1 绪论 1
1.1 闪速熔炼概述 1
1.2 金隆公司闪速熔炼发展 1
1.2.1 金隆公司简介 1
1.2.2 金隆公司闪速熔炼发展历程 2
1.3 金隆公司闪速炉课题攻关概述 7
1.3.1 使用双环型喷嘴期间闪速炉主要课题攻关项目 7
1.3.2 无级调速型精矿喷嘴使用后闪速炉主要课题攻关项目 7
1.4 金隆公司闪速炉技术理念的总括与发展 8
2 闪速炉下料偏析度模拟实验 10
2.1 下料偏析的类型及特征指标 11
2.1.1 下料偏析的类型 11
2.1.2 偏析度特征指标 12
2.2 下料系统模型装置设计 14
2.2.1 设计方案 14
2.2.2 下料分布实验测定 16
2.2.3 实验方案 18
2.3 切向进料颗粒分布实验 19
2.3.1 实验条件 19
2.3.2 细白石英沙轨迹分析 19
2.3.3 粗石英沙分布 21
2.3.4 细白石英沙分布 28
2.3.5 精矿粉分布 31
2.3.6 实验小结 32
2.4 减小下料偏析的优化方案设计 33
2.4.1 基本原则 33
2.4.2 下料系统结构优化方案实验 33
2.4.3 减小下料偏析的优化方案 35
2.5 十字进料颗粒分布实验 36
2.5.1 实验条件 36
2.5.2 石英沙高速摄影分析 37
2.5.3 粗石英沙投料实验 38
2.5.4 细白石英沙投料实验 41
2.5.5 精矿粉投料实验 42
2.5.6 实验小结 43
2.6 下料偏析度模拟实验综合评价 44
3 闪速炉喷嘴气粒混合均匀度模型实验 45
3.1 喷嘴气粒混合相似条件 46
3.1.1 特征数的推导与选取 46
3.1.2 相似设计计算条件 49
3.2 喷嘴气粒混合冷模装置设计 52
3.2.1 模型设计及仪器选择 52
3.2.2 接粒器设计 53
3.2.3 下料系统设计 55
3.2.4 模型安装与调试 55
3.2.5 气粒两相混合研究方案 56
3.3 实验数据整理方法 57
3.4 喷嘴粗颗粒分散和气粒混合实验研究 57
3.4.1 实验条件 57
3.4.2 气流速度分布 57
3.4.3 分散锥曲面对颗粒分散的影响 58
3.4.4 工艺风对颗粒分散的影响 59
3.4.5 分散风对颗粒分散的影响 61
3.4.6 投料速度对颗粒分散的影响 63
3.4.7 主要特征数对颗粒分散的影响 64
3.4.8 颗粒粒径分布 68
3.4.9 颗粒运动轨迹 69
3.4.10 实验小结 69
3.5 喷嘴细颗粒分散和气粒混合实验研究 70
3.5.1 实验条件 70
3.5.2 工艺风对颗粒分散的影响 71
3.5.3 分散风对颗粒分散的影响 74
3.5.4 主要特征数对颗粒分散的影响 77
3.6 原型近似相似实验 84
3.6.1 主要特征数比对 84
3.6.2 原型颗粒分散近似分析 86
3.7 模型实验综合分析 88
4 铜闪速熔炼反应过程仿真研究 89
4.1 概述 89
4.2 铜闪速熔炼过程数值仿真模型 89
4.2.1 物理模型 89
4.2.2 数学模型 92
4.3 多场耦合仿真结果及分析 99
4.3.1 气粒两相流场分布特点 99
4.3.2 气粒两相温度场特点 100
4.3.3 气粒两相主要组分浓度分布特点 101
5 高强度闪速熔炼过程操作制度仿真寻优实验 106
5.1 概述 106
5.2 基准工况的数值仿真 107
5.2.1 气相速度场分布 107
5.2.2 反应塔内温度分布 109
5.2.3 反应塔内气相浓度分布 110
5.2.4 反应塔内颗粒相各组分浓度分布 112
5.3 工艺风－分散风动量比对闪速熔炼过程的影响研究 115
5.3.1 分散风－工艺风动量比定义 115
5.3.2 不同分散风－工艺风动量比条件下的仿真研究 115
5.3.3 相同分散风－工艺风动量比条件下的仿真研究 120
5.4 工艺风、分散风速度单参数对闪速熔炼过程的影响研究 123
5.4.1 工艺风速度单参数影响仿真研究 124
5.4.2 分散风速度单参数影响仿真研究 129
5.5 中央氧速度对闪速熔炼过程的影响研究 131
5.5.1 速度分布仿真结果 131
5.5.2 温度分布仿真结果 133
5.5.3 浓度分布仿真结果 134
5.6 不同工艺风富氧率工况的仿真比较研究 135
5.7 高强度闪速熔炼过程操作方案优化建议 138
6 控制反应塔内Fe3O4生成条件的数字仿真实验 140
6.1 闪速炉炼铜仿真模型的建立 140
6.1.1 闪速炉仿真模型结构 140
6.1.2 精矿合理成分推算 141
6.1.3 仿真边界条件 142
6.2 现场生产工况下铜闪速炉熔炼过程的数值仿真 142
6.2.1 现场生产工况（工况1） 142
6.2.2 仿真计算结果 142
6.3 仿真模型可靠性的验证 149
6.3.1 工艺风量不变提高工艺风氧浓度的仿真实验（工况2） 150
6.3.2 总投料量不变增加石英熔剂含量的仿真实验（工况3） 151
6.3.3 仿真结果（工况1）与实测数据比较 152
6.3.4 仿真结果（工况1）与文献数据比较 152
6.3.5 仿真结果分析比较 154
6.4 工艺风氧浓度对Fe3O4生成量影响的仿真实验 154
6.4.1 总氧量不变提高工艺风氧浓度的仿真实验（工况4） 155
6.4.2 总氧量不变、降低工艺风氧浓度的仿真实验（工况5） 156
6.4.3 实验综合分析 157
6.5 在入炉料中混入还原剂颗粒（煤粒）的探索性仿真实验 158
6.5.1 氧势梯度法熔炼 158
6.5.2 反应塔加煤或焦粒的优缺点 159
6.5.3 加煤控制原则 159
6.5.4 加煤仿真实验寻优原则和实验基本条件 160
6.5.5 150μm均匀煤颗粒仿真实验（工况6） 160
6.5.6 150μm均匀煤颗粒仿真实验（工况7） 162
6.5.7 666μm均匀煤颗粒仿真实验（工况8） 163
6.5.8 347μm均匀煤颗粒仿真实验（工况9） 165
6.5.9 469μm均匀煤颗粒仿真实验（工况10） 166
6.5.10 实验综合分析 167
6.6 综合性工况仿真实验 169
6.6.1 煤粒和原料混合均匀后加入闪速炉的仿真实验（工况11） 170
6.6.2 煤粒随外环工艺风从外环位置加入的仿真实验（工况12） 172
6.6.3 实验综合分析 174
6.7 仿真结果的应用 174
7 沉淀池熔体流场与温度场数值仿真及操作制度优化方案 175
7.1 概述 175
7.2 沉淀池铜锍液滴沉降过程影响因素分析 175
7.2.1 铜锍液滴初始速度的影响 175
7.2.2 渣层厚度的影响 176
7.2.3 渣层温度的影响 177
7.3 沉淀池熔体运动多场数值仿真研究 178
7.3.1 数值仿真模型 178
7.3.2 无炉结典型工况的数值仿真结果与分析 185
7.4 沉淀池操作制度仿真优化研究 188
7.4.1 单锍口与不同渣口组合（工况Ⅰ）仿真结果的比较与分析 188
7.4.2 两锍口放锍与不同渣口组合（工况Ⅱ）仿真结果的比较与分析 191
7.5 沉淀池炉结对熔体运动的影响 193
7.5.1 熔体流场分布 193
7.5.2 熔体温度场分布 194
7.6 沉淀池操作制度优化方案 196
8 闪速炉渣中铜赋存形态检验及贫化渣含铜统计分析 197
8.1 铜在炉渣中赋存形态检验 197
8.1.1 渣样及试样的定量分析 198
8.1.2 X射线衍射分析 201
8.1.3 矿相显微镜分析 203
8.1.4 电子显微镜分析 210
8.2 电炉渣含铜统计分析 215
8.2.1 电炉渣含铜变化趋势分析 215
8.2.2 电炉渣含铜影响因素分析 216
8.2.3 闪速炉运行炉况对电炉渣含铜的影响 236
8.2.4 电炉渣含铜综合分析 239
9 闪速炉蚀损预警与炉衬立体冷却系统研究 240
9.1 反应塔炉衬蚀损机理研究 240
9.1.1 反应塔炉衬蚀损取样 240
9.1.2 挂渣层显微结构分析 241
9.1.3 砖衬层显微结构分析 243
9.1.4 反应塔炉衬蚀损机理分析 245
9.1.5 炉衬蚀损过程的主要影响因素 251
9.2 反应塔炉衬蚀损预警系统 252
9.2.1 反应塔炉衬热场数值仿真研究 253
9.2.2 反应塔炉膛内形移动边界仿真模型 261
9.2.3 仿真软件的运行检验 265
9.2.4 仿真实验研究 270
9.3 闪速炉立体冷却系统构建 274
9.3.1 反应塔立体冷却的强化 274
9.3.2 沉淀池立体冷却系统构建 277
10 金隆铜闪速熔炼经济技术指标分析 280
10.1 闪速炉作业率 280
10.2 日均干矿处理量 281
10.3 闪速炉熔炼强度 282
10.4 闪速炉铜锍品位 282
10.5 闪速炉富氧浓度 283
10.6 闪速炉热负荷 284
10.7 电炉渣含铜 284
10.8 烟灰发生率 284
10.9 闪速炉主要能耗 285
10.9.1 重油单耗 285
10.9.2 闪速炉电单耗 286
10.9.3 综合能耗 286