立式釜內(nèi)銅陽極泥固液攪拌過程仿真及效果評(píng)價(jià).pdf

1、銅陽極泥立式釜是目前加壓脫銅工序的主要設(shè)備。然而在生產(chǎn)過程中，由于立式釜結(jié)構(gòu)的封閉特性及釜內(nèi)復(fù)雜混合流動(dòng)過程，立式釜的設(shè)計(jì)優(yōu)化主要依靠經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)方法，現(xiàn)有測試手段無法有效監(jiān)測釜內(nèi)復(fù)雜的固-液混合過程，設(shè)計(jì)的立式釜往往無法達(dá)到預(yù)期的攪拌混合效果。本研究通過計(jì)算流體力學(xué)（CFD）數(shù)值模擬技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)的k-?湍流模型、歐拉-歐拉多相流模型、多重參考系（MRF）模型，建立了25 m3立式加壓釜內(nèi)固-液兩相混合攪拌過程仿真模型并進(jìn)行數(shù)值模

2、擬研究，此外通過主成分分析法進(jìn)行混合效果評(píng)價(jià)，得出如下結(jié)論：
　?。?）研究了不同轉(zhuǎn)速下的攪拌功率數(shù)值模擬結(jié)果并與經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比，驗(yàn)證了采用的數(shù)學(xué)模型可用于攪拌模擬。
　　（2）通過控制單因素變量考察攪拌轉(zhuǎn)速、槳葉安裝角度、槳葉間距、阻尼擋板高度對(duì)立式釜攪拌綜合性能的影響。轉(zhuǎn)速80 r·min-1，固體顆粒混合效果良好，所有顆粒比較均勻的懸浮，軸向無明顯濃度差。槳葉傾斜角度步增大，釜內(nèi)軸向漩渦高度增加，流體高速區(qū)范圍相應(yīng)增大，

3、從而較快地向釜頂?shù)蜐舛葏^(qū)域流動(dòng)，安裝角度考慮45°為宜；增大槳葉安置間距，可提高立式釜軸向固相均勻分布程度，槳葉間距S=1.615 m較優(yōu)；增加擋板高度，促進(jìn)立式釜內(nèi)銅陽極泥固相上浮，繼續(xù)增加高度反而抑制固相銅陽極泥上浮。
　?。?）采用正交試驗(yàn)法對(duì)攪拌轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。選擇攪拌轉(zhuǎn)速、槳葉安裝角度、兩槳葉間距、阻尼擋板高度為考察因素，以立式釜銅陽極泥截面固相體積濃度為評(píng)判指標(biāo)。分析結(jié)果表明，各因素對(duì)銅陽極固相分布影響大小順序

4、為：槳葉安裝角度>轉(zhuǎn)速>阻尼擋板高度>兩槳葉間距。
　　（4）通過正交分析獲得了最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)條件，即攪拌轉(zhuǎn)速為100 r·min-1，槳葉安裝角度為45°，槳葉間距為1.615 m，擋板高度為2 m，在此條件下立式釜截面固相體積濃度較實(shí)際生產(chǎn)工況增幅達(dá)13%。優(yōu)化工況條件較實(shí)際工況而言，立式釜上部分流體會(huì)產(chǎn)生明顯的漩渦,軸向速度梯度明顯，同時(shí)銅陽極泥顆粒在整個(gè)軸向分布更為均勻。
　?。?）選定10組銅陽極泥固液攪拌組合進(jìn)行主