離子型稀土礦滲濾浸出過程模擬與分析.pdf

1、對于離子型稀土礦滲濾浸出工藝中存在的問題，目前絕大部分研究者都采用實驗的方法進行研究。然而，由于受到檢測手段或檢測儀器的精度限制，通過實驗的方法無法對稀土礦填充孔隙內部的反應傳遞等現(xiàn)象進行準確的描述，也難以得到浸出過程中瞬變的非平衡態(tài)數(shù)據(jù)，這對稀土浸出過程的強化和創(chuàng)新造成了很大的障礙。隨著計算機科學的迅速發(fā)展，數(shù)值模擬方法相比于實驗方法的優(yōu)勢逐漸凸顯，這就為稀土滲濾浸出過程的數(shù)值模擬提供了可能。
　　針對目前實驗研究方法存在的不足

2、，本研究在驗證了模型和程序有效性的基礎上，首先采用格子Boltzmann模型對離子型稀土礦浸出的流體流動過程開展了數(shù)值模擬，從而觀察到了稀土礦復雜孔隙中流體繞稀土礦顆粒流動的繞流現(xiàn)象和沿著大孔隙集中流動的優(yōu)勢流現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)時平均孔隙流速隨著填充稀土礦的軸向孔隙率波動變化而在流速值2.0 mm/s上下波動，說明了填充稀土礦的孔隙結構對流體的孔隙流速有明顯的影響作用。
　　在此基礎上嘗試將耦合傳質的格子Boltzmann模型用于稀

3、土浸出溶質傳遞過程的模擬研究，得到了稀土浸出溶質傳遞過程中伴隨流體流動的溶質濃度分布；并探討了不同浸出流速和溫度條件對溶質傳遞過程的影響，發(fā)現(xiàn)浸出流速的增大將引起平均孔隙流速增大以及平均浸出液濃度減小，然而升高溫度雖然可以使平均浸出液濃度增大但也存在一定的限制，從而確定了在浸出流速為0.25~0.35 mm/s、浸出溫度為25℃的條件下溶質傳遞效率最高；此外還驗證了模擬所得舍伍德數(shù)Sh隨雷諾數(shù)Re的變化關系與多孔介質傳質的經驗關系式吻合

4、，說明了耦合傳質的模型可以比較準確地預測稀土浸出過程的溶質傳遞規(guī)律。
　　接著實現(xiàn)了耦合反應的格子 Boltzmann模型并對離子交換化學反應過程進行模擬，在觀察到浸出劑溶液于浸出柱內自上而下呈現(xiàn)濃度分帶現(xiàn)象的同時得到了流出曲線；然后以稀土單顆粒浸出反應為例，對未反應收縮核模型描述的固相更新過程實現(xiàn)了模擬，由此發(fā)現(xiàn)了未反應固體核的界面因受到流體流動的影響而在各方向上產生不均等縮進的現(xiàn)象，并驗證了模擬所得舍伍德數(shù)Sh隨雷諾數(shù)Re的變