采用METCAL軟件創(chuàng)建計(jì)算模型,對沉淀-熱分解法制備四氧化三鈷材料的工藝進(jìn)行了模擬,并簡要介紹了過程模擬的步驟和思路。通過對工藝流程的模擬計(jì)算,得到了直觀的物流分配走向、金屬平衡和熱平衡數(shù)據(jù)等,為四氧化三鈷材料制備工藝工程設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。 

【文章來源】：銅業(yè)工程. 2020,(06)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

工藝流程圖

創(chuàng)建計(jì)算模型的第一步是根據(jù)工藝流程，在METCAL軟件流程設(shè)計(jì)窗口工作區(qū)，插入計(jì)算單元和流程線以搭建模型，如圖2所示。METCAL計(jì)算單元分為物料單元和反應(yīng)器單元兩種。物料單元為投入的反應(yīng)物和產(chǎn)出的生成物，反應(yīng)器單元?jiǎng)t模擬設(shè)備反應(yīng)過程。在沉淀-熱解法制備四氧化三鈷的工藝流程中，物料單元包括氯化鈷溶液、碳酸氫銨溶液、蒸汽、碳酸鈷、沉鈷后液、四氧化三鈷、空氣、尾氣等，反應(yīng)器單元為沉鈷和煅燒工藝設(shè)備。此外，由于本文討論的各物料的成分和物相組成比較明確，因此物料單元的質(zhì)量守恒策略選擇“物料標(biāo)簽”類型。而各物料之間的物理、化學(xué)過程在反應(yīng)器單元模擬，因此反應(yīng)器單元的質(zhì)量守恒策略選擇“元素守恒”類型。

搭建好初步模型結(jié)構(gòu)后，接下來是根據(jù)工藝參數(shù)建立各計(jì)算單元的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型創(chuàng)建的第一步是設(shè)定“原料組成”和“產(chǎn)物組成”參數(shù)，即根據(jù)工藝參數(shù)和作業(yè)制度等設(shè)定計(jì)算單元的各項(xiàng)參數(shù)。如圖3所示，為反應(yīng)物氯化鈷溶液計(jì)算單元的數(shù)學(xué)模型，其質(zhì)量守恒策略為“物料標(biāo)簽”，因此只需考慮“原料組成”的參數(shù)設(shè)定，主要包括：數(shù)量100m3/d，溫度25℃，物相組成為176.25g/L的水溶液（即80g/L的鈷溶液）等。氯化鈷溶液的密度設(shè)定為“d”值，表示由METCAL軟件根據(jù)自帶數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)計(jì)算狀態(tài)下的溶液密度。這相較于直接填入經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算精度更高。設(shè)定好反應(yīng)物的物料單元后，通過流程線可以直接將已設(shè)定的參數(shù)導(dǎo)入到反應(yīng)器單元中的“原料組成”。再在反應(yīng)器單元數(shù)學(xué)模型中的“產(chǎn)物組成”菜單中設(shè)定生成物的相關(guān)參數(shù)，如圖4所示，為沉鈷計(jì)算單元的數(shù)學(xué)模型。將生成物數(shù)量設(shè)定為“X”，表示由METCAL軟件計(jì)算得到該數(shù)據(jù)。設(shè)定好的生成物參數(shù)，同樣通過流程線直接由反應(yīng)器單元導(dǎo)入到生成物的計(jì)算單元。圖4 沉鈷計(jì)算單元數(shù)學(xué)模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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