基于COMSOL的充填料浆搅拌流场模拟研究

充填料浆的搅拌质量对实现其良好的管道输送及保障充填体强度都至关重要。针对目前金属矿山充填工艺中使用较多的立式搅拌桶,以全尾砂高浓度充填料浆为研究体系,利用多物理场仿真软件COMSOL的CFD模块对料浆在搅拌桶内的混合状态进行了模拟研究,对比分析使用单层叶片式搅拌桨和双层叶片式搅拌桨时,不同数量挡板条件下搅拌桶内流场、流速及压力的分布特征。结果表明:对于全尾砂高浓度料浆的立式搅拌桶搅拌,双层叶片式搅拌桨的搅拌效率优于单层叶片式搅拌桨;搅拌桶内设置挡板,对提高单层叶片式搅拌桨的搅拌效率有一定作用,但对双层叶片式搅拌桨的搅拌效率的提高并不显著。     

螺带-螺杆式搅拌器三维流场数值模拟

应用计算流体力学数值模拟方法,研究了螺带-螺杆组合式搅拌器对高黏度非牛顿流体的搅拌流场特性。结合实例,考察了宏观流场、速度场、剪切速率和表观黏度的分布,分析了流变指数对搅拌特性的影响,并计算了不同工况下的搅拌功率。结果表明：螺带-螺杆组合搅拌器针对高黏度流体,具有良好的全局搅拌特性,在本文的模拟条件下,组合桨的Metzner常数ks约为13.8,而流变指数变化对ks的影响不大,为螺带-螺杆搅拌桨在高黏度非牛顿流体搅拌中的应用提供有益指导和参考。     

基于CFD超细磨用搅拌装置关键参数影响研究

在分析超细磨技术要求的前提下,通过分析盘式、螺旋式、叶轮式、棒式四种常用搅拌装置型式,确定了盘式是较为适合的超细磨用搅拌装置。利用计算机仿真流体力学建立了仿真分析模型,进行仿真分析。通过仿真得到了搅拌装置的流场分布状态和输入功率变化情况,重点分析了转速、搅拌元件直径、间距、面积比与流场、功率间的影响关系及变化范围。通过仿真明确了搅拌转速的范围为300~800r/min,搅拌元件直径的范围在150~170mm,搅拌元件间距的范围为30mm左右,空隙面积比的范围为0.15~0.35。各参数的确定为实验和工业中超细磨技术和设备的研发奠定了基础。     

擦洗机中叶片倾角对流场分布及输入功率的影响分析

以GJM型高效擦洗机为研究对象,基于计算机仿真流体动力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法,对比分析了单叶轮搅拌装置与四叶轮搅拌装置的有效作用区域,研究了叶片倾角对擦洗机流场分布和输入功率的影响规律。结果表明,四叶轮搅拌装置较单叶轮搅拌装置作用区域更大且流场分布均匀,在流场作用区域相近的情况下四叶轮搅拌装置的输入功率更低,同时也得出了四叶轮搅拌装置的输入功率随叶片倾角增大呈现先增大后减小的影响规律,为擦洗机的结构参数设计优化提供了理论依据。     

大容量高浓度棒磨砂料浆搅拌设备工业试验

为了适应大型矿山不断增长的充填采矿生产能力,开发大容量充填系统十分重要。针对金川矿山棒磨砂骨料,研制了150~180 m3/h大容量搅拌设备,并为此开展搅拌设备的单体试验和工业充填试验。工业试验结果表明,搅拌转矩随着搅拌速度呈线性变化,而搅拌功率与搅拌速度为平方关系;且在相同搅拌浓度条件下,连续搅拌功率准数随搅拌速度的增大而减小。大容量搅拌设备充填料浆管道阻力损失为2.4 k Pa/m,满足了高浓度料浆管道输送要求,同时充填试块强度也满足矿山安全生产要求。由此可见,大容量搅拌设备不仅达到搅拌设计能力,而且搅拌质量可以满足矿山安全采矿要求。     

CK式搅拌槽流场数值模拟分析

采用Mixture模型、多重参考系（Multiple reference frame,MRF）对CK式搅拌槽内流场进行数值模拟,分析其内部流场特性。结果表明,CK式搅拌槽内部流场主要由一个主循环流与两个小循环流构成,搅拌槽内流体呈"W"形进行上下循环运动;其内部压力槽顶部与底部的压力最大然后逐渐向搅拌中心减小,这种压力分布有利于促进搅拌混合;提高搅拌转速,可加速搅拌槽内介质混合过程,缩短混合时间;该结构搅拌槽的临界悬浮转速为130.51 r/min,当转速达到190 r/min时桨叶运转100转时搅拌槽内固相基本达到均匀悬浮,表明该结构搅拌槽具有较高效率的搅拌效果。      

浮选机浮选金矿过程的流场分析

在黄金选冶过程中,针对浮选机内部流场比较复杂的情况,利用计算流体力学软件CFX对KYF型机械搅拌式浮选机内流场进行数值模拟,分析KYF型浮选机内部流场的特点,得到浮选机流场的速度、湍动能、湍流耗散率的分布规律,讨论前倾叶轮与后倾叶轮在不同转速下循环量与功率之间的关系。结果表明,相同转速下,后倾叶轮在较低功率下得到较大叶轮循环量,后倾叶轮更符合浮选要求。     

氧气传质对湿法炼锌过程中针铁矿法除铁的影响

采用还原—氧化法去除硫化锌精矿氧压浸出液中的铁,探究不同通气方式和氧气流量对除铁过程的影响.结果表明,氧气传质对氧化除铁过程有显著影响,强化搅拌对氧气传质影响较小,但曝气可以增加氧气传质,加快Fe2+氧化速率,从而提高铁的去除效率;氧气流量≥1 L/min时,氧气流量对铁去除的影响较小;不添加晶种时,曝气氧化除铁,形成...     

石煤搅拌浸出槽固液两相流的数值模拟

为了评价石煤机械搅拌浸出槽在不同搅拌方式下的搅拌浸出效率,运用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对石煤机械搅拌浸出槽进行数值模拟。使用GAMBIT划分网格,搅拌流场采用多重参考系法(MRF)处理。对直桨式和折叶桨式浸出槽的流场进行研究,并对比安装挡板或导流筒的效果。研究表明:同等条件下折叶桨能够提供更大的轴向速度。安装挡板或导流筒能够改善流场分布,使轴向流和剪切力增加,促进固膜的破碎并向液相中融合,缓解槽底淤积,为浸出反应创造更加优良的环境,有利于提高钒浸出率。     

物料性质对搅拌混合影响的数值模拟研究

临界悬浮转速和搅拌功率是评价搅拌设备的重要指标。本文采用采用多重参考系法(multiple reference frame,MRF)和欧拉多相流模型,对不同的物料在六平直叶圆盘涡轮式桨叶搅拌槽的临界悬浮转速以及搅拌功率进行数值模拟,得到了搅拌槽内的宏观流场、临界悬浮转速以及搅拌功率等,采用试验值与文献值对数值模拟进行验证。结果表明:对于4挡板的六平直叶圆盘涡轮式桨叶搅拌槽其内部主要由四个循环流构成;增大矿浆浓度会导致局部液相速度降低;并且物料的直径、密度以及含固率的增大将导致搅拌槽的临界悬浮转速以及搅拌功率的增加。     

氧气传质对湿法炼锌过程中针铁矿法除铁的影响研究

湿法炼锌采用还原-氧化法(V.M.针铁矿法),对硫化锌精矿氧压浸出液中的铁离子进行去除,探究不同通气方式和氧气流量对除铁过程的影响。研究发现氧气的传质对氧化除铁过程有显著的影响,强化搅拌对氧气的传质影响较小,但曝气可以大大提高氧气的分散度,增加氧气传质,加快Fe_²⁺氧化速率,从而提高铁的去除效率率。研究结果表明,氧气流量≥1l/min时,氧气流量对铁的去除影响较小;在不添加晶种时,曝气氧化除铁形成大量非晶态的物质,该物质可能是铁水化合物(5Fe₂O₃.9H₂O),因吸附其他离子,阻碍沉淀物向针铁矿转变。研究结果将对湿法炼锌过程中的还原-氧化法(V.M.针铁矿法)除铁具有一定的参考价值。     

黑铜泥浸出工艺及机理研究

以铜冶炼黑铜泥为原料,研究氧化酸浸和氧化碱浸过程的酸/碱过量系数、反应温度、液固比、通氧气量、搅拌速度等因素对Cu、As浸出率的影响规律,并确定了最佳的工艺条件。研究结果表明,黑铜泥氧化酸浸Cu、As浸出率分别为93.15%,94.74%;氧化碱浸As浸出率为90.27%。黑铜泥氧化浸出工艺实现了Cu、As与其他有价金属的有效分离。     

Determination of oxygen solubility in aqueous sulphuric acid media

Oxygen is an essential element in numerous hydrometallurgical leaching processes where it acts as a primary or a secondary oxidant in the dissolution of sulphic concentrates. A common acidic leaching medium is sulphuric acid. It was found crucial to define experimentally the solubility and the rate of mass transfer of oxygen in various sulphuric acid environments prior to direct leaching experiments of sulphuric zinc concentrates, and a laboratory scale equipment was developed for the analysis of oxygen concentrations in aqueous acid media. This paper discusses the solubility and dissolution of oxygen as a function of temperature and concentration of sulphuric acid. Also, the effect of temperature (25–55 °C), gas flow rate (0.75–2.25 l/min) and acid concentration (up to 2 M) on the mass transfer coefficient k_La between gas and liquid is evaluated.     

次氧化锌浸出渣氧压浸出回收锌富集铅银

钢铁企业含锌尘泥回转窑还原挥发产出的次氧化锌是一种典型的二次含锌资源,但是该物料在湿法炼锌过程中存在浸出渣中残留锌含量高、锌回收率低、铅银富集率低等难题.以国内某厂次氧化锌湿法冶炼过程产出的酸浸渣为原料,采用氧压浸出方式实现浸出渣中难溶解硫化锌的破坏与溶出,同时降低渣率,提升浸出渣中的铅银品位.考察了温度、氧压、液固比...     

落地油泥热化学清洗法实验研究

为实现油田落地油泥的资源化和无害化处理,针对西部某油田落地油泥开展了热化学清洗法实验研究。使用复配表面活性剂QXJ-1作为化学清洗剂,室内开展了各种工艺参数对清洗效果的影响评价。结果表明,当化学清洗剂浓度为3.0g/L,反应温度为60℃,搅拌时间为30min,搅拌强度为100r/min,pH值为7,泥水比为1:4时,油泥残油率最低,清洗效果最好。落地油泥经最佳工艺条件下处理后残油率可降低到0.4%,回收原油含水率为0.5%。说明该热化学清洗法对落地油泥具有良好的清洗效果,为油田落地油泥的高效回收处理提供了一种参考。     

污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系产电性能和处理酸性矿井水的研究

为原位治理高硫煤矿区酸性矿井水,建立微生物燃料电池污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系,考察了电极类型、阳极面积、极间距、离子浓度对产电性能和处理酸性矿井水中的硫酸盐效果的影响。单因素试验结果表明,碳布为阳极、极间距适中(3 cm)时,产电最佳;阳极面积越小、NaCl浓度越高,功率密度越大;硫酸根去除率的最佳条件为：碳布为阳极、极间距为5 cm、离子浓度适中,阳极面积越大,对硫酸根去除率越高。以硫酸盐去除最佳条件构建单室无膜碳片为阳极的耦合产电体系,所产生的最大功率密度为2.093 3 mW/m 2,10 d后污泥的COD去除率为43%,废水SO 2-4的平均去除速率达194.4 mg/(L·d -1),最高去除率为64%,比开路时的SO 2-4去除率提高24%。污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合产电体系可同时实现降解剩余污泥和处理含SO 2-4废水。     

磁处理提高广东某含铜金矿金浸出率的试验研究

广东某含铜浮选金精矿的金品位为8.312 g/t、铜含量为5.18%,工业上采用全泥氰化、浸出渣浮选回收铜的工艺流程。矿石中较高的铜含量不仅消耗大量的氰化物,还影响了金的浸出效果。为了进一步提高金的浸出率、降低氰化物用量,采用加温常压化学预氧化浸铜—浸铜渣氰化浸金工艺回收试样中的铜和金,并在磁处理条件下,考察了磁场强度、磁化时间、起始硫酸浓度、NaCl浓度、浸出温度和浸出时间等因素对金、铜浸出率的影响。试验确定磁处理的最佳条件为：磁场强度150 kA/m,磁化时间50 min,磨矿细度-200目占88%,预氧化温度93 ℃,起始硫酸浓度0.77 mol/L,NaCl浓度0.76 mol/L,预氧化时间27 h。在此条件下进行氧化预处理浸铜及铜渣氰化浸金试验,固定搅拌强度为760 r/min,液固比为3∶1,氧气流量为160 mL/min,氰化钠用量为7 kg/t,铜和金的浸出率分别为85.76%、98.86%。较未进行磁处理的最佳指标（铜浸出率71.28%,金浸出率86.26%）相比,铜浸出率提高了14.48个百分点,金浸出率提高了12.60个百分点;此外,预氧化温度降低了2 ℃,预氧化时间减少了1 h,氰化钠用量减少了3 kg/t。研究结果表明磁处理能有效提高含铜金矿的铜、金浸出率,减少有毒氰化物的用量。     

含锌瓦斯泥资源化回收利用研究进展

含锌瓦斯泥是冶炼行业产生的固体废弃物,含有铁、碳、锌、铅等元素,处置不当不但会引起环境污染,还会导致资源浪费。含锌瓦斯泥常规选矿处理工艺具有工艺简单、运行成本低、易于实施等优点,但锌富集效率较低,难以直接得到合格产品;火法处理工艺具有成本低、流程短、回收率高等优势,但能耗高、对环境污染严重;湿法处理工艺通常可得到较高的浸出率,但工作条件较为恶劣,设备腐蚀严重,易造成二次污染;联合处理工艺可以实现资源综合性回收利用,获得的产品质量高,但工艺过程复杂;微波处理技术清洁、高效,但目前主要在实验室范围内应用,尚未实现规模化工业应用。指出今后应加强瓦斯泥性质和生产工艺适应性的研究,研发新型廉价环保的处理工艺,同时发挥各工艺间的协同作用,加强微波工艺处理含锌瓦斯泥的深入研究与推广应用。     

传热传质耦合影响松散煤体低温氧化的理论分析

考虑到多孔介质中传热传质对松散煤体低温氧化温度场和浓度场的交叉耦合作用,对松散煤体低温氧化过程中氧的扩散与反应、热的传递建立数学模型,并对其无量纲化,得出表征传热传质耦合的无量纲扩散附加热效应准则数DCT和热附加扩散效应准则数STC。根据建立的数学模型可见:DCT与STC有加速热量传递和质量扩散的作用;松散煤体氧化初期,浓度差是热量传递的主要动力;松散煤体内部进入稳定氧化阶段后,热效应是气体的扩散的主要动力。     

微波强化浸出含铟锌浸渣中铟的非等温动力学研究

研究了恒功率微波辐射下从含铟锌浸渣中酸浸铟的非等温动力学。对比实验表明, 恒功率微波辐射条件下铟浸出率高于常规程序升温条件下的铟浸出率。考察了微波辐射下硫酸浓度、搅拌速度对铟浸出率的影响, 结果表明, 随硫酸浓度增加, 铟浸出率提高, 但当硫酸浓度超过1.5 mol/L后, 铟浸出率的增加变得相当缓慢; 搅拌速度为400 r/min时, 基本消除了浸出反应的液膜阻力。微波酸浸体系的升温速率与温度的关系为非线性关系, 得出了微波功率为80~240 W范围内铟浸出反应的非等温动力学模型。