稀土萃取混合澄清槽內攪拌過程強化.pdf

1、稀土元素具有優(yōu)良的光、電、磁等物理特性，被譽為“現代工業(yè)的維生素”和“新材料寶庫”，然而稀土資源冶煉技術粗放、產業(yè)結構不合理、生產過程污染嚴重、資源利用率低下，已成為我國稀土產業(yè)面臨的嚴峻問題。過程強化技術是解決過程工業(yè)“高能耗、高物耗和高污染”問題的有效手段，可望從根本上變革稀土冶煉的面貌。為此，深刻認識稀土冶煉過程中的系統動力學行為和演變機制，指導稀土冶煉過程強化技術的開發(fā)和應用，具有重要的理論意義和現實價值。
　　本文以稀土

2、分離使用最廣泛的混合澄清槽為研究對象，從攪拌過程強化入手，以煤油和水為工作介質代替萃取劑和稀土離子溶液進行油水兩相的混合澄清實驗。實驗選擇新型雙層剛柔組合槳作為攪拌槳，通過研究攪拌槳轉速、柔性片材質、柔性片尺寸（長度、寬度等）以及剛柔組合槳形式對混合澄清槽內流體流場和混沌特性參數的影響，結合小波分析和Matlab軟件，計算最大Lyapunov指數（LLE）和多尺度熵（MSE），研究攪拌槽內流體的混沌混合特性；借助計算流體動力學模擬，分析

3、混合澄清槽內油/水兩相流體流動情況，明確其流場結構以及強化流體混沌混合的方法，為混合澄清槽的設計和應用提供理論基礎，指導稀土冶煉過程強化技術的開發(fā)。
　　本文主要研究結論如下：
　?、賱側峤M合槳通過自身的多體運動強化了流體運動特性，抑制了流場中的對稱性結構，并且消除了上下兩層槳葉間的混合隔離區(qū)，使更多的流體進入混沌混合狀態(tài)。在混合達到最佳狀態(tài)時，雙層槳體系，剛性組合槳體系和剛柔組合槳體系的LLE分別為為0.018、0.055

4、、0.057。
　?、趧側峤M合槳通過剛-柔-流的非線性耦合運動實現能量的有效耗散，使整個槽內流體的能量分布更為均勻，流場結構呈現出了較好的軸對稱性。在75rpm時，組合槳體系的多尺度熵較雙層槳有很大提高，而剛柔組合槳的混合效果最優(yōu)。
　?、墼趧側峤M合槳材質選擇上，軟質PVC更能強化流體混沌混合。在組合槳結構方面，柔性片長度與層間距比值d為1.2時，混合室內流體混沌混合最好；而隨著柔性片寬度的增加剛柔組合槳的混合能力也不斷提升