高炉冶炼过程中通常会有一些杂质,它们不能进入生铁当中。大部分为硅酸盐和铝酸盐,其产量巨大,每生产1吨生铁要排出0.3-1吨高炉熔渣。2013年全国产生的高炉渣、转炉渣总量为50000万吨以上。随着工业的迅速发展,高炉熔渣排放量大幅升高。这部分熔渣蕴含巨大的高温显热,现有的水冲渣处理技术不能有效回收这部分余热,而且还对环境造成污染。研究高炉熔渣干式处理技术,回收利用高炉熔渣显热,对于节约资源、保护环境和钢铁工业的可持续发展就有重要意义。高炉熔渣干式处理技术是目前回收熔渣高温显热的最有效办法,但现有的各种方法都存在一定的问题,至今没有一种干式处理方法能够实现工业应用。鉴于此,提出了种高炉熔渣喷射粒化的方法,主要利用气流在文丘里喷管喉部位置产生的高速射流及其强烈湍动作用,当高炉熔渣在喉部与气流混合时,将其撕裂粒化,并在随气流喷射的过程中迅速冷却凝固,最后进入余热回收设备继续回收热量。选用了和高炉熔渣具有相似性质但熔点相对较低的材料进行了模拟实验。实验研究了喷射气流速度、文丘里喷管参数、材料物理属性等因素对粒化效果的影响,分析了粒化产物的分布特性。实验结果表明采用文丘里管喷射粒化方法,可使试样有效粒化,并能够有效控制丝状产物的生成量。高炉渣余热回收过程中,颗粒状产物落到余热回收设备上时必须已经凝固,否则容易粘结在固体壁面上或互相粘连,影响设备的安全性和余热回收。因此,本文对熔渣颗粒凝固放热特性进行了研究,建立了高炉熔渣颗粒的物理模型和数学模型,采用CFD数值计算软件对高炉熔渣颗粒的传热凝固进行了模拟分析。分析了熔渣颗粒尺寸、冷却气流速度、冷却气流温度等条件对熔渣颗粒冷却凝固的影响,得出了不同粒径的熔渣凝固需要的时间,以及内部温度随着不同气流速度、不同粒径、不同冷却温度的变化规律。数值模拟结果对于高炉熔渣余热回收具有参考意义。