：废旧印刷电路板熔池熔炼热值节能降碳

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铜熔池熔炼过程中生物柴油浸没燃烧数值模拟

中国有色金属学报 2019年第12期29卷 2809-2818页

作者：邓伟鹏张小辉张广君张汉冯立斌昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 昆明理工大学冶金节能减排教育部工程研究中心昆明650093

以生物柴油替代化石柴油进行浸没燃烧熔池熔炼是发展低碳铜冶炼的重要途径,针对该过程建立生物柴油浸没喷吹燃烧计算模型,计算了喷枪在铜熔体中浸没深度为1 cm时不同氧气体积分数条件下生物柴油浸没燃烧过程及烟气气泡和熔体的运动规律... 详细信息

以生物柴油替代化石柴油进行浸没燃烧熔池熔炼是发展低碳铜冶炼的重要途径,针对该过程建立生物柴油浸没喷吹燃烧计算模型,计算了喷枪在铜熔体中浸没深度为1 cm时不同氧气体积分数条件下生物柴油浸没燃烧过程及烟气气泡和熔体的运动规律,并实验验证了计算模型。结果表明:生物柴油在熔体内的燃烧过程是间歇的,其燃烧主要集中在与喷嘴相连的气泡内完成,脱离喷嘴的气泡内燃烧现象较弱;计算区域内温度变化分为3个阶段:无规律剧烈变化、温度下降较快、温度缓慢下降;气泡上升轨迹为曲线,上升过程中气泡形状变化依次为球形、椭圆形、扁椭圆形;熔体中线处流动速度较大,近壁面处流动速度较小。

关键词：生物柴油浸没燃烧熔池熔炼数值模拟低碳冶金

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铅渣熔池熔炼提取铁（英文）

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2017年第8期27卷 1862-1869页

作者：李燕春袁莹珍刘恢彭兵刘志楼中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学国家重金属污染防治工程技术研究中心长沙410083

为实现废渣减量化,提出了一种熔池熔炼处理废渣回收铁的新工艺。在熔炼温度1575°C、保温时间20 min、C/Fe摩尔比1.6、碱度1.2的优化条件下,铁金属化率和回收率分别为99.79%和99.61%。获得含93.58%Fe、0.021%S、0.11%P、1.38%C、0.22%Si... 详细信息

为实现废渣减量化,提出了一种熔池熔炼处理废渣回收铁的新工艺。在熔炼温度1575°C、保温时间20 min、C/Fe摩尔比1.6、碱度1.2的优化条件下,铁金属化率和回收率分别为99.79%和99.61%。获得含93.58%Fe、0.021%S、0.11%P、1.38%C、0.22%Si、0.01%Pb和0.031%Zn的生铁,达到国家炼钢生铁标准,可用于炼钢。

关键词：铅渣铁提取熔池熔炼生铁

熔池熔炼处理铅锌冶炼渣的高温脱硫及碳热还原研究

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熔池熔炼处理铅锌冶炼渣的高温脱硫及碳热还原研究

作者：刘群中南大学

学位级别：硕士

铅锌冶炼过程产生的大量铅锌冶炼渣不但严重污染环境,而且造成资源浪费。清洁处理铅锌冶炼渣,合理回收渣中的金属是铅锌冶炼工业可持续发展的必要途径。通过热力学计算和实验对“高温脱硫-碳热还原”过程进行研究,为熔池熔炼法回收沉铁... 详细信息

铅锌冶炼过程产生的大量铅锌冶炼渣不但严重污染环境,而且造成资源浪费。清洁处理铅锌冶炼渣,合理回收渣中的金属是铅锌冶炼工业可持续发展的必要途径。通过热力学计算和实验对“高温脱硫-碳热还原”过程进行研究,为熔池熔炼法回收沉铁渣和炼铅渣中的金属资源提供理论依据。热力学计算结果表明,沉铁渣中主要金属硫酸盐PbSO4、ZnSO4、 In2（SO4）3、Fe2（SO4）3和CaSO4的分解温度分别为1316.1、1194.2、1103.7、1148.2和1500.0K。TG-DSC热分析得到的五种金属硫酸盐发生分解反应的难易顺序与热力学计算得到的结果相同。金属硫酸盐热力学计算得到的S02平衡分压、各反应物和产物的相变温度、分解温度与TG-DSC热分析在相应段的结果相吻合。模拟沉铁渣的高温脱硫实验结果表明,在炉温1573K、氧气气氛、水淬骤冷产物时,脱硫率为99.55%,铁含量为37.92%。在炼铅渣作熔剂、温度1673K、沉铁渣和炼铅渣的进料比7：3时,脱硫率为99.40%,铁含量为27.94%;在炼铅渣作熔剂、沉铁渣和炼铅渣的进料比1：1、温度1623K时,脱硫率为99.66%,铁含量为24.62%。模拟脱硫产物的碳热还原实验结果表明,在焦炭做还原剂、温度1723K及预混合混料方式时,可以得到成分均匀的金属熔体相,金属相的铁含量达到98.38%,杂质含量低,还原效果好。采用TG-DSC热分析对脱硫产物碳热还原的机理研究表明,脱硫产物中ZnFe2O4的稳定性强,在焙烧温度下不能直接分解。在温度1092.4-1121.9K且有合适比例的焦炭或CO条件下,ZnFe2O4可以发生还原分解反应。

关键词：熔池熔炼沉铁渣热力学计算金属硫酸盐分解高温脱硫碳热还原

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富氧顶吹熔池熔炼处理废线路板初探

有色金属（冶炼部分） 2019年第9期 92-96页

作者：刘风华黄文丁勇邹结富刘健平周立杰中节能工程技术研究院有限公司北京100082 中节能(汕头)再生资源技术有限公司广东汕头515157

结合废线路板富含有价金属的资源属性和基板中可燃有机组分的能源特征,阐述了顶吹熔池熔炼处理废线路板工艺过程及原理。从废线路板的熔炼渣型、富氧熔炼、烟气二次燃烧及烟气中酸性气体的脱除四个方面,论述了富氧顶吹熔池熔炼处理废线... 详细信息

结合废线路板富含有价金属的资源属性和基板中可燃有机组分的能源特征,阐述了顶吹熔池熔炼处理废线路板工艺过程及原理。从废线路板的熔炼渣型、富氧熔炼、烟气二次燃烧及烟气中酸性气体的脱除四个方面,论述了富氧顶吹熔池熔炼处理废线路板的技术与经济价值。以SiO2-CaO-FeO-Al2O3渣型为基础,凭借富氧强化冶金工艺,通过高温燃烧源头减控二噁英,利用复合药剂高效脱除酸性气体,实现了顶吹熔池熔炼处理废线路板清洁化和资源化,为废线路板等铜基固废的资源再生提供了新的产业化路径。

关键词：废线路板富氧顶吹熔池熔炼再生金属二噁英