熔渣中金属液滴沉降过程流体力学模拟

建立熔炼渣中金属液滴沉降过程的数学模型,研究不同粘性模型下金属/熔渣界面张力对液滴沉降速度以及拖曳力的影响。结果表明:对于较小直径的液滴,Laminar模型和RNG k-ε湍流模型能够准确预测液滴最终沉降速度;界面张力对液滴沉降速度有影响,且影响作用随着液滴尺寸增大而逐渐增大;“RNG+CSS”模型可以准确描述液滴沉降过程和液滴沉降速度的变化。结合数学模型和实验数据,推导出耦合界面张力作用下拖曳力系数计算公式。该模型揭示熔炼渣中金属液滴沉降过程机理,为实际生产中降低渣中有价金属含量提供理论指导。

富氧熔炼烟气中三氧化硫的形成与抑制

富氧熔炼过程中SO_3(g)的形成是设备腐蚀及污酸形成的主要原因。通过模拟计算,研究温度、O_2(g)和H_2O(g)含量以及硫酸盐的存在这4种因素对烟气中SO_3(g)、H_2SO_4(l)等含硫组分形成的影响。结果表明:温度越高,越不利于SO_3(g)、H_2SO_4(l)的形成;烟气中O_2(g)和H_2O(g)的量越低,SO_3(g)和H_2SO_4(l)含量也越低,这是控制烟气酸性物质生成的决定性因素;物料中硫酸盐属于不利因素,在一定温度范围内分解生成SO_3(g)和O_2(g),导致SO_3(g)发生率增大。分析认为,精确控制烟道漏风量,尽可能减少物料水分和硫酸盐含量,并延长物料在炉内停留时间,可抑制烟气中SO_3(g)、H_2SO_4(l)的形成,对解决熔炼过程设备腐蚀及污酸问题有一定意义。

氧气底吹熔炼氧枪枪位优化

在氧气底吹熔炼过程中,合理的氧枪枪位是获得良好熔炼效果的重要因素。分别对氧气底吹炉对心异侧(Ⅰ)、对心同侧(Ⅱ)、非对心同侧(Ⅲ) 3种不同氧枪枪位布置方式进行数值模拟,研究(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ) 3种方式对熔池气液两相分布、熔体喷溅高度、熔池气含率、熔池速度场和熔池流线分布等影响。结果表明:相比于(Ⅰ)、(Ⅱ)2种方式,(Ⅲ)方式下熔体喷溅高度低,熔池波动平稳,熔池平均气含率高且烟气烟尘率低,是一种适宜的氧枪枪位布置方式,对解决生产过程熔体喷溅、炉体腐蚀严重和烟尘率高等问题有积极作用。

数值模拟氧气底吹熔炼工艺参数优化

采用数值模拟方法,分别研究熔池深度、气体流量、氧枪倾角、氧枪直径等参数变化对熔池气含率、熔体平均速度和平均湍动能的影响.结果表明:当熔池深度为1.3~1.5 m时,熔池内部气液两相搅拌强烈,气含率存在较大值为17.5%,熔池处于较好的运动状态;气含率、熔体平均速度和平均湍动能随气体流量的增加呈现先减小后增大趋势,选取适宜气体流量为0.6~0.7 kg/s;熔池气含率随氧枪倾角的逐渐增大先增大后减小,而熔体平均运动速度和平均湍动能呈现先减小后增大趋势,选取适宜氧枪倾角为20°~25°;氧枪直径为30~35 mm时,熔池气含率和平均湍动能处于较大值,约为13%和0.8 m^2/s^2,熔池处于较好的运动状态.

氧气底吹熔池熔炼过程气泡生长行为仿真研究

采用CFD商业软件ANSYS Fluent中VOF多相流模型研究底吹氧气底吹熔池熔炼过程中气泡的生长行为,并研究单气泡在水中的生长破裂行为;在此基础上,再通过底吹炉熔池内部单氧枪的纵切面进行二维数值模拟,分析了熔池内部相分布、气泡的形状、生长频率、直径,以及变形、融合、破裂等过程。结果表明:水中的气泡直径越小、位置越深,停留时间越长。氧枪口处的初始气泡直径为400 mm左右,气泡生成频率约为4 Hz;稳定状态下熔池内部气泡直径分布符合Boltzmann函数分布,直径为0～100 mm的气泡数量占比80%左右;气泡破裂时间比气泡融合时间短,因此气泡更容易破裂,气泡融合后再破裂会搅拌熔体,加强传质传热效果。

复杂多金属高铟高铁闪锌矿的氧压酸浸

针对复杂多金属高铟高铁闪锌矿的氧压酸浸最佳参数进行研究。考察了浸出温度、硫酸浓度、液固比、氧压对Zn,In及Fe浸出率的影响,并绘制浸出率与各因素的关系曲线,分析不同因素参数下,Zn,In及Fe浸出率的变化规律。研究结果表明：Zn浸出率随着浸出温度的升高先增大后降低,In浸出率随温度的升高不断增大,且在150-160℃之间,Zn,In的浸出率分别为92%和56%;随着硫酸浓度的增加,Zn,In,Fe浸出率显著增大,当硫酸浓度超过150-155 g·L^-1时,Zn浸出率基本保持不变,Fe浸出率却急剧增大,为了保证Zn,In高浸出率的同时,尽可能降低Fe浸出率,选择最佳硫酸浓度为150-155 g·L^-1;Zn,In浸出率随着液固比的增大而增大,且在液固比为5∶1时,Zn,In浸出率高达97.8%和72.9%;Zn的浸出率随着氧压的增大而增大,但In浸出率基本不变,氧压为1.0 MPa时,Zn,In浸出率分别为98.97%和69.9%,且此后Zn浸出率基本保持不变。实验确定了4个最佳参数：浸出温度150-160℃,硫酸浓度150-155 g·L^-1,液固比5∶1,氧压1.0 MPa,此时Zn,In浸出率高达98%和70%,Fe浸出率为9.38%且在浸出液中含量低于2 g·L^-1,通过X射线光电子能谱（XPS）分析检测确定Fe主要以针铁矿的形态存在于渣相中。

银铟在复杂硫化锌精矿加压酸浸中的行为

实验研究了银铟在复杂硫化锌精矿加压酸浸过程中的行为,考察了浸出温度、浸出时间、硫酸浓度、氧压、精矿粒度及液固比对铟浸出率和银入渣率的影响,分析了铟在浸出初期的动力学.结果表明,在浸出温度150℃、浸出时间90 min、硫酸浓度152 g/L、氧分压1.2 MPa、精矿粒度?45?m及液固比5 m L/g的条件下,铟浸出率达76%以上,银入渣率达98%以上.In的初期浸出符合核收缩模型,受界面化学反应控制,表观活化能为70.67 k J/mol.