УРАЛЬСКАЯ ШКОЛА ГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ | |
Легкие металлы, углеродные материалы | |
Название | Физическое моделирование и настройка модели популяционного баланса декомпозиции алюминатного раствора |
DOI | 10.17580/tsm.2019.08.08 |
Автор | Голубев В. О., Чистяков Д. Г., Бричкин В. Н., Постика М. Ф. |
Информация об авторе | ООО «РУСАЛ ИТЦ», Санкт-Петербург, Россия: Голубев В. О., начальник отдела математического моделирования, эл. почта: Vladimir.Golubev2@rusal.com Чистяков Д. Г., ведущий инженер отдела математического моделирования, эл. почта: Dmitriy.Chistiakov@rusal.com
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия: Бричкин В. Н., зав. кафедрой металлургии, эл. почта: Brichkin_VN@pers.spmi.ru Постика М. Ф., студент, эл. почта: kafmet@spmi.ru |
Реферат | Метод баланса популяции частиц является наиболее разработанным способом математического моделирования процесса разложения алюминатного раствора на затравке гидроксида алюминия и имеет большое научное и прикладное значение. Решение уравнения популяционного баланса дает возможность проследить влияние условий процесса на технологические показатели декомпозиции, включая: степень разложения растворов, концентрацию твердого в пульпе, каустический модуль, фракционный состав осадка и др. Для настройки функциональных зависимостей, определяющих в этом уравнении скорость роста, интенсивность процессов зародышеобразования и агломерации, применяют периодический и полупериодический опыт. Путем физического опыта и математического моделирования показано, что режим перемешивания в лабораторном реакторе значительного объема (5 л) далек от идеального и характеризуется заметными флуктуациями плотности пульпы. Этот эффект является источником существенных отклонений от положений популяционного баланса и может стать причиной пониженной точности прогноза показателей декомпозиции. Проведено лабораторное исследование процесса декомпозиции в условиях, моделирующих производственный режим разложения высокомодульных алюминатных растворов на отечественных заводах, работающих по способу Байера. Установлены существенное отличие механизма изучаемого процесса от послойного роста затравки, низкая значимость стадии агломерации и повышенная скорость вторичного зародышеобразования. На начальной стадии процесса декомпозиции продолжительностью до 1 ч после загрузки затравки замечено существенное рассогласование между экспериментальными результатами и модельным расчетом, обусловленное индукционным периодом. В остальное время точность моделирования оказалась приемлемой. Реализованная в ходе исследования процесса декомпозиции комплексная методика физического моделирования и настройки модели популяционного баланса в целом показала ее пригодность для описания и анализа экспериментальных результатов независимо от начального состояния системы. В то же время имеется необходимость дальнейшего ее развития с целью корректного описания показателей декомпозиции для всех этапов и режимов технологического процесса. Работа проведена при финансовой поддержке Российского научного фонда по Соглашению № 18-19-00577 от 26.04.2018 о предоставлении гранта на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований. Авторы посвящают статью Уральской школе гидрометаллургии. |
Ключевые слова | Производство глинозема, алюминатные растворы, декомпозиция, популяционный баланс, физическое и математическое моделирование |
Библиографический список | 1. Golubev V. O., Chistiakov D. G., Brichkin V. N., Litvinova T. E. Systems and aids mathematical modeling of the alumina refinery methods: problems and solutions // Non-ferrous Metals. 2019. No. 1. P. 40–47. DOI: 10.17580/nfm.2019.01.07 6. Dubovikov O. A., Brichkin V. N., Ris A. D., Sundurov A. V. Thermochemical activation of hydrated aluminosilicates and its importance for alumina production // Non-ferrous Мetals. 2018. № 2. DOI: 10.17580/nfm.2018.02.02 11. Stoykov S., Margenov S. Scalable parallel implementation of shooting method for large-scale dynamical systems. Application to bridge components // Journ. of Comp. and App. Math. 2015. Vol. 293. P. 223–231. |
Language of full-text | русский |
Полный текст статьи | Получить |