基于正交试验闪速熔炼过程操作参数的优化

伴随着铜闪速炉产能与熔炼强度的不断提高,闪速炉反应塔内温度场、浓度场等物理场的微观信息分布特点发生了明显的变化,其反应配风之间的参数配比关系对炉内熔炼过程的影响作用更为突出。采用正交设计的方法,就闪速炉生产操作的3个主要配风参数(工艺风、分散风、中央氧)对炉内气、粒混合反应过程的影响关系进行系统仿真研究,得到基准工况条件下的操作参数优化配比方案。仿真结果表明：分散风速度对气、粒混合反应过程的影响占主导地位;在优化工况条件下,炉内熔炼过程效率进一步提高,其烟尘发生率可控制在3.2%左右,炉内氧气基本消耗完全。     

闪速吹炼炉内颗粒在不同操作参数下的分布与演化规律（英文）

通过开展工业试验揭示闪速吹炼炉内颗粒质量和粒径的分布与演化规律，同时研究不同配风参数对颗粒分布的影响。结果表明，颗粒在反应塔内的下落过程中，其平均粒径增长通常为2～3倍，且聚并后的大颗粒主要分布在料锥中部和外部；而导致该现象出现的原因是较高的湍流强度和颗粒分布密度、以及天然气燃烧的位置使该位置处颗粒升温熔融、并发生碰撞和聚并。另外，提高分散风与工艺风动量比能使物料颗粒在反应塔内的分布更加均匀，更有利于冰铜的氧化反应。相较于调整工艺风参数，改变分散风能更有效地提高颗粒的空间分布范围。     

基于遗传算法的铜闪速熔炼过程控制优化

基于已建立的铜闪速熔炼神经网络模型,以能耗费用最低为目标,在工艺指标控制范围内,采用遗传算法对铜闪速熔炼过程的工艺参数进行了仿真优化计算。结果表明,当空气、分配风、工艺氧和中央氧的市场价格折合比值分别为0.05、0.1、0.4和0.45,精矿量为128 t,其成分(质量分数)为Cu 20.61%、S 27.59%、Fe 24.72%、SiO2 11.64%和MgO 1.39%时,铜闪速熔炼工艺参数的遗传优化值为空气15 011 m3、分配风1 302 m3、工艺氧17 359 m3、中央氧1 000 m3、熔剂13.6 t;与实践平均值相比,若采用优化工艺参数控制,熔炼能耗费用可降低4.6%。     

硫化锑精矿还原造锍熔炼一步炼锑

为了彻底解决我国火法炼锑厂普遍存在的低浓度二氧化硫烟气污染问题,提出了一种新的火法炼锑工艺--硫化锑矿还原造锍熔炼,并采用单因素实验法考察了熔炼温度、时间以及造锍剂和添加剂的加入量等因素对金属锑直收率的影响.确定的最佳工艺条件:先在1 100℃下熔炼2 h,再迅速升温至1 200℃下保温50 min;烧渣加入量为其理论量的1.2倍;添加剂总钠量为精矿量的10%,其中碳酸钠和芒硝加入量分别为精矿量的5%和24.2%.在最优条件下,锑的直收率和总收率分别为82.07%和97.79%,固硫率大于99%.     

乾法合成氟化铝

图1所示系统包括:高膨胀流化床、充满气固悬浮体的反应塔、旋风分离器以及固体再循环。固体含量沿流动方向不断减少,而大量固体相继排出,这就必须不断地以相应数量的固体送入反应塔内。这种类型流化床的主要优点是:1,温度均匀;2,气固分布均匀,径向气体混合效果好; 3,气固接触牢固;4,单位产能高;5,容易按比例扩大;6,局部负荷容易控制(见图1)。第2条与第3条优点对于各种复杂气固反应的变化和效率极为重要。反应塔中各段径向气固分布均匀、混合良好以     

高铅渣液态还原过程中有价金属分布

以铅精矿氧化熔炼产生的高铅渣为原料,通过静态实验研究其熔池熔炼还原过程。使用X射线衍射(XRD)和等离子体发射光谱(ICP)对反应原料及产物进行分析,探讨铁硅比、钙硅比、还原煤用量、还原温度、还原时间等对有价金属元素(Pb、Cu、Zn)在高铅渣还原产物中分布的影响。结果表明:静态实验中的Pb、Cu主要进入金属相,而Zn则基本进入还原渣中。最有利于有价金属综合回收的工艺条件如下:铁硅比1.25,钙硅比0.8,还原时间为60 min,还原温度为1200℃,还原剂的用量为理论量的1.3倍。     

钛合金真空自耗熔炼过程中电流、磁场和电磁力数值模拟

采用有限元模拟软件Ansys Electromagnetics Suite中Maxwell 3D模块建立钛合金真空自耗熔炼过程电磁场数学物理模型,分析并掌握熔炼过程中电流、磁场和电磁力相互作用规律,并研究了熔炼电流和搅拌电流变化对磁场及电磁力的影响。结果表明：铸锭中电流均呈向心分布,且集中分布在铸锭上部350 mm范围内;熔炼电流产生切向磁场,搅拌电流产生轴向磁场,两者进行简单耦合;在熔炼电流及其自感磁场的作用下,产生径向和轴向电磁力;该电磁力又在搅拌磁场的作用下发生旋转,产生切向电磁力;随熔炼电流线性变化,磁场切向分量和电磁力的径向和轴向合力均呈线性变化;随搅拌电流线性变化,磁场轴向分量和电磁力径向分量均呈线性变化。     

不同参数钢和铝TIG焊电弧光谱辐射分析

通过调整焊接参数,对不同焊接参数下(弧长、电流、气流量),钢(直流正接)和铝(直流反接)TIG焊电弧的光谱分布信息进行了采集,研究不同焊接参数下焊接电弧光谱信息的变化规律.结果表明,钢TIG焊过程中,不同谱段辐射强度会随弧长增加而增加,但在弧长较长时与较短时变化规律不同;其中线谱较少区域与弧长变化之间的线性度最好;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时,随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.铝在TIG焊中,随弧长变化,光谱辐射强度没有明显变化;辐射随焊接电流的增加成正比增加;在气流量较大时随气流量变化不明显,气流量较小时存在明显影响.     

喷淋液流速率与气流速率对次生硫化铜矿生物堆浸过程温度分布的影响

在假定辉铜矿、黄铁矿生物氧化反应步骤和反应产热一定的情况下,基于反应热的计算及热力学基本理论,建立生物堆浸过程热平衡方程,研究堆浸过程反应产热、喷淋液流速率和充气气流速率对堆中温度变化及分布的影响。仿真结果显示;堆中温度的分布及变化与喷淋液流速率(Gl)、气流速率(Ga)直接相关,且与Ga/Gl有密切关系;若喷淋液流速率Gl过大,堆中热量积聚于堆的底部;若气流速度过大,则热量通过对流上升到堆的顶部;若两种流速过大均会使热量通过底部和顶部的蒸发而损失,确定合理的Ga/Gl是实现堆中温度理想分布的途径;当Ga/Gl为2/3时,堆中温度分布较好。     

辉锑矿铁源固硫还原熔炼直接炼锑

以Na_2CO_3-NaCl熔盐作为熔炼介质,提出以铁源为固硫剂的辉锑矿还原固硫直接熔炼,以解决当前炼锑工艺存在的温度高、流程长等缺点。结果表明:在Sb_2S_3-FeO-C反应体系中,Sb_2S_3的还原固硫反应分步进行,Sb_2S_3先与FeO发生交互反应生成Sb_2O_3和Fe S,Sb_2O_3再被还原剂还原成金属锑。以Fe_2O_3为固硫剂的熔炼实验得到最佳工艺条件为:α_(Fe_2O_3)=1.0、碳粉质量为精矿质量的40%、熔炼温度850℃、熔炼时间60 min。在此最佳条件下,锑直收率为91.48%,粗锑品位94.31%。较传统火法炼锑工艺,熔炼温度降低300℃以上,熔炼过程中硫以FeS形式被固定,消除低浓度二氧化硫烟气的污染。     

浅析还原气需求量及其与炉内流场关系

还原气通气量的选取是DRI生产过程中的一个重要工艺参数,通气量的选取合适与否直接影响着工艺合理性和生产的经济性。本文从还原可逆反应和热平衡角度对气基直接还原竖炉内还原反应还原气的需求量进行了分析。并通过数值模拟研究分析发现,随着还原气量增加,气基竖炉内速度整体变大,速度增大的程度随竖炉高度的增加而增加。     

A MATHEMATIC MODEL FOR REDUCTION OF IRON ORE IN MOVING BED

通过对铁矿石还原动力学特性较详细的实验研究,提出了一个移动床还原一维数学模型。模型描述了矿石还原度、气相成分、温度、压力等沿反应器轴向变化的规律。由实验室规模的移动床还原实验证明,此模型能正确反映铁矿石在移动床中的还原过程。实验测定值与模型计算值吻合很好。应用此模型能更正确地说明移动床还原过程的规律性。这对改进高炉和直接还原竖炉的操作及设计反应器均有参考价值。     

Numerical simulation analysis of Guixi copper flash smelting furnace

A numerical simulation analysis for reactions of chalcopyrite and pyrite particles coupled with momentum,heat and mass transfer between the particle and gas in a flash smelting furnace is presented.In the simulation.the equations governing the gas flow are solved numerically by Eular method.The particle phase is introduced into the gas flow by the particle-source-in-cell technique(PSIC),Predictions including the fluid flow field,temperature field,concentration field of gas phase and the tracks of particles have been obtained by the numerical simulation.The visualized results show that the reaction of sulfide particles is almost completed in the upper zone of the shaft within 1.5m far from the central jet distributor (CJD)type concentrate burner,The simulation results are in good agreement with data obtained from a series of experiments and tests in the plant and the error is less than 2%.     

MATH-MODEL FOR KINETICS OF IRON ORE REDUCTION IN MOVING BED

提出了一个移动床还原过程的数学模型,并由实验证实,这一模型也能描述实际工业规模的铁矿石移动床还原反应器.利用此模型对移动床还原过程进行了研究,发现了和经典动力学观点有所不同的有关竖炉和高炉固相区还原过程的一些特点和规律,如:所有因素对还原的影响均减弱;H_2的还原能力并不一定总是优越于 CO;传统的热交换曲线应有所改进;对还原过程的反应空区有了新的解释.     

COREX炼铁新工艺浅析

简述了Gorex炼铁技术的10年发展史，重点论述分析了Corex工艺对铁矿石、煤炭等原料的要求，竖炉还原过程的料柱透气性和还原速率，熔化气化炉冶炼中煤炭高温气化、高温煤气处理、固定床技术和粉尘返吹技术，同时分析了能源消耗和对环境的影响，并与传统高炉炼铁流程作了比较分析。     

Mathematical modelling and numerical optimization of particle heating process in copper flash furnace

A mathematical model of the particle heating process in the reaction shaft of flash smelting furnace was established and the calculation was performed. The results indicate that radiation plays a significant role in the heat transfer process within the first 0.6 m in the upper part of the reaction shaft, whilst the convection is dominant in the area below 0.6 m for the particle heating. In order to accelerate the particle ignition, it is necessary to enhance the convection, thus to speed up the particle heating. A high-speed preheated oxygen jet technology was then suggested to replace the nature gas combustion in the flash furnace, aiming to create a lateral disturbance in the gaseous phase around the particles, so as to achieve a slip velocity between the two phases and a high convective heat transfer coefficient. Numerical simulation was carried out for the cases with the high-speed oxygen jet and the normal nature gas burners. The results show that with the high-speed jet technology, particles are heated up more rapidly and ignited much earlier, especially within the area of the radial range of R=0.3–0.6 m. As a result, a more efficient smelting process can be achieved under the same operational condition.     

铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程模拟

采用计算机模拟方法对铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程的温度场以及流场进行分析。结果表明,在转杆内部放置一个导气管,可以显著降低气体温度,从而可以有效地解决旋转喷头由于熔剂因高温变软而堵塞的问题;旋转速度和进气流量对铝合金熔体旋转喷吹除气净化效果具有重要影响,应该根据具体情况选择合适的工艺参数。熔池为方形结构时,气体主要从对角处出去,而远离对角处的体积分数却显著降低,甚至可能发生吸气。     

在我国实现“绿色热处理”的途径之一

从我国中小型热处理企业的需要和现实的可能性出发，本文提出了实现“绿色热处理”的途径之一。即用“准高温多功能井式炉“来取代在空气中加热的井式炉、箱式炉和盐溶炉。     

低热值高炉煤气在预热空气作用下的扩散燃烧特性

本研究以某钢铁企业高炉煤气回收水冷系统为对象,分析研究了低热值高炉煤气与不同预热温度空气的同轴扩散气流在绝热炉膛内混合和燃烧的特点,建立了κ-ε双方程燃烧数学模型,并对其同轴扩散气流燃烧特性进行了模拟研究.研究结果表明:空气预热温度的升高能够有效促进化学反应活性较差的CO参与燃烧反应,同时CO化学反应速度也得到有效提高...     

Numerical Analysis on Effect of Areal Gas Distribution Pipe on Characteristics Inside COREX Shaft Furnace

In recent years, two parallel pipes of areal gas distribution (AGD) were installed into the COREX shaft furnace to improve the furnace efficiency. A three-dimensional mathematical model at steady state, which takes a modified three-interface unreacted core model into consideration, is developed in the current work to describe the effect of the AGD pipe on the inner characteristics of shaft furnace. The accuracy of the model is evaluated using the plant operational data. The AGD pipe effectively improves the uniformity of reducing gas distribution, which leads to an increase in gas temperature and concentration of CO or H₂ around the AGD pipe, and hence it further contributes to the iron oxide reduction. As a result, the top gas utilization rate and the solid metallization rate (MR) at the bottom outlet are increased by 0.015 and 0.11, respectively. In addition, the optimizations of the flow volume ratio (FVR) of the reducing gas fed through the AGD inlet and the AGD pipe arrangement are further discussed based on the gas flow distribution and the solid MR. Despite the relative suitability of the current FVR (60%), it is still meaningful to enable a manual adjustment of FVR, instead of having it driven by pressure difference, to solve certain production problems. On the other hand, considering the flatter distribution of gas flow, the higher solid MR, and easy installation and replacement, the cross distribution arrangement of AGD pipe with a length of 3 m is recommended to replace the current AGD pipe arrangement.