置换柱式湿法炼锌浸出液净化装置传质过程研究

发布时间：2022-12-10 02:00

　　摘要：锌浸出溶液的净化是湿法炼锌过程中的一个重要工序,针对传统净化设备普遍存在锌粉悬浮控制困难、反应效率低、锌粉耗量大等问题,本文提出一种置换柱式净化装置,并对其内部传质过程进行了实验及数值模拟研究,为其结构参数及操作参数的设计提供理论指导。 本文通过构建置换柱式湿法炼锌浸出液净化装置,并开展置换柱内除杂过程的实验研究,分析了锌粉粒径、流体流速、反应器结构尺寸等参数对除杂效果的影响规律以及各种条件下的传质规律。同时,通过数值模拟的方法,对单根置换柱内流速分布和浓度分布,以及置换柱式净化装置内流速分布进行模拟,并对置换柱式净化装置进行了设计。主要研究结论如下： 1)净化效率随着流速的增加而减小,随锌粉粒径的减小及置换段长度的增加而增大,为保证柱内压力不影响净化效果及操作,不宜使用粒径小于0.45mm的锌粉。 2)在0.05～0.7cm/s的流速范围内,传质系数kc在3.94×10-7～2.76×10-6m/s之间,且随着锌粉粒径的减小及流速的增大而增大。置换柱内传质过程可表示为：Sh=0.1069·Re0.5·Sc0.33（0.3＜Re＜0.6）。实际生产中的浸出液因受... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 湿法炼锌
    1.2 湿法炼锌浸出液传统净化方法及其研究进展
        1.2.1 铜镉净化工艺
        1.2.2 铜镉净化设备
        1.2.3 净化效率的影响因素
        1.2.4 铜镉净化研究进展
    1.3 置换柱式净化装置
        1.3.1 置换柱式反应器的结构特点
        1.3.2 置换柱式反应器的广泛应用
    1.4 置换柱式反应器的研究进展
        1.4.1 置换柱式反应器的结构与操作
        1.4.2 置换内传质过程
    1.5 课题来源及主要研究内容
第二章 置换柱内净化过程实验研究
    2.1 实验装置与实验步骤
        2.1.1 装置及试剂
        2.1.2 实验步骤
    2.2 净化效率与实验方案
    2.3 净化效率影响因素研究
        2.3.1 流体流速及锌粉粒径
        2.3.2 置换段长度
        2.3.3 杂质初始浓度
    2.4 传质系数
        2.4.1 传质系数
        2.4.2 传质系数影响因素研究
        2.4.3 准数方程
    2.5 实际锌浸出液的净化实验研究
        2.5.1 实际锌浸出液净化实验与结果分析
        2.5.2 实际浸出液条件下置换柱的传质系数
    2.6 本章小结
第三章 单根置换柱内传质过程数值仿真研究
    3.1 数学模型
    3.2 物理模型
    3.3 边界条件
    3.4 基准工况下单根置换柱传质过程仿真
        3.4.1 软件平台
        3.4.2 模型验证
        3.4.3 数值仿真结果分析
    3.5 单根置换柱内传质过程影响因素分析
        3.5.1 流体流速
        3.5.2 锌粉粒径
        3.5.3 置换段长度
        3.5.4 置换段内径
        3.5.5 置换柱入口及出口直径
    3.6 本章小结
第四章 置换柱式净化装置流场仿真及结构设计
    4.1 置换柱式净化装置结构设计
    4.2 置换柱式净化装置内流场仿真
        4.2.1 湍流区域数学模型
        4.2.2 物理模型
        4.2.3 边界条件
        4.2.4 置换柱式净化装置内流场分布
    4.3 置换柱式净化装置结构尺寸及操作方式的设计
        4.3.1 净化装置匀流段高度的设计
        4.3.2 净化装置置换柱的设计
        4.3.3 多节净化装置间连接方式的设计
        4.3.4 置换柱式净化装置与传统净化装置优势对比
    4.4 本章小结
第五章 结论与建议
    5.1 主要研究结论
    5.2 建议
参考文献
攻读硕士学位期间主要的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]离子交换树脂处理重金属废水的研究进展[J]. 陈锦绣,李辉辉.  广州化工. 2013(09)
[2]基于Kozeny-Carman方程的水相相对渗透率计算方法[J]. 刘江涛,廖东良,葛新民.  科学技术与工程. 2012(29)
[3]我国铅锌冶炼工艺现状及发展[J]. 李若贵.  中国有色冶金. 2010(06)
[4]离子交换树脂在药物制剂中的应用[J]. 李文秀,马英丽.  中国新技术新产品. 2010(13)
[5]离子交换树脂在水处理中的应用[J]. 郭亚丽.  太原城市职业技术学院学报. 2010(06)
[6]谈谈离子交换树脂在废水处理中的应用[J]. 方强,王楚强.  现代经济信息. 2010(05)
[7]新型MIEX离子交换树脂在饮用水处理中的应用研究[J]. 李为兵,陈卫,戴鸣,刘泽山,袁恒.  净水技术. 2009(05)
[8]离子交换树脂催化酯化研究进展[J]. 塔娜.  广州化工. 2009(06)
[9]浅析锌粉加入方式对湿法炼锌净化除杂的影响[J]. 包崇军,魏霞,张候文,汤顺贤,吴红林.  矿冶. 2009(03)
[10]湿法炼锌净化工艺的选择[J]. 何静,傅永良,吴胜男.  湖南有色金属. 2009(04)

博士论文
[1]湿法炼锌净化过程建模及基于控制参数化的优化方法[D]. 王凌云.中南大学 2009

硕士论文
[1]除镉反应器内多相流动过程数值模拟及优化[D]. 刘萍.中南大学 2011



本文编号：3715829