【摘 要】
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我国盐湖镁资源丰富,仅柴达木盆地的镁盐储量就约50亿吨,略高于我国菱镁矿资源储量。同菱镁矿相比,盐湖镁资源杂质较少,是作为生产镁质精深加工产品的首选原料,然而,目前我国乃至世界以盐湖镁生产的镁质产品不足10%。由于盐湖镁资源化技术的空白,盐湖镁作为生产高品质镁产品的首选原料却未能得到有效资源化,形成了“镁害”。直到2004年,中南大学徐徽提出了盐湖镁资源化利用技术并将其在西部镁业实施,开创了我国盐
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我国盐湖镁资源丰富,仅柴达木盆地的镁盐储量就约50亿吨,略高于我国菱镁矿资源储量。同菱镁矿相比,盐湖镁资源杂质较少,是作为生产镁质精深加工产品的首选原料,然而,目前我国乃至世界以盐湖镁生产的镁质产品不足10%。由于盐湖镁资源化技术的空白,盐湖镁作为生产高品质镁产品的首选原料却未能得到有效资源化,形成了“镁害”。直到2004年,中南大学徐徽提出了盐湖镁资源化利用技术并将其在西部镁业实施,开创了我国盐湖镁利用的先河。其技术的核心是先向卤液中添加沉淀剂,再将反应得到的碱式碳酸镁或者氢氧化镁固体沉淀充分煅烧得到轻烧氧化镁。诚然,两步法是一种技术变革。但从化学反应原理上看,盐湖镁可以采用一步法直接生产氧化镁。尽管学术界进行了近十余年的探讨,但至今没有破解这个理论和技术难题。基于此,本研究团队联合东北大学、辽宁东大粉体工程技术有限公司,基于西部镁业的技术需求,依据辽宁东大粉体工程技术有限公司30年的粉体工程实践,提出一体化喷雾热解工艺流程,并研制雾化热解炉。本文即针对于此项技术攻关中的雾化理论问题加以研究,为后续的中试工程和技术攻关提供理论支撑。主要研究内容及创新如下:（1）根据热解炉雾化要求,确定了喷雾形状为实心圆锥形的内混式两相流喷嘴,搭建了处理量为100L/h的雾化实验平台,初步研究了喷嘴的雾化特性。实验表明,喷嘴的气液质量比、供气压力、注液孔直径是影响雾化质量的主要因素。其中,随气液质量比、供气压力增加,注液孔直径减少时,雾化锥角增加。在实验工况下,保持供气压力一定,气液质量比由0.023增至0.094,雾化锥角由15.4°增至39.7°;保持处理量与供气压力一定,注液孔直径由1.0mm增至2.0mm,注液通道面积由0.79mm~2增至3.14mm~2,雾化锥角由29.8°减至19.6°。（2）为进一步研究雾化特性,建立了基于双Euler法数值计算模型研究喷嘴内部流体特性;将喷嘴内部流体域出口信息作为喷嘴外部流体域进口信息,籍此建立基于Euler-Lagrange法模型研究喷嘴外部喷雾特性。研究表明:影响雾化质量的主要因素有注液孔直径、注气孔个数、混合腔长度与喷嘴出口直径比、供气压力、处理量/液体流量。其中,当处理量和供气压力一定,注液孔直径由1.0mm增至2.5mm时,注液通道面积由0.79mm~2增至4.91mm~2,雾化锥角减小,喷雾贯穿距、算术平均直径AMD、索特尔平均直径SMD增加;注气孔由3个增至6个时,注气通道面积由9.42mm~2增至18.85mm~2,喷雾贯穿距减少,雾化锥角变化较小,AMD、SMD先减小后增大;混合腔长度与喷嘴出口直径比由3增至4.5时,雾化锥角增加,喷雾贯穿距、AMD变化较小,SMD先减少后增加。当处理量与喷嘴结构参数一定,供气压力由0.2MPa增至0.5MPa时,空气流量由0.50m~3/h增至1.31m~3/h,气液质量比由0.016增至0.104,雾化锥角、喷雾贯穿距增加,AMD、SMD减少。当供气压力与喷嘴结构参数一定,处理量由40L/h增至100L/h,气液质量比由0.149降至0.023,雾化锥角减少,喷雾贯穿距、AMD、SMD增加。（3）根据实验和数值计算结果,确定处理量为80L/h喷嘴的适宜参数为:注液孔直径1.0mm,直径2.0mm的注气孔4个,混合腔长度与喷嘴出口直径比4.5,供气压力0.5MPa,此时SMD可达到40.58μm,雾化质量最高。
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