Исследование и моделирование автогенной плавки медных сульфидных шихт с использованием методов компьютерной имитации

• Автор: Мамонтова, Евгения Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Введение

1.2. Автогенные процессы наиболее перспективное направление развития плавки медного сульфидного сырья

1.2.1. Общие положения

1.2.2. Цели автогенной плавки медного концентрата.

1.2.3.История развития автогенных процессов.

1.3. Основные технологические характеристики автогенных процессов.

1.3.1. Химические процессы

1.3.2. Кинетические процессы .

1.3.3. Тепловые процессы
1.3.4. Процессы шгейнои шлакообразования.
1.3.5. Характеристики штейна.
1.3.6. Характеристики шлака.
1.3.7. Характеристики отходящих газов и пыли
1.3.8 Характеристика дутья
1.4. Влияние автогенных процессов на окружающую среду
1.5. Наиболее известные печи автогенной плавки.
1.6. Технологическая и экономическая целесообразность использования автогенной плавки
1.7. Математическое описание и компьютерное моделирование автогенных процессов.
1.7.1. Математические модели
1.7.2. Компьютерные программы.
1.8. Экспериментальные исследования печей автогенной плавки
1.9. Эксплуатация печного и вспомогательного оборудования
1 Современные подходы к улучшению параметров автогенных процессов
. Совершенствование имеющихся и разработка новых конструкций плавильных аппаратов
. Добавление веществ в дутье или расплав
. Применение процесса к новым материалам
. Автоматизация процесса и сопутствующих переделов
. Совершенствование способов ведения процесса.
1 Определение целей исследования.
2. Исследование некоторых закономерностей кислороднофакельной плавки медных сульфидных концентратов с использованием метода компьютерной имитации .
2.1. Постановка задачи.
2.2. Методика исследования.
2.3. Построение и идентификация математической модели
2.4. Компьютерная программа.
2.3. Выводы по главе 2.
3. Компьютерное моделирование газодинамических параметров потока газа в печи КВПЭН
3.1. Общие положения.
3.2. Печь КВПЭН
3.2.1. Идея предлагаемой конструкции
3.2.2. Работа печи .
3.2.3. Достоинства печи КВПЭН.
3.3. Компьютерное моделирование газодинамических процессов
в КВПЭН.
3.3.1. Прямое численное моделирование.
3.3.2. Исходные данные
3.3.3. Моделирование потока газа
3.3.3.1 Методика расчета
3.3.3.2. Распределение скоростей потока в объеме
3.3.3.3. Распределение скоростей потока в объеме
3.3.3.4. Распределение скоростей потока в объеме
3.3.3.5. Распределение скоростей потока в объеме
3.3.3.6. Распределение скоростей потока в объеме
3.3.3.7. Распределение скоростей потока в объеме
3.3.4. Моделирование потока газа с пылью
3.3.4.1. Методика расчета.
3.3.4.2. Распределение скоростей и траекторий движения частиц
3.3.5 Моделирование тепловых процессов в потоке.
3.3.5.1. Методика расчета.
3.3.5.2. Распределение температуры
3.4. Вывод по главе
4. Моделирование электротермических процессов в зоне электронагрева КВПЭН с гремя электродами.
4.1. Схема подключения электродов
4.2. Моделирование электронагрева тремя электродами
4.2.1. Постановка задачи
4.2.2. Методика эксперимента
4.2.3. Матрица планирования.
4.2.4. Математическая модель температуры
4.2.5. Математическая модель градиента температуры .
4.2.6. Математическая .модель теплового потока .
4.3. Вывод по главе
5. Моделирование электротермических процессов в зоне электронагрева КВПЭН с четырьмя электродами
5.1. Постановка задачи
5.2. Методика эксперимента.
5.3. Математическая модель температуры.
5.4. Математическая модель градиента температуры.
5.5. Математическая модель теплового потока
5.6. Сравнение 3х и 4х электродного подключения
5.7. Вывод по главе
Основные выводы
Список литературы


Наличие настылей препятствует качественному разделению расплава . Авторы исследовали с помощью плавок на полупромышленной установке автогенную плавку на белый матт с получением высокоосновных ферритнокальциевых самораспадающихся шлаков. Результаты исследований по обеднению расплавов способами восстановления и флотации позволили рекомендовать эти варианты для использования в промышленности. Так же авторы анализируют возможность использования шлаков для производства строительных материалов и закладки горных выработок. Плавка на белый матт в кислороднофакельных печах Алмалыкского металлургического комбината была предметом исследований в работе . Авторы сообщают, что они разработали и испытали в полупромышленном масштабе технологию одностадийного получения белого мата и ферритнокальциевых шлаков, способных к самоизмельчению и распаду, а так же пригодных для последующего обезмеживания флотационным методом. В полученном белом магге меди было ,7, в шлаке 2,1. Извлечение меди составило в матт ,8, в шлак 4,5 и в пыли ,7. Штейн это однородный расплав, образованный простыми сульфидами и оксидами меди и других металлов. В среднем штейны автогенных плавок содержат меди, железа и серы. Сумма этих элементов достигает массы штейна. Кроме них присутствуют сульфиды никеля , цинка и свинца 9. Штейн является хорошим коллектором благородных металлов, так на некоторых предприятиях содержание золота в штейне достигает гт , что составляет ое извлечение из концентрата. Важно отметить, с повышением температуры плотность штейна уменьшается, что не способствует качественному разделению фаз . Шлаки автогенных плавок являются силикатами различных окислов и состоят главным образом из ii, , АОз и СаО, которые определяют его физикохимические свойства. Состав шлака, а значит и его свойства, можно изменять двумя основными методами введением в шихту флюсов и изменением степени дссульфуризации . Некоторые исследователи считают, что жидкий шлак имеет чисто ионное строение, хотя авторы работы , опираясь на данные оптической микроскопии, рентгеноспектрального анализа, рентгенофазового анализа, утверждают, что жидкий шлак имеет кластерноионное строение. Наиболее важными свойствами шлаков автогенной плавки являются плотность, поверхностное натяжение и вязкость. Плотность жидких шлаков в значительной мере зависит от температуры. С повышением температуры, согласно исследованиям Ванюкова и Зайцева В. Я. плотность шлаков снижается в среднем на 0,,3 гсм3 на каждые 0С, а по данным Синева 1. Поверхностное натяжение жидких шлаков автогенной плавки зависит от состава шлака и температуры. Поверхностное натяжение увеличивается при повышении содержания окиси кальция, а гак же с увеличением температуры. Последний факт выводит шлак в разряд аномальных жидкостей, т. По мнению авторов это связано с разрушением кремнийкислородных комплексов, их десорбцией и выравниванием составов поверхностного и внутреннего слоев расплава, что приводит при наличии в расплаве сильных катионов к усилению взаимодействия комплексы с простыми анионами. Вязкость шлаков зависит от содержания в них таких элементов как i, , 4, , 0, а так же от крупности частиц и температуры. Наибольшее влияние оказывает содержание кремнезема потому, что его молекулы обладают большим, по сравнению с другими примесями, размером. С повышением температуры, вязкость шлака снижается , а электропроводность, в связи с переходом кремнекислородных анионов в возбужденное состояние, увеличивается . Важным направлением в изучении шлаков КФП является создания способов уменьшения потерь с ними меди. В работе предложен способ обезмеживаиия шлака путем перемешивания его с сульфидной извлекающей фазой. В печь с помощью фурм вводился инертный газ, который перемешивал шлак с верхними слоями штейна. Манцевич Н. М. др. По мнению авторов, существует прямая зависимость между содержанием меди в штейне и шлаке. По данным экспериментов содержание меди в медленно охлажденном шлаке от плавки на богатый штейн составило 0,, что в 2 раза выше, чем в шлаке от плавки на более бедный штейн .