搅拌方式对多级钒页岩浸出槽内多相流行为的影响

钒页岩湿法提钒是一个多级浸出过程,现有的研究多将浸出槽视为单一的封闭容器,与现实情况不符,且作为新工艺的吹气搅拌机理和效果未有详细报道。采用数值模拟的方法,对比分析有无进出料口搅拌槽内流场与相分布,并研究搅拌方式对有进出料口搅拌槽内的多相流动行为的影响。结果表明：有无进出料口的搅拌浸出槽内流场有明显区别,同等机械搅拌条件下,有进出料口的近自由液面区域的死区由3.3%降低至1.8%,底部的死区则由1.07%降低至0.46%。当搅拌方式由仅吹气搅拌改变至仅机械搅拌时,顶层搅拌桨上部的区域流速由0.16 m/s增大至0.28 m/s,近自由液面的死区由8.5%降低至1.8%,底部死区的比例由2.68%降低至0.46%。而采用机械和吹气联合搅拌时,反而可能会削弱钒页岩的悬浮效果。     

搅拌器参数对钒页岩浸出罐流场的影响优化

搅拌浸出罐是钒页岩湿法提钒浸出段主要操作单元,但在工业生产中因浸出罐流场状态的差异存在固相分布不均、罐底矿物易沉积等问题。通过改变桨叶层数、双层桨的层间距和下层桨距底高度等手段,结合计算流体力学软件FLUENT,模拟分析不同径向测点位置与轴向测点位置颗粒的速度场与浓度场分布特点。结果表明,增加桨叶层数能够有效降低浸出罐内存在的浓度梯度,促使固液两相充分混合;双层桨层间距的增大能够缓解浸出罐上方流体速度较小问题,以"合并流"为主的层间距在0.33D～0.53D时,更有利于加强桨叶间区域的固液两相接触碰撞和充分混合;双层桨的下层桨叶距底高度为0.13D～0.23D时,强化了罐底颗粒的轴向速度,有效缓解矿物颗粒在罐底沉积问题。     

带双层桨的钨矿碱煮浸出槽内流场仿真分析

采用计算流体力学方法,研究了带JH型轴流搅拌桨、平直桨叶的浸出槽内的三维流场.以白钨矿和氢氧化钠溶液的混合液为模拟对象,运用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型,模拟分析了双层搅拌桨以300 r/min的恒定转速在浸出槽内转动时产生的速度场、压力场和湍动能场,为浸出槽的结构优化设计提供参考依据.     

桨叶形状对KR法脱硫混合行为影响的数值模拟

为了改善KR搅拌法脱硫剂浪费严重的问题，开发3种新型搅拌桨改善铁水和脱硫剂的混合效果。应用CFD技术，以速度场、湍动耗散率和混匀时间为特征，描述液面的卷入能力和内部混合能力。通过对比3种桨形与传统桨形（A桨）的铁水流动结构，分析结构参数和操作参数之间的影响规律。研究结果表明，方形桨（B桨）卷入脱硫剂的能力和改善混合效果强于其他3种桨形，随转速从60r/min增加到80r/min，柱状回转区体积减小60%，死区体积减小67%，混匀时间缩短52%；D桨的下倾角和径向斜边改善了搅拌桨下方死区混合效果，随转速从60r/min增加到80r/min，死区体积减小51%，混匀时间缩短48%；C桨的卷入能力和混合效果介于D桨和B桨之间；A桨效果最差。     

KR搅拌脱硫工艺的动力学研究

通过对搅拌罐液面、搅拌罐内液体微元及搅拌头功率进行分析,研究了搅拌头转速、搅拌桨直径的合理范围和搅拌桨的转速与搅拌桨直径之间的关系。结果表明:由于搅拌罐液面上升高度的限制,搅拌头转速上限值为127r/min;搅拌罐直径应低于搅拌桨直径的3倍;功率一定时,搅拌桨直径的5次方与搅拌桨转速的3次方的乘积为定值。     

氟钽酸钾钠还原搅拌釜中的搅拌流场数值模拟

采用标准k-ε湍流模型、Eluer-Eluer双流体模型,结合滑移网格法,对氟钽酸钾钠还原搅拌釜中搅拌流场进行数值模拟,研究不同转速、搅拌桨叶类型对液钠-熔盐分散特性、流场的影响。结果表明,在两种桨叶模型下,液钠仅局部分布在混合熔盐表面;平直叶桨、折叶桨搅拌均在搅拌釜内形成四个循环流区域,且在搅拌轴附近区域存在搅拌死区;液钠在液面的分散面积均随着转速的增加而减小,沿搅拌轴进入熔盐的深度随转速的增加而增大;在折叶桨模型下,随着搅拌转速的增加,近液面处流场速度增大,速度沿X轴方向呈对称分布。     

KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

摘要：为了优化铁水脱硫操作工艺,利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210t的铁水包,建立1∶7的比例模型,研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响,用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明,随着搅拌桨转速从110r/min增加310r/min,混匀时间缩短了45%,浸入深度为229mm时有利于液相混合。对于210t的实际铁水包,KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100r/min,浸入深度1600mm。     

不同KR搅拌方式的动力学条件研究

通过水模实验模拟研究了铁水脱硫过程中常规垂直式叶片搅拌桨方式和螺旋式叶片搅拌桨方式的动力学差别,实验结果得出:不同搅拌方式的液面响应时间相差较小,螺旋式搅拌桨平衡时间比垂直桨少4 s;螺旋式搅拌桨形成的铁水向心力略强;在110 r/min转速下,螺旋式搅拌比垂直式搅拌产生的涡深略大,流场的动力学条件得到改善。     

板坯连铸中间包水模型研究

通过水模型实验,对唐钢不锈钢厂2号连铸机中间包结构进行了优化设计。研究了180～200 mm板坯拉速为1.02～1.55 m/min时中间包挡墙、坝和湍流控制等对中间包流场的影响,从而确定中间包的最佳结构及几何参数。优化后中间包在流量为4.5 m³/h时,中间包钢水最短停留时间由原先的52 s提高到106 s,平均停留时间由405 s增加到572 s,死区体积由6.21%下降至3.51%。     

高拉速板坯结晶器流场影响因素的模拟研究

采用1∶1物理模拟和数值模拟相互验证,分析了拉速、水口插入深度和断面宽度对结晶器流场的影响。结果表明,当断面为230 mm×1 490 mm,插入深度为150 mm时,拉速从1.3 m/min增加到1.7 m/min,最大表面流速从0.21 m/s增加到0.32 m/s,液面波动平均增幅为21.1%;当断面为230 mm×1 490 mm,拉速为1.7 m/min时,水口插入深度从190 mm降低到150 mm,最大表面流速从0.26 m/s增加到0.32 m/s,液面波动平均增幅为30.6%;结晶器断面宽度从940 mm增加到1 490 mm,由于通钢量增大,液面流速和液面波动都增大;各因素改变时,角部流速的增幅远小于其他部位流速增幅,角部在流场中属于死区;通过物理模拟研究可得,影响液面流速最大的因素是拉速,影响液面波动最大的因素是断面宽度。     

三层桨搅拌槽内三维流场的数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)的方法,对稀土萃取过程中上两层为平直叶、底层为涡轮桨叶的三层组合桨搅拌槽内三维流场进行了研究。利用标准的k-epsilon双方程模型对无机相(水)和有机相(P507)的混合液在搅拌槽中产生的流场进行数值计算,得到这种搅拌桨以恒定转速300r/min在搅拌槽内转动时产生的速度场和压力场,以及速度分布云图、速度矢量图以及压力云图,为搅拌桨的设计与改进提供理论基础。     

含金废液脱氰过程固—液搅拌的数值模拟

为提高含金废液在搅拌槽内脱氰过程的搅拌效果,针对脱氰过程的搅拌槽内流场及固—液分散进行数值模拟研究。模拟实验采用多重参考系法和欧拉双流体模型,考察转速、偏心率对脱氰过程的槽内速度场、流场流型、固含率分布以及搅拌功率的影响。结果表明:偏心搅拌能够明显改善对称的速度场和流型,当偏心率e=0.2时流场状态最佳;当e0.2时,近壁侧上、下循环涡向桨叶区靠近,远壁侧桨叶上方则出现较大尺度的弱湍动循环涡,不利于混合;e在0~0.2范围内有利于脱氰药剂的分散,过大的偏心程度反而会使脱氰剂堆积在近壁侧挡板处。当转速从100 r/min增大至1 200 r/min,功率增速越来越快,两相搅拌功率比单相搅拌功率高8.8%;偏心搅拌具有节能功效,当e从0增大至0.43时,搅拌功率降低3.9%。     

100t铁水罐下KR搅拌法脱硫流场的数值模拟

基于Fluent软件对直径2.8 m、搅拌桨高0.75 m、铁水高度3.1 m的100 t铁水罐KR脱硫进行数值模拟,得到铁水罐内铁水的流动状态及速度分布。通过对搅拌桨直径0.7～1.1 m,浸入深度1.00～1.34 m和搅拌转速60～140 r/min下的流场和湍动能进行对比分析,得出最佳的工况为:搅拌转速120 r/min、浸入深度1.34 m、搅拌桨直径0.9 m。通过工艺实践,铁水脱硫率达到96%以上。     

铜阳极泥立式釜搅拌过程仿真及正交优化

基于计算流体力学（CFD）技术, 采用欧拉-欧拉多相流模型、多重参考系（MRF）模型及标准的k-ε湍流模型建立了25 m3铜阳极泥立式釜内固液两相搅拌过程的仿真模型, 研究不同转速下的搅拌功率数值模拟结果, 并与经验公式对比验证; 同时以立式釜截面固相体积浓度为评判指标, 以搅拌转速、桨叶安装角度、桨叶间距及阻尼挡板高度为考察因素, 采用正交试验设计方法进行搅拌条件优化研究.结果表明, 数学模型计算结果与永田进治经验公式较为吻合, 表明模型可用于搅拌模拟; 在给定条件下, 最优组合为搅拌转速100 r/min, 桨叶安装角度45°, 桨叶间距1.615 m, 阻尼挡板高度2 m.此条件下立式釜截面固相体积浓度较实际生产工况仿真增幅达13%.      

响应曲面法分析和优化铁水KR法脱硫工艺

运用响应曲面法（RSM-response surface method）统计分析和研究了脱硫剂（/%:80.55Ca,0.04S,0.01P,4.34SiO_2,6.06CaF_2,0.05H₂O）加入量（650~950 kg）,搅拌时间（7~11 min）,搅拌桨转速（90~110 r/min）,搅拌桨插入熔池深度（850~1 150 mm）等参数对115~117 t铁水（0.03%~0.06%S,1 250~1 350℃）KR法脱硫效率的影响,并得出回归模型方程。结果表明,采用脱硫剂加入量820 kg、搅拌9 min、搅拌桨的转速101 r/min、搅拌桨插入熔池的深度985 mm的优化工艺参数,进行铁水KR预脱硫,脱硫效率预测值为91.99%,实际值为90.18%,相对误差为2.0%;优化后脱硫工艺所使用的脱硫剂消耗有所降低,且产品的一次合格率从88.35%提高到95.88%。     

核桃壳还原浸出软锰矿的动力学

探究以核桃壳为还原剂硫酸浸出氧化锰矿过程的动力学。考察了搅拌速度、反应温度、硫酸浓度、反应时间以及核桃壳用量对锰浸出率的影响。结果表明,锰的浸出率随着搅拌速度、硫酸浓度、核桃壳用量的增大和温度的升高而增大。浸出前60 min浸出率的增长速度较快。在反应温度为369 K、硫酸浓度3.5 mol/L、核桃壳加入量40 g/L、反应时间2.5 h、转速200 r/min时,锰浸出率达93.18%。浸出过程属于化学反应控制,对应的活化能为45.5 kJ/mol,硫酸浓度和核桃壳用量的反应级数分别为0.897、0.2。