蘑菇头对铜底吹炉内气液流动影响数值模拟研究

氧气底吹熔池熔炼过程中,高温熔体会逐渐在氧枪口周围形成蘑菇状的疏松多孔介质区,称为"蘑菇头",合适大小的蘑菇头,既不妨碍送气量,又可保护氧枪,但蘑菇头的存在也会对气体喷吹和气液流动产生影响。本文首先基于水模实验和热平衡理论计算的方法得到蘑菇头尺寸,随后基于VOF模型对存在蘑菇头时底吹炉内的流动状况进行模拟研究,研究蘑菇头存在情况下气泡上升过程形貌变化、上升时间以及蘑菇头的存在对炉内气液流动的影响。

铜底吹熔炼渣选矿回收铜的生产实践

底吹炼铜工艺产生的熔炼渣含铜3%～4%左右,为实现资源的综合利用,采用浮选工艺回收渣中的铜资源。本文叙述了铜熔炼渣的性质及回收工艺,介绍了半自磨工艺处理底吹熔炼渣的生产实践。

砷在富氧底吹炼铜过程中的走向及物相结构

采用Factsage热力学分析、元素分析、XRD、SEM−EDS及金相显微镜等手段研究了富氧底吹炼铜工艺中砷的走向和物相结构。结果表明:通过适当降低富氧浓度,可以提高熔炼温度增加烟气和烟尘中砷的分配。混合炉料中砷主要存在于毒砂和砷黝铜矿中,少部分存在于返渣的冰铜相和细烟尘中;冰铜中砷主要以含砷锑冰铜形式存在,平均砷含量为4.75%(质量分数);粗铜中砷主要与铜、锑、铅等形成固溶体,平均砷含量为7.78%;底吹炉渣中砷主要分布于渣相所含的含砷锑冰铜(26.38%)中,少部分存在于玻璃相基底(1.73%)和铁橄榄石相(2.08%)中;磁选前渣中砷主要存在于渣中的复杂含砷冰铜相中,大部分被渣包裹,平均砷含量为37.26%。

基于元素分布行为的底吹炼铜炉渣回收研究

为了有效回收底吹炼铜炉渣,对炉渣中的各种杂质元素分布、底吹炼铜工艺中的元素分布行为规律进行分析。结果表明:在熔炼渣中,Fe_(2)SiO_(4)、ZnFe_(2)O_(4)、CuFe_(2)O_(4)是主要的物相分布,其中Fe_(3)O_(4)占据少量。在吹炼渣中,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)、Cu^(2+)1O、PbO、CuFe_(5)O_(8)是主要的物相分布,其中Pb是以氧化物的形式存在,由于Cu的溶解度较小,因此Zn和As的含量较少,无法检测,少量的Cu由于氧气不足以Cu^(2+)1O的形式存在,由此说明基于元素分布行为的底吹炼铜炉渣回收方法能够有效对炉渣杂质元素进行分析和回收,为提高底吹炼铜工艺炉渣回收利用率提供技术参考。

底吹炼铜过程中熔炼渣与吹炼渣物相分析与结焦优化

通过对熔炼渣和吹炼渣处理工艺的全面分析,提出了基于物相分析的结焦预防和处理策略。研究结果显示,熔炼渣主要由铁和二氧化硅构成,铜含量较高,且随着吨矿氧量的增加,炉渣黏度也随之增加,流动性降低,导致结焦现象加剧,将吨矿氧量控制在140 m^(3)以下,可有效减少铜的化学溶解损失,降低渣的含铜量,为底吹炼铜工艺的优化提供了新的理论依据和实践指导。

非晶合金薄膜铜衬底的低损伤超光滑制备

依据非晶合金薄膜生长对铜衬底的超光滑和低损伤要求,通过采用蓝宝石替代物实现进行式机械研磨。数值模拟结果表明能有效降低铜衬底的表面应力,试验测试表明替代物蓝宝石基片能有效地改善Rt值分布;通过设计开发动压浮离抛光基盘,利用液动压效应使得抛光时铜衬底与磨粒之间呈软性接触状态,改善了抛光的润滑状态。综合采用纳米压痕、NT9800白光干涉仪、透射电镜分析铜衬底表面及亚表层特性,测试分析结果表明,制备的铜衬底表面粗糙度Ra0.37 nm、Rt4.94 nm,亚表层材质致密均匀,亚表面晶格分布有序,晶格间的距离较一致,采用进行式机械研磨和动压浮离抛光方法对铜衬底实现了低损伤超光滑制备。

非晶态合金薄膜铜衬底超精密抛光的实验研究

本文采用聚氨酯抛光盘和绒布抛光垫对铜衬底进行超精密抛光工艺研究,对铜衬底的表面粗糙度、材料去除率以及铜衬底表面组织结构变化过程进行了研究,并讨论了铜衬底在超精密抛光时,不同抛光条件对其表面粗糙度和材料去除率的影响,以及抛光压力对铜衬底的表面形成过程的影响。结果表明,采用聚氨酯抛光盘和绒布抛光垫可以消除划痕,抛光后的铜衬底表面粗糙度可达Ra6 nm。

半固着磨具在非晶态Ni-Pd-P合金薄膜铜片衬底精密研磨中的应用

非晶态Ni-Pd-P合金薄膜具有非常好的热传导性和耐磨性,因而被广泛用作防护镀层。铜片由于其良好的导电性能被选为生长非晶态Ni-Pd-P合金薄膜的衬底材料。主要研究半固着磨具精密研磨非晶态Ni-Pd-P合金薄膜铜片衬底,以铜片衬底的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,探讨了研磨过程中不同的工艺参数对铜片表面粗糙度和材料去除率的影响。结果表明:用800#SiC半固着磨具对铜片衬底进行研磨加工,10min后铜片表面粗糙度Ra可由0.553μm减小到0.28μm,同时表面无深划痕。加工后的铜片再经金刚石研磨膏抛光可快速获得满足Ni-Pd-P合金薄膜生长用的铜片衬底表面。

基于均匀设计法的富氧底吹铜熔池熔炼炉热力学回归分析

找出系统用能的薄弱环节和造成低效率的原因,会对炼铜工业的发展造成深远的影响。本文针对富氧底吹铜熔池熔炼炉的结构特征,从热力学角度出发,依据富氧底吹铜熔池熔炼炉的冶金计算模型,结合实际的生产数据,选择富氧率、铜锍温度、烟气温度、炉渣温度、精矿种类为影响因素,基于均匀设计法,对影响富氧底吹铜熔池熔炼炉生产过程?效率的主要工艺参数进行回归分析,结果表明:在保证炉料间化学反应充分完全的条件下,富氧率和炉渣温度之间存在明显交互作用,随着富氧率或烟气温度减小,炉渣温度或铜锍温度增加,精矿品位增高,则富氧底吹铜熔池熔炼炉?效率增加,为整个富氧底吹铜熔池熔炼炉熔炼过程的节能降耗提供有利基础,并为智能集成决策提供了重要优化理论基础。

富氧底吹铜熔炼过程熔体温度软测量研究

富氧底吹铜熔炼过程工况复杂多变,针对其重要参数熔体温度难以在线检测和单一软测量模型精度不足的问题,提出了一种新的基于PAPE(PLS-Adaboost-PLS-Ensemble)的熔体温度集成软测量建模方法对熔体温度进行在线预测,并应用某企业的实际数据进行训练和验证。结果表明,与传统方法相比,PAPE熔体温度集成软测量模型能够实现对熔体温度的在线检测,并提高了预测精度和泛化能力。因此熔体温度集成软测量模型更适用于底吹炉的实际生产当中。

氧气底吹铜熔炼过程建模与在线优化控制方法

本文针对氧气底吹铜熔炼生产工艺自动控制问题,构建了化合物冶金热力学数据库和冶金数学模型,并辅以数据分析及工程实践经验,完成在线冶金计算系统。该系统可根据入炉物料参数和工艺生产目标控制参数,利用系统内置热力学数据库及冶金反应计算算法程序,完成全流程冶金过程的元素平衡及热平衡在线计算,实际参与氧气底吹铜熔炼生产的过程控制,可为生产作业的稳定连续和工艺优化提供重要技术支撑。

基于田口方法的合金薄膜铜衬底超精密抛光工艺优化研究

为了获得性能优良的电化学沉积合金薄膜,需要精度非常高的合金薄膜铜衬底。以铜衬底表面粗糙度Ra和Rt为评价目标,探讨了基于田口方法的铜衬底抛光工艺参数优化设计方法。在给定工件材料和磨料(种类和粒度)的条件下,加工载荷、磨料浓度和加工速度是影响铜衬底抛光表面质量的主要工艺参数。运用田口方法进行了实验设计,并通过对实验结果的分析,得出了最佳的抛光工艺参数组合,采用该实验条件进行加工获得了非常光滑的铜衬底表面(Ra6 nm,Rt60 nm),表明田口方法能够有效的应用于铜衬底抛光工艺参数的优化设计和分析。

基于METSIM氧气底吹炼铜工艺性能分析

针对目前底吹熔炼实时操作参数对于预期目标参数影响机制的不明确,借助METSIM冶金流程模拟软件自带的一些基本操作单元模块,开发了氧气底吹炼铜工艺流程静态模型,在此基础上结合某厂实际生产数据验证了模型的可靠性,并探索了不同的操作条件,如熔剂加入速率、富氧加入速率、精矿加入速率对铜氧气底吹熔炼段工艺性能的影响,同时详细分析了产生相应现象可能的原因.对于加深工艺的理解以及指导实际生产现场调控有一定的意义.

底吹炼铜熔池液面波动数值模拟

底吹炼铜是新一代铜强化熔炼工艺。高压气流喷入熔池后产生的液面波动会不断冲刷炉膛壁面,导致壁面耐火材料的磨损。文中利用数值模拟方法对底吹熔池内气液两相流动过程进行研究,分析液面波动导致壁面的压力的变化。通过分析气泡在熔池内的分布及运动过程,得到了熔体对壁面冲刷侵蚀的主要原因。分析壁面压力随时间波动曲线,定义了冲击程度的概念,表征了熔池壁面因波动频率和压力变化而对壁面的磨损程度。模拟计算了单孔氧枪和多孔氧枪的流动过程,得出多孔氧枪气含率更高,冲击程度更小。计算分析了不同参数条件下的流场波动特性,结果表明在实验条件下氧枪角度为0°、气流速为0.7 m/s时,压力冲击程度最小,液面波动对壁面耐火材料的侵蚀最小。

铜富氧底吹炉系统热工诊断与节能措施

通过对铜富氧底吹炉系统进行热工测试,对其能量利用状况、热效率及其它相关测试结果进行了分析诊断。结果表明:铜富氧底吹炉的热效率为54.17%,余热锅炉的热效率为58.53%,整个系统的热效率为77.46%。根据测试分析结果提出了系统实现最优配料、节能降耗、提高热效率等方面的措施。

填隙法在抛光铜衬底上制备高质量石墨烯薄膜

本文对在抛光铜衬底上通过填隙法制备的高质量石墨烯薄膜进行了详细研究。在电化学机械抛光后的铜衬底上制备石墨烯晶畴,降低了晶畴的成核密度。利用光学显微镜和扫描电子显微镜对抛光铜衬底和未抛光铜衬底上制备的石墨烯晶畴进行测试,测试结果表明,铜衬底的表面形态对于降低石墨烯的成核密度,增大石墨烯晶畴的尺寸起到了至关重要的作用。利用拉曼面扫描证明了所制备的石墨烯晶畴为单层、均匀的石墨烯晶畴。然后,通过填隙法在抛光铜衬底上制备出由大尺寸单层的六边形石墨烯晶畴组成的石墨烯连续薄膜,并且通过流程示意图解释了填隙法制备高质量石墨烯薄膜的过程。本文所提出的在抛光铜衬底上通过填隙法制备石墨烯薄膜的技术,能够有效提高石墨烯薄膜的质量,进而有效改善石墨烯基电子器件的性能。

底吹铜熔炼炉冷却烟罩的设计与实践

本文对硫酸露点腐蚀的机理及主要影响因素进行了分析,根据底吹铜熔炼烟气成分采用关联式计算得到了硫的酸露点温度,在此基础上对冷却烟罩冷却方式和材质选择进行了优化设计,通过实践证明能够显著提高冷却烟罩的使用寿命。

一种镍基底上连续镀铜层电解退镀剂的开发

研制开发了一种镍基底上连续镀铜层的电解退镀剂,通过正交实验得到最优复配方案为:络合剂A 80 g/L、络合剂B 25 g/L、络合剂C 40 g/L、导电盐60 g/L、缓蚀剂2 g/L、抑雾剂0.2 g/L。此工艺用于镍基底上连续镀铜层的阳极电解退除,退镀速度可达1μm/min,且不腐蚀镍基底,可保持镍层的光亮度。

铜精矿富氧底吹熔池熔炼炉炉寿控制与生产实践

对铜冶炼生产企业来说,炉寿的长短直接关系到生产成本的降低,同时更制约着系统生产组织、计划,因此有效控制提高炉寿对高效生产具有重要意义。文章分析介绍了底吹炼铜炉炉寿影响的主要原因和易门铜业生产实践控制,对铜冶炼生产炉寿控制有一定的借鉴意义。

底吹炼铜喷口区多相流动特性数值模拟研究

底吹炼铜是铜熔池熔炼的重要技术之一,熔池内的流场分布情况对冶炼效率有决定性作用。本文利用Fluent软件模拟底吹熔炼炉的流动过程,通过与水模型实验数据对比验证,得出VOF模型更加适合描述气-液多相流动。利用该模型对熔炼过程进行模拟计算并分析其流场特性,结果表明,氧枪插入深度越小,熔池搅动范围更大;氧枪角度增大,液面波动高度增大,主漩涡中心向氧枪侧偏移;当氧枪角度大于21°时熔池液面发生倾斜,形成稳定的斜面;气流速度增大,液面波动高度增加。