侧吹炉铜水套冷却强度的仿真研究

刘 涛，黄文华

（中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330031）

1 引言

铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今仍以火法冶炼为主。而火法冶炼，归纳起来有两大类:一类是闪速熔炼，另一类是熔池熔炼，如侧吹熔池熔炼（即瓦纽科夫法）、白银炉熔池熔炼等［1-2］。这些方法的一个共同之处是运用高氧技术，强化熔炼过程，充分利用炉料氧化反应热的能量，在自热或者接近自热的条件下进行熔炼。由于使用了高的富氧浓度，在高投料量和高品位冰铜的作业条件下，大幅提升了炉体的热负荷［3］，这对冶金炉窑冷却系统的设计也提出了越来越高的要求。为了获得一个稳定的、高强度的炉体冷却系统，必须要进行合理的铜水套选型和布置。对于侧吹炉而言，风口区的铜水套作为核心部件，其热面直接与熔体接触。而且风口水套所在区域为反应的核心区和高温区，该部位铜水套应保证有足够冷却强度，在其热面形成挂渣保护［4］。目前铜水套的设计基本上还是经验性的，铜水套内部参数的取得主要是对冷却壁进行解体调查后得出的，缺乏理论依据和预见性。本文以某侧吹炉为例，利用FLUENT软件对铜水套冷却水水温、铜水套本体温度场及铜水套的冷却强度进行仿真研究。

2 侧吹炉结构介绍

随着熔池熔炼工艺的发展，目前侧吹炉已成熟的应用在高铅渣还原、铜精矿冶炼和一些其它原料的处理领域［5］。由于侧吹炉具有工艺成熟、能耗低、环境保护好、投资省、运行成本低等优点，侧吹熔炼工艺已逐渐扩展到垃圾焚烧、尾渣综合利用及含铜危废多金属资源综合回收等领域［6］。……