离子型稀土矿浸出过程的数值模拟

稀土元素具有优异的物理化学性质,包括在光学、电学、磁学性能等方面表现出色,在军工、光纤通信、航天航空等高新技术核心科技领域具有难以替代的作用。当前稀土矿的浸出效率不高,提升其浸出效率并深入了解其内部反应机制具有重要意义。对于深入理解浸出过程的内部反应机制在实验研究中面临直接观察和测量的困难,本工作基于计算流体力学方法融合收缩未反应芯模型构建了二维机理仿真模型,采用经验证的该模型研究浸出过程中的组分变化及孔隙率、浸取剂初速度对浸取过程的影响。结果表明:稀土矿层体积分数在反应600min后从初始的65%减少至58.4%;稀土矿孔隙率变大时稀土浸出率反而越小;浸取剂入口流速越大稀土浸出率越大,但增幅放缓,在追求较大的稀土浸出率的同时,为了有效控制生产成本,建议入口流速控制在0.004~0.006m/s之间。

竖式炉窑气固换热与反应的协同强化

竖式炉窑内动量、能量、质量传递和化学反应之间是相互影响的,建立炉内能质传递和化学反应间的协同耦合关系对竖炉节能降耗增产有重要意义.本文探讨了颗粒有序堆积单元结构通道内流动换热反应的场协同原理.为深入研究竖炉内炉料堆积下的多物理场间协同强化关系,针对简单立方(SCC)、体心立方(BCC)和面心立方(FCC)有序堆积方式下的颗粒堆积单元结构通道,本文采用CFD软件对其流动换热反应过程进行数值模拟,对比了其中两种颗粒雷诺数条件(Re_(p)=200和Re_(p)=2000),并探讨其传热传质场协同原理.模拟结果表明:在整体上看,FCC堆积方式的整体换热和反应速率最大,在流动方向上对温度降低的影响最为显著,且流动速度对温度分布的影响相对较小,SCC结构则刚好相反.针对气固反应,BCC堆积方式的整体传热、传质场协同数最大,当Re_(p)=2000时,平均值分别在130和260.在空气流动方向上,场协同数(传热/传质)、颗粒表面对流换热系数和反应速率呈周期性振荡,且在传热和传质场协同数较大的区域,其颗粒表面对流换热系数和反应速率也较大.