工业冶炼领域持续追求高效低碳转型的背景下，冶金装备的耐高温性能成为制约行业发展的关键因素。由刘天才研究员领衔的科研团队针对该行业痛点，开展了为期两年的技术攻关，其最新研究成果为高温熔炼作业提供了创新解决方案。 研究聚焦浸没式顶吹（TSL）熔炼技术核心部件——多套筒喷枪的冷却系统。作为20世纪70年代由澳大利亚研发的革新技术，TSL工艺虽具有原料适应性强、环保性能优越等特点，但喷枪在1450-1550℃的极端工作环境中仍面临严重烧损问题。团队通过建立三维传热模型发现，传统设计中冷却剂流速不足、管隙尺寸不合理是导致热传导效率低下的主因。 实验数据显示，当冷却剂管隙从常规的0.50毫米调整至0.75毫米，配合65米/秒的优化流速，喷枪外壁最高温度较传统方案降低近300℃。特别不容忽视的是，该配置下温度场分布更为均匀，避免了局部过热导致的材料疲劳。研究同时证实，燃料旋转流速在0.1-0.3米/秒区间变化时对冷却效果影响甚微，这为简化控制系统设计提供了理论依据。 该技术的突破具有多重产业价值：一上可使喷枪寿命延长30%以上，显著降低设备维护成本；另一方面，通过精准控制熔体温度在1180-1220℃理想区间，既能防止磁铁矿析出，又可规避泡沫渣生成风险。目前，有关成果已应用于国内某大型有色金属冶炼厂的固废处理生产线，实测节能效率达15%。 展望未来，随着《"十四五"工业绿色发展规划》的深化，此项技术有望在铜、铅锌等重金属冶炼领域实现规模化应用。专家建议，下一步应结合数字孪生技术构建智能温控系统，更提升冶金过程的精准调控水平。
通过科学参数优化提升装备可靠性，是冶金行业实现高质量发展的重要途径；喷枪冷却技术的精细化设计为固体废弃物高温处理提供了可复制的方案，也为资源循环和绿色冶炼开辟了新的可能。