立式釜內銅陽極泥固液攪拌過程仿真及效果評價.pdf

1、銅陽極泥立式釜是目前加壓脫銅工序的主要設備。然而在生產過程中，由于立式釜結構的封閉特性及釜內復雜混合流動過程，立式釜的設計優(yōu)化主要依靠經驗和半經驗關聯方法，現有測試手段無法有效監(jiān)測釜內復雜的固-液混合過程，設計的立式釜往往無法達到預期的攪拌混合效果。本研究通過計算流體力學（CFD）數值模擬技術，采用標準的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立式加壓釜內固-液兩相混合攪拌過程仿真模型并進行數值模

2、擬研究，此外通過主成分分析法進行混合效果評價，得出如下結論：
　　（1）研究了不同轉速下的攪拌功率數值模擬結果并與經驗公式對比，驗證了采用的數學模型可用于攪拌模擬。
　?。?）通過控制單因素變量考察攪拌轉速、槳葉安裝角度、槳葉間距、阻尼擋板高度對立式釜攪拌綜合性能的影響。轉速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，釜內軸向漩渦高度增加，流體高速區(qū)范圍相應增大，

3、從而較快地向釜頂低濃度區(qū)域流動，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，促進立式釜內銅陽極泥固相上浮，繼續(xù)增加高度反而抑制固相銅陽極泥上浮。
　?。?）采用正交試驗法對攪拌轉速及結構參數進行優(yōu)化。選擇攪拌轉速、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判指標。分析結果表明，各因素對銅陽極固相分布影響大小順序

4、為：槳葉安裝角度>轉速>阻尼擋板高度>兩槳葉間距。
　?。?）通過正交分析獲得了最佳結構參數條件，即攪拌轉速為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際生產工況增幅達13%。優(yōu)化工況條件較實際工況而言，立式釜上部分流體會產生明顯的漩渦,軸向速度梯度明顯，同時銅陽極泥顆粒在整個軸向分布更為均勻。
　?。?）選定10組銅陽極泥固液攪拌組合進行主