Modelo numérico de un convertidor rotativo de soplado superior que precalienta y calienta la carga con un quemador de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Optimización de procesos

Sus antecedentes:

• La investigación llevada a cabo en el marco del proyecto piloto de la UE SisAl se centró en la optimización de la producción de silicio mediante el reciclaje de materiales y tecnologías con bajas emisiones de carbono.
• Los experimentos se llevaron a cabo a escala de laboratorio y piloto utilizando varios hornos, incluidos los convertidores rotativos de soplado superior (TBRC) para las reacciones de escoria fundida.
• La optimización de procesos integra datos experimentales con técnicas avanzadas de modelado numérico.

Objetivo del estudio:

• Evaluar numéricamente un nuevo diseño térmico para convertidores rotativos de soplado superior (TBRC).
• Para simular los procesos de precalentamiento y calentamiento de carga dentro del TBRC utilizando un quemador externo de oxicombustible.
• Para mitigar el riesgo de solidificación de escorias durante la reducción de sílice en el TBRC.

Principales métodos:

• Utilizó el software COMSOL Multiphysics® para simulaciones numéricas.
• Modelado la fase de precalentamiento de un TBRC vacío con una fuente de calor externa.
• Se ha investigado la influencia de la potencia del quemador, el ángulo de inclinación del TBRC y la frecuencia de rotación en la gestión térmica.

Principales resultados:

• Precalentamiento previsto de un TBRC vacío a 1650°C en menos de 30 minutos con una potencia del quemador de 600 kW.
• Determinación de la potencia óptima del quemador requerida para mantener la carga TBRC en estado líquido.
• Cuantificó el impacto de la inclinación y rotación del TBRC en la eficiencia del proceso.

Conclusiones:

• El modelo térmico desarrollado predice efectivamente el precalentamiento y el rendimiento operativo de TBRC.
• Las simulaciones numéricas proporcionan datos cruciales para optimizar el diseño y el funcionamiento de TBRC para la producción de silicio.
• Los resultados contribuyen al desarrollo de procesos de fabricación de silicio más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.