Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of Multicriteria Optimisation in the Decopperisation Process of Flash Smelting Slags

Wędrychowicz M., Bydalek A. W.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

131--136

EN

This article presents results of studies on multicriteria optimisation in the decopperisation process of flash smelting slags coming from the process of decopperisation at the "Głogów II" Copper Smelter. Measurements of viscosity were conducted using a high-temperature viscometer manufactured by Brookfield company. An addition in the form of calcium fluoride has an advantageous influence on decreasing the liquidus temperature of slag, and the effect of decreasing viscosity at the participation of calcium fluoride is significant. A motivation to conduct studies on viscosity of decopperised slags is an optimisation of the process of decopperisation at an improvement of this process parameters, i.e. the time of melt per one production cycle and consumption of electric power in the whole process. The efficiency of optimisation of the process course depends not only on an accepted criterion of the quality of controlling, a type of technological parameters, but also, to large extent, on characteristics and features of these parameters. CaCO3 currently added to the process of decopperisation efficiently decreases viscosity of flash slag, at the same time has influence on an increase of the yield of copper in alloy, but on the other hand, it increases the mass of slag, artificially under representing concentration of this metal. The article is completed with a conclusion of discussed issues, stating that a search for a new technological addition is still necessary.

2

High-temperature rheometry of blast furnace synthetic slags doped with TiO2 and TiN

Migas P., Ślęzak M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 41, no. 1

17--28

EN

Development has been conducted regarding the methodology of rotational measurements with a high temperature rheometer using Searle's method. The rheological analysis of liquid systems CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 slags, and solid particles of titanium nitride TiN are presented (within a range of 0.1-0.7 of the volume fraction of TiN). The measurements were conducted at a range between 1310°C and 1500°C, which is typical for high-temperature zones in a blast furnace. The main objective of the study was to analyze the possibilities of viscosity measurements in homogenise and heterogenic systems (not standard systems within the industrial practice). The measurements were conducted for totally liquid blast furnace slags which show similarity to ideally viscous Newtonian bodies and also for heterogenic systems.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem reometrii wyso¬kotemperaturowej opartej na metodzie Searle'a. Przeprowadzono analizę reologiczną ciekłych systemów żużlowych CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 domieszkowanych TiN, w zakresie 0,1-0,7 ułamka objętościowego. Badania przeprowadzono w temperaturze 1310-1500°C, która jest charaktery¬styczna dla strefy ściekania występującej w wielkim piecu. Głównym celem prowadzonych badań była analiza reologiczna współczynnika lepkości dynamicznej oraz możliwości wysokotemperaturowych pomiarów reometrycznych układów homo- oraz heterogenicznych (rozszerzających zakresy przemysłowe). Badania przeprowadzono zarówno dla parametrów reologicznych dla całkowicie ciekłych systemów żużlowych, które wykazują podobieństwo do cieczy idealnej Newtona, jak i dla układów heterogenicznych.

3

High-Temperatures Rheometric Analysis Of Selected Heterogeneous Slag Systems

Migas P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

697--704

EN

It is known that the dynamic viscosity coefficient of slag – with an increased titanium compounds content in the reducing conditions of the blast furnace - may rapidly change. The products of the reduction reaction, precipitation and separation of titanium compounds are responsible for the thickening effect of the slag and the problems of permeability of blast furnace, causing anomalies in the dipping zone. The presence of solid components (particles) in the melts determines the rheological character of the entire system. Identifying the rheological character of semi-solid slag systems provides opportunities for the development of mathematical modeling of liquid phase flows in a dripping zone of the blast furnace, allowing e.g to indentify the unstable parts of a metallurgical aggregate. Author have performed study of synthetic aluminosilicates slag concentration of TiO2 in the range up to 30%, systems were doped solids TiN also, it was made in order to assess the impact of the type forming areas/units of the SRO nature on the rheological identification mentioned systems. The high-temp rheometric measurements were performed at temperatures in the range between 1310-1490°C. The obtained results made it possible to carry out the rheological characteristics of analyzed liquid and semi-solid slag systems.

PL

Powszechnie wiadomym jest, że współczynnik lepkości dynamicznej żużli wielkopiecowych wraz ze zmianami stężeń związków tytanu w warunkach redukcyjnych może ulegać gwałtownym zmianom. Związki tytanu wydzielając się z cieczy jonowej są odpowiedzialne za zagęszczanie układu powodując problemy z przepływem cieczy w dolnych partiach pieca. Zawartości stałych elementów w roztworze determinują jego charakter reologiczny. Jego identyfikacja daje możliwości rozwoju oraz nowego podejścia do modelowania numerycznego przepływu cieczy przez strefę ściekania. W pracy przedstawiono wyniki badań układów krzemianowych typu wielkopiecowego domieszkowanych TiO2 do 30% oraz domieszkowanych TiN, w celu oceny wpływu tworzących się obszarów typu SRO na charakter reologiczny systemu. W pracy przedstawiono wyniki badań reometrycznych dla układów krzemianowych typu wielkopiecowego domieszkowanych TiO2 w zakresie do 30% oraz do domieszkowanych TiN. Badania wykonano w zakresie temp. 1310-1490°C oraz w atmosferze redukcyjno-obojętnej. Wykonano identyfikację reologiczną badanych systemów żużlowych. Wykonano wysokotemperaturowe pomiary reometryczne oraz identyfikację reologiczną badanych systemów żużlowych.

4

Zastosowanie modeli matematycznych do obliczania lepkości żużli z jednostadialnego procesu otrzymywania miedzi

Wędrychowicz M., Pietrzyk S.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 12

581--588

PL

W trakcie odmiedziowania żużla zawiesinowego w sposób istotny z punktu widzenia warunków prowadzenia procesu, zmienia się jego lepkość. Informacja na temat lepkości żużla oraz kontrola tej własności pozwala na skuteczny odzysk miedzi. Lepkość w wysokich zakresach temperatur prowadzenia procesu (1300-1400 °C) jest trudna do zbadania w warunkach laboratoryjnych, ze względu na chemiczne oddziaływanie żużla na aparaturę badawczą. Stąd też, coraz częściej stosuje się matematyczne modele do opisu lepkości w zakresie wysokich temperatur. W artykule przeprowadzono badania lepkości żużli zawiesinowych oraz żużli po odmiedziowaniu w zakresie temperatur od 1200-1340 °C w różnych atmosferach gazów (CO2, N2, CO-C02) i przedstawiono ich porównanie z wynikami obliczonymi wg modeli matematycznych.

EN

During the decopperization offlash smelting slag its viscosity changes significantly from the point ofview ofthe conditions of the process. Information concerning the viscosity of the slag and control over this property allows for efficient copper recovery. Viscosity at the high temperatures present in the process (1300-1400 °C) is difficult to measure under laboratory conditions due to the chemical effects of slag on the test apparatus. Therefore mathematical models are increasingly used to describe the viscosity in the rangę of high temperatures. In this paper, examinations of viscosity offlash smelting slags and after decopperization were conducted, at temperatures ranging from 1200-1340 °C in different gas atmospheres (C02, N2, CO-C02) and presents a comparison ofthe results calculated according to the mathematical models.

5

Influence of casting mold slag on the progress of casting process

Kalisz D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

35-41

EN

This paper analysis one of the basic properties of liquid slag which is viscosity. The slag in the mold fills there is between the wall and the ingot mold, where it occurs in the form of a thin layer of solidified and molten slag. The main function is to lubricate the walls of the crystallizer and control of the heat transport from the solidifying steel. The research work carried out by concentric cylinder viscosity for five samples of slag for use in industrial environments. The study was conducted for the temperature range 1200-1550°C. Then the experimental results were compared with model calculations. The differences between the experimental results and the model calculations are related to the construction of the slag and the assumptions. Measurements under laboratory conditions on the two-phase system: a liquid solution of the dispersed phase ion steel - carbon, whereas the calculation model are the liquid-phase, and therefore the viscosity calculated values are lower than the values measured.

PL

Obecna praca analizuje jedna z podstawowych własności ciekłego żużla krystalizatorowego jaka jest lepkość. Żużel w krystalizatorze wypełnia szczelinę pomiędzy ścianami krystalizatora a wlewkiem, gdzie występuje w postaci zestalonej oraz cienkiej warstwy ciekłego żużla. Główna jego funkcja jest smarowanie ścian krystalizatora oraz kontrola transportu i odprowadzania ciepła z krzepnącej stali. W pracy wykonano badania lepkości metoda koncentrycznych cylindrów dla pięciu próbek żużli stosowanych w warunkach przemysłowych. Badania przeprowadzono dla przedziału temperatur 1200-1550 C. Następnie wyniki doświadczalne porównano z obliczeniami modelowymi. Różnice pomiędzy wynikami doświadczalnymi oraz obliczeniami modelowymi związane są z budowa żużli i przyjętymi założeniami. Pomiary w warunkach laboratoryjnych dotyczą układu dwufazowego: ciekły roztwór jonowy z rozproszona faza stała - węglem, z kolei obliczenia modelowe odnoszą się cieczy jednofazowej, dlatego wartości obliczone lepkości maja wartości niższe od zmierzonych.

6

Odmiedziowanie żużla zawiesinowego w warunkach stanu nasycenia otrzymywanego stopu metalicznego siarką

Zajączkowski A., Bratek S., Czernecki J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 10

667-678

PL

Wielkolaboratoryjne próby odmiedziowania żużla zawiesinowego przeprowadzone z wykorzystaniem, jako dodatków technologicznych, kamienia wapiennego oraz alternatywnie białego matu lub kamienia miedziowego, nasycających otrzymywany stop metaliczny siarką, pozwoliły stwierdzić, iż możliwym jest, w tym układzie, prowadzenie procesu odmiedziowania bez emisji siarki do gazów odlotowych, jak również scharakteryzować przebieg procesu odmiedziowania w wykorzystywanym w próbach elektrycznym piecu łukowo-oporowym. Ponadto pozwoliły przedłożyć, po wykonaniu analiz posiadanych danych eksperymentalnych, opis związku istniejącego pomiędzy lepkościami odmiedziowanego żużla zawiesinowego i zawartością żelaza w żużlu.

EN

Large scale tests with copper removal from flash smelting slag were carried out with the use of limestone and, optionally, copper sulphide or copper matte as technological additives aimed at introducing sulphur to the metallic alloy obtained. It was found that it was possible to conduct decopperisation process under this system without sulphur emissions through the off-gases, and to characterize the decopperisation process taking place in the arc-resistance furnace. Based on the analysis of experimental data a relationship between viscosities of the decopperised flash slag and iron content in that slag has been determined.

7

Viscosity calculations of mold slag in continuous casting

Kalisz D.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2012

|

Vol. 58, nr 2

164--170

EN

Purpose: This paper deals with the mold slag viscosity calculations. Design/methodology/approach: The study involved the analysis of the impact of the chemical composition and temperature on the viscosity. Calculations were performed using models Riboud - Zhao, Urbain, Kondratiev and the computer program FactSage using module viscosity. The results of this works charakterize the effect of temperature, addition of CaF2 and Na2O on the viscosity for two types of slag. Findings: Slag 1 contained CaO/SiO2 = 0.78 and the addition of Na2O, slag 2 contained CaO/SiO2 = 1.32 wihout Na2O addition. Computer simulations revealed differences in the obtained values of viscosity. The use of the classical models: Riboud - Zhao and Urbain showed that at temperature 1200°C slag 2 contains larger content of CaO has the lowest viscosity at temperature 1500°C. The addition CaF2 causes a similar effect on viscosity of both slags. The use of the Fact Sage software showed that the addition of Na2O has a large influence on the viscosity. Slag 2 CaO/SiO2 = 1.32 although more than slag 1 is obtained at temperature 1500°C higher viscosity values. Research limitations/implications: Mathematical modeling of liquid mold slag viscosity based on classical and structural models and with the use of commercial software requires verification methods using scanning microscopy and nuclear magnetic resonance. Practical implications: The computer calculations of the mold slag viscosity shown that the selection of the chemical composition of the slag is important for the species of the cast steel and the speed of casting. Results of calculations show that the change in viscosity of the slag in the process result from the content composition: CaO/SiO2, CaF2 and Na2O content. Originality/value: The results of the calculations indicate the reaction of CaF2 with Na2O, probably results of this reaction is NaF, which prevents the formation of cuspidine which has a high melting point, its presence increases the melting point of the slag.

8

Wpływ stopnia redukcji żużla zawiesinowego na wartość jego lepkości

Zajączkowski A., Bratek S., Botor J., Czernecki J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 1

3-9

PL

Jednym z etapów procesu otrzymywania miedzi, poprzez zawiesinowe stapianie jej koncentratów, jest odmiedziowanie żużla zawiesinowego zawierającego znaczące ilości miedzi i ołowiu. Etap ten realizowany jest w warunkach redukcyjnych pieca elektrycznego w HM GŁOGÓW. W trakcie jego realizacji w sposób istotny, z punktu widzenia warunków prowadzenia tego procesu, zmienia się wartość lepkości żużla poddawanego odmiedziowaniu. Od niej natomiast uzależnione są zarówno szybkości transportu masy substratów jak i produktów procesu redukcji, jak również możliwości realizacji spustu odmiedziowanego żużla z dostateczną szybkością, bez stwarzania niebezpieczeństwa "zamrożenia" otworów czy rynien spustowych. Realizując, dla zmiennych temperatur, badanie lepkości żużli zawiesinowych o różnym stopniu redukcji i zmiennej zawartości tlenków wapnia i żelaza, po wykorzystaniu wybranego modelu zjawisk i wyznaczeniu parametrów tego modelu w postępowaniu optymalizacyjnym, dostarczono narzędzia obliczeniowego, pozwalającego prognozować zachowanie się wartości lepkości odmiedziowywanego żużla zawiesinowego.

EN

One of the stages of copper production process based on flash smelting of copper concentrates is decopperisation of a slag containing considerable amounts of copper and lead. At the GŁOGÓW Copper Smelter this stage is performed under reducing conditions in an electric furnace. The conditions for conducting this process result in the essential changes in viscosity of the slag subjected to decopperisation, which in turn influences transfer rate of both the substrate mass and the products of the reduction process as well as the possibility of tapping decopperised slag with sufficient speed, with no danger of "freezing" the holes or tapping runners. In this work, viscosity of the flash smelting slag with different degree of reduction and variable contents of the oxides of calcium and iron was investigated at variable temperatures. The model of the occurring phenomena has been selected and its parameters have been determined, and after optimisation the developed model has become a computational tool useful to make forecasts on the viscosity behaviour of decopperised flash smelting slag.

9

Application of the Iida model for estimation of slag viscosity for Al2O3-Cr2O3-CaO-CaF2 systems

Kalicka Z., Kawecka-Cebula E., Pytel K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

179-187

EN

The half-empirical model of Iida was applied for estimation of slag viscosities for Al2O3-Cr2O3-CaO-CaF2 systems. The model is based on a hypothetical viscosity of a slag being a sum of viscosities of the components and the slag basicity index which is modified respectively. The model uses two temperature-dependent parameters which are fitted for each group of the slags on the base of experimental viscosity data. The slags considered in this work were composed of ca. 5% Cr2O3, 17-28%CaO, while % Al2O3 was dependent on %CaO, i.e., the %Al2O3/%CaO ratio was within 2.0 to 3.4 by %CaF2 up to 10%. Applicability of the Iida model for these slags was evaluated in two ways: (i) based on the typical slag basicity index, B and (ii) the optical basicity, Λ. Basing on experimental viscosity data for the slags for a 1873-1993K temperature range, the temperature parameters were established. For the case of the slags with no CaF2, a satisfactory aggreement between a semi-empirical formula and the experimental data was found, yet the parameters’ fitting was superior when the slag basicity index B was applied instead of the optical basicity, Λ. For the slags containing CaF2, in which viscosity distinctly goes down with increasing %CaF2, neither B nor Λ – computed from typically applied relationships – gave acceptable estimates of the viscosity. Therefore, the both indices are to be substituted by the modified ones, which – despite of the fact that they have some hidden physical meaning – are to be considered rather as model fitting parameters. The performed computations point out that the model of Iida is a convenient and a relatively simple tool for viscosity estimates, yet only within a particular group of slags.

PL

W pracy zastosowano półempiryczny model lepkości Iida do ciekłych żużli Al2O3-Cr2O3-CaO-CaF2. Model ten opiera się na hipotetycznej lepkości żużla bedącej sumą lepkości składników oraz na wskaźniku zasadowości żużli, który jest odpowiednio zmodyfikowany. Model zawiera dwa parametry bedące funkcją temperatury, które są dopasowywane, dla danej klasy żużli, na podstawie eksperymentalnych wartości lepkości. Rozważane w pracy żużle miały po ok. 5% Cr2O3, 17-28%CaO, % Al2O3 zależny był od %CaO, tzn. stosunek %Al2O3/%CaO był równy od 2,0 do 3,4, %CaF2 był równy od 0 do 10%. Porównano przydatność modelu Iida do tych żużli przeprowadzajżc dwa warianty obliczeń – w oparciu o typowy wskaźnik zasadowosci B oraz zasadowość optyczną Λ. W oparciu o znane eksperymentalne wartości lepkości tych żużli w zakresie 1873-1993K dobrano parametry temperaturowe w równaniu Iida. W przypadku żużli bez CaF2 uzyskano dobra zgodność półempirycznego równania z danymi eksperymentalnymi, jednak dopasowanie parametrów w przypadku wskaźnika zasadowości B okazało się bardziej efektywne niż w przypadku zasadowości optycznej Λ. Dla żużli zawierających CaF2, w których lepkość znacznie spada ze wzrostem %CaF2, ani wskaznik B ani Λ, obliczany wg ogólnie stosowanych zależności, nie daje poprawnego opisu lepkości. Konieczne jest zastąpienie ich przez wartości zmodyfikowane, które, choć mają ukryty sens fizyczny, należy raczej traktować jako parametr modelowy. Obliczenia wykazują, że model Iida jest wygodnym i w miarę prostym modelem do obliczania lepkości, lecz tylko w obrębie danej klasy żużli.