底吹煉銅技術(shù)是一種火法精煉的新工藝,陽極爐自產(chǎn)生以來,已經(jīng)在銅的冶煉中廣泛應(yīng)用,取得巨大成功,由于現(xiàn)在陽極爐多采用底側(cè)復(fù)吹的工藝,對(duì)陽極爐的精煉效果、產(chǎn)能有著較大影響,近年來,學(xué)者們研究了陽極爐底側(cè)復(fù)吹熔煉爐內(nèi)熔體的流動(dòng)特性,對(duì)全底吹研究的比較少,為了改善爐內(nèi)傳熱效果、更好的排渣及提高經(jīng)濟(jì)效益,因此,本文采用陽極爐全底吹熔池的方法通過實(shí)驗(yàn)手段來檢測熔池內(nèi)的流場和模擬方法來系統(tǒng)的研究陽極爐熔池的反應(yīng)對(duì)傳熱、傳質(zhì)和爐體內(nèi)的壓力場的變化有了新的認(rèn)識(shí),對(duì)陽極爐精煉效果的提升有著重要意義。本文采用云南某廠的陽極熔煉爐為原型,根據(jù)相似定理,計(jì)算出陽極爐的模型的基本尺寸,按1：10的比例制做出有機(jī)玻璃模型,以優(yōu)化熔池內(nèi)熔煉過程為目標(biāo),對(duì)陽極爐水模型底部增加了2組噴槍,采用數(shù)值模擬和水模型實(shí)驗(yàn)的方式來分析研究,通過數(shù)據(jù)處理和分析得到了如下結(jié)論：數(shù)據(jù)建模物理模型符合基本守恒方程和VOF模型、湍流模型,并采用水模型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證,分析其可靠性。最佳底部噴槍排布方式為：噴槍與底部中心線夾角成21°。底部噴槍七組單排排布,熔池底吹的最佳的氣量為0.96m3/h，底部噴嘴的直徑為2.8mm。通過對(duì)優(yōu)化后熔池內(nèi)的壓力情況進(jìn)行分析,得到爐體內(nèi)壓力成層狀分布,最大壓力在噴槍口處,最大壓力值是1500Pa。對(duì)熔池內(nèi)的速度進(jìn)行分析得到,速度成均勻分布為0.5m/s和1m/s,熔池內(nèi)的平均速度為0.54m/s.最大的速度在熔池表面,速度為6m/s。數(shù)值模擬結(jié)果與水模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果最大誤差為7.9%,驗(yàn)證了水模型實(shí)驗(yàn)的可靠性,其中氣團(tuán)直徑、頻率及上浮速度的誤差分別為7.9%、-6%和-3.2%。采取全底吹方法進(jìn)行噴槍優(yōu)化后,噴槍合理的排布使熔池內(nèi)的慢速區(qū)大大減少了,根據(jù)速度流線圖得到流體運(yùn)動(dòng)的平均速度增大了,攪拌的效果有效提高,驗(yàn)證了噴槍位置的合理分布對(duì)熔池內(nèi)的流場分布和噴吹攪拌過程的影響,使熔池?cái)嚢杌靹驎r(shí)間縮短為138s。實(shí)際生產(chǎn)況下精煉爐內(nèi)熔體噴濺情況嚴(yán)重,一般集中在熔池內(nèi)的爐頂上壁和側(cè)吹噴槍對(duì)面的區(qū)域,優(yōu)化后的噴濺量主要集中在熔池頂部,噴濺量得到優(yōu)化。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF811

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本文編號(hào)：2815980