稀土氟化氣流場(chǎng)與氟化爐裝備結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系研究.pdf

1、當(dāng)前海內(nèi)外稀土氟化物制備火法工藝中，HF氣體法直接采用氟化氫氣體與氧化稀土混合后，在高溫下氟化反應(yīng)制備。實(shí)驗(yàn)表明,這是工業(yè)制備稀土氟化物的最好方法。在干法冶煉的設(shè)備中，主要使用氟化爐制取稀土氟化物。HF氣體法目前通用的裝備為臥式氟化爐，但臥式爐由于結(jié)構(gòu)原因，爐內(nèi)上下層間的HF氣流濃度不均勻性較為明顯，從而使氧化稀土轉(zhuǎn)化為氟化稀土的轉(zhuǎn)化率不一致，造成氟化氫氣體的利用率不高。
　　本文運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)借用ANSYS WORBE

2、NCH FLUENT軟件，對(duì)臥式爐和優(yōu)化后的立式氟化爐內(nèi)爐的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。觀察氟化爐內(nèi)流場(chǎng)的分布，以氟化氫氣體的速度和壓力分布均勻性為依據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析，得到更優(yōu)越的爐型。具體工作如下：首先闡述了流體動(dòng)力學(xué)基本原理，依次建立了氟化爐的幾何、數(shù)學(xué)模型，然后使用FLUENT求解模型并對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。分析結(jié)果表明：
　?。?）立式氟化爐的速度和壓力分布皆比臥式氟化爐更加均勻；
　?。?）兩氟化爐均存在氣體滯留區(qū)現(xiàn)象，而對(duì)立

3、式爐型還有待進(jìn)一步優(yōu)化。
　　針對(duì)分析結(jié)果中立式氟化爐呈現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行如下改進(jìn)：
　?。?）進(jìn)氣管內(nèi)伸至每層料盤(pán)反應(yīng)區(qū)入口處；
　?。?）對(duì)爐膽底部邊角結(jié)構(gòu)采用圓底形式；
　?。?）對(duì)料盤(pán)采用圓滑邊角結(jié)構(gòu)；
　　（4）集氣罩設(shè)置成圓弧頂結(jié)構(gòu)。
　　結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定后，對(duì)各改進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)比分析模擬結(jié)果顯示：
　　（1）兩改進(jìn)氟化爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行氟化反應(yīng)時(shí)，氣體分布更加均勻；
　　

4、（2）兩改進(jìn)氟化爐結(jié)構(gòu)均消除了氟化反應(yīng)區(qū)域周圍的渦流中心。
　　最后介紹了結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的氟化爐的制造過(guò)程，并就氟化率曲線進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，兩結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的氟化爐，每層氟化氫氣體的分布更均勻，氟化率曲線波動(dòng)較小，驗(yàn)證了仿真結(jié)果及分析的正確性，均達(dá)到了預(yù)期的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化效果。
　　運(yùn)用ANSYS軟件模擬氟化爐內(nèi)流場(chǎng)的分布，明確了存在的氣體滯留區(qū)域，并對(duì)滯留區(qū)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模擬。但是軟件模擬和現(xiàn)實(shí)狀況，還存有一定的誤差和缺