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稀土萃取混合澄清槽的搅拌过程

时间:2022-04-29 点击:116 本文链接:www.bxgjbg.com/News/56.html

混合澄清槽主要由搅拌槽和澄清槽组成,是稀土萃取工艺应用最为广泛的分离设备,其混合室内流体的混合程度会直接影响单级萃取澄清设备的工作效率。对于液-液分散体在搅拌槽中的研究主要集中在两相、破损和液滴聚结的分散特性。混合澄清槽中液-液萃取是一个典型的远离平衡态的非线性过程,是一个不可逆的物理化学过程。

因此,混合澄清槽中液-液混合是包含时空混沌行为的非常复杂的混合过程。研究发现,提高搅拌槽内流体混合效率的有效方法就是破坏系统的周期性和对称性,减小规则区,增加流动中的混沌区域。

到目前为止,关于搅拌槽内混沌混合的研究主要有变速搅拌、偏心搅拌、往复搅拌、射流搅拌等方法,这些方法都是从搅拌器的运动方式入手,通过对流体的动力学扰动来破坏流场的周期性,在流体内部诱发混沌,提高流体混合效率。然而这些方法对设备的驱动装置要求高,设备稳定性差,搅拌过程能耗高。为此,本课题从搅拌桨的结构考虑,提出一种双层刚柔组合搅拌桨。

刚-柔组合搅拌桨,可提高锰矿浸取率,缩短浸矿时间。分析了柔性锚式搅拌桨的流-固耦合行为,发现流体对柔性桨变形有重要影响。这些研究表明,合理设计刚柔组合搅拌桨结构,能强化流体实现高效节能混合。目前,关于液-液两相体系中桨叶结构和混沌特性之间的相关性研究比较少。

(1) 双层刚柔组合桨通过自身的多体运动强化流体的运动特性,抑制了流场中的对称性结构,且消除了上下两层桨叶间的混合隔离区,使更多的流体进入混沌混合状态。在转速为90 rpm 时,双层刚柔组合桨体系便能达到较好混沌混合效果,并获得较好的速度流场结构。

(2) 双层刚柔组合桨通过刚-柔-流耦合运动实现能量的有效耗散。软质PVC 更能强化流体混沌混合;相同转速下,柔性片长度与层间距比值d 为1.2 时,混合室内流体混沌混合最好。

(3) 相同转速下(90 rpm),随着柔性片宽度的增加,两相流体的混合效果也越来越好;在柔性片宽度为D/10 时,澄清室内油水两相也能较好的分离。

(4) 双层刚柔组合桨主要通过改变流场结构和能量耗散方式这两方面强化了流体的混沌混合,达到均匀混合所需的转速仅为普通双层搅拌桨的2/3,实现了高效、节能混合。


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