電石渣除雜水力旋流器關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值模擬試驗(yàn)優(yōu)化與影響分析.pdf

1、電石渣作為我國特有的工業(yè)廢棄染污物，排量巨大，現(xiàn)有的規(guī)?；幚矸椒ㄖ饕噪娛娲沂a(chǎn)水泥為主，但受水泥市場(chǎng)需求急劇下滑，以及國家經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求，電石渣的規(guī)模化處理問題亟待解決。電石渣是電石法乙炔生產(chǎn)中由電石（CaC2）與水反應(yīng)生成的以 Ca(OH)2為主要成分的工業(yè)廢渣，另外還含有Fe、Si、Al、Mg等物相雜質(zhì)，若能對(duì)其進(jìn)行除雜處理，滿足電石生產(chǎn)原料要求，實(shí)現(xiàn)“電石-電石渣-電石”的循環(huán)利用，則可將其變廢為寶，有效

2、解決上述問題，同時(shí)又能減少電石生產(chǎn)用石灰石資源匱乏問題及石灰石礦產(chǎn)開發(fā)帶來的環(huán)境破壞。
　　本文以利用電石渣替代石灰石作為電石生產(chǎn)原料為目標(biāo)，采用水力旋流分離方法實(shí)現(xiàn)電石渣中雜質(zhì)的去除，根據(jù)電石用石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以能耗、生產(chǎn)效率、純度為指標(biāo)，對(duì)電石渣除雜水力旋流器進(jìn)行操作參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究，主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有：
　　采用篩分、滴定、XRD、磁選方法，對(duì)電石渣理化特性進(jìn)行試驗(yàn)，分析了電石渣組成成分、組分含量、組分密度、

3、質(zhì)量粒度分布規(guī)律、粒度分布對(duì)電石渣中氫氧化鈣含量的影響規(guī)律；結(jié)合電石用石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分析制定了電石渣除雜工藝；依據(jù)水力旋流分離理論與經(jīng)驗(yàn)方法，對(duì)電石渣除雜水力旋流器除雜工藝及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。
　　通過對(duì)湍流模型、近壁面處理、多相流模型及Fluent求解方法的原理及特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定了適宜水力旋流器數(shù)值模擬的基本方法；結(jié)合電石渣理化特性及水力旋流器除雜工藝，分析了水力旋流器網(wǎng)格模型劃分及網(wǎng)格質(zhì)量檢驗(yàn)方法、Fluent仿真方法、邊

4、界條件設(shè)置方法及仿真中的相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法；結(jié)合水力旋流器純水仿真與多相流仿真進(jìn)行了數(shù)值模擬的可靠性研究，分析了網(wǎng)格數(shù)量與時(shí)間步長對(duì)旋流器壓力、速度、流量計(jì)算結(jié)果的影響，確定了數(shù)值模擬適宜的網(wǎng)格數(shù)量與時(shí)間步長。
　　提出了基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬結(jié)合的數(shù)值模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，并通過數(shù)值模擬試驗(yàn)與旋流器分離試驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了方法的可行性；采用中心復(fù)合數(shù)值模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了旋流器操作參數(shù)優(yōu)化，獲得了旋流器操作參數(shù)優(yōu)化預(yù)測(cè)結(jié)果，并通過Flu

5、ent仿真實(shí)驗(yàn)與旋流器分離實(shí)驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了優(yōu)化預(yù)測(cè)結(jié)果的可行性；以操作參數(shù)優(yōu)化結(jié)果為基礎(chǔ)，采用正交數(shù)值模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，獲得了結(jié)構(gòu)因子優(yōu)化組合方案，并通過Fluent仿真實(shí)驗(yàn)與旋流器分離實(shí)驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的可行性。
　　以水力旋流器操作參數(shù)優(yōu)化數(shù)值模擬試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過方差分析，研究了操作因子及其交互作用對(duì)旋流器分離性能的影響規(guī)律；以水力旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)值模擬試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過極差分析，研究了結(jié)構(gòu)因子