除镉是湿法炼锌净化过程中的重要工序,而扩散传质是除镉反应进行的主要控制环节。因此,使浸出液与锌粉在除镉反应器内形成合适的流场和液固分布将有助于提高扩散传质速率,进而提高除镉效率。为此,本文对除镉反应器内流场进行数值模拟研究,以提高除镉效率、降低锌粉消耗、提高电锌质量。通过研究净化除镉过程工艺和反应机理,揭示了流场与除镉反应、扩散传质速率的相互关系。针对某企业除镉反应器的实际运行情况,建立了相应的物理、数学模型,利用CFD计算流体力学软件Fluent分别计算了多种工况下除镉反应器内单相和液固两相流场分布,并对各工况下液相在除镉反应器内的停留时间分布进行了计算和比较。将正交试验法与数值模拟技术相结合对除镉反应器的结构参数和操作参数进行了优化。主要结果如下：1)对于单相流,基准工况下入口来流体不能直接冲击搅拌区域的锌粉,不利于锌粉的悬浮,采用0°入口或入口加挡板工况能有效改善反应器搅拌段的流场；不同出口对反应器流场的影响很小。2)对各工况停留时间分布的计算结果表明：在相同流量下,不同出口对停留时间的影响很小,0°入口工况浸出液在反应器内的平均停留时间最长,入口加长挡板工况最小,但都满足除镉工艺的要求。3)对于液固两相流,基准工况下锌粉的悬浮效果较差,底部锌粉沉积现象严重,不利于除镉反应的进行；0°入口工况或入口加挡板工况有利于锌粉的上扬,从而有利于锌镉置换；入口加短挡板工况在锌镉反应段锌粉的浓度最均匀；入口偏置工况的流场及锌粉浓度分布都比基准工况差,底部锌粉沉积现象较严重,不宜采用此种工况。4)正交试验与数值模拟结果表明：所考虑的因素对锌镉反应段锌粉浓度影响程度从大到小的顺序为：锌粉粒径>入口挡板>叶片转速>入口偏置>叶片角度>入口角度>出口。除镉反应器整体优化参数为锌粉粒径0.3mm、短挡板、叶片转速420rpm、入口不偏置、叶片角度90°及3号出口,整体优化工况反应段锌粉体积浓度比基准工况提高54.3%。结合现场实际情况,生产约束条件下(45°入口)的优化参数为锌粉粒径0.3mm、短挡板、叶片转速420rpm、叶片角度90°,采用此优化工况反应段锌粉体积浓度比基准工况提高53.9%。