【摘要】：電石渣是一種工業(yè)廢棄物,在我國排放量巨大。其主要成分是Ca(OH)_2,還含有少量的Al_2O_3、SiO_2、Fe_2O_3等雜質(zhì)。通過顆粒分級,提高電石渣中Ca(OH)_2含量,用以代替石灰石作為生產(chǎn)電石的原料,實(shí)現(xiàn)電石渣資源循環(huán)利用。結(jié)合電石渣的理化特性與水力旋流器的分離特性,本文設(shè)計(jì)了一種適用于提純電石渣的中心錐式水力旋流器,具體研究工作如下:(1)電石渣理化特性的檢測。對電石渣的組成成分、粒徑范圍、不同粒徑中Ca(OH)_2含量進(jìn)行測定,根據(jù)電石渣的理化特性,確定粒徑小于75μm的電石渣中Ca(OH)_2的含量可滿足代替石灰石生產(chǎn)電石的要求。(2)中心錐式水力旋流器的設(shè)計(jì)。為克服空氣柱引起的溢流跑粗問題,保證電石渣分離精度,提出一種用于提純電石渣的中心錐式水力旋流器。在靜態(tài)水力旋流器內(nèi)部同軸安裝中心錐結(jié)構(gòu),利用中心錐結(jié)構(gòu)占據(jù)空氣柱位置使得流場更加穩(wěn)定;中心錐下錐段對向上運(yùn)動的內(nèi)旋流有強(qiáng)迫分離的作用,使得卷入內(nèi)旋流的粗大顆粒被迫向壁面運(yùn)動回到外旋流,從底流口排出,起到提高分離精度的作用;中心錐上錐段的導(dǎo)流作用,減少了內(nèi)部礦漿與中心錐下錐段碰撞引起的湍流。(3)中心錐式水力旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。由于水力旋流器分離電石渣時(shí)對電石渣有分散作用,若以小于75μm作為目標(biāo)分離粒徑對水力旋流器進(jìn)行設(shè)計(jì),很難保證內(nèi)部雜質(zhì)能夠有效地被分離。為保證分離精度,以分離目標(biāo)粒徑為50μm作為水力旋流器的設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)最大切向速度軌跡法建立數(shù)學(xué)模型,確定水力旋流器柱段直徑為50 mm。在確定柱段直徑的基礎(chǔ)上,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式最終確定中心錐式水力旋流器的殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)為:D=50 mm、a=25 mm、b=15 mm、Do=15 mm、Du=8mm、H=85 mm、L=20 mm、θ=6°。利用Fluent分別對中心錐式水力旋流器與靜態(tài)水力旋流器提純電石渣的內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬。利用中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合仿真結(jié)果優(yōu)化中心錐結(jié)構(gòu),根據(jù)響應(yīng)曲面結(jié)果優(yōu)化出的中心錐結(jié)構(gòu)參數(shù)為中心錐位置A=10 mm,中心錐上錐角角度θ_2=45°,中心錐下錐角角度θ_1=140°。(4)中心錐式水力旋流器分離特性的數(shù)值模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證。利用Fluent設(shè)置相同的仿真條件,對比中心錐式水力旋流器與殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的靜態(tài)水力旋流器的流場進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,通過對比內(nèi)部流場的壓力分布、切向速度、湍動能、零軸速包絡(luò)面、速度矢量以及DPM離散相模擬,驗(yàn)證中心錐式水力旋流器的優(yōu)越性;利用3D打印技術(shù)制作中心錐式水力旋流器,搭建試驗(yàn)平臺,根據(jù)中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)試驗(yàn),試驗(yàn)驗(yàn)證中心錐式水力旋流器分離電石渣的效果。通過響應(yīng)曲面法得到中心錐式水力旋流器的最佳操作參數(shù):處理量Q=1.9 m~3/h,進(jìn)料濃度為10%,試驗(yàn)結(jié)果為:溢流分離精度極限D(zhuǎn)_(95)=54μm,分離效率為87.2%,分離精度系數(shù)為41.3%。
【圖文】：

實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。但由于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須找到提純電石渣中 C況組成與工作原理離心沉降作用分離物質(zhì)的裝置，利用工作過，將物質(zhì)進(jìn)行分離。水力旋流器適用于固液及其他應(yīng)用。具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、化、造紙、選礦、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域[9-11]。意及工作原理如圖 1-1 所示，主要結(jié)構(gòu)有進(jìn)礦漿以一定的速度切向進(jìn)入水力旋流器內(nèi)受到的離心沉降作用的大小不同，重相所受轉(zhuǎn)向下運(yùn)動，，經(jīng)過底流口排出。在離心力作，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動的“空氣柱”。大流器中心附近。在空氣柱的帶動下，螺旋向同相的分離[12]。

肥生產(chǎn)中；1931 年荷蘭將靜態(tài)水力旋流.G.Drissen)設(shè)計(jì)了有溢流管的水力旋流力旋流器應(yīng)用于油水分離，在石油開采，工業(yè)的發(fā)展對水力旋流器的的要求力旋流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量改進(jìn)。Larss形切向進(jìn)料口設(shè)計(jì)為三維螺旋形進(jìn)料度，在溢流管外緣設(shè)計(jì)環(huán)形齒結(jié)構(gòu)；徐部流場紊亂問題，設(shè)計(jì)了中心柱式水力場的效果[18]；Boadway 等[19]為提高礦流器主要用于石化、造紙、選礦、制藥流器在我國云錫選礦廠得到應(yīng)用。之后旋流器處理量更大，產(chǎn)品粒度更細(xì)，應(yīng)部是否裝有驅(qū)動增旋裝置，可將水力旋態(tài)水力旋流器如圖 1-2 所示，具有結(jié)構(gòu)壽命長等特點(diǎn)，但其處理能力有限，分
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X705;TQ051.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2674386