引 言
富氧双侧吹熔池熔炼工艺是是一种高效、节能、环保的铜熔炼新工艺。它与白银﹑诺兰达﹑艾萨﹑澳斯麦特和底吹炼铜法技术的比较有以下主要优势[1]：(1)设备上铜水套喷嘴寿命长，炉膛使用的铜水套和钢水套使用寿命可达5年，远比其他衬耐火材料使用时间长;炉墙采用铜水套围成，靠铜水套工作面上形成的冷凝炉渣层来抵御炉渣的冲刷和腐蚀。(2)鼓入熔融渣层的富氧空气或工业氧保证了熔体的强烈鼓泡搅拌，搅拌功率大。在此种情况下，液、固、气反应极快，使炉渣中的金属或铜锍长大至0.5～5mm的液滴，能迅速地下沉与炉渣分层。(3)床能力高;炉渣含铜量低;出炉烟气SO2含量高利于制酸。但是，其存在的问题还有：在富氧双侧吹熔池熔炼技术中，对于不同操作条件下，乳化层厚度及其随时间的变化规律，及乳化层内冰铜与渣两相的界面面积的确定，目前为止，还尚未有人进行研究。在工业上这层乳化层(乳浊液)不再单纯是造渣氧化物的聚合体，而是以炉渣为基体，熔解了一定数量的液态硫化物，铜锍粒子，烟尘以及悬浮着一定数量的难熔物质及和气相产物的混合层。熔渣层中一定数量的硫化物的存在有效地阻止了铁的过氧化，而熔池内的剧烈鼓泡搅动则大大地改善了Fe3O4还原的动力学条件。这种吹厚渣层是双侧吹法和其他熔池熔炼法的区别[2,3]。本研究目的在于测量不同喷嘴倾角及气体流量下，熔池内乳化层厚度﹑乳化层内液滴尺寸分布的变化规律，计算出传质界面面积A。进而为稳定，顺利的生产提供理论依据。
1 实 验
本实验以某企业铜熔炼炉为原型，采取相似比为1：8的比例，建造了一个实验室比例模型进行冷态物理模拟研究。根据相似理论，以水-油模拟实际熔炼中的铜锍-渣层，侧吹空气模拟工业上喷吹的富氧空气[4]，考察不同气量及喷嘴倾角对乳化层厚度，乳化层内液滴尺寸分布及两相之间的界面面积的影响，实验中通过单反相机进行拍摄，并通过IPP图像处理软件处理，得到相关实验数据。
1.1 物理模拟原理
1.1.1 几何相似
几何相似考虑的是模型与原型主要尺寸的相似[5,6]。研究侧吹熔池熔炼过程的物理模型是水模型，即用有机玻璃制成模拟富氧双侧吹炉，用自来水模拟反应器中的流体。在选定模型与原型的尺寸时，可以根据研究对象和实验条件考虑，一般研究过程的水模型尺寸小于原型尺寸，即 Dm小
声明：
“富氧双侧吹熔炼铜过程的物理模拟研究” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室
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2025年05月23日 ~ 25日 
