引 言
富氧雙側吹熔池熔煉工藝是是一種高效、節能、環保的銅熔煉新工藝。它與白銀﹑諾蘭達﹑艾薩﹑澳斯麥特和底吹煉銅法技術的比較有以下主要優勢[1]：(1)設備上銅水套噴嘴壽命長，爐膛使用的銅水套和鋼水套使用壽命可達5年，遠比其他襯耐火材料使用時間長;爐墻采用銅水套圍成，靠銅水套工作面上形成的冷凝爐渣層來抵御爐渣的沖刷和腐蝕。(2)鼓入熔融渣層的富氧空氣或工業氧保證了熔體的強烈鼓泡攪拌，攪拌功率大。在此種情況下，液、固、氣反應極快，使爐渣中的金屬或銅锍長大至0.5～5mm的液滴，能迅速地下沉與爐渣分層。(3)床能力高;爐渣含銅量低;出爐煙氣SO2含量高利于制酸。但是，其存在的問題還有：在富氧雙側吹熔池熔煉技術中，對于不同操作條件下，乳化層厚度及其隨時間的變化規律，及乳化層內冰銅與渣兩相的界面面積的確定，目前為止，還尚未有人進行研究。在工業上這層乳化層(乳濁液)不再單純是造渣氧化物的聚合體，而是以爐渣為基體，熔解了一定數量的液態硫化物，銅锍粒子，煙塵以及懸浮著一定數量的難熔物質及和氣相產物的混合層。熔渣層中一定數量的硫化物的存在有效地阻止了鐵的過氧化，而熔池內的劇烈鼓泡攪動則大大地改善了Fe3O4還原的動力學條件。這種吹厚渣層是雙側吹法和其他熔池熔煉法的區別[2,3]。本研究目的在于測量不同噴嘴傾角及氣體流量下，熔池內乳化層厚度﹑乳化層內液滴尺寸分布的變化規律，計算出傳質界面面積A。進而為穩定，順利的生產提供理論依據。
1 實 驗
本實驗以某企業銅熔煉爐為原型，采取相似比為1：8的比例，建造了一個實驗室比例模型進行冷態物理模擬研究。根據相似理論，以水-油模擬實際熔煉中的銅锍-渣層，側吹空氣模擬工業上噴吹的富氧空氣[4]，考察不同氣量及噴嘴傾角對乳化層厚度，乳化層內液滴尺寸分布及兩相之間的界面面積的影響，實驗中通過單反相機進行拍攝，并通過IPP圖像處理軟件處理，得到相關實驗數據。
1.1 物理模擬原理
1.1.1 幾何相似
幾何相似考慮的是模型與原型主要尺寸的相似[5,6]。研究側吹熔池熔煉過程的物理模型是水模型，即用有機玻璃制成模擬富氧雙側吹爐，用自來水模擬反應器中的流體。在選定模型與原型的尺寸時，可以根據研究對象和實驗條件考慮，一般研究過程的水模型尺寸小于原型尺寸，即 Dm小
聲明：
“富氧雙側吹熔煉銅過程的物理模擬研究” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：東北大學多金屬共生礦生態化冶金教育部重點實驗室
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2025年08月05日 ~ 07日 
