[科普中國]-有色金屬冶金反應(yīng)器

有色金屬冶金反應(yīng)器(Ferrous metallurgical reactor)是指在有色金屬生產(chǎn)中，用于進(jìn)行板化、還原、氯化、浸出、分解等化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備或容器，簡稱反應(yīng)器。嚴(yán)格地說，這些設(shè)備或容器都是非理想反應(yīng)器。從冶金反應(yīng)工程的基本原理出發(fā)，采用數(shù)學(xué)模型的方法，結(jié)合有色金屬冶金過程的特殊性來研究有色金屬冶金反應(yīng)器，就可在反應(yīng)器的開發(fā)、設(shè)計(jì)、放大及改進(jìn)操作等方面利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化及自動控制，使有色金屬冶金反應(yīng)器在建造和使用上達(dá)到更科學(xué)、高效能、高效益、減少盲目性及減少消耗的目的。

簡介有色金屬冶金反應(yīng)器(Ferrous metallurgical reactor)是指在有色金屬生產(chǎn)中，用于進(jìn)行板化、還原、氯化、浸出、分解等化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備或容器，簡稱反應(yīng)器。嚴(yán)格地說，這些設(shè)備或容器都是非理想反應(yīng)器。從冶金反應(yīng)工程的基本原理出發(fā)，采用數(shù)學(xué)模型的方法，結(jié)合有色金屬冶金過程的特殊性來研究有色金屬冶金反應(yīng)器，就可在反應(yīng)器的開發(fā)、設(shè)計(jì)、放大及改進(jìn)操作等方面利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化及自動控制，使有色金屬冶金反應(yīng)器在建造和使用上達(dá)到更科學(xué)、高效能、高效益、減少盲目性及減少消耗的目的1。

停留時間分布實(shí)際生產(chǎn)中的反應(yīng)器與理想反應(yīng)器存有差異，反應(yīng)工程學(xué)主要利用停留時間分布函數(shù)及停留時間分布密度函數(shù)來研究這種差異。停留時間是影響反應(yīng)結(jié)果的主要因素。理想反應(yīng)器的停留時間是很明確的，即間歇式反應(yīng)器中所有物料停留時間都相同，活塞流反應(yīng)器中同時進(jìn)出反應(yīng)器的物料具有相同的停留時間，完全混合式反應(yīng)器中各個物料微團(tuán)的停留有時間分布。在實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)器中有流速分布、短路、溝流及死角等都會引起停留時間偏離理想流動，描述及測定這種分布是了解與改進(jìn)反應(yīng)器的重要手段2。

分類有色金屬冶金反應(yīng)器可大致上分為火法冶金反應(yīng)器、濕法冶金反應(yīng)器和電冶金反應(yīng)器三類。

火法冶金反應(yīng)器主要是指各種類型的窯爐，如豎爐、反射爐、轉(zhuǎn)爐、鼓風(fēng)爐、閃速爐、流態(tài)化爐、回轉(zhuǎn)爐(窯)等，這些爐中的反應(yīng)溫度高，反應(yīng)速度多數(shù)比較快，傳遞過程起主要作用。

濕法冶金反應(yīng)器主要有攪拌混合(溶解)，加壓溶出器(釜)、帕丘卡槽、萃取槽等。

電冶金反應(yīng)器如水溶液電解槽、熔鹽電解槽等，有些電熱爐也屬于此類3。

模型模型化的方法是反應(yīng)工程的基本研究方法，但當(dāng)用數(shù)學(xué)模型描述復(fù)雜的冶金反應(yīng)器時，往往會遇到復(fù)雜的方程組或邊界條件難定等困難，然而通過理想流動模型適當(dāng)組合來表示實(shí)際的非理想的有色金屬冶金反應(yīng)器，會得到意想不到的效果。另外，還可利用各種解析模型。管式反應(yīng)器，包括管道化溶出器，各種塔類、回轉(zhuǎn)窯、豎爐等可用活塞流模型與返混、死區(qū)等棋型組合構(gòu)成在某種程度上能反映出實(shí)際情況的模型。槽式反應(yīng)器以完全混合流反應(yīng)器的模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行組合可以滿足實(shí)際的需要。有色金屬冶金反應(yīng)器的模型主要有擴(kuò)散模型、槽列模型和組合模型等2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)