底吹熔池熔煉爐內(nèi)多相流動行為研究與優(yōu)化.pdf

1、底吹技術是一種火法煉銅新工藝，其中底吹熔池熔煉過程是煉銅的關鍵工序。因此，采用數(shù)值模擬的方法系統(tǒng)地研究氧氣底吹熔池熔煉過程，有利于加深對底吹熔池熔煉爐內(nèi)流動、傳熱、傳質(zhì)過程的認識，對提高氧氣底吹熔煉技術的應用水平具有重要意義。
　　 本研究以底吹熔池熔煉爐為原型，針對底吹熔池熔煉過程的工藝特點，運用RNGk-ε湍流模型和VOF模型，實現(xiàn)了爐內(nèi)多相流動過程的三維瞬態(tài)模擬。以優(yōu)化熔池熔煉過程為目標，運用田口方法對影響底吹熔池熔煉過程

2、的氧槍重要參數(shù)及其布置方式進行了多目標優(yōu)化研究，通過統(tǒng)計分析的方法得出了氧槍結構及布置方式的最優(yōu)組合。本文主要結論如下:
　　 (1)數(shù)值模擬結果與實驗結果的最大誤差為8.1％，驗證了本論文所建立的數(shù)學模型的可靠性。
　　 (2)設計工況下爐內(nèi)氣團形成時間為0.12～0.25s，頻率為4～5Hz，氣團尺寸大小集中在210～390mm;氣團上浮時間為0.2～0.4s，其在熔池內(nèi)的平均上浮速度為4m·s-1;“活性反應區(qū)”存

3、在于熔池上部區(qū)域。
　　 (3)設計工況下爐內(nèi)7°和22°氧槍出口氣團后座頻率分別為6.4Hz和4.75Hz，作用時間為0.06s。沉淀區(qū)波幅隨距離的關系為:(y)=0.06332e-1.413x+yo。
　　 (4)氣團通過渣-銅锍界面時，引起界面流場的急劇變化，產(chǎn)生的擾動導致卷吸物料現(xiàn)象的發(fā)生，卷吸物料主要分布在熔池上部。
　　 (5)基于田口方法，對氧槍尺寸、氧槍間距和氧槍傾角的不同水平構成的9組正交試驗進