闪速炉无砖反应塔内壁挂渣形成机理研究

无砖反应塔是闪速熔炼炉反应塔的最新进展，其内壁挂渣形成机理的研究，对形成结构致密、隔热良好、强度一定、厚度适当、分布合理的挂渣，延长炉体寿命、降低生产能耗、促进安全生产具有重要意义。本项目拟以铜闪速熔炼炉为对象，通过建立"铜锍、炉渣、烟气和挂渣"四相异温共存热力学模型，研究内壁挂渣的形成热力学条件，探索挂渣组成与熔炼工艺参数之间的关系；进而通过挂渣分熔、软化温度、差热分析等实验，研究挂渣组成对熔化、流动、导热等特性的影响规律，采用XRD、SEM等检测技术，分析高温熔化过程中挂渣岩相结构的变化情况；通过建立湍流流场、温度场、溶质场等多场耦合的挂渣熔化与凝固模型，研究熔炼工艺参数、反应塔冷却制度、挂渣物性变化对挂渣凝固过程及溶质分布的影响，揭示无砖反应塔内壁挂渣的沉积机理。本项目完成后，将形成关于无砖反应塔内壁挂渣的基础理论和技术成果，为该项国际先进技术的国产化和推广应用提供理论依据。

无砖反应塔是闪速熔炼炉反应塔的最新进展，其内壁挂渣形成机理的研究，对形成结构致密、隔热良好、强度一定、厚度适当、分布合理的挂渣，延长炉体寿命、降低生产能耗、促进安全生产具有重要意义。为此，本项目提出将挂渣作为闪速熔炼的第四相产物，探索了“铜锍、炉渣、挂渣和烟气”四相异温共存热力学模型，并将闪速炉反应塔内部空间视为物料与反应气体不断达到局域平衡的体系，建立了铜精矿在闪速炉反应塔内反应的热力学模型，对反应塔内壁挂渣的形成热力学进行了研究，探索了挂渣形成与熔炼工艺参数之间的关系；对无砖反应塔内壁挂渣物化性能进行了实验研究，采用RTW-10型熔体综合物性测定仪对挂渣的粘度、表面张力进行了测定，并利用ZDHR-200智能灰熔点测定仪测定了挂渣的熔化温度，探讨了挂渣的粘度、表面张力以及熔化温度随Fe/SiO2、MgO、CaO以及Fe3O4含量的变化规律；进而基于传热学理论和塔壁挂渣消长过程机理，研究建立了三维圆柱坐标下的无砖反应塔内壁挂渣数学模型，采用Delphi编程软件自主开发了无砖反应塔内壁挂渣仿真系统，并考察了各种操作参数（烟气温度、冷却水温度、挂渣熔点）和结构参数（塔壁厚度、内壁钢钉厚度、长度、间距）对内壁挂渣形成的影响，揭示了无砖反应塔内壁挂渣的形成规律。研究成果为无砖反应塔技术的国产化和推广应用提供理论依据。目前，成果已推广应用于新型白银炉技术改造和含金废料短流程闪速冶炼技术研究，获批财政部2011年重大科技成果转化项目和“十二五”国家科技支撑项目各1项，并获2012年中国有色金属工业科学技术一等奖1项，获软件著作权1项，发表学术论文8篇，全部被EI 收录，培养了硕士研究生6名。