鈣化渣碳化過程的水模型研究.pdf

1、本文針對課題組提出的用于處理低品位鋁土礦和赤泥的“鈣化-碳化法”中核心環(huán)節(jié)-碳化過程進(jìn)行研究，加壓碳化是涉及氣-液-固三相的漿態(tài)反應(yīng)過程，因此氣-液-固反應(yīng)器成為該新方法的核心設(shè)備，本課題組創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)并制作了新型碳化反應(yīng)器，通過基于相似原理建立的水模型實(shí)驗(yàn)，在空氣-水-玻璃珠和CO2-NaOH水溶液體系中，使用高速攝像機(jī)拍照，采用圖像分析的方法，研究表觀氣速、表觀液速、反應(yīng)器高徑比和不同高度下氣液兩相混合規(guī)律;并研究了不同操作條件下碳

2、化反應(yīng)器中的氣含率、固含率和CO2吸收速率，反映出碳化反應(yīng)器中氣體的攪拌和氣泡微細(xì)化效果，得到以下結(jié)論:
　　(1)由水模型的圖像分析可知，碳化反應(yīng)器中氣泡較小，氣液混合效果非常好，隨著表觀氣速、表觀液速和高徑比增大，其氣泡微細(xì)化效果越來越好。在同一個反應(yīng)器中，其中部氣泡微細(xì)化效果最好。
　　(2)反應(yīng)器內(nèi)表觀氣速越大氣含率也越高，表觀液速的增大使氣含率略有降低，隨液固比和高徑比的增大氣含率也逐漸變大，通過量綱分析的方法，得

3、到在本實(shí)驗(yàn)條件下氣含率的準(zhǔn)數(shù)方程關(guān)聯(lián)式為:εG=3.97×e-7n0.550m0.8674（Ugρgd1/μg）0.996（ULρ1d2/μ1）-0.164
　　(3)反應(yīng)器中心軸線的處的固含最為均勻且軸向位置分布變化不大，而其他徑向位置處的固含的軸向變化從底部到頂部呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。表觀氣速對固體顆粒在反應(yīng)器軸向中部的分布影響不大，當(dāng)氣速低于7.07m·s-1時，因反應(yīng)器內(nèi)氣體吸力不足而使固體顆粒在軸向分布從底部到頂部越來

4、越少。表觀液速對固含的影響僅在反應(yīng)器頂部靠近溢流管的部位比較大。
　　(4)容積傳質(zhì)系數(shù)隨表觀氣速增大而增大，CO2利用率隨表觀氣速增大而逐漸減小，但是不成線性關(guān)系下降;低氣體流量下，容積傳質(zhì)系數(shù)在表觀液速增加的條件下反而變小，同時CO2利用率也隨表觀液速增大而減少;高氣體流量下，容積傳質(zhì)系數(shù)和CO2利用率隨表觀液速增大變化不大;容積傳質(zhì)系數(shù)隨高徑比增大而減小，CO2利用率隨高徑比增大而減小。在本實(shí)驗(yàn)條件下，容積傳質(zhì)系數(shù)準(zhǔn)數(shù)方程可

5、以表示為:
　　在小氣體流量下，容積傳質(zhì)系數(shù)準(zhǔn)數(shù)方程為:反應(yīng)前期:AK/V=5.691×e-5×m-1.348×（UGd1/VCO2）0.716×（ULd2/XH2O）-0.787反應(yīng)中期:AK/V=3.323×e-5×m-1.966×（UGd1/VCO2）0.906×（ULd2/VH2O）-0.606反應(yīng)后期:AK/V=2.751×e-5×m-1.674×（UGd1/XCO2）1.152×（YLd2/VH2O）-1.961

6、>　　在大氣體流量下，容積傳質(zhì)系數(shù)準(zhǔn)數(shù)方程為:反應(yīng)前期:AK/V=5.381×e-5×m-1.348×（UGd1/VCO2）0.716反應(yīng)中期:AK/V=1.62×e-5×m-1.966×（UGd1/VCO2）0.906反應(yīng)后期:AK/V=1.27×e-5×m-1.674×（UGd1/XCO2）1.152
　　(5)通過以上研究可以得到在鈣化渣碳化過程的水模型實(shí)驗(yàn)中，在表觀氣速為21.23m·s-1、表觀液速為1.769m·s-1