生物氧化预处理过程中氧化槽温度机理模型和温度场研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2017.12.002生物氧化预处理过程中氧化槽温度机理模型及温度场的研究梁甜，高丙朋，冯琳欢（新疆大学电气工程学院，乌鲁木齐830047）摘要：对生物氧化槽内的温度进行热量分析，建立氧化槽内热量机理模型，在热分析的基础上，增加外界载荷，建立基于时空域的不确定性温度场分布模型，通过对温度场分布模型的分析，为改进氧化槽结构及设计氧化槽温度控制系统提供指导策略。关键词：生物氧化预处理；机理模型；温度场；热传导中图分类号：TF111.3文献标志码：A文章编号：1007-

2、7545（2017）12-0000-00StudyonTemperatureMechanismModelandTemperatureFieldofOxidationTankduringBiologicalOxidationPretreatmentLIANGTian,GAOBing-peng,FENGLin-huan(CollegeofElectricalEngineering,XinjiangUniversity,Urumqi830047,China)Abstract：Temperatureofbiooxidationt

3、ankwasanalyzed,andheatmechanismmodelofoxidationtankwasestablished.Basedonthermalanalysis,externalloadisincreasedanduncertaintemperaturefielddistributionmodelbasedontimeandspaceisestablished.Analysisoftemperaturefielddistributionmodelcanprovideguidancetoimproveoxi

4、dationtankstructureanddesigntemperaturecontrolsystemofoxidationtank.Keywords：biologicaloxidationpretreatment;mechanismmodel;temperaturefield;heatconduction生物氧化预处理过程主要利用氧化菌对含金银的黄铁矿、砷黄铁矿、磁黄铁矿等矿石的氧化，从而将金暴露出来，以利于氰化浸出[1-2]。影响生产进程的因素很多，如温度，进气量、pH、矿浆浓度和ORP等[3-5]。在生物氧化提金

5、方面，重要的温度被控系统为生物氧化槽。氧化槽内的各种不同微生物生长对温度的适应在一个很宽的范围内呈对数上升曲线，生长率极快，氧化还原活性也最大。而在这个范围之外则不是线性的，甚至停止生长。因此，保证细菌的活性对氧化槽内温度进行控制实现快速性、稳定性是关键[6]。受高寒地区高海拔、低气压、空气密度小、昼夜温差大等条件的影响，使得氧化槽内温度在不同季节、不同时间呈现出较大差异。本文主要针对高寒环境下的生物氧化提金预处理过程中的生物氧化槽内的温度进行热量分析，建立氧化槽内热量机理模型，在热分析的基础上，增加外界载荷，建立基于时

6、空域的不确定性温度场分布模型，通过对温度场分布模型的分析，为改进氧化槽结构及设计氧化槽温度控制系统提供指导策略。1问题描述生物氧化预处理过程是微生物与矿浆发生生化反应的过程，尽可能高地提升微生物的活性可以有效提升提金率[7-8]。生物氧化预处理过程中将调制好的矿浆置于氧化槽内，由空压机向氧化槽内通入空气，为使氧化槽内细菌保持活性，由换热管调节氧化槽内温度，由电动调节阀调节冷热水流量，经搅拌电机搅拌加速矿浆热交换，使细菌充分接触空气，提高氧化还原反应进程。通过对生物氧化预处理过程工艺分析可知，在生物氧化槽内温度场的传热过程

7、中，氧化槽内矿浆的温度变化过程主要分为三个部分，第一部分为氧化槽外界温度对氧化槽内部对流换热的热量Q1；第二个部分是生物氧化反应释放的热量Q2；第三个部分是竖形换热管冷热水逐渐向矿浆进行热传导的热量Q3。在单位时间内，生物氧化槽的热量平衡方程为：Q2+Q3=Q1（1）2氧化槽内热量分析2.1氧化槽与外界对流换热热量Q1收稿日期：2017-06-27基金项目：国家自然科学基金资助项目（61463047）作者简介：梁甜(1992-)，女，甘肃定西人，硕士研究生.氧化槽与外界对流换热主要分为两个部分，第一部分为氧化槽与外界环境

8、及槽内矿浆的热对流的热量q1，第二部分为搅拌电机搅拌矿浆使槽内热量流失的热量。Q1=q1+q2（2）1）氧化槽与外界环境及矿浆的热对流的热量q1由于高寒地区常年大风，气温波动剧烈，外界环境与生物氧化槽进行对流换热，当氧化槽温度发生改变时，与槽内矿浆进行对流换热。单位时间内热对流公式[9]为：q1=h(Te-Ts)A（