目錄
《現(xiàn)代冶金與材料過程工程叢書》序
前言
第1章 緒論 1
1.1 世界銅冶煉發(fā)展簡史 1
1.2 銅的熔池熔煉 1
1.2.1 銅熔池熔煉的發(fā)展與應(yīng)用 1
1.2.2 煉銅熔煉過程的技術(shù)對比 5
1.2.3 煉銅吹煉過程的技術(shù)對比 8
1.3 氧氣底吹煉銅工藝的半工業(yè)試驗 8
1.4 氧氣底吹煉銅工藝的產(chǎn)業(yè)化 10
參考文獻 11
第2章 氧氣底吹造锍熔煉的基本原理 12
2.1 氧氣底吹熔池熔煉過程的噴流 12
2.2 卷流速度、平均循環(huán)速度、熔體攪動能量 14
2.2.1 卷流速度 14
2.2.2 平均循環(huán)速度 14
2.2.3 熔體攪動能量 15
2.3 氣泡的上浮速度和在熔體中的停留時間 17
2.4 熔體呈強勢的紊流狀態(tài) 17
2.5 氧氣底吹銅熔池熔煉過程的傳熱 18
2.5.1 氧氣底吹熔煉過程的放熱特征 18
2.5.2 送風(fēng)特征 18
2.5.3 傳熱特征 18
2.5.4 底吹與側(cè)吹的雷諾數(shù)的比較 19
2.5.5 熔體動態(tài)時傳熱計算結(jié)果 19
2.6 底吹熔煉過程的傳質(zhì) 20
2.7 爐內(nèi)存在不同的氧勢區(qū)域 22
參考文獻 22
第3章 氧氣底吹煉銅工藝 23
3.1 工藝流程 23
3.2 工藝過程 24
3.2.1 備料工序 24
3.2.2 底吹熔煉工序 26
3.2.3 制氧工序 28
3.3 原料 29
3.3.1 精礦 29
3.3.2 返料 30
3.3.3 熔劑 31
3.3.4 燃料 31
3.3.5 混合物料 31
3.3.6 空氣和氧氣 32
3.4 產(chǎn)物 32
3.4.1 銅锍 34
3.4.2 爐渣 38
3.4.3 煙氣 49
3.4.4 煙塵 50
3.4.5 熔煉控制原則 50
3.5 余熱回收 51
3.5.1 冷卻方式分類 52
3.5.2 余熱回收工段 52
3.5.3 生產(chǎn)實例 53
3.6 煙氣收塵 55
3.6.1 重金屬冶金工廠的煙氣含塵成分 55
3.6.2 重金屬冶金工廠的煙氣收塵重要性 55
3.6.3 銅冶金過程的煙氣含塵量 56
3.6.4 底吹熔煉過程煙氣收塵流程 56
3.7 底吹煉銅工藝特點 57
3.7.1 氧濃高 57
3.7.2 氧壓高 59
3.7.3 氧槍壽命長 60
3.7.4 作業(yè)條件 64
3.7.5 生產(chǎn)規(guī)模能大能小 64
3.7.6 處理雜料能力強 64
3.7.7 不易造成噴爐 65
3.7.8 氧氣、空氣分別送入爐內(nèi) 68
3.7.9 渣含銅低 68
3.7.10 生產(chǎn)操作簡單 69
3.7.11 耗氧量低 69
3.7.12 煙氣量小，環(huán)保條件好 69
3.7.13 爐內(nèi)存在不同的氧勢區(qū)域 70
3.7.14 銅锍中的硫化亞銅和硫化鐵濃度場 70
3.7.15 過程的溫度場 71
參考文獻 71
第4章 底吹爐的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)操作 73
4.1 底吹爐的結(jié)構(gòu) 73
4.1.1 爐體 73
4.1.2 驅(qū)動裝置 75
4.1.3 加料及排放裝置 76
4.1.4 氧槍結(jié)構(gòu)及其布局 77
4.2 底吹爐生產(chǎn)操作 79
4.2.1 底吹爐開爐 80
4.2.2 正常熔煉作業(yè) 81
4.2.3 停爐 82
4.2.4 各主要崗位操作 82
4.2.5 余熱鍋爐的主要作業(yè) 86
參考文獻 93
第5章 氧氣底吹熔煉過程的物料平衡與熱平衡 94
5.1 冶金計算 94
5.1.1 物料衡算 94
5.1.2 熱平衡測試、計算與分析 102
5.2 底吹熔煉爐治金計算系統(tǒng) 109
參考文獻 111
第6章 底吹熔煉過程的數(shù)字化控制 112
6.1 數(shù)字化控制系統(tǒng) 112
6.1.1 測控點和控制回路 112
6.1.2 數(shù)字化控制系統(tǒng)的配置 113
6.1.3 數(shù)字化控制系統(tǒng)的功能 114
6.2 氧氣底吹熔煉優(yōu)化控制 114
6.2.1 氧氣底吹熔煉優(yōu)化控制結(jié)構(gòu) 115
6.2.2 優(yōu)化控制模塊的功能 115
6.3 過程參數(shù)的檢測與控制 116
6.3.1 氧料比的給定與控制 116
6.3.2 熔體液面的測控 118
6.3.3 熔體溫度的測控 120
6.3.4 爐子負壓的測控 121
6.4 產(chǎn)物的化驗分析與控制 121
6.4.1 銅锍品位的測控 121
6.4.2 渣成分的測控 121
6.4.3 煙氣成分分析 122
6.5 “蘑菇頭”的生長控制 122
6.5.1 “蘑菇頭”的形成 123
6.5.2 “蘑菇頭”的形貌和成分分析 123
6.5.3 “蘑菇頭”的控制 126
參考文獻 127
第7章 底吹熔煉過程的物理數(shù)值模擬 128
7.1 底吹熔煉過程多相流動二維數(shù)值模擬與分析 128
7.1.1 單氣泡上浮模擬分析 128
7.1.2 二維氧氣底吹熔池熔煉過程的數(shù)值模擬結(jié)果及分析 129
7.2 底吹熔煉過程氣-液兩相流動三維數(shù)值模擬與分析 135
7.2.1 壁面及爐內(nèi)噴濺的情況分析 135
7.2.2 各縱截面流場分布 137
7.2.3 銅锍流速分布情況 140
7.2.4 熔池中氣相運動及其分布的模擬與分析 145
7.2.5 氧槍入口壓力變化情況分析 150
7.2.6 自由表面速度分布及波動衰減情況 151
7.3 底吹過程氣-固-液三相流動三維數(shù)值模擬與分析 154
7.3.1 物料/渣層對氣相停留時間的影響分析 155
7.3.2 氣團對物料-銅锍界面速度的影響分析 156
7.3.3 物料層卷吸過程及其分布情況分析 159
7.4 氧槍參數(shù)對流場影響的數(shù)值模擬試驗與分析 164
7.4.1 氧槍單因素對優(yōu)化指標的影響 164
7.4.2 多目標優(yōu)化 167
參考文獻 172
第8章 底吹熔煉過程的技術(shù)經(jīng)濟指標 173
8.1 床能力 174
8.2 渣含銅 174
8.2.1 Fe/SiO2及渣中的其他成分 177
8.2.2 造渣時間 177
8.2.3 溫度控制 178
8.2.4 渣面控制 178
8.3 銅、金的直收率和回收率 178
8.4 粗銅的綜合能耗 178
8.5 煙氣量與煙氣成分 181
8.6 余熱發(fā)電 182
參考文獻 184
第9章 展望 185
9.1 氧氣底吹爐的大型化、數(shù)字化和智能化 185
9.1.1 爐料的制備及其加料方式的改進 185
9.1.2 爐內(nèi)分離與爐外分離及渣貧化 186
9.1.3 氧槍槍距的優(yōu)化 186
9.1.4 生產(chǎn)規(guī)模的大型化 187
9.1.5 過程控制的數(shù)字化與可視化 187
9.1.6 過程機理的深入研究 188
9.2 兩步煉銅工藝 188
9.2.1 兩步煉銅工藝流程簡介 188
9.2.2 主要工藝配置及技術(shù)指標 190
9.2.3 兩步煉銅工藝的技術(shù)優(yōu)勢 193
9.2.4 兩步煉銅工藝改進方向 194
9.3 自主開發(fā)，完善兩步煉銅配套技術(shù)體系 194
9.3.1 有色危險廢物綜合處理技術(shù) 194
9.3.2 5N高純銅生產(chǎn)技術(shù) 195
9.3.3 大紊流高效電解技術(shù) 195
9.3.4 電解液自凈化技術(shù) 196
9.3.5 重金屬冶煉煙氣凈化中污酸處理技術(shù) 196
9.3.6 廢雜銅一步冶煉技術(shù) 196
9.3.7 降低煉銅棄渣含銅技術(shù) 197
參考文獻 197