Булатов Константин Валерьевич, к.т.н., генеральный директор
620144, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Konstantin V. Bulatov, Cand. Sci. (Eng.), CEO
87 Khokhryakov St., Ekaterinburg 620144
Жуков Владимир Петрович, д.т.н., профессор, ведущий научный сотрудник
620144, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Vladimir P. Zhukov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Leading Researcher
87 Khokhryakov St., Ekaterinburg 620144
Меньщиков Викентий Алексеевич, к.т.н., старший научный сотрудник
620144, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Vikentiy A. Menshchikov, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher
87 Khokhryakov St., Ekaterinburg 620144
Братыгин Евгений Владимирович, к.т.н., заведующий лабораторией
620144, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Evgeniy V. Bratygin, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory
87 Khokhryakov St., Ekaterinburg 620144
Цель – поиск физико-химических закономерностей процесса разделения жидких продуктов плавки при продувке расплава боковыми и донными фурмами, установленных в зоне загрузки и плавления медьсодержащей шихты агрегата «Победа». В работе принят метод физического моделирования с использованием прозрачных сред (растительное масло, окрашенная вода) и стеклянной кюветы. Динамическое подобие образца и модели обеспечивали постоянством критерия Архимеда Ar. Исходное соотношение уровней менее и более плотной жидкостей выбирали на основании критерия Вебера We. Величины критериев Архимеда на одну боковую и донную фурмы составляли 5;3 и 12;6 (варианты 1 и 2, соответственно). Полноту разделения фаз определяли визуально с помощью киносъемки, фиксирующей появление границы раздела жидкостей и перемещение фронта отстаивания, а также количественно – методом отбора проб с последующим выделением воды и масла центрифугированием. Из условия Ar = idem рассчитаны параметры продувки на «холодной» модели c установкой 6 донных и 3 боковых фурм, места расположения которых принимали за барботажную зону ванны. Показано, что закономерности разделения фаз зависят от продолжительности и интенсивности ввода дутья. Продувка по варианту 1 характеризуется формированием в конце опыта постоянного профиля расслоения фаз, что происходит на ограниченном участке зоны отстаивания, находящегося вдали от области барботажа. При бóльших значениях Архимеда (вариант 2) жидкая ванна за меньшее время приобретает однородную структуру, и границ расслаивания не наблюдается по всей длине ванны. Таким образом, разработана методология холодного моделирования, позволяющая исследовать закономерности разделения фаз при наличии отдельной зоны барботажа в жидкой ванне. Это позволяет в дальнейшем получить объективные характеристики по расположению фурм, режимам продувки, обеспечивающие снижение механических потерь меди со шлаками при заданной производительности плавки в агрегате «Победа».
The paper aims to find physicochemical patterns in the separation of liquid smelting products with the melt blasted by side and basal tuyeres installed in the area of a “Pobeda” smelting unit intended for charging and melting copper-containing charge. The study adopted the physical simulation method with the use of transparent media (vegetable oil and colored water) and a glass cuvette. The dynamic similarity between the sample and model was ensured by the constancy of the Archimedes number Ar. The initial ratio between the levels of less and more dense fluids was chosen according to the Weber number We. The Archimedes numbers per one side and one basal tuyere amounted to 5;3 and 12;6 (Variants 1 and 2, respectively). The completeness of phase separation was determined visually through filming the liquid-liquid interface emergence and the settlement front advance, as well as quantitatively via the sampling method with subsequent separation of water and oil through centrifugation. According to the condition Ar = idem, the blasting parameters were determined for the cold model with the installation of six basal and three side tuyeres, which were assumed to be located in the sparging zone of the melt. The phase separation patterns are shown to depend on the duration and intensity of the blast. Under Variant 1, blasting is characterized by the formation of a constant phase immiscibility profile at the end of the experiment, which occurs in a limited area of the settlement zone that is far from the sparging zone. At higher Archimedes numbers (Variant 2), the melt pool acquires a homogeneous structure in a shorter time, and no immiscibility boundaries are observed along the entire length of the melt. Thus, a cold modeling technique was developed to study the patterns of phase separation in the presence of a separate sparging zone in the melt pool. This provides a means to obtain objective parameters for the location of tuyeres and blasting conditions, thus ensuring a reduction in the mechanical losses of copper with slag at a given smelting capacity in the “Pobeda” unit.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.