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

Введение к работе

Актуальность темы

Автогенная плавка сульфидных концентратов тяжелых металлов, из которых взвешенная плавка и плавка в жидкой ванне являются наиболее экономичными и экологически чистыми, находят широкое применение в промышленности. Вместе с тем, исследования процессов плавки в промышленных печах с целью получения математических моделей, на основе которых возможна оптимизация процессов, требует значительных затрат энергии и времени. В связи с этим изучение автогенных процессов методом компьютерного моделирования становится актуальным.

Цель работы

Исследование и моделирование тепловых, массообменных и газодинамических процессов в печах кислородно-взвешенной плавки с целью разработки и расчета новой более эффективной конструкции печи автогенной плавки, совмещенной с электротермическим нагревом шлаков с целью снижения в них содержания меди.

Методы исследования

Исследования были проведены с использованием математических методов моделирования тепловых, массообменных, газодинамических и электротермических процессов, математической статистики, прямого численного моделирования.

Наиболее существенные научные результаты работы

1. С использованием метода имитационного планируемого эксперимента предложена математическая модель зависимости температуры продуктов плавки от следующих 6 факторов: производительности печи по шихте, содержания меди и серы в шихте, содержания меди в получаемом штейне, содержания кислорода в дутье и влажности шихты. Предложенная модель позволяет прогнозировать параметры процесса плавки.

2. Установлено, что в условиях принятых ограничений на независимые переменные наибольшее влияние на температуру шлака, которая определяет количество потерь меди, оказывают (по убыванию): содержание меди в штейне, содержание меди и серы в шихте.

3. Предложена методика и создана компьютерная программа для расчета тепловых и материальных балансов кислородно-факельной плавки (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611391 (RU)).

4. Рассчитаны и визуализированы тепловые параметры шлака в зоне электронагрева в печи КВПЭН (Кислородно-взвешенная печь с электронагревом).

Практическая значимость работы

1. Предложена новая конструкция печи КВПЭН (пат. РФ на полезную модель № 64331), включающая горелку для взвешенной плавки и четырёхэлектродную электропечь для обеднения шлаков по меди.

2. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенной печи составит более 12 млн. руб. в год.

Положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель, отражающая зависимость температуры шлака от основных технологических параметров печи для взвешенной плавки медных сульфидных шихт.

2. Конструкция новой печи для автогенной плавки сульфидного концентрата КВПЭН, совмещающая печь для взвешенной плавки с электропечью для обеднения шлаков по меди.

3. Расчет параметров потока газа, проходящего через КВПЭН.

4. Математические модели, отражающие зависимость температуры шлака, градиента и теплового потока в зоне электронагрева.

Апробация работы

Основные положения диссертации прошли апробацию на VI Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий», научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ), Международной научно-технической конференции “Перспектива 2006” и “Перспектива 2007”, расширенном заседании кафедры металлургии цветных металлов СКГМИ (ГТУ), а также в научных публикациях.

Публикации

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

Разработка ресурсосберегающих технологий доменной плавки на основе ее исследования и математического моделированияКурунов Иван Филиппович

Исследование, моделирование и оптимизация процессов высокотемпературного разделения вольфрама и кобальта (цинковый способ) в промышленных условияхПоддубный Сергей Владимирович

Исследование, моделирование и оптимизация процессов извлечения меди из разбавленных растворов электрохимическими методамиКелехсаев Алим Васильевич

Исследование, моделирование и оптимизация процессов электроэкстракции цинка из растворов и расплавов Алкацев Владимир Михайлович

Исследование, моделирование и оптимизация процессов электрохимического извлечения рения из многокомпонентных сплавовЯковлев Максим Алексеевич

Исследование и моделирование влияния примесей на показатели электролиза цинка (на примере олова, германия и сурьмы)Дарчиев Илларион Валерьевич

Совершенствование режимов нагрева металла в методических печах на основе развития экспериментальных методов исследования и информационно-теплотехнического моделированияШатохин Константин Станиславович

Исследование газовой динамики внутрипечного пространства, пылевыноса и настылеобразования в печи Ванюкова с использованием метода физического моделированияСерегин Павел Сергеевич

Исследование кристаллизации, макроструктуры, дефектов и напряженного состояния кузнечных слитков для изделий тяжелого машиностроения с использованием систем компьютерного моделирования и автоматизированного проектированияБузинов Евгений Игоревич

Совершенствование технологии доменной плавки на основе анализа и прогноза ее режимов методами моделированияЗагайнов Сергей Александрович