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转炉侧吹降低铜转炉渣中磁性氧化铁含量的过程控制研究

作　者: 王勇
导　师: 沈强华
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色冶金
关键词: 磁性氧化铁喷吹系统模型防爆监测
分类号: TF811
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

转炉铜锍吹炼时,由于吹炼工艺本身和温度的原因,常产生大量磁性氧化铁。磁性氧化铁恶化了炉况,导致渣含铜增加,渣含铜损失严重。同时炉渣中过量的磁性氧化铁容易沉积炉底,形成炉结,使转炉有效面积减小。为保证良好的渣型,促使吹炼顺利进行和消除炉结。设计通过配入适量的石英熔剂和喷入粒度适宜的煤基还原剂粒,还原磁性氧化铁,使其转化为铁橄榄石,以消除铜转炉渣中有害的磁性氧化铁。由于磁性氧化铁密度较大,超过溶解度量的磁性氧化铁,常沉积炉底,为保证还原剂和磁性氧化铁更好地接触,使还原过程顺利进行。常将原转炉喷枪向下倾斜一定角度。为降低劳动强度,保证转炉还原降低转炉渣中磁性氧化铁过程顺利进行。通过对喷吹还原降低转炉渣中磁性氧化铁过程的研究,设计和优化了转炉倾斜侧吹还原降低转炉渣中磁性氧化铁过程煤基还原剂自动喷吹控制系统,以实现还原剂喷吹的精确计量和自动化。转炉倾斜侧吹还原降解磁性氧化铁控制系统,包括温度控制、喷油控制、石英下料控制和还原剂喷吹控制等。通过分析和计算,得到如下结论：(1)选择和设计了温度控制系统和喷油控制系统。(2)为保证更好的还原磁性氧化铁效果和防止煤基还原剂爆炸,还原剂的化学特性要求固定碳较高70%以上,挥发分小于20%,灰分和水分较少。冶金性能,要求反应活性较强的烟煤和无烟煤,热稳定性较好,粒度为2-5mm为宜。(3)转炉倾斜侧吹煤基还原剂降解磁性氧化铁过程的数学模型和轨迹特性,以及转炉倾斜喷吹角度。(4)煤基还原剂喷吹的计量与流量控制方法。(5)煤基还原剂喷吹还原系统各单元设备的选型和装置各部件计算与设计。(6)根据煤粉尘的爆炸机理,设计防爆监测和防爆装置。(7)煤基还原剂喷吹还原系统的布置和监测计量器件布置,以及防爆监测和防爆装置设计。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9-11
    1.1.1 磁性氧化铁在铜吹炼过程中的行为和反应机理  9-10
    1.1.2 目前降低磁性氧化铁的办法及效果  10-11
  1.2 云铜转炉渣还原处理情况介绍  11-12
  1.3 本课题研究目的和内容  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第二章降低转炉渣中磁性氧化铁的工业控制参数和方法  14-31
  2.1 温度测量与控制  14-15
    2.1.1 热电偶机理及特点  14
    2.1.2 温度测量系统及控制  14-15
  2.2 喷油控制  15-19
    2.2.1 喷油目的  15-16
    2.2.2 燃油烧嘴  16-17
    2.2.3 重油流量测量  17-18
    2.2.4 重油喷吹控制  18-19
  2.3 石英称量与控制  19-20
    2.3.1 物料称量单元  19-20
    2.3.2 石英下料控制  20
  2.4 还原剂喷吹控制  20-30
    2.4.1 还原剂用煤的要求  20-22
    2.4.2 转炉中还原剂的反应及粒度的确定  22-24
    2.4.3 还原剂料的称量与控制  24-27
    2.4.4 喷吹安全  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章喷吹冶金作用及模型  31-41
  3.1 气体射流力学基础  31-32
    3.1.1 一元恒定等熵气体的基本方程  31-32
    3.1.2 一元恒定等熵气体的三个参考状态  32
  3.2 气体搅拌作用及应用  32-34
    3.2.1 气体搅拌的作用和应用  32-33
    3.2.2 气泡停留时间  33-34
  3.3 气体喷吹轨迹模型  34-40
    3.3.1 常用模型  34-36
    3.3.2 计算结果及讨论  36-39
    3.3.3、模型结论  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章喷吹系统  41-72
  4.1 喷管  41-43
    4.1.1 渐缩喷管  41-42
    4.1.2 拉瓦尔喷管  42
    4.1.3 超音速流的产生条件  42-43
  4.2 气力输送系统  43-50
    4.2.1 气力输送计算  44-46
    4.2.2 供料器原理及种类  46-49
    4.2.3 输送管道  49-50
    4.2.4 分离器和除尘器  50
  4.3 喷射器  50-53
    4.3.1 喷射器基本原理  51-53
    4.3.2 喷射器效率  53
  4.4 还原剂粒喷吹系统与设备选型  53-65
    4.4.1 喷吹工艺  53-59
    4.4.2 喷吹系统主要设备  59-63
    4.4.3 喷煤过程监测与控制  63-65
  4.5 工厂实验  65-70
    4.5.1 实验过程  66-69
    4.5.2 实验结果与讨论  69-70
  4.6 本章小结  70-72
第五章系统集成分析  72-81
  5.1 技改转炉内温度的控制  72
  5.2 技改转炉喷吹系统设计与控制  72-80
    5.2.1 喷吹罐参数计算  72-73
    5.2.2 防爆设计  73-76
    5.2.3 技改转炉喷吹系统  76-80
  5.3 本章小结  80-81
第六章结论  81-83
参考文献  83-85
致谢  85-86
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文  86

转炉侧吹降低铜转炉渣中磁性氧化铁含量的过程控制研究

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