Accretion Growth at the Tuyeres of a Peirce-Smith Copper Converter (1988)

In copper converting, accretions form at the tip of the tuyeres, and may block the air flow which then necessitates punching. In this study, observations have been made of accretions in a Peirce–Smith converter at the Inco Copper Cliff Smelter by viewing through the mouth when the vessel was rolled out of the stack. In addition, a mathematical model, based on heat and mass transfer, has been developed to predict the size and shape of accretions as a function of several variables: blast pressure, blast flow rate, oxygen enrichment, stage of the converting cycle, bath superheat and bath composition. Thus it has been found that accretion formation is most pronounced during the slagmaking stage, particularly toward its completion, and early in the coppermaking blow. Increasing the air flow rate or decreasing the bath superheat enhances accretion growth. With increasing oxygen enrichment of the blast, the size of the accretion diminishes until at about 36% O2, the tuyere line is virtually exposed. Raising the blast pressure to achieve choked (sonic) flow in the tuy, eres increases the length of the accretion, but as has been shown previously, does not cause tuyere blockage. This again shows the advantage of highpressure injection by virtue of protecting the tuyere line with accretions of a length sufficient to move the oxidizing gases farther from the refractory backwall. Finally, conditions conducive to tuyere blockage under normal low-pressure conditions have been studied by considering the solidification of a semi-infinite liquid during the time that bath washes against the tip of the accretion between the discharge of successive gas bubbles. This again shows that blockage will be worst late in the slagmaking blow. Résumé Durant le convertissage du cuivre, il se forme une agglomération au bout des tuyères ce qui peut bloquer l'entrée d'air, d'où la nécessité du poinçonnage. Dans cette étude, des observations ont été effectuées sur les agglomérations, dans un convertisseur Peirce-Smith à l'Inco Copper Cliff Smelter en regardant à travers la bouche du convertisseur lorsque le four était tourné. De plus, un modéle mathématique basé sur le transfert de chaleur et de masse, a été développé dans le but de prédire la grosseur et la forme des agglomérations en fonction de plusieurs variables: pression de la poussée d'air, le débit d'air, l'enrichissement en oxygéne, l'étape du cycle de convertissage, la température ainsi que la composition du bain. Ainsi, on a trouvé que la formation d'agglomérations est plus prononcée Durant l'étape de la formation de scorie, plus particuliérement vers la fin de cette étape, et au début du soufflage lors de la formation du cuivre. Le fait d'accroître le débit d'air ou d'abaisser la température du bain, aggrave la formation des agglomérations. Avec l'enrichissement d'oxygéne dans la poussée d'air la grosseur des agglomérations diminue. A 36% O2 d'enrichissement, les bouts des tuyères sont presque complétement exposées. L'augmentation de la pression de la poussée d'air, pour obtenir un débit à la vitesse du son dans les tuyéres, accroît la longueur des agglomêrations, mais comme déjà démontré, ne cause pas le blocage des tuyères. Ceci démontre, encore une fois, l'avantage de l'injection à haute pression par rapport à la protection des tuyères avec des agglomérations de longueurs suffisantes permettant de déplacer les gaz oxydants loin des briques réfractoires. Finalement, les conditions incitant le blocage des tuyères lars des conditions normales à basse pression ont été étudiées en considérant la solidification d'un liquide semi-infini pendant que le bain liquide mouille le bout des agglomérations entre les échappements de bulles d'air successives. Ceci démontre que le blocage sera plus prononcé vers la fin du soufflage de l' étape de la formation de la scorie.