底吹熔池熔煉爐內(nèi)多相流動(dòng)行為研究與優(yōu)化.pdf

1、底吹技術(shù)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(guān)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(dòng)、傳熱、傳質(zhì)過程的認(rèn)識(shí)，對提高氧氣底吹熔煉技術(shù)的應(yīng)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(diǎn)，運(yùn)用RNGk-ε湍流模型和VOF模型，實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)多相流動(dòng)過程的三維瞬態(tài)模擬。以優(yōu)化熔池熔煉過程為目標(biāo)，運(yùn)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(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化研究，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法得出了氧槍結(jié)構(gòu)及布置方式的最優(yōu)組合。本文主要結(jié)論如下:
　　 (1)數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差為8.1％，驗(yàn)證了本論文所建立的數(shù)學(xué)模型的可靠性。
　　 (2)設(shè)計(jì)工況下爐內(nèi)氣團(tuán)形成時(shí)間為0.12～0.25s，頻率為4～5Hz，氣團(tuán)尺寸大小集中在210～390mm;氣團(tuán)上浮時(shí)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(yīng)區(qū)”存

3、在于熔池上部區(qū)域。
　　 (3)設(shè)計(jì)工況下爐內(nèi)7°和22°氧槍出口氣團(tuán)后座頻率分別為6.4Hz和4.75Hz，作用時(shí)間為0.06s。沉淀區(qū)波幅隨距離的關(guān)系為:(y)=0.06332e-1.413x+yo。
　　 (4)氣團(tuán)通過渣-銅锍界面時(shí)，引起界面流場的急劇變化，產(chǎn)生的擾動(dòng)導(dǎo)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(gòu)成的9組正交試驗(yàn)進(jìn)