Physical modelling of slag splashing in nickel converter

Abstract

The amount and distribution of slag splashing in nickel converter under various conditions were investigated in a 1∶4 scale water model. The results show that the blowing time and tuyere angle play a significant role in affecting the total amount of splash, while the gas flowrate is of little influence. The proportion of splash on the opposite side of the tuyere line is dramatically reduced from 80 to 5% or so when increasing the tuyere angle from −10 to −30° or the initial bath depth h/D from 0·078 to 0·172. Meanwhile, the splash on the side of the tuyere line and the end side is greatly increased. The height of splashing h₂/D takes on a decreasing trend as the tuyere angle or h/D increases. The mode of slag splashing can be defined as injection slag splashing, surging slag splashing and both together. Larger amount of splash and more even distribution on different walls can be acquired by adjusting the tuyere angle for an initial bath depth. The industrial test is in good agreement with the results from the water model and problems such as heavy accretion on tuyere line are also resolved.

On a examiné la quantité et la distribution de giclement de laitier du convertisseur de nickel sous des conditions variées avec un modèle aqueux à l’échelle d’un quart. Les résultats montrent que la durée de soufflage et l’angle de la tuyère jouent un rôle important sur la quantité totale de projections, alors que le débit gazeux a peu d’influence. La quantité de projections sur le côté opposé de la ligne de tuyère est réduite dramatiquement de 80% à environ 5% lorsqu’on augmente l’angle de la tuyère de –10° à –30°, ou la profondeur initiale du bain (h/D) de 0·078 à 0·172. Pendant ce temps, les projections sur le côté de la ligne de tuyère et à l’extrémité augmentent beaucoup. La hauteur de giclement (h2/D) a une tendance à décroître à mesure que l’angle de la tuyère, ou h/D augmente. On peut définir le mode de giclement du laitier comme giclement de laitier par injection, giclement de laitier par gonflement, ou les deux ensemble. On peut acquérir une plus grande quantité de projections et une distribution plus égale sur les différentes parois en ajustant l’angle de la tuyère à une profondeur initiale du bain. L’essai industriel est en bon accord avec les résultats du modèle aqueux et l’on résout également des problèmes comme l’accrétion importante sur la ligne de la tuyère.

Keywords:

• Nickel converter
• Slag splashing
• Water modelling
• Splashing mode
• Injection

This work was supported by Jinchuan Smelting Company and by Beijing Zhongxin Century Company, a joint venture between School of Metallurgical and Ecological Engineering in USTB. The apparatus used in this work is provided partly by Experimental Centre of USTB. The real verified tests were carried out in Jinchuan Flash Furnace Department. Professor K. D. Peaslee in university of Missouri S&T in USA made good suggestions for this research.