高炉熔渣属高温熔体,余热回收潜力大。传统的高炉渣一般采用湿法粒化工艺进行处理,但该工艺并不能对高炉熔渣的热资源进行有效回收,并且其生产过程还会对环境造成污染,所以有关高炉熔渣的高附加值资源化利用的研究变得尤为关键。高炉渣气淬粒化工艺是一种新型炉渣处理方式,其原理是利用高速气流的强大气动力来完成对熔渣的冲击粒化。该方式可在保证渣粒质量的同时,收集气流从高温熔渣吸收的热量和炉渣的显热,并可有效避免污染物产生,所以气淬粒化工艺是一种很有前景的处理工艺。调质高炉渣气淬粒化全流程可简化为熔渣粒化阶段及粒化后的渣粒凝固阶段两个阶段,以下内容通过对这两阶段分别进行数值模拟,以研究高炉渣气淬粒化的变化情况和渣粒的凝固相变规律,而后通过进行调质高炉熔渣的气淬粒化实验对模拟进行验证。在粒化阶段,涉及多相流流动和传热等现象,影响粒化阶段的因素较多。通过分析0.9 s的温度场分布和渣相分布情况,发现两者吻合程度高,可用温度场分布对渣相分布进行解释。而后对影响气淬粒化效果的主要因素进行研究,通过单独改变气体入射压力、炉渣初始黏度、渣槽直径展开气淬粒化模拟计算,得到了不同参数对气淬粒化阶段的温度分布和渣粒分布的影响情况;在渣粒凝固相变阶段,首先对单一工况进行模拟,得到相应的温度场、速度场及液相分布等,发现渣粒各方向向内凝固的速度不同。并研究了冷却风速、渣粒初始温度、渣粒直径等参数对渣粒的表面凝固时间、完全凝固时间和液相率变化等凝固特性的影响。发现冷却风速的提高、渣粒初始温度的降低、渣粒直径的减小,都会使渣粒凝固进程加快。对比某一控制参数分别为气体压力0.5 MPa、渣槽直径30 mm、熔渣初始黏度0.6 Pa·s工况的调质高炉熔渣气淬粒化实验结果与模拟结果,发现单个熔渣流股的粒化飞行轨迹均为呈放射状向远离喷嘴出口方向运动,且其破碎周期均为0.28 s,渣粒落地范围主要在5～13 m之间。实验验证了数值模拟分析的可行性,并证实了基于本模拟参数及实验条件下,数值模拟对气淬粒化实验的指导意义。图36幅;表4个;参47篇。