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第五章 湿法冶金技术应用研究

在传统径流桨的定速搅拌过程中，在搅拌桨的上下区域会形成由细丝状组成
的混合隔离区域，该区域内的物质与外界流场的混合过程受区域边界的影响，而
受到限制。学者们在同样采用径流桨桨型条件下，利用周期性的变速搅拌方式，

成功打破混合隔离区，降低混合时间，提升混合效果。
KORDAS 等提出了一种桨叶左右往复的搅拌反应器，并分析了转速等因素
对混合时间、搅拌功耗的影响，发现左右往复搅拌能有效破坏隔离区的生成，并
且随着雷诺数的增大搅拌功耗增加。刘作华等通过对偏心空气射流搅拌槽进行研

究，分析探究搅拌槽内流场的混沌特性参数，发现往复搅拌能很好地增强流体的
轴向循环流动，达到将混合隔离区打破，从而提升搅拌槽内混合效率的目的。对
于消除混合隔离区，ZHANG 等提出，利用 Chua 氏电路生成一种信号，利用这
种信号控制电动机，从而使得桨叶呈混沌的转动状态，这种混沌转速搅拌可将混

合隔离打破，从而使搅拌槽内部混合效果得到显著提升。在变速旋转搅拌与定速
旋转搅拌之间对流体混合效果优劣这一问题上，高殿荣等选用了在层流状态下进
行对比试验，通过 PIV 得到了搅拌槽内部不同位置流体径向速度云图，对比分
析变速与常速两种不同搅拌桨运动方式下，两者之间的混合流场速度分布曲线，

得到了变速搅拌优于恒速搅拌这一结论。在明确了变速搅拌优于定速搅拌后，
KONG 等则利用数值模拟的方法来研究不同脉冲频率对于搅拌槽内部混合效果的
影响，得到了在低频脉冲下射流能够更好地破坏流场的对称性，从而达到一种混
沌流状态，来达到提升混合效率的目的。在变速搅拌中又分为周期性变速搅拌与

非周期性变速搅拌，LIU 等通过数值模拟计算（CFD）来定量分析周期性变速搅
拌与非周期性变速搅拌的优劣性，从而得到非周期流对流场的效果较优的结论。
而为了应对固液两相混合效果不佳的问题，TEZURA 等在前人研究基础上，尝
试着将正弦正反转的旋转形式应用于搅拌桨上，通过该搅拌形式利用该装置，提

出了传质系数与叶轮功耗有关的观点。
为确定偏心圆环中周期性与非周期性不同的混沌混合效果，范毓润等利用数
值模拟和试验的方法对其进行了深入的研究，最终结果表明，在偏心圆环中周期
流存在较大的混合死区，而非周期流则可以更好地破坏周期流中的混合死区，使

得搅拌槽内的流体的混合效果优于周期流。ALVAREZ 等通过于改变桨叶本身的
对称性，采用了非对称三桨叶，当这种叶轮搅动起来后，通过荧光试验与数值模
拟（CFD）表明，这种不规则的搅拌桨能够很好地改善搅拌槽内部流体在层流状

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