閃速熔煉精礦噴嘴預混結構的優化與數值仿真

徐 鵬，吳玉月，劉 勐，張勁松，王守全

（1.合肥通用機械研究院，安徽合肥 230031；2.金冠銅業公司，安徽銅陵 244100）

1 前言

精礦噴嘴作為銅閃速熔煉爐核心設備，設置在閃速爐反應塔頂部，向爐內噴入銅精礦粉、富氧氣以及工藝風，并使各類物料在反應塔頂部實現充分混合、燃燒，完成冶金反應［1］。目前，隨著有色冶金技術的進步及大型化發展趨勢，噴嘴精礦處理量不斷增大，單臺已經達到300t/h左右。而噴嘴處理量的提高也更容易帶來銅精礦投入量波動范圍大，爐料、空氣及氧氣混合不佳，煙塵率高、熔煉效果差等問題［2］。因此針對精礦噴嘴的研究，特別是使礦料與工藝風實現充分混合，在反應塔頂部有限的空間內進行迅速、完全氧化反應一直是相關研究熱點［3～6］。

目前國內外關于精礦噴嘴相關閃速熔煉技術研究主要集中在兩方面：一是通過數值仿真方法開展氣粒混合研究，尋求合理的工藝參數，如在投料量增加過程中，工藝風、分散風和中央氧的最佳配比工況以使氣粒混合充分。其中有代表性的研究如陳卓等以FLUENT 6.3軟件為計算平臺，建立了銅閃速爐熔煉過程數值模型，并針對高投料量下反應塔氣粒兩相變物理場信息分布變化特點展開仿真研究［7,8］。研究結果表明：分散風－工藝風的動量比對閃速爐內顆粒的分散效果影響顯著；在適度分散精礦顆粒并有效控制其對反應塔壁造成沖刷蝕損的前提下，使用大分散風－工藝風動量比更有利于爐內氣、粒兩相混合與反應過程的順利進行；……