近年来,我国不锈钢产量不断增加,对镍资源的需求也持续增大。我国高品质镍矿资源相对匮乏,缺口较大,需从印度尼西亚、菲律宾等国大量进口,但印度尼西亚对红土镍矿出口的限制,严重影响了我国镍铁冶炼行业和不锈钢行业的发展,因此如何实现镍铁冶炼工艺的高效节能,解决产品的高品位低排放等问题已迫在眉睫。回转窑—矿热炉还原熔炼工艺以其较高的镍元素回收率和优良的铁合金品位成为目前主要的镍铁冶炼工艺,该工艺在冶炼过程中产生的高温可燃炉气可通过除尘净化工艺进行二次利用,达到提高工艺余热余能利用率的目的。回收过程中,炉气需经由烟道输送至除尘设备中,而炉气中的固体颗粒会对烟道壁造成冲蚀磨损,破坏烟道结构。因此,对矿热炉烟道中气固两相介质流动特性和冲蚀磨损情况进行研究,可为优化现场工艺参数提供理论依据,对延长烟道使用寿命、确保回收工艺的稳定性也有重要影响。本研究基于流体动力学原理(CFD)和固体颗粒冲蚀机理,建立了矿热炉烟道冲蚀磨损预测模型和烟道的三维物理模型,划分了流场网格,并对冲蚀模型和网格无关性进行了验证。随后,从气相的宏观尺度和颗粒的微观尺度对烟道的冲蚀机理进行了分析,结果表明:炉气在T型管处的流动情况较复杂,在向出口流动过程中受低压影响形成回流,从而减小炉气的流通面积,使其流速增大;高速流动的颗粒与烟道壁碰撞,造成冲蚀磨损。另外,本研究还分析了不同因素对冲蚀磨损的影响机理。通过改变颗粒粒径、颗粒形状、颗粒流量、炉气速度、炉气温度和烟道弯转角,分析冲蚀速率和冲蚀区域的变化情况。结果表明:增大粒径、减小形状因子、降低炉气温度、减小烟道弯转角都会使冲蚀速率增大,冲蚀范围减小;增大颗粒质量流量对冲蚀范围没有影响,只会导致冲蚀速率增大;增大炉气速度会使冲蚀区域发生明显变化,冲蚀速率则在一段相对平稳的发展后迅速增大。采用灰色关联分析法对比了上述影响因素对最大冲蚀速率的影响程度,对比结果显示,影响程度由大到小分别为:颗粒流量、颗粒粒径、弯转角度、炉气速度、颗粒形状和颗粒温度,为减缓矿热炉烟道冲蚀磨损情况提供了理论参考。