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超聲波對浸出過(guò)程的影響
發(fā)布時(shí)間:2017-4-1 9:53:05 作者:博爾超聲波 點(diǎn)擊:4474

1.超聲波作用于物質(zhì)和不同的物理化學(xué)過(guò)程的有效性是由聲振動(dòng)本性所決定的,這種振動(dòng)的傳播是波動(dòng)過(guò)程,其速度,更準確的說(shuō)是被聲波照射的介質(zhì)波動(dòng)狀態(tài)的傳播速度為:104~108Hz除了振動(dòng)頻率和振幅夕卜,其它聲揚參數如介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的加速度、聲振動(dòng)強度、交變的聲壓等和由強烈聲振動(dòng)時(shí)所誘發(fā)的次級效應如聲風(fēng)、輻射壓等,以及超聲空化作用對所作用的物質(zhì)和物理化學(xué)過(guò)程有著(zhù)顯著(zhù)的影響。
2.超聲波對浸出過(guò)程的影響在濕法冶金中浸出過(guò)程是一種液固反應.有些浸出過(guò)程雖有氣體參加,但實(shí)際上是氣體先溶解于液體中(這一過(guò)程進(jìn)行很快),然后是溶解在溶液中的氣體與固體作用,實(shí)質(zhì)上仍然是一個(gè)液一固反應。作為浸出的液固反應有三種情況:可溶于水,固相的外形尺寸隨反應的進(jìn)行而減小直至完全消失。此種反應被稱(chēng)為“未反應核減縮型”。
例如反應:生成物為固態(tài)并附著(zhù)在未反應核上,其通式可表示為A+B(q)―P例如白鎢礦的酸法分解反應:以及固體反應物中只是某一組分被選擇性的侵溶,例如鈦鐵礦的酸浸出反應:固態(tài)反應物分散嵌布于不反應的脈石基體中,如塊礦的浸出。脈石基體一般說(shuō)來(lái)都有孔穴和在浸出過(guò)程中施加超聲影響的實(shí)踐中,奧羅夫(Orlov)做了帶超聲波和不帶超聲波機械攪拌硫酸浸出氧化銅的對比研究,結果表明,達到相同的浸出率時(shí),不用超聲的浸出時(shí)間約為用超聲的浸出時(shí)間的12倍。國內也有相關(guān),試驗是在一容積為100ml的圓柱形玻璃容器中進(jìn)行的,攪拌葉輪半徑為25mm,試驗時(shí),攪拌速度保持在200r/min不變。實(shí)驗結果見(jiàn)、2和3.結果表明,在使用超聲波時(shí),相同的銅浸出率所用時(shí)間為未使用時(shí)所用時(shí)間的1/6(從120min減少到20min);表明,對浸出粒度為一75十53Mm的原料,使用超聲波與機械攪拌相比,不僅銅的浸出率高,而且浸出時(shí)間短;可明顯看氨濃度:2moVl固/液比:V100溫度:290裂縫,在此情況下,由內外擴散導致的在礦塊表面和內部的反應可能同時(shí)進(jìn)行,如:化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)已經(jīng)證明連續反應的表觀(guān)速率決定于反應速率常數最小的那一步驟一最難進(jìn)行的步驟,也是整個(gè)連續反應的決定速率步驟。
上述三種情況的總過(guò)程作為一連續反應,過(guò)程控制可能有下述幾種情況:1)決定速率步驟為外擴散,過(guò)程在外擴散區進(jìn)行;2)決定速率步驟為內擴散,過(guò)程在內擴散區進(jìn)行;3)決定速率步驟為化學(xué)反應,過(guò)程在動(dòng)力學(xué)區進(jìn)行;4)上述三個(gè)步驟阻力相近,任一步驟均為決定速率步驟,一個(gè)過(guò)程的決定速率步驟并非是固定不變的,在一定條件下可以轉化,影響最明顯的外因是溫度和攪拌強度。在實(shí)際生產(chǎn)中的浸出過(guò)程,因反應器尺寸、攪拌速度一定,為達到理想的浸出率,不可避免的要延長(cháng)反應時(shí)間,對某些過(guò)程還要相應提高反應溫度。
表1氧化銅礦的化學(xué)成分及物相分析Tab.1Chemicalcompositionandphase序號粒度化學(xué)成分物相分析酸不溶物孔雀石水膽石赤銅礦黃鐵礦黃銅礦厲礦石英Zn10K106為質(zhì)量分數到,在超聲作用下,氨的消耗明顯降低。研究表明,與單純的機械攪拌相比,加上超聲波能將浸出時(shí)間減少至原來(lái)的1/6,同時(shí)減少了試劑的消耗。
浸出粒度相同時(shí),加超聲將提高銅的浸出率。
表2試驗參數表序號時(shí)間min機械攪拌25120超聲波20超聲參數頻率kHz在實(shí)際使用過(guò)程中,對于浸出過(guò)程中存在的處理量大、腐蝕性和高溫等特點(diǎn),對超聲發(fā)生裝置應用提出幾點(diǎn)嚴格要求:(1)能夠進(jìn)行強的大體積照射;(2)能夠均勻調節聲振動(dòng)的頻率和強度,并能保其穩定;能在足夠寬的溫度范圍內工作;有足夠高的效率且耐腐蝕。從實(shí)際情況出發(fā),要考慮超聲波發(fā)生裝置同現有浸出設備結合進(jìn)行使用,而解決現有浸出設備的生產(chǎn)能力、設備參數和聲場(chǎng)參數的相互關(guān)系,會(huì )遇到各種不同的物理問(wèn)題、物理化學(xué)問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題,如何更有效地利用現有設備,提高浸出率,從而增加經(jīng)濟效益,將有待于對這些問(wèn)題的解決。
3結論通過(guò)以上的試驗研究,可以看出超聲波使浸出過(guò)程受到明顯的影響:反應時(shí)間明顯縮短,浸出率提高及試劑消耗減少。針對浸出過(guò)程不同類(lèi)型的決定速率步驟,可確定其與聲場(chǎng)參數(振幅、波動(dòng)速度幅度、加速度幅度等)之間的關(guān)系,從而能夠更加有效的施加超聲波對浸出過(guò)程的影響。
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