钙化渣碳化反应器内气液两相流的数值模拟.pdf

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1、·22·有色金属(冶炼部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn)2014年第8期doi：10．3969’／J．issn．10077545．2014．08．006钙化渣碳化反应器内气液两相流的数值模拟章俊，冯亚平，张邦胜，刘燕，张廷安(1．北京矿冶研究总院，北京100160；2．东北大学，沈阳110819)摘要：利用ANSYS13．0／Fluent软件对钙化渣碳化反应器内气液两相流动进行模拟计算。对比水模型试验结果，模拟得到的气体分布及反应器内平均气含率变化趋势与试验结果一致，证明本研究采用双欧拉模型模拟分析钙化渣碳化反应器内的宏观流动行为是可行的。研究结果对钙化

2、渣碳化反应器的设计及应用具有一定的参考价值。关键词：钙化渣碳化反应器；数值模拟；气体分布；气含率中图分类号：TQ027．32；TF821文献标志码：A文章编号：1007—7545(2014)08—0022—04NumericalSimulationonGas‘liquidTwoPhaseFlowinCarbonationReactorofCalcifiedResidueZHANGJun，FENGYa—ping，ZHANGBang—sheng，LIUYan，ZHANGTing—an(1．BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMe

3、tallurgy，Beijing100160，China；2．NortheasternUniversity，Shenyang110819，China)Abstract：Thegas—liquidtwophaseflowincarbonationreactorofcalcifiedresiduewasnumericallysimulatedbycommercialsoftwarepackagedasANSYS13．0／Fluentandcomparedwithwatermodelexperimentdate．Theresultsshowthatsimulationresul

4、tsofgasdistributionandsimulationdateofreactor’Schangetendencyonaveragegasholdupareinaccordancewithtestdata．ItisprovedtobefeasibletoapplyEulerian—EulerianModelsimulationtoanalyzemacroscopicflowbehaviorofreactor．Thisresultprovidesreferencevaluefordesignandapplicationofcarbonationreactor．Key

5、words：carbonationreactorofcalcifiedresidue；numericalsimulation；gasdistribution~gasholdup目前，全世界90％以上的氧化铝采用拜耳法生成有硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝，最后通过低温溶产1]。但拜耳法产生大量的赤泥，赤泥中含碱，使得铝即可得到主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥的应用成为世界性难题；赤泥中含铝，氧化铝的赤泥，可直接用于水泥工业，从而实现铝土矿资源的理论收率随铝土矿品位的降低而降低，故拜耳法不循环。钙化转型渣碳化过程涉及气一液一固三相，适用于低品位铝土矿。针对以上问题，课题组从

6、改属于复杂的三相浆态床体系。本文运用AN—变赤泥结构入手，提出了钙化一碳化一尾渣水泥利SYS13．0／Fluent软件对碳化过程的核心设备钙化用的新方法_3_。该方法首先通过钙化处理将低品渣碳化反应器内的宏观流动行为进行数值模拟。对于多相流的数学模型，前人主要有两种研究方法，一位铝土矿或赤泥全部转化为钙铝硅化合物(即水化是拟两相流模型l4]；二是气液固三相流体力学模石榴石)，再用CO对其进行碳化处理，产物主要组收稿日期：201402—17基金项目：国家自然科学基金资助项目(u1202274)作者简介：章俊(1987一)，男，安徽广德人，硕士，助理工程师2014年第8期有色

7、金属(冶炼部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn)·25·Afundamentalapproach[J]．ChemicalEngineeringSci—3结论ence，1990，45(8)：2325—2332．[6]LIYong，ZHANGJP，FANLS．Numericalsimulation1)模拟得到的气体分布与试验拍摄的气体分布ofgas—。liquid—-solidfluidizationsystemsusingacombined一致，模拟得到的反应器内平均气含率变化趋势与CFD-VOF—DPMmetho