组合桨液相搅拌槽内流动特性的实验研究及数值模拟

采用粒子图像测速技术(PIV),对直径为0.19 m的三层组合桨(HEDT+2WH)搅拌槽(直径为0.48 m)内的流场进行了实验研究,并利用标准k-ε模型对相应的流动特性进行了数值模拟.实验结果表明:通过改变层间距、顶层桨的浸没深度及上两层桨的操作方式可以得到4种不同流型,每种流型内循环结构的数目各不相同;上两层桨下压式操作时,流场的循环结构最少,只有两个;高速区和高能量区的分布相同,都位于各个桨叶的射流区内,且底桨射流区内的速度值和湍流动能值都大于上两层桨.模拟结果表明:标准k-ε模型对流场的预测较为准确,但对于有5个循环结构的流型模拟误差较大;湍流动能分布型式的模拟值与PⅣ实验结果吻合较好,但数值偏低,表明标准k-ε模型在预测复杂流型时需要改进;功率准数的模拟值与实验值基本一致.     

刚柔组合桨搅拌反应器强化锰矿浸出的中试试验研究

锰矿浸出搅拌反应器大多为刚性搅拌桨,其卷吸力较小,轴向输送能力较弱,容易形成对称性流场,固液两相悬浮程度较低,浸出时间较长、效率较低。提出了一种刚柔组合强化锰矿浸出的新方法,对比研究了刚性桨和刚柔组合对浸出时间及搅拌电耗的影响。结果表明:与刚性桨相比,刚柔组合桨能够缩短浸出时间近1h,增强了设备的生产能力。     

电场强化锰矿尾矿湿法浸出行为研究

随着锰产业的迅锰发展,国内高品位锰矿逐渐枯竭,有必要探索锰矿尾矿资源化利用技术。实验采用电场强化锰矿尾矿的湿法浸出过程,并探索其强化机理。通过C射线衍射（XRD）、X射线荧光分析（XRF）、扫描电镜（SEM）以及紫外可见漫反射光谱（UV—visDRS）等检测方法,分析了碳酸锰矿尾矿的结构和成分,以及浸出反应前后的物相变化行为,研究了强化浸出工艺条件。结果表明,电场可改变矿浆颗粒表面电荷分布,强化锰矿尾矿浸出过程。在电流密度为5000A／m^2、液固比6：1mL／g、矿酸比为1：0．7、温度为60℃、时间为1h时,锰浸出率可达94．23％,与同等条件不加电场时相比提高18％,尾矿锰含量由4．33％降到0．14％。     

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。     

搅拌桨结构参数对混合效率的影响

混合效率是评价搅拌桨性能高低的一个重要指标,可以综合反映功率消耗与混合时间的影响。文章采用钨清液萃取搅拌槽作为模型,运用计算流体力学CFD软件FLUENT模拟了双层双叶片搅拌桨在搅拌桶内的混合过程,分析了桨叶直径、叶片角度、层距、下桨叶离搅拌桶底部距离四个结构参数对搅拌功率、混合时间以及混合效率三个指标的影响,计算结果表明桨叶直径对三个指标的影响最大,其次是桨叶角度,下桨叶离搅拌桶底部的距离对三个指标影响最小,故在设计搅拌桨时应该首先考虑桨叶直径和叶片角度。     

双层桨耦合混沌搅拌强化铜渣提取有价金属模拟研究

铜冶炼渣作为火法炼铜生产过程中产生的固体废弃物之一,经常需要大量堆存且难以处理。为了强化铜冶炼渣提取有价金属元素的过程,结合双层刚性组合桨与混沌转速方法,对铜冶炼渣湿法提取有价金属元素工艺过程的固-液混合性能进行水模型研究。结果表明：下层叶轮叶片数量的增加有利于卷起沉底颗粒加快混合过程,但增强复杂的上升流场与均相流场之间的干涉会对固相悬浮产生影响,下层叶轮的上升流场对稳定悬浮时间的影响强于上层叶轮的均相流场,在转速阈值为200 r/min,换速间隔为5 s的Logistic混沌转速条件下,上层桨叶为圆二叶、下层桨叶为圆四叶的搅拌桨对湿法浸出有利,达到稳定悬浮的时间为55.2 s,最多悬浮颗粒数为120粒,混合能耗W、单位混合能耗W*以及单位混合功率P*分别为322.38 J,2.69 J和487.78×10-4 J/s,对比各项指标最低值,优化幅度均在10％以上,可在较低能耗下,有效提高铜冶炼渣与浸出液的混合程度,并通过增大反应接触面积,提高有价金属元素的提取效率。     

氧化锰矿还原浸出研究

研究了黄铁矿、锰矿粒度、酸矿比对锰浸出回收率的影响．高品位、细粒度的黄铁矿对锰浸出率的提高有显著作用．为提高锰的浸出率，提出了锰矿中浸、酸浸二段浸出流程．此外还探讨了黄铁矿还原氧化锰矿的反应机理．     

氧化锰矿还原浸出工艺技术研究进展

综述了氧化锰矿湿法还原浸出工艺技术的研究进展。分类阐述不同还原剂还原浸出氧化锰矿的浸出过程和反应机理,并总结了浸出过程中所对应的动力学规律。研究表明：湿法还原浸出工艺具有锰浸出率高、环境污染小、浸出成本低等优点。     

化学浸出银锰矿的研究

在酸性介质中，应用苯胺直接还原氧化锰工艺处理银锰共生氧化锰矿，使银锰分离。试验确定处理银锰矿浸出条件。在最佳工艺条件下，锰的浸出率达９９％以上，银的浸出率达９５％以上。     

含钒页岩浸出槽搅拌速度优化的数值模拟

含钒页岩浸出槽是钒页岩湿法提钒浸出段的主要操作单元,存在固相分布不均、槽底矿物易沉积等问题。通过数值模拟研究来对比分析搅拌桨叶双层同速以及异速方案下对搅拌浸出槽内固液两相流搅拌功率和效率的影响。结果表明,当搅拌桨叶双层同速由1.3 r/s改变至1.7 r/s时,死区由5.02 m³减少至2.03 m³,混匀时间由1 501 s降低至1 116 s,近自由液面平均速度也由0.32 m/s增大至0.56 m/s,因此搅拌桨转速选择1.7 r/s更为合适;搅拌桨叶双层异速可以得到与双层同速情况下基本一致的搅拌效果,当上层桨叶转速由1.5 r/s改变至1.7 r/s时,死区由2.95 m³减少至2.33 m³,混匀时间由1 261 s降低至1 146 s,近自由液面平均速度也由0.44 m/s增大至0.54 m/s。因此搅拌桨转速选择上层1.7 r/s、下层1.5 r/s能在保持较低的搅拌功率同时能得到较好的搅拌效率。     

SO2法浸出锰矿石中的有价元素

在小型浮选槽和3连圆底烧瓶浸出实验的基础上,在实验型空气搅拌浸出槽中进行了用SO₂浸出东湘桥地区氧化锰矿石2kg的实验。取得了良好的、与小型实验相符的实验结果。Mn、Co、Ni的平均浸出率分别为94.80%、89.70%和81.50%。尾气中SO₂浓度可以降低到0.01%以下,符合排放标准。     

分段浸出氧化锰矿和碳酸锰矿工艺研究

对氧化锰矿与碳酸锰矿浸出相结合的分段浸出工艺进行研究。考察硫酸浓度、葡萄糖用量、反应温度、时间和液固比等对两段锰浸出率及浸出液余酸的影响。结果表明,在还原浸出氧化锰矿阶段,采用葡萄糖占氧化锰矿的质量比6.33%、硫酸浓度4.37 mol/L、液固比1.5、90℃反应3h,锰浸出率为93.7%;在第二浸出阶段,加入剩余阳极液及1.5倍氧化锰矿质量的碳酸锰矿,在液固比6、90℃继续反应3h时,总锰浸出率达96.1%,浸出液余酸值降为9.4g/L。     

高固含固液搅拌槽内颗粒悬浮与混合特性

对高固含体系下Intermig桨搅拌槽内的桨叶搅拌性能以及颗粒的混合与悬浮特性进行实验研究.采用光导纤维技术对不同桨径、搅拌转速和桨叶离底距离下搅拌槽内底部以及轴向颗粒密度进行测量,同时对临界悬浮转速和搅拌功率进行测定.实验结果表明：对高固含液-固搅拌体系,所采用的Intermig搅拌桨具有很好的轴向混合特性,该桨适合在较大的桨径和较低的桨叶离底距离下应用,可在促进颗粒悬浮与均匀分布的同时,大大降低功率消耗.通过对实验结果的分析和拟合得出底部均匀度与搅拌槽内弗劳德数有关,Q=0.58Fr^-0.35,Intermig搅拌桨功率准数在0.2~0.3之间,且与雷诺数关系为N_P=2.1Re^-0.2.     

高磷锰矿浸取除磷的实验研究

采用某高磷锰矿为原料,以硫酸浸出,通过考察矿浆浓度、反应温度、浸出时间、搅拌速度、酸浓度对矿石中锰和磷的浸出效果,提出了浸取过程中抑制高磷矿石磷浸出的最佳条件;并讨论了浸出液中除杂的工艺条件.实验得到的最佳浸出工艺为：在60℃矿浆浓度为40 g/L的0.5 mol/L的硫酸中,调节转速为50～100 r/min,浸出时间持续45～60 min左右,矿石中锰的浸出率可以达到95%以上.结果表明,在浸出后期通过调节溶液pH,可以降低浸出浆中的磷,脱磷率可以达99%以上.     

细菌浸矿及其对锰矿浸出的研究进展

根据文献资料归纳总结了细菌浸出的原理、浸矿菌、培养、驯化等一些关键问题,并重点对细菌浸出锰的研究进展做了阐述,最后指出了细菌浸出锰矿是一个重要的发展方向,应该大力对其进行研究,以达到工业应用的目的。     

高硅低品位锰矿加压浸出锰的试验研究

试验研究了高硅低品位锰矿与黄铁矿在加压条件下浸出反应的工艺原理和过程,讨论了硫酸用量、黄铁矿用量、浸出温度、浸出时间、液固比等工艺条件对锰浸出率的影响.试验研究结果表明,在最佳浸出条件下,锰浸出率可达到97％以上.     

由Ag-Mn矿浸锰液制取碳酸锰或硫酸锰的研究

研究了以广西Ag-Mn矿的浸锰液为原料，采用针铁矿法除铁，硫化法除重金属，分别制取碳酸锰或硫酸锰，产品质量均达到一级品标准。     

高硫碳酸锰矿与软锰矿直接浸出实验

传统电解锰生产中,软锰矿需要经过还原焙烧将其中的Mn4+还原为Mn2+才能被稀硫酸浸出制得MnSO4溶液。利用高硫碳酸锰矿中的硫铁矿成份和浸出时产生的具有还原性的H2S和溶液中的Fe2+,可以直接浸出软锰矿中的Mn4+。经过多次实验对比,总结出了较理想的高硫碳酸锰矿与软锰矿的配矿比,既有利于高硫碳酸锰矿在浸出时产生的H2S的利用吸收,减少尾气中的H2S,给尾气处理减轻负担,又有利于保持较高的浸出率,可为高硫碳酸锰矿和软锰矿的直接浸出提供参考。     

氧化锰矿直接还原浸出溶液的净化电积

针对氧化锰矿还原浸出反应的特点，探讨了浸出液中铜、钴、镍和胶体硫的除去方法并提出了溶液净化工艺．净化液的锰电积结果表明：金属锰的杂质硫含量最低可降至００１％以下．     

硫酸亚铁还原银锰矿提取银的工艺研究

银锰矿是一种重要的含银矿物资源，综合回收其中的有价金属有重要的意义。文章研究了硫酸亚铁还原-氰化两段工艺处理银锰矿回收贵金属银，考查了浸出过程中主要因素的影响，在最佳条件下得出了锰的浸出率达98％和银的浸出率达91％的结果。