用超声波清除溶液中颗粒表面包层的方法、工艺及用途

摘要

用超声波清除颗粒表面包层的方法，是采用超声波撞击溶液中的颗粒，清除颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面的方法。所述的超声波，频率为15－200kHz，声强为0.5－200w/cm

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶液中颗粒表面包层清除的方法，尤其是用超声波清除溶液中颗粒状物质表面包层的方法，属分离技术领域。可以广泛应用于湿法选矿、湿法冶金、化工过程等工艺中。

背景技术

为了提高工作效率，在湿法选矿、湿法冶金过程中往往需要对溶液中颗粒表面包层进行清除，机械搅拌作为一种清除溶液中颗粒表面包层的方法，在湿法选矿、湿法冶金过程中的应用极其普遍。用机械搅拌清除溶液中颗粒的表面包层，可强化颗粒与溶液之间的有效接触，改善颗粒表面的动力学扩散过程，加速期待的物理化学进程。但在很多情况下，沿用机械搅拌方法难以有效清除颗粒表面包层，甚至加大搅拌转速、改变搅拌桨或搅拌槽结构也无济于事，导致某些湿法选矿与湿法冶金过程反应缓慢，以至硫化、浮选、浸出、净化效率低下。因此，改善清除溶液中颗粒表面包层的方法，具有巨大经济意义。在国家专利局专利数据库检索中未发现有类似的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于：针对机械搅拌清除溶液中颗粒表面包层方法存在的问题，提供一种清除溶液中颗粒表面包层效果更好的方法。

本发明的另一目的在于：提供一种清除溶液中颗粒表面包层方法的工艺。

本发明的另一目的在于：提供一种清除溶液中颗粒表面包层方法的用途。

本发明所采取的技术方案是：一种用超声波清除溶液中颗粒表面包层的方法，在含有一种以上颗粒状物质的溶液内或外，设置超声波发射装置，超声波发射装置所发出的超声波穿过含有一种以上颗粒状物质的溶液，并在含有一种以上颗粒状物质的溶液中撞击溶液中的颗粒，利用超声波撞击溶液中的颗粒，清除颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，达到清除溶液中颗粒表面包层的目的。

所述的超声波，频率15-200kHz，声强0.5-200w/cm²。

所述的溶液，是包含至少一种颗粒状物质的液体；可以是包含至少一种颗粒状物质的水溶液，也可以是包含至少一种颗粒状物质的有机溶液，还可以是包含至少一种颗粒状物质的无机溶液。所述的颗粒状物质，是包含至少一种化学成分的固体溶质或液体溶质。

所述的颗粒的表面包层，包括包裹于颗粒表面的粒子层和离子层，颗粒表面粒子层包括颗粒自身的表面包层和颗粒在溶液中新生的表面包层；颗粒表面离子层是在溶液中新生的表面包层。

根据上述用超声波清除颗粒表面包层的方法提出的一种超声硫化工艺，采用常规的硫化工艺，其特征是：在常规硫化工艺条件下，增加对矿浆溶液施加频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波撞击工艺条件，使矿浆溶液在硫化同时受到超声波的撞击。

根据上述用超声波清除颗粒表面包层的方法提出的一种超声浮选工艺，采用常规的浮选工艺，其特征是：在常规浮选工艺条件下，增加对矿浆溶液施加频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波撞击工艺条件，使矿浆溶液在浮选同时受到超声波的撞击。

根据上述用超声波清除颗粒表面包层的方法提出的一种超声浸出工艺，采用常规的浸出工艺，其特征是：在常规浸出工艺条件下，增加对浸出溶液施加频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波撞击工艺条件，使矿浆溶液在浸出同时受到超声波的撞击。

根据上述用超声波清除颗粒表面包层的方法提出的一种超声净化工艺，采用常规的净化工艺，其特征是：在常规净化工艺条件下，增加对净化溶液施加频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波撞击工艺条件，使净化溶液在净化同时受到超声波的撞击。

所述的用超声波清除颗粒表面包层的方法的用途，包括应用于湿法选矿、湿法冶金、化工过程等工艺中。

本发明的技术原理是：超声波是一种直线传递的弹性机械波，对溶液施加频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波撞击，可以引发溶液中的颗粒产生机械震动，颗粒在溶液中新生的表面包层被震裂或震碎，颗粒与溶液的有效接触强度加大，颗粒表面的动力学扩散过程被强化，期待的物理化学反应进程加快。超声波清除颗粒表面包层分类为：去除新生包层和自身包层。去除新生包层，用超声波弹性机械能，即清洗作用；去除自身包层，用超声空化作用。如果超声波对颗粒发生剥离作用，颗粒裸露自身表面；如果超声波对新生膜发生剥离作用，颗粒也是裸露自身表面。当超声波能量足够高时，溶液中将引发超声空化现象：液体中的分子的平均间距随着超声波振动而产生拉伸与挤压变化，形成大量空化泡；超声波拉伸区形成负压区，空化泡迅速产生、生长；超声波挤压区形成正压区，空化泡迅速闭合、崩溃。空化泡崩溃瞬间，在空化泡周围的极小空间内产生瞬时高温、高压、强冲击波和高速射流等极端物理条件，颗粒自身的表面包层被震裂或震碎，期待的物理化学反应进程进一步加快。由此实现用超声波清除颗粒表面包层的过程。

本发明的优点在于：通过超声波振动清除溶液中颗粒表面包层，可以显著提高矿浆中目标矿石硫化、浮选、浸出及溶液净化效率。

附图说明

图1，为本发明方法的一个实施例；

图2，为本发明方法的另一个实施例；

图3，为本发明方法的另一个实施例；

图4，为本发明方法的另一个实施例；

图5，为本发明方法的另一个实施例。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。通过附图可以看出本发明是一种用超声波清除溶液中颗粒表面包层的方法，在含有一种以上颗粒状物质的溶液内或外，设置超声波发射装置，超声波发射装置所发出的超声波穿过含有一种以上颗粒状物质的溶液，并在含有一种以上颗粒状物质的溶液中撞击溶液中的颗粒，利用超声波撞击溶液中的颗粒，清除颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，达到清除溶液中颗粒表面包层的目的。所述的溶液，是包含至少一种颗粒状物质的液体；可以是包含至少一种颗粒状物质的水溶液，也可以是包含至少一种颗粒状物质的有机溶液，还可以是包含至少一种颗粒状物质的无机溶液。

实施例一：一种氧化铜矿超声硫化工艺方法

氧化铜矿石粒度-200目，含铜1％，采用常规硫化工艺，采用硫化钠作硫化剂，经硫化、浮选，产出铜精矿含铜品位1％。

在上述工艺条件下，增加对溶液的超声波照射工艺条件。在盛有氧化铜矿石的溶液中，设置超声波发射装置，超声波发射装置在氧化铜矿石溶液硫化时发出超声波，超声波穿过氧化铜矿石溶液，并对氧化铜矿石溶液中的氧化铜矿石颗粒产生撞击，利用超声波的撞击清除氧化铜矿石颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，促进硫化过程的加快。所述的超声波频率为15-200kHz、声强为0.5-200w/cm²，超声波撞击氧化铜矿浆3分钟，产出铜精矿含铜品位6％。

所述氧化铜矿超声硫化工艺的技术原理是：在频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波与硫化同步撞击下，矿泥包层被有效清除，氧化铜矿石裸露自身表面，硫化钠离子充分吸附到氧化铜矿石颗粒表面，形成硫化钠离子的憎水亲气包裹层。在鼓入空气气泡抬升下，被硫化的氧化铜矿石颗粒迅速上浮，与脉石分离。由此实现用超声波清除氧化铜矿石表面包层的硫化过程。

实施例二：一种氧化锌矿超声浮选工艺

氧化锌矿石粒度-200目，含锌5.99％，采用常规浮选工艺，采用XMT-1#药剂浮选，一级浮选产出锌精矿含锌品位7.07％，锌精矿产率18％。

在上述工艺条件下，增加对溶液的超声波照射工艺条件。在盛有氧化锌矿石的溶液中，设置超声波发射装置，超声波发射装置在氧化锌矿石溶液浮选时发出超声波，超声波穿过氧化锌矿石溶液，并对氧化锌矿石溶液中的氧化锌矿石颗粒产生撞击，利用超声波的撞击清除氧化锌矿石颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，促进浮选过程的加快。所述的超声波频率为15-128kHz、声强0.5-50w/cm²，超声波与浮选同步撞击氧化锌矿浆，一级浮选产出锌精矿含锌品位11.46％，锌精矿产率32％。

所述氧化锌矿超声浮选工艺的技术原理是：在频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波与浮选同步撞击下，矿石颗粒被高效清洗，矿泥包层被有效清除，氧化锌矿石裸露自身表面，XMT-1#离子充分吸附到氧化锌矿石颗粒表面，并在其表面形成XMT-1#离子的憎水亲气包裹层。在鼓入空气气泡抬升下，被XMT-1#离子包裹的氧化锌矿石颗粒迅速上浮。由此实现用超声波清除氧化锌矿石表面包层的浮选过程。

实施例三：一种铅冰铜渣超声浸出工艺

铅冰铜渣粒度-200目，含铜45.98％，采用常规浸出工艺，浸出温度85℃。浸出时间360分钟，产出硫酸铜溶液浓度24.30g/L，铜浸出率49.08％。

在上述工艺条件下，增加对铅冰铜渣溶液的超声波照射工艺条件。在盛有铅冰铜渣的溶液中，设置超声波发射装置，超声波发射装置在铅冰铜渣溶液浸出时发出超声波，超声波穿过铅冰铜渣溶液，并对铅冰铜渣溶液中的铅冰铜渣颗粒产生撞击，利用超声波的撞击清除铅冰铜渣颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，促进浸出过程的加快。所述的超声波频率为15-28kHz、声强5-200w/cm²，超声波与浸出同步撞击铅冰铜渣浆，产出硫酸铜溶液浓度47.79g/L，铜浸出率96.55％。

所述铅冰铜渣超声浸出工艺的技术原理是：在频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波与浸出同步撞击下，引发铅冰铜颗粒产生机械震动，铅冰铜颗粒在硫酸铜溶液中新生的表面包层被震裂或震碎，且与溶液的有效接触强度加大，其动力学扩散过程被强化，因其自身表面裸露，期待的物理化学反应进程加快。当超声波能量足够高时，溶液中引发超声空化现象：随着超声波纵向传递，液体中的分子的平均间距随超声波振动而产生拉伸与挤压变化，形成大量空化泡。超声波拉伸区形成负压区，空化泡迅速产生、生长；超声波挤压区形成正压区，空化泡迅速闭合、崩溃。空化泡崩溃瞬间，在空化泡周围的极小空间内产生瞬时高温、高压、强冲击波和高速射流等极端物理条件，铅冰铜颗粒自身的表面包层被震裂或震碎，期待的物理化学反应进程进一步加快。由此实现用超声波清除铅冰铜渣表面包层的浸出过程。

实施例四：一种含金高铁渣超声浸出工艺

含金高铁渣粒度-200目，含金11g/t，采用常规氰化浸出工艺。浸出时间24小时，产出浸出渣最低含金3.3g/t，金浸出率50-70％。

在上述工艺条件下，增加对溶液的超声波照射工艺条件。在盛有含金高铁渣的溶液中，设置超声波发射装置，超声波发射装置在含金高铁渣溶液浸出时发出超声波，超声波穿过含金高铁渣溶液，并对含金高铁渣溶液中的含金高铁渣颗粒产生撞击，利用超声波的撞击清除含金高铁渣颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，促进浸出过程的加快。所述的超声波频率为15-60kHz、声强1-200w/cm²，超声波与浸出同步撞击3-12小时，产出浸出渣最低含金2.1g/t，金浸出率67-81％。

所述含金高铁渣超声浸出工艺的技术原理是：在频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波与浸出同步撞击下，引发含金高铁渣颗粒产生机械震动，含金高铁渣颗粒在溶液中新生的表面包层被震裂或震碎，且与溶液的有效接触强度加大，其动力学扩散过程被强化，因其自身表面裸露，期待的物理化学反应进程加快。当超声波能量足够高时，溶液中引发超声空化现象：随着超声波纵向传递，液体中的分子的平均间距随超声波振动而产生拉伸与挤压变化，形成大量空化泡；超声波拉伸区形成负压区，空化泡迅速产生、生长；超声波挤压区形成正压区，空化泡迅速闭合、崩溃。空化泡崩溃瞬间，在空化泡周围的极小空间内产生瞬时高温、高压、强冲击波和高速射流等极端物理条件，含金高铁渣颗粒自身的表面包层被震裂或震碎，期待的物理化学反应进程进一步加快。由此实现用超声波清除含金高铁渣表面包层的浸出过程。

实施例五：一种特高钴硫酸锌溶液超声净化工艺

一种特高钴常规硫酸锌溶液，含钴200mg/L，采用常规锌粉+锑盐净化工艺。净化温度95℃，净化时间180分钟，产出净化达标硫酸锌溶液的锌粉消耗为10g/L。

在上述工艺条件下，增加对溶液的超声波照射工艺条件。在盛有特高钴常规硫酸锌溶液中，设置超声波发射装置，超声波发射装置在特高钴常规硫酸锌溶液净化时发出超声波，超声波穿过特高钴常规硫酸锌溶液，并对特高钴常规硫酸锌溶液中的锌粉颗粒产生撞击，利用超声波的撞击清除锌粉颗粒表面包层，使颗粒裸露自身表面，加速锌粉的置换反应，从而促进净化过程的加快。所述的超声波频率为15-60kHz、声强0.5-10w/cm²，超声波与净化同步撞击30分钟，净化温度70℃，产出净化达标硫酸锌溶液的锌粉消耗为5.2g/L。

所述的特高钴硫酸锌溶液超声净化工艺的技术原理是：在频率15-200kHz、声强0.5-200w/cm²的超声波与净化同步撞击下，引发锌粉颗粒产生机械震动，锌粉在硫酸锌溶液中新生的碱式锌盐表面包层被震裂或震碎，锌粉与溶液的有效接触强度加大，其动力学扩散过程被强化，因其自身表面裸露，期待的物理化学反应进程加快。由此实现用超声波清除锌粉表面包层的超声净化过程。