铜的氧气底吹熔炼是具有我国知识产权的炼铜技术，由于其具有原料适应性强、熔炼速度快、无燃料消耗和设备产能大等特点，备受国内外业界人士的关注。本书以山东方圆有色金属集团的氧气底吹熔炼过程为例，首次系统地阐述了铜的氧气底吹熔炼原理、工艺、装备，过程模拟仿真和控制，运行与操作等。
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目录
《现代冶金与材料过程工程丛书》序
前言
第1章 绪论 1
1.1 世界铜冶炼发展简史 1
1.2 铜的熔池熔炼 1
1.2.1 铜熔池熔炼的发展与应用 1
1.2.2 炼铜熔炼过程的技术对比 5
1.2.3 炼铜吹炼过程的技术对比 8
1.3 氧气底吹炼铜工艺的半工业试验 8
1.4 氧气底吹炼铜工艺的产业化 10
参考文献 11
第2章 氧气底吹造锍熔炼的基本原理 12
2.1 氧气底吹熔池熔炼过程的喷流 12
2.2 卷流速度、平均循环速度、熔体搅动能量 14
2.2.1 卷流速度 14
2.2.2 平均循环速度 14
2.2.3 熔体搅动能量 15
2.3 气泡的上浮速度和在熔体中的停留时间 17
2.4 熔体呈强势的紊流状态 17
2.5 氧气底吹铜熔池熔炼过程的传热 18
2.5.1 氧气底吹熔炼过程的放热特征 18
2.5.2 送风特征 18
2.5.3 传热特征 18
2.5.4 底吹与侧吹的雷诺数的比较 19
2.5.5 熔体动态时传热计算结果 19
2.6 底吹熔炼过程的传质 20
2.7 炉内存在不同的氧势区域 22
参考文献 22
第3章 氧气底吹炼铜工艺 23
3.1 工艺流程 23
3.2 工艺过程 24
3.2.1 备料工序 24
3.2.2 底吹熔炼工序 26
3.2.3 制氧工序 28
3.3 原料 29
3.3.1 精矿 29
3.3.2 返料 30
3.3.3 熔剂 31
3.3.4 燃料 31
3.3.5 混合物料 31
3.3.6 空气和氧气 32
3.4 产物 32
3.4.1 铜锍 34
3.4.2 炉渣 38
3.4.3 烟气 49
3.4.4 烟尘 50
3.4.5 熔炼控制原则 50
3.5 余热回收 51
3.5.1 冷却方式分类 52
3.5.2 余热回收工段 52
3.5.3 生产实例 53
3.6 烟气收尘 55
3.6.1 重金属冶金工厂的烟气含尘成分 55
3.6.2 重金属冶金工厂的烟气收尘重要性 55
3.6.3 铜冶金过程的烟气含尘量 56
3.6.4 底吹熔炼过程烟气收尘流程 56
3.7 底吹炼铜工艺特点 57
3.7.1 氧浓高 57
3.7.2 氧压高 59
3.7.3 氧枪寿命长 60
3.7.4 作业条件 64
3.7.5 生产规模能大能小 64
3.7.6 处理杂料能力强 64
3.7.7 不易造成喷炉 65
3.7.8 氧气、空气分别送入炉内 68
3.7.9 渣含铜低 68
3.7.10 生产操作简单 69
3.7.11 耗氧量低 69
3.7.12 烟气量小，环保条件好 69
3.7.13 炉内存在不同的氧势区域 70
3.7.14 铜锍中的硫化亚铜和硫化铁浓度场 70
3.7.15 过程的温度场 71
参考文献 71
第4章 底吹炉的结构与生产操作 73
4.1 底吹炉的结构 73
4.1.1 炉体 73
4.1.2 驱动装置 75
4.1.3 加料及排放装置 76
4.1.4 氧枪结构及其布局 77
4.2 底吹炉生产操作 79
4.2.1 底吹炉开炉 80
4.2.2 正常熔炼作业 81
4.2.3 停炉 82
4.2.4 各主要岗位操作 82
4.2.5 余热锅炉的主要作业 86
参考文献 93
第5章 氧气底吹熔炼过程的物料平衡与热平衡 94
5.1 冶金计算 94
5.1.1 物料衡算 94
5.1.2 热平衡测试、计算与分析 102
5.2 底吹熔炼炉治金计算系统 109
参考文献 111
第6章 底吹熔炼过程的数字化控制 112
6.1 数字化控制系统 112
6.1.1 测控点和控制回路 112
6.1.2 数字化控制系统的配置 113
6.1.3 数字化控制系统的功能 114
6.2 氧气底吹熔炼优化控制 114
6.2.1 氧气底吹熔炼优化控制结构 115
6.2.2 优化控制模块的功能 115
6.3 过程参数的检测与控制 116
6.3.1 氧料比的给定与控制 116
6.3.2 熔体液面的测控 118
6.3.3 熔体温度的测控 120
6.3.4 炉子负压的测控 121
6.4 产物的化验分析与控制 121
6.4.1 铜锍品位的测控 121
6.4.2 渣成分的测控 121
6.4.3 烟气成分分析 122
6.5 “蘑菇头”的生长控制 122
6.5.1 “蘑菇头”的形成 123
6.5.2 “蘑菇头”的形貌和成分分析 123
6.5.3 “蘑菇头”的控制 126
参考文献 127
第7章 底吹熔炼过程的物理数值模拟 128
7.1 底吹熔炼过程多相流动二维数值模拟与分析 128
7.1.1 单气泡上浮模拟分析 128
7.1.2 二维氧气底吹熔池熔炼过程的数值模拟结果及分析 129
7.2 底吹熔炼过程气-液两相流动三维数值模拟与分析 135
7.2.1 壁面及炉内喷溅的情况分析 135
7.2.2 各纵截面流场分布 137
7.2.3 铜锍流速分布情况 140
7.2.4 熔池中气相运动及其分布的模拟与分析 145
7.2.5 氧枪入口压力变化情况分析 150
7.2.6 自由表面速度分布及波动衰减情况 151
7.3 底吹过程气-固-液三相流动三维数值模拟与分析 154
7.3.1 物料/渣层对气相停留时间的影响分析 155
7.3.2 气团对物料-铜锍界面速度的影响分析 156
7.3.3 物料层卷吸过程及其分布情况分析 159
7.4 氧枪参数对流场影响的数值模拟试验与分析 164
7.4.1 氧枪单因素对优化指标的影响 164
7.4.2 多目标优化 167
参考文献 172
第8章 底吹熔炼过程的技术经济指标 173
8.1 床能力 174
8.2 渣含铜 174
8.2.1 Fe/SiO2及渣中的其他成分 177
8.2.2 造渣时间 177
8.2.3 温度控制 178
8.2.4 渣面控制 178
8.3 铜、金的直收率和回收率 178
8.4 粗铜的综合能耗 178
8.5 烟气量与烟气成分 181
8.6 余热发电 182
参考文献 184
第9章 展望 185
9.1 氧气底吹炉的大型化、数字化和智能化 185
9.1.1 炉料的制备及其加料方式的改进 185
9.1.2 炉内分离与炉外分离及渣贫化 186
9.1.3 氧枪枪距的优化 186
9.1.4 生产规模的大型化 187
9.1.5 过程控制的数字化与可视化 187
9.1.6 过程机理的深入研究 188
9.2 两步炼铜工艺 188
9.2.1 两步炼铜工艺流程简介 188
9.2.2 主要工艺配置及技术指标 190
9.2.3 两步炼铜工艺的技术优势 193
9.2.4 两步炼铜工艺改进方向 194
9.3 自主开发，完善两步炼铜配套技术体系 194
9.3.1 有色危险废物综合处理技术 194
9.3.2 5N高纯铜生产技术 195
9.3.3 大紊流高效电解技术 195
9.3.4 电解液自净化技术 196
9.3.5 重金属冶炼烟气净化中污酸处理技术 196
9.3.6 废杂铜一步冶炼技术 196
9.3.7 降低炼铜弃渣含铜技术 197
参考文献 197
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