科创中国

富氧熔池熔炼过程中高氧势造成熔渣Fe₃O₄过高、熔渣粘度大，导致熔渣中Cu等目标金属含量高，弃渣金属损失大。针对此难题，进行了长达15年的持续科技攻关，建立了液体燃料氮气旋流混沌喷吹还原深度贫化铜熔渣的新方法及相关基础理论、发明了液体燃料氮气混合顶吹还原深度贫化铜熔渣技术及装备系统，攻克了铜熔渣贫化过程还原剂利用率低、贫化效果差和环境污染大的技术难题，显著提高了有价金属回收利用率。

针对还原剂在贫化炉铜熔渣层内的分散性低、熔渣贫化效果差的难题，提出了液体燃料氮气混合旋流顶吹混沌搅拌-强化还原-调控渣型的铜熔渣深度贫化方法，构建了渣型动态调控及优化控制、控制铁价态的铜熔渣“渣金”强化分离机制、液体燃料氮气混合顶吹混沌搅拌效果测度模型和搅拌还原动力学模型等相关基础理论；发明了液体燃料氮气混合顶吹还原深度贫化铜熔渣技术，发明了绿色液体燃料还原剂、熔池内液体燃料选择性还原氛围调控技术、液体燃料氮气混合顶吹的Fe₃O₄调控技术；渣中磁性铁含量降至8.2%以下，吨渣燃油单耗降低了59.59%，弃渣含铜降低了25.9%, 弃渣含银降低了44.0%，弃渣含金降低了46.6%；发明了液体燃料氮气混合顶吹旋流喷枪及其深度贫化铜熔渣的装备系统。针对还原剂在熔体中扩散范围小、停留时间短、气流搅动强度低和喷枪寿命短等装备难题，探明了喷枪管道内高预混气液两相流混合旋流喷吹的调控机制，发明了液体燃料氮气混合顶吹新型旋流喷枪，构建了年处理45万吨弃渣的液体燃料氮气混合顶吹深度贫化铜熔渣工序全套装备系统。产业化应用表明：喷枪寿命提高了7.2倍，生产效率提高6%，贫化运行参数的稳定性提升了10%。

该项目已实现工程化应用，近三年来因弃渣减少Cu、Au和Ag等金属流失而带来的直接经济效益约1.3亿，累计节能2.5万标准煤。项目已获国家专利授权18项，发表论文58篇，学术专著1部；已培养硕士、博士生25人及一批企业专业技术人员。