稀土萃取混合澄清槽內(nèi)攪拌過程強(qiáng)化.pdf

1、稀土元素具有優(yōu)良的光、電、磁等物理特性，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”和“新材料寶庫”，然而稀土資源冶煉技術(shù)粗放、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、生產(chǎn)過程污染嚴(yán)重、資源利用率低下，已成為我國稀土產(chǎn)業(yè)面臨的嚴(yán)峻問題。過程強(qiáng)化技術(shù)是解決過程工業(yè)“高能耗、高物耗和高污染”問題的有效手段，可望從根本上變革稀土冶煉的面貌。為此，深刻認(rèn)識(shí)稀土冶煉過程中的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為和演變機(jī)制，指導(dǎo)稀土冶煉過程強(qiáng)化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
　　本文以稀土

2、分離使用最廣泛的混合澄清槽為研究對(duì)象，從攪拌過程強(qiáng)化入手，以煤油和水為工作介質(zhì)代替萃取劑和稀土離子溶液進(jìn)行油水兩相的混合澄清實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選擇新型雙層剛?cè)峤M合槳作為攪拌槳，通過研究攪拌槳轉(zhuǎn)速、柔性片材質(zhì)、柔性片尺寸（長(zhǎng)度、寬度等）以及剛?cè)峤M合槳形式對(duì)混合澄清槽內(nèi)流體流場(chǎng)和混沌特性參數(shù)的影響，結(jié)合小波分析和Matlab軟件，計(jì)算最大Lyapunov指數(shù)（LLE）和多尺度熵（MSE），研究攪拌槽內(nèi)流體的混沌混合特性；借助計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬，分析

3、混合澄清槽內(nèi)油/水兩相流體流動(dòng)情況，明確其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)化流體混沌混合的方法，為混合澄清槽的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，指導(dǎo)稀土冶煉過程強(qiáng)化技術(shù)的開發(fā)。
　　本文主要研究結(jié)論如下：
　?、賱?cè)峤M合槳通過自身的多體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化了流體運(yùn)動(dòng)特性，抑制了流場(chǎng)中的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，并且消除了上下兩層槳葉間的混合隔離區(qū)，使更多的流體進(jìn)入混沌混合狀態(tài)。在混合達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)，雙層槳體系，剛性組合槳體系和剛?cè)峤M合槳體系的LLE分別為為0.018、0.055

4、、0.057。
　　②剛?cè)峤M合槳通過剛-柔-流的非線性耦合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量的有效耗散，使整個(gè)槽內(nèi)流體的能量分布更為均勻，流場(chǎng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出了較好的軸對(duì)稱性。在75rpm時(shí)，組合槳體系的多尺度熵較雙層槳有很大提高，而剛?cè)峤M合槳的混合效果最優(yōu)。
　　③在剛?cè)峤M合槳材質(zhì)選擇上，軟質(zhì)PVC更能強(qiáng)化流體混沌混合。在組合槳結(jié)構(gòu)方面，柔性片長(zhǎng)度與層間距比值d為1.2時(shí)，混合室內(nèi)流體混沌混合最好；而隨著柔性片寬度的增加剛?cè)峤M合槳的混合能力也不斷提升