铬铁矿液相氧化制备铬盐工艺中,浸出率是衡量工艺是否可行的非常重要的一个指标。从铬铁矿中浸出铬需要使用搅拌设备,搅拌设备是影响浸出率关键的因素之一。本项目在单一动态旋转桨的基础上加入静态桨,开发出了一种新的搅拌设备“动静组合桨搅拌槽”,该动静组合桨搅拌槽极大地提高了浸出率,因此有必要对本项目提出的动静组合桨搅拌槽的内部流场特性进行研究。本论文利用计算流体力学(CFD)数值模拟技术,运用商业软件FLUENT对动静组合桨搅拌槽内的流场进行固液两相流场数值模拟,为本项目所提出的动静组合桨搅拌槽结构和操作参数优化提供了较好的理论指导和参考价值。本论文主要研究工作包括:(1)模拟计算比较了动静组合桨搅拌槽和单一动态桨搅拌槽内部的流场特性,考察这两种搅拌槽中流体的流场结构、轴向和径向速度分布,从而为动静组合桨能够强化调控流场,促进流体混合,强化传质提供理论依据。结果表明动静组合桨搅拌槽相比于单一动态桨搅拌槽内流体的轴向速度提高了1.05倍,径向速度提高了34.44%,促成流体更好的混合效果。通过实验表明静态桨的加入能够提高动静组合桨搅拌槽的浸出率25%-30%。(2)建立了不同数量静态桨的动静组合桨搅拌槽模型,通过对其进行数值模拟研究,获得了搅拌槽内流体的速度场分布、轴向速度分布、湍动能分布、湍动能耗散率分布以及固含率分布。结果表明在相同功耗条件下,含有四根静态桨的动静组合桨搅拌槽比含有五根静态桨的动静组合桨搅拌槽更能够增大轴向速度,将其最大值提高了12.5%,促进了搅拌槽中流体的轴向对流循环。并且将其湍动能的最大值提高了25.41%,湍动能耗散率的最大值提高了28.35%,更能够增大动静组合桨搅拌槽的湍动程度。含有四根静态桨的动静组合桨搅拌槽能够减少搅拌槽底部的固含率5.1%,增大固体颗粒的悬浮程度,使搅拌槽中的固体颗粒分布更为均匀。(3)对不同动静桨间距的动静组合桨搅拌槽中的流体流动特性进行了数值模拟研究,分析了流场结构、轴向速度分布、湍动能场分布、湍动能耗散率分布、压力场分布、尾涡结构分布、固体颗粒的悬浮状态。结果表明:相比动静桨间距为45mm、动静桨间距50mm的搅拌槽,动静桨间距为40mm的动静组合桨搅拌槽能将动静组合桨搅拌槽内的轴向速度分别提高2.71倍和2.27倍,搅拌槽底部的湍动能增加了20.8%和44%,湍动能耗散率提高了1.85倍、2.54倍,进一步减少固体颗粒在搅拌槽底部的沉积量,增大固体颗粒的悬浮程度,提高固液两相的混合效率,强化传质。(4)通过对搅拌槽底部加入不同形状的锥形槽,对改进后的动静组合桨搅拌槽中的流体流动特性进行了研究,获得搅拌槽内流场结构、轴向速度分布、湍动能场分布、湍动能耗散率分布、固体颗粒的悬浮状态以及固含率分布。结果表明动静组合桨搅拌槽底部形状的改变对固体颗粒的运动轨迹没有影响,不影响流体的混合迹线。但搅拌槽底部中心部分有圆形锥台(半)的动静组合桨搅拌槽中湍动能、湍动能耗散率的最大值比搅拌槽底部全部有圆形锥台的搅拌槽分别提高了2%、2.55%。且搅拌槽底部中心部分有圆形锥台(半)的动静组合桨搅拌槽底部的固含率低于搅拌槽底部全部有圆形锥台、无圆形锥台的动静组合桨搅拌槽。(5)通过对动态桨转速分别为600rpm、800rpm、1000rpm、1200rpm的动静组合桨搅拌槽进行数值模拟,获得速度场、轴向速度分布、湍动能场分布、湍动能耗散率分布以及固含率分布。结果表明:动态桨转速为1200rpm时的动静组合桨搅拌槽中的流体分布范围更为广泛;湍动能数值最大;能够进一步增大搅拌槽的湍动能耗散率,使流体湍动更剧烈;动静组合桨搅拌槽内底部沉积的固体颗粒最少,固液混合分布范围更大,有利于固体颗粒的悬浮。