查看更多>>摘要:针对传统废旧金属回收方法流程长、效率低、传质慢的问题,借助水模型试验开展旋转偏析过程杂质强化去除的机理研究,为旋转偏析技术回收废旧金属提供动力学基础.试验分别通过流场可视化处理和流速的测定对溶质在废旧金属熔体中的传输进行分析,发现旋转偏析技术可以有效提高杂质原子在熔体中的传质效率,降低生长界面处杂质的传质阻力.水模型试验结果表明,旋转偏析炉内流场的循环运动模式有利于杂质向远离生长界面处运动,但在低转速条件下循环流动较弱,杂质的排除能力随着转速的增加而增加,但当转速增加到800 r/min时,杂质无法有效向远结晶器端输送,不利于杂质去除;平均流速随着结晶器转速的增加而增加,结晶器转速从200 r/min增加到800 r/min时,各点流速平均增大2倍;流场平均流速随着结晶器浸入深度的增加而增加,结晶器转速为200 r/min时,随着结晶器浸入水深的1/2增加到4/5,近结晶器液面端流速从0.02 m/s增加到0.04 m/s,其他各测速位点流速均有明显提高,平均流速增大1倍;流场平均流速随着结晶器直径与坩埚直径比例增大而增大,直径比从1/7增大到1/2,流场内平均流速增大了 4倍左右.试验证明,适当增大转速、结晶器浸入深度以及结晶器与坩埚的直径比都能提高旋转驱动力,从而提高溶质在熔体中的传输速率,获得高效、均匀的浓度场.本研究中,在结晶器与坩埚直径比为1/3、结晶器浸入深度为4/5时,杂质的传输效果和浓度场的均匀度均较好,有利于旋转偏析过程杂质的有效脱除.在水模型基础上开展的铝熔体旋转偏析除杂研究结果表明,在结晶器转速为400 r/min时,铅的去除效率最高可以达到66%,旋转偏析回收废旧金属资源可以改善传统回收方法流程长、效率低的问题,实现金属杂质的深度高效去除,满足金属资源的高值化回收利用需求.