高寒地区生物氧化预处理过程温度场分布模型研究

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生物氧化提金工艺中,生物氧化预处理是最为关键的工序之一。生物氧化还原电位(Oxidation reduction potential,ORP)是细菌活性的具体体现,ORP是表征生化反应的重要指标。生物氧化预处理过程是一个具有长流程、非线性、大滞后的复杂过程。它利用生物技术,通过细菌让包裹在金矿石外面的含砷、含硫金属矿物氧化,再将暴露的金矿石提取出来。  对于生物氧化槽这种大型空间结构,易受极端天气、昼夜温差的影响,尤其是位于气温波动频繁、常年大风天气的高寒地区,温度会随时间、空间的变化而构成一个不确定的温度场,严重影响细菌的活性、繁殖和氧化还原反应的进程。为细菌营造良好的繁殖环境、提高其活性,生物氧化预处理过程中对于提高矿物处理效率、降低处理成本具有重要作用。鉴于这种情况,已有的温度描述模型并不能完全反映出高寒地区生物氧化槽内温度场的变化。  本文从热分析入手,研究建立基于时空域的温度场分布模型,通过分析进一步制定生物氧化槽内温度的控制策略。  (1)本研究以工业实际为背景,通过对生物氧化槽温度场当前时刻水平、垂直梯度的研究,根据生物氧化提金的实际过程构建温度场模型;  (2)在温度场模型的基础上,增加外界作用载荷(温度、风力的变化等不确定因素),构建高寒地区不确定性温度场模型,采用有限元法进行温度场分析,使用FLUENT模拟温度场的分布;  (3)根据高寒地区不确定性温度场模型的分析,从控制方法及设备设计两方面进一步对生物氧化槽内温度控制提供指导策略。
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