【摘 要】
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晶种分解是通过拜耳法生产氧化铝的关键工艺之一,它不仅影响氧化铝产品的质量和数量,而且直接影响循环效率和其他工艺。目前针对拜尔法生产氧化铝晶种分解过程中搅拌性能等信息的研究相对较少。由于传统种分槽的搅拌桨大多以轴向搅拌方式为主,普遍存有能耗低、槽底结疤多、料浆搅拌不均匀等缺点,不过随着机械搅拌技术的日益成熟,更多具有高性能的搅拌桨相继开发。本文主要采用一种新型搅拌桨HSG/HQG对机械搅拌种分槽内固
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晶种分解是通过拜耳法生产氧化铝的关键工艺之一,它不仅影响氧化铝产品的质量和数量,而且直接影响循环效率和其他工艺。目前针对拜尔法生产氧化铝晶种分解过程中搅拌性能等信息的研究相对较少。由于传统种分槽的搅拌桨大多以轴向搅拌方式为主,普遍存有能耗低、槽底结疤多、料浆搅拌不均匀等缺点,不过随着机械搅拌技术的日益成熟,更多具有高性能的搅拌桨相继开发。本文主要采用一种新型搅拌桨HSG/HQG对机械搅拌种分槽内固-液两相混合体系作了深入系统的研究,并结合CBY桨与Intermig桨,通过PIV技术研究了搅拌槽内部各类型搅拌装置流场特性;同时在晶种分解实验研究搅拌对其影响,并在不同搅拌桨型及转速条件下对晶种分解产品进行粒度与形貌分析。通过对固-液搅拌槽的水模型实验研究发现,在相同实验条件下,相比较CBY桨与Intermig桨,HSG/HQG桨下的底部和轴向均匀度都得到了改善,且功率消耗大大降低,达到临界悬浮转速更低。随着搅拌转速度的提高,底部和轴向均匀度均得到了较大的改善,但同时功耗大大增加,临界悬浮转速随着搅拌时离底距离的增加而变大;且当离底距离C/T=0.12时,槽内整体的均匀度最低,说明在C/T=0.12下的颗粒之间更能够得到混合,搅拌效果得到较大的改善;对模型进行二级放大,得到相似放大后,相同条件下颗粒的混合与分布均得到较大改善。通过PIV流场实验研究发现,与CBY桨和Intermig桨相比,HSG/HQG桨下的整体流场绝对速度矢量更大且分布均匀,有利于溶液与颗粒之间得到均匀混合,易获得粒度大、强度高的氢氧化铝产品;同时在相同HSG/HQG桨下,随着搅拌转速的提高,流场绝对速度矢量越大且分布均匀,晶种中大量的细颗粒相互之间容易聚集在一起并产生粘连,此时有利于氢氧化铝晶体之间形成大量附聚,易获得粒度大、强度高的氢氧化铝产品。通过对底部均匀度的因次分析发现,底部均匀度与弗雷德数有一定的关系,它们之间的关系满足Um=1.48Fr-0.19,且计算得到的结果与实验测量的结果误差在8%以内;通过对搅拌功率的因次分析发现,搅拌功率与雷诺数有一定的关系,它们之间的关系满足P=0.33n2.8D4.8,且计算结果与实验结果误差在10%以内。为工业上大型种分槽的改进和放大提供了理论依据。通过固-液搅拌槽的晶种分解实验发现,在相同实验条件下,相比较CBY桨与Intermig桨,HSG/HQG桨下的晶种分解速度更快,整体分解率更高;随着搅拌转速的提高,分解速度加快,分解率得到提升。分解曲线整体呈上升趋势,先陡后缓;通过对产品粒度、磨损指数、比表面积及形貌分析得到,在相同的搅拌转速下,新型搅拌桨HSG/HQG相比于其他两桨,获得的产品粒度更粗、强度更高;随着搅拌转速的提高,同样有利于获得质量好、强度高的种分产品。
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