现代钢铁生产流程中,普通铁水预处理工艺成为最大限度降低钢中硫含量,生产高洁净度钢的关键工序之一。课题组在综合颗粒镁脱硫和KR法脱硫技术的基础上,提出了“原位法机械搅拌脱硫”的新思路。即以MgO镁基脱硫剂取代颗粒镁,在铁水中原位生成金属镁蒸汽,靠惰性载气喷吹带入铁水熔池并在机械搅拌的作用下使其分散在熔池内,从而达到提高镁脱硫效率的目的。本文围绕“原位法机械搅拌脱硫”的新思路,对新型喷气式搅拌反应器的混合过程进行研究。首先采用电导率法测定了搅拌、喷吹、喷吹加搅拌三种不同工艺下反应器内流体的混合时间。然后使用Fluent等软件对于不同转速、不同浸入深度、不同偏心度以及不同桨叶的流场、浓度场以及混合时间进行数值模拟,并将模拟值与实验值相对比,其模拟值与实验值吻合较好。最后在搅拌的基础上喷吹气体,通过改变转速、气流量相关参数,进一步研究气液两相流的混合过程。本文研究主要取得结论如下:无论在喷吹还是喷吹加搅拌时,加大气流量,都可以缩短混合时间。对于单喷吹加大气流量,缩短混合时间更为明显;无论在搅拌还是喷吹加搅拌时,增大转速,都可以缩短混合时间。但当转速增加到一定程度,混合时间不再发生显著变化。在单独搅拌时,改变浸入深度对搅拌槽局部流场、浓度场影响较大,对整体混合时间的影响不大,浸入深度并不是越大越好;改变偏心度对搅拌槽局部流场、浓度场影响较大,对整体混合时间的影响不大,随着偏心度的增加混合时间逐渐增长;增加搅拌桨翼长或翼厚,都可以有效地缩短混合时间。在喷吹的同时进行搅拌,转速越大,液面形成的漩涡越大,气体在搅拌桨周围聚集的越严重,越不利于气体在熔池中的分散;气流量越大,液面形成的漩涡越小,气体到达液面的时间越短,液面越不稳定。