粉煤灰颗粒细课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,天津大学硕士研究生毕业论文开题报告,预脱硅浆液调配槽流场分析及优化,指导老师：刘丽艳,汇 报 人：李晨辰,天津大学硕士研究生毕业论文开题报告预脱硅浆液调配槽流场分析及,目录,课题背景,2,课题研究内容,3,4,5,实验数据,研究方法,进度安排,1,目录 课题背景2 课题研究内容345实验数据,课题背景,大唐国际高铝粉煤灰项目,1、,内蒙古煤铝共生资源开发利用情况及高铝粉煤灰的产生,内蒙古中西部地区由于特殊的地质背景，在晚古生代煤层及夹矸中赋存大量一水软铝石和高岭石等富铝矿物形成煤铝共生矿产资源。,图,1,准格尔煤田煤,-,铝共生特点,课题背景大唐国际高铝粉煤灰项目 内蒙古中西部地区由于,课题背景,1、,内蒙古煤铝共生资源开发利用情况及高铝粉煤灰的产生,序号,煤田名称,产地名称,资源量,（亿吨）,铝含量（,%,）,粉煤灰中氧化铝含量（,%,）,生产能力,（万吨,/,年）,1,准格尔煤田,准格尔旗,264,10-13,40-51,7000,2,桌子山煤田,乌海、鄂托克,37,9.26-11.6,40,1700,3,大青山煤田,土右旗,20,9.12-11.9,40,1000,4,合计,321,9700,表,1,内蒙古自治区煤铝共生矿产的分布与开采情况,课题背景1、内蒙古煤铝共生资源开发利用情况及高铝粉煤灰的产生,课题背景,1、,内蒙古煤铝共生资源开发利用情况及高铝粉煤灰的产生,这些宝贵的煤铝共生矿物资源并未得到科学合理的开发利用，不仅造成了我国紧缺的含铝矿物资源的大量浪费，而且粉煤灰的运输和大量囤积产生了严重的占地和环境污染问题。,图,2,内蒙古大唐国际托克托电厂储灰场,课题背景1、内蒙古煤铝共生资源开发利用情况及高铝粉煤灰的产生,课题背景,2,、我国的铝土矿资源危机,近年来，随着我国铝工业的高速发展，铝土矿和氧化铝供应短缺的矛盾日益突出。,储量少,人均占有量少,分布不均,不,能满足我国铝工业的发展需求，尤其是能源丰富且适宜发展电解铝工业的内蒙、宁夏、青海、新疆等西部地区，因缺乏天然铝土矿资源，氧化铝全部依赖外购。,课题背景2、我国的铝土矿资源危机储量少人均占有量少分布不均不,课题背景,3、,高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能性,SiO,2,Al,2,O,3,TFeO,MgO,CaO,Na,2,O,K,2,O,TiO,2,MnO,2,P,2,O,5,(Cl),LOI,Total,37.8,48.5,2.27,0.31,3.62,0.15,0.36,1.64,0.012,0.15,0.28,4.91,99.76,表,2,高铝粉煤灰主要元素氧化物的百分含量（,wt%,）,表,3 X,衍射定量分析结果（,wt%,）,分析结果,莫来石,刚玉,玻璃相,61,14,25,远大于普通粉煤灰的,平均值,27.1wt%,以非晶态,SiO,2,为主，,其中的,SiO,2,/Al,2,O,3,（质量,比）高达,12.3,课题背景3、高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能,课题背景,3、,高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能性,添加文本,提高粉煤灰的利用水平，实现这类宝贵资源的高附加值利用,铝土资源危机,粉煤灰提取氧化铝,实现这类粉煤灰的大量“消化”，从而克服以往我国粉煤灰综合利用的一大瓶颈,课题背景3、高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能,课题背景,3、,高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能性,添加文本,与铝土矿相比，粉煤灰,颗粒细,，,硬度低,，这样就能免去繁杂的选矿和破碎工序，这也是粉煤灰提取氧化铝的优势之一。,高铝粉煤灰的,Al/Si,虽然低于碱石灰烧结法所适用的中低品位铝土矿，但经过,预先脱硅,处理之后，,Al/Si,会明显提高并与铝土矿接近。,严密地研究论证表明，采用适当的技术方案从这类高铝粉煤灰中提取,Al,2,O,3,，在技术上、环保上、经济效益和社会效益上都是可行的。,课题背景3、高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能,课题背景,4,、,本项目总的技术路线,课题背景4、本项目总的技术路线,课题研究内容,图,3,调配槽,6000*6000,附电机,N=22KW,液面高度,1-4.4m,转速,36r/min,温度,70-80,固含,350-450g/L,调配槽,课题研究内容图3 调配槽6000*6000调配槽,课题研究内容,由于,翼,形,轴流,式搅拌,桨,（,CBY,搅拌桨）,所产生的剪切温和、轴向速度大、主体循环好，易形成体系的整体循环，而且当搅拌槽高与槽径之比较大时，通常采用多层桨搅拌，以保证槽内有良好的混合。,因此调配槽中采用的是双层,翼,形,轴流,式搅拌,桨,。,本课题针对预脱硅工艺段调配槽的搅拌装置进行研究,。,预脱硅前,Al,2,O,3,平均含量,48.4%,SiO,2,平均含量,41.2%,Al/Si,1.17,预脱硅后,Al,2,O,3,平均含量,56.43%,SiO,2,平均含量,28.4%,Na,2,O,4.645,Al/Si,1.99,SiO,2,平均脱除率：,41%,NaOH,回收率：,95%,课题研究内容由于翼形轴流式搅拌桨（CBY搅拌桨）所产生的剪切,课题研究内容,但是目前调配槽的搅拌装置存在一些问题,。,比如,：,搅拌不均匀,；,负荷比较高,；,由于槽下部,沉降固体颗粒,较多导致搅拌,桨无法转动需,要停产检修,；,过低的液位会,使得上部搅拌桨,起不到很好的作用,。,图,4,搅拌桨,课题研究内容但是目前调配槽的搅拌装置存在一些问题。图4 搅拌,课题研究内容,本课题拟从上述问题出发，对现有搅拌,槽,进行如下研究：,流场是否存在滞留区以及滞留区的大小；,速度场分布及其不均匀度；,剪切速率分布及其不均匀度；,固体颗粒浓度分布及其不均匀度；,搅拌桨各层搅拌功率及总搅拌功率；,流型特点。,课题研究内容本课题拟从上述问题出发，对现有搅拌槽进行如下研究,课题研究内容,课题目标,运用,数值模拟以及小试实验对调配槽中搅拌装置进行研究，通过对搅拌桨形式、尺寸、布置位置以及转速的调节,达到以下目标：,优化搅拌效果；,减小功率消耗；,为搅拌器的放大提供依据。,课题研究内容,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,1,、实验室配置物料测试,（,1,）,未脱硅粉煤灰浆液,粘度（测试,40-80,之间的粘温曲线）,图,5,未脱硅粉煤灰浆液粘温曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试1、实验室配置物料,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,流变性（剪切力,应变之间的曲线，在,40,、,50,、,60,下，分别测试该流体的流变特性）,图,6,未脱硅粉煤灰浆液剪切速率粘度曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试流变性（剪切力,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,细化程度（未脱硅粉煤灰浆液，,NK=110-140g/L,，液固比为,3,。用,160gNaOH,，,1L,蒸馏水，原灰,333g,配得，控制温度为,45,。每次取,50mL,测粘度以及铝硅比和粒径，过滤用,25mL,热水水洗,3,次），实验结果如下：,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试细化程度（未脱硅,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,a,、,铝硅含量,调配时间,SiO,2,%,Al,2,O,3,%,原灰,37.26,53.56,10min,37.89,51.13,30min,38.59,51.63,1h,38.59,51.63,2h,36.33,51.50,4h,37.81,52.00,8h,35.63,52.06,12h,35.86,52.63,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试a、铝硅含量调配时,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,b,、,粒径变化（温度,60,）,时间,比表面积,表面平均粒径,体积平均粒径,d0.1,d0.5,d0.9,10m,0.54,11.108,58.307,7.172,38.192,137.965,30m,0.563,10.663,53.672,6.875,35.099,126.253,1h,0.54,11.106,56.802,7.143,37.000,133.713,2h,0.545,11.014,53.446,7.191,35.101,125.276,4h,0.524,11.444,53.708,7.462,36.480,123.440,8h,0.545,11.001,49.663,7.152,34.218,112.708,12h,0.634,9.458,41.241,5.793,28.594,94.315,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试b、粒径变化（温度,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,（,2,）脱硅粉煤灰浆液,粘度（在,80-95之间测试粘温曲线）,图,7,脱硅粉煤灰浆液粘温曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图7 脱硅粉煤灰浆,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,流变性（剪切力,应变之间的曲线，在,80,、,85,、,90,下，分别测试该流体的流变特性）,图,8,脱硅粉煤灰浆液剪切速率粘度曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图8 脱硅粉煤灰浆,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,沉降速度,图,9,脱硅粉煤灰浆液沉降速度曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图9 脱硅粉煤灰浆,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,2,、现场取样测试,（,1,）未脱硅粉煤灰浆液,粘度（测试,40,-80,之间的粘温曲线）,图,10,未脱硅粉煤灰浆液粘温曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图10 未脱硅粉煤,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,流变性（剪切力,应变之间的曲线，在,40,、,50,、,60,下，分别测试该流体的流变特性）,图,11,未脱硅粉煤灰浆液剪切速率粘度曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图11 未脱硅粉煤,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,沉降速度,图,12,未脱硅粉煤灰浆液沉降速度曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图12 未脱硅粉煤,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,（,2,）脱硅粉煤灰浆液,粘度（在,80-95之间测试粘温曲线）,图,13,脱硅粉煤灰浆液粘温曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图13 脱硅粉煤灰,实验数据,预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试,流变性（剪切力,应变之间的曲线，在,80,、,85,、,90,下，分别测试该流体的流变特性）,图,14,脱硅粉煤灰浆液剪切速率粘度曲线,实验数据预脱硅工艺段物料物性数据的实验测试图14 脱硅粉煤灰,研究方法,（,一,）,数值模拟,搅拌槽内流场的数值模拟主要包括,桨叶内部,和,桨叶以外,两个部分,需充分考虑这两个部分流动的相互影响从而实现槽内流场的整体模拟。,本文拟,在,CFX,软件平台上采用,旋转坐标系,和,k-,双方程湍流模型,计算搅拌槽内流体的流动状态并对该计算结果进行可视化和定量的数值计算结果分析。,研究方法（一）数值模拟,研究方法,CFD,研究方法,黑箱模型法,动量源法,内外迭代法,多重参考系法,滑移网格法,动网格法,仍旧需要通过实验来确定几何边界,；,一套边界条件只能用于相似的几何体系,；,不能获得桨叶附近流场的详细信息,只对于定常流动有意义，,而且旋转速度必须是常数,滑移网格法是一种非稳态模拟方法，,但是对内存、,CPU,速度都有比较高的要求，,另外即便采用很高的网格密度，,对湍流动能的预测仍然严重偏低,研究方法CFD 研究方法黑箱模型法动量源法内外迭代法多重参考,研究方法,（,一,）