Dept home pageAGH home page
Research work section
GRANTY 2002
18.18.180.211 (zakończony w 2002)
Kierownik: Dr inź. J. Donizak
Analiza procesu spalania koncentratu miedziowego w piecu zawiesinowym w oparciu o stochastyczno-deterministyczny model matematyczny.
Numerical Analysis of Flash Smelting to Blister Copper Process using Stochastic Transport of Particles Model.
Praca dotyczy symulacji cyfrowej przepływu 2 fazowego z reakcjami chemicznymi jaki ma miejsce w procesie zawiesinowego wytopu miedzi hutniczej. Model oparto na idei modelowania odseparowanych faz, która polega na opisie przepływu fazy gazowej za pomocą równań róźniczkowych nieizotermicznego turbulentnego przepływu w układzie Eulera, oraz opisie przepływu fazy rozproszonych cząstek koncentratu przy uźyciu równań modelu ciągłego rozkładu cząstek dyskretnych w układzie współrzędnych Lagrangea. Sprzęźenie obu odseparowanych przepływów polega na ujęciu wymiany masy, pędu i energii między koegzystującymi w przepływie fazami w członach źródłowych równań transportu. Ujęcie deterministyczno-stochastyczne zastosowane w modelu przepływu fazy rozproszonej potwierdziło swą uźyteczność w modelowaniu procesu bezpośredniego wytopu koncentratów miedziowych. Polega ono na wyznaczaniu średniej trajektorii cząstek dyskretnych w oparciu o średni przepływ fazy gazowej, i na modelowaniu rozproszenia dyskretnych cząstek wokół średniej trajektorii przy uźyciu funkcji gęstości prawdopodobieństwa rozkładu statystycznego.

The work is devoted to the numerical prediction of the dispersed two-phase reacting flow encountered in the flash copper smelter. The direct-to-blister copper flash smelting process is practised at the Glogów Smelter in Poland, and the Olympic Dam Smelter in Australia. This process is inherently limited to the smelting of copper concentrates with a high Cu/Fe sulphides ratio. A generalized three-dimensional model of the smelting process has been developed. The mathematical model based on the idea of separated phases modelling technique consists of the nonisothermal turbulent multicomponent flow equations for gaseous phase in the Eulerian framework and the continuous droplet model (Lagrangian approach) for the dispersed particle flow. The mass, energy and momentum transfer interactions between separated phases were included through source and sink terms in the gaseous phase equations. The deterministic-stochastic approach, in which the discrete particle mean trajectory is searched using mean velocity distribution of gases phase, and the probability distribution function for the particle dispersion around the trajectory is evaluated using turbulence properties output from gas flow calculation, has proved its usefulness for the flash smelting process modelling. The model were used for the numerical analysis of two alternate feeding systems: single large concentrate burner versus the system of 4 small burners. Analysis results shows that the sigle burner system should produce less dusting than the 4 burners system, still ensuring sufficient desulfurization degree of the particles. The predicted flow regimes were different, the four burner system produces desimetrized four pile up cones over the slag surface which is belived to be a reason for carrying back particles into the reaction shaft.