铜熔渣缓冷过程传热性能数值模拟研究

【作者】 陈晓彤； 陈光； 杨筱静； 张璐； 包向军；

【机构】 安徽工业大学能源与环境学院；

【摘要】 铜融渣渣包缓冷一般包括空冷和水冷两个阶段,铜渣降温速率直接影响后期浮选效率,且在水冷段存在放炮风险,但目前在工业生产中无法直接或间接观测到铜渣在渣包内的降温情况。针对上述问题,本文采用现场测试及数值模拟相结合的方法,对现有缓冷制度下铜渣包内铜融渣降温速率进行研究,为后续缓冷制度优化提供数据支撑。首先通过对铜渣及渣包进行传热机理分析,之后采用有限元法构建铜熔渣不同缓冷工艺的三维非稳态数值传热模型,并将渣包侧壁及顶部的模拟结果与现场实测温度数据进行模型验证,研究结果表明:1)铜渣在渣包内的温度由内向外逐渐递减,呈同心圆分布;铜渣降温速率从快逐渐变慢,顶部铜渣降温最快,侧壁铜渣次之,而中心处铜渣的平均冷却速率则是最慢的;2)空冷14h后铜渣芯部温度仍为1299.85℃,液态体积为4.311m~3、结壳厚度为240mm,空冷阶段铜渣整体降温速率为0.38℃/min;3)水冷前2h,铜渣温度变化剧烈,整体降温速率为0.86℃/min,空冷14h+水冷29h后铜渣完全凝固;4)在铜渣液相线以上,距渣包内壁386mm处铜渣平均降温速率在7℃/min以下,距渣包芯部386mm处铜渣平均降温速率在0.8℃/min以下。上述研究结果为工业生产中铜渣的缓冷提供理论指导,并为后续铜渣缓冷技术的优化和改进提供理论依据。更多还原