气体喷吹技术在有色金属生产过程中有着广泛应用，如冰铜吹炼、氧化精炼、熔池熔炼等过程[1, 2]。氧气底吹连续炼铜法就是气体喷吹技术在铜冶炼行业中的一个典型应用。该法是相对于传统炼铜间断操作而产生的一种炼铜新技术，又称SKS法，是从水口山炼铅法的基础上发展而来的[3, 4]。是我国具有自主知识产权的一种铜冶炼的新方式。该技术所采用的氧气底吹炉结构如图1.1所示。相比于原有的顶吹法和侧吹法，底吹法具有原料的适应性强、熔炼强度高、熔池搅拌强度高、劳动强度低、工艺流程短，配置简单等一系列优点[5-7]。
图1铜冶炼氧气底吹炉结构示意图
Fig.1 Bottom blown technique used in copper smelting process
该工艺由我国自主研发设计，是世界先进的铜冶炼技术之一。同时，由于其设备简单易操作，运行成本低，规模可大可小，非常适用于中小型有色金属熔炼企业的工艺技术升级和改造，因此获得了国内外铜冶炼界的广泛重视。但是，由于其问世时间短，理论积累不足，故而在炉体设计，操作参数等方面缺乏相应的科学指导，从而限制了该法的扩大生产。
目前，关于底吹炼铜炉内气泡行为的研究尚少，对于底吹技术的研究报道主要应用在转炉、钢包等反应器中。蔡志鹏等为底吹氧气连续炼铅熔炼炉做了冷态模拟试验[8]，并通过测量熔池中示踪剂混合均匀时间来优化底部枪距与隔墙的布置。王东兴、张廷安等人[9]采用水模型研究了底吹炼铜熔池内混合效率，然而上述研究尚不够充分，对于熔池中气液两相流行为的研究仅靠水模型是无法全部实现的。通过建立合适的数学模型来描述底吹熔炼炉的流动特性，不仅可以节省大量时间和成本，而且不受物理模型和实验模型的限制，能够给出熔池中详细的流体流动信息。
本文针对现有氧气底吹炼铜过程中的射流体系，采用数学模拟技术，结合水模型实验验证的方法来研究底吹炼铜过程中各个喷吹操作参数变化对熔池内气液两相流行为、混合行为的影响规律，为工业实际生产提供理论指导。
1 模型的建立
1.1 水模型实验装置的建立和测量
为了验证数值模拟的准确性，本文首先根据相似原理，以方圆公司底吹炉为原型，按横截面尺寸1:9.3比例缩小制成建立物理模型，用有机玻璃代替耐火材料制作反应器，用水代
声明：
“铜底吹过程中气液两相流的数值模拟” 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
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2025年06月06日 ~ 08日 
