專利名稱：介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)工藝和分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及黃金等貴金屬礦物的貴金屬分離提 取，尤其是一種介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝。
背景技術(shù)：
貴重金屬，例如金，銀，鉬等，經(jīng)常以游離態(tài)的微小(直徑微米或小于微米)顆粒殘 存于尾礦或垃圾(如電子垃圾)中，其存在濃度非常低(經(jīng)常低于幾百毫克每噸)，并以超 薄的細(xì)片存在，幾何形狀不均勻，大小分布不等，這種特定的存在方式不能被常規(guī)分離方法 有效地分離。如沿用原(富)礦的分離方法對尾礦中殘存的貴重金屬的提取，由于微粒濃 度太低，所需投資大，分離效率低，并對環(huán)境污染嚴(yán)重。同樣，在處理垃圾中所含貴重金屬微 粒時，常用于原礦分離技術(shù)的化學(xué)方法，由于化學(xué)試劑對于塑料等的化學(xué)反應(yīng)不僅不可以 分離出貴重金屬，而且會造成非常惡劣的環(huán)境污染。常規(guī)的物理分離方法則無法將如此細(xì) 小且超薄的貴重金屬微粒分離出來。另外，磁化法也被提出用于分離貴重金屬，但其分離效 率過低，工業(yè)自動化程度低。通過專利檢索，尚未發(fā)現(xiàn)采用介電電泳原理回收貴重金屬的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種介電電泳法無污染回收貴 重金屬的高效連續(xù)工藝，本工藝所采用的基于介電電泳的分離工藝將填補(bǔ)貴重金屬回收利 用分離工藝的空白，且綠色環(huán)保、連續(xù)高效。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝，步驟是(1)在混料箱進(jìn)行混料將分離物料通過進(jìn)料口放入混料箱中，混料箱設(shè)置有進(jìn)水管，通過該進(jìn)水管泵水 進(jìn)入混料箱，將混料箱內(nèi)的分離物料沖成懸浮液，在混料箱上還設(shè)置有出料管，懸浮液通過 該出料管進(jìn)入介電電泳分離室；(2)在介電電泳分離室進(jìn)行分離在混料箱形成的懸浮液經(jīng)過出料管進(jìn)入介電電泳分離室，介電電泳分離室設(shè)計成 豎直的六棱筒形，在六棱筒內(nèi)的六個邊均固裝有一不銹鋼薄板電極，在對應(yīng)每一不銹鋼薄 板電極的六棱筒內(nèi)的中軸部位均布安裝有一絕緣電線電極，每一不銹鋼薄板電極與所對應(yīng) 的絕緣電線電極形成一不對稱電場，在分離室內(nèi)形成六個不對稱電場，分離室所需有效電 壓190V，頻率220kHz，懸浮液內(nèi)所含的貴重金屬微粒將附著在絕緣電線電極上，由于其相 對于水具有更高的比重而沿著絕緣電線電極滑行到下面所安裝的收集器內(nèi)；(3)在收集器內(nèi)進(jìn)行收集在介電電泳分離室下端同軸安裝有收集器，在收集器內(nèi)對應(yīng)絕緣電線電極下端安 裝有一漏斗器，該漏斗器通過輸出管輸出貴重金屬；在收集器的下底部設(shè)置有循環(huán)出口，該循環(huán)出口可將經(jīng)過分離的懸浮液進(jìn)入下一介電電泳分離室進(jìn)行循環(huán)再分離。而且，在出料管上設(shè)置有閥門，以控制懸浮液在給電極通電之前不可進(jìn)入介電電 泳分離室。而且，所述介電電泳分離室是正六棱筒形。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明將分離產(chǎn)量根據(jù)具體要求而設(shè)計整個流程，使分離過程模塊化，分離工 藝連續(xù)可控化。水循環(huán)工藝可使水循環(huán)使用而節(jié)水，并起到降溫減少電熱效應(yīng)的作用；二步 分離法(初分離與終分離)可使分離純度接近100% ；雜質(zhì)的再循環(huán)分離流程以確保貴重 金屬分離效率接近100% ；三角形分離室設(shè)計強(qiáng)化了電場的作用以節(jié)能，六邊形排式分離室 設(shè)計使介電電泳的應(yīng)用根據(jù)實(shí)際要求而放大以適于工業(yè)應(yīng)用，填補(bǔ)貴重金屬回收利用分離 工藝的空白，且綠色環(huán)保、連續(xù)高效。2、本發(fā)明通過使用物理化學(xué)中介電電泳原理獨(dú)特的高選擇性、高可控性捕獲貴重 金屬廢物中未分離的貴重金屬顆粒以達(dá)到最大程度回收并將貴重金屬所可能造成的環(huán)境 污染降低到最低，是一個全新的環(huán)保、高效、連續(xù)分離工藝用于分離回收尾礦和垃圾中的貴 重金屬，環(huán)保節(jié)能，將有助于我國對貴重金屬貧礦及尾礦的貴重金屬的進(jìn)一步分離。


圖1為本發(fā)明專用設(shè)備外形主視圖；圖2為圖1的截面剖視圖；圖3為圖2的A-A向截面剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步說明；下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的， 不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝，步驟是1、混料，在混料箱進(jìn)行。將分離物料通過進(jìn)料口 2放入混料箱4中，該混料箱的下部設(shè)置有進(jìn)水管1，通過 該進(jìn)水管泵水進(jìn)入混料箱，采用該有壓力的水將混料箱內(nèi)的分離物料沖成懸浮液，在混料 箱上還設(shè)置有出料管5，懸浮液通過該出料管進(jìn)入介電電泳分離室。在出料管上設(shè)置有閥 門3，以控制懸浮液在給電極通電之前不可進(jìn)入介電電泳分離室；閥門最好選擇電控閥門， 以保證恒定的輸入流量，當(dāng)然也可通過選擇可控泵而達(dá)到控制懸浮液輸入流量的恒定。2、分離，在介電電泳分離室進(jìn)行。在混料箱形成的懸浮液經(jīng)過出料管進(jìn)入介電電泳分離室6。介電電泳分離室設(shè)計 成豎直的六棱筒形，最佳是正六棱筒形，在六棱筒內(nèi)的六個邊均固裝有一不銹鋼薄板電極 11，在對應(yīng)每一不銹鋼薄板電極的六棱筒內(nèi)的中軸部位均布安裝有一絕緣電線電極12，每 一不銹鋼薄板電極與所對應(yīng)的絕緣電線電極形成一不對稱電場，在分離室內(nèi)形成六個不對 稱電場。每一組絕緣電線電極將被連接在一起通過分離室底端連接到電源接頭，不銹鋼薄 板電極則通過在分離室壁的小孔由一個電線將所有的電極連接起來然后連接到電源的輸 出端，分離室所需有效電壓190V，頻率220kHz。由于貴重金屬所表現(xiàn)的陽性介電電泳性質(zhì)，懸浮液內(nèi)所含的貴重金屬微粒將會附著在絕緣電線電極上，由于其相對于水具有更高的比 重而沿著絕緣電線電極滑行到下面所安裝的收集器內(nèi)。絕緣電線電極的下部比不銹鋼薄板 電極要長，一般在0. l-5cm之間。如果沒有這一設(shè)計，則會造成貴重金屬在出料口沿著電場 方向逐一堆積形成一個鏈條形狀而容易被水流沖走；另外，即使未被沖走，由于貴重金屬的 強(qiáng)導(dǎo)電性并附在絕緣電線電極上從而形成了電極的一部分，于是隨著貴重金屬鏈的逐漸增 長，電場強(qiáng)度和電流增大，而造成局部高溫。如果貴重金屬鏈足夠長而碰觸倒另一電極，短 路就會發(fā)生，造成電源損壞等危害。3、收集，在收集器內(nèi)進(jìn)行。在介電電泳分離室下端同軸通過法蘭7安裝有收集器8，在收集器內(nèi)對應(yīng)絕緣電 線電極下端采用支架14安裝有一漏斗器13，該漏斗器通過輸出管9輸出貴重金屬；漏斗器 的設(shè)計是為了在一個相對低的電壓輸入條件下而達(dá)到最高的分離純度，因懸浮液中的雜質(zhì) 微粒與貴重金屬微粒相比會很小，所以其介電電泳力就會更小。如此，在相同的電壓輸入情 況下，其位移也就非常小。換句話說，一定的電壓輸入可以吸附所有的貴重金屬，但不一定 可以保證雜質(zhì)微粒不能進(jìn)入到收集器中。在收集器的下底部設(shè)置有循環(huán)出口 10，該循環(huán)出口可將經(jīng)過分離的懸浮液進(jìn)入下 一介電電泳分離室進(jìn)行循環(huán)再分離。循環(huán)在分離的次數(shù)是根據(jù)不同的貴重金屬在原混合物 的濃度而定，例如，如果所含有的貴重金屬濃度高，且與其他微粒大小相當(dāng)，理論上一級就 可以達(dá)到高效分離。但是，工業(yè)上(例如尾礦)中往往含有的粘土、塵土等雜質(zhì)直徑大約在 幾十納米到一百納米之間，而所含有的貴重金屬直徑大多大于幾微米。如此以來，若達(dá)到貴 重金屬分離的高純度，就必須增加分離的級數(shù)。所以，整個分離系統(tǒng)是模式化以根據(jù)具體的 分離對象而設(shè)計分離工藝所需的級數(shù)。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以金微粒為例，初分離的分離效率為88%，終分離得分離效率可為97%。通過循 環(huán)連續(xù)工藝，最終的提純效率可達(dá)100%。當(dāng)然，各種混合物中所含的微粒成分不同，大小不同，性質(zhì)也可能不同，但是由于 貴重金屬例如金、鉬等大多以游離態(tài)存在，而其他物質(zhì)多以化合態(tài)存在，當(dāng)水作為媒質(zhì)時， 所有的貴重金屬所表現(xiàn)的介電電泳性質(zhì)和在相同電場強(qiáng)度作用下的介電電泳力是相同的。 所以，當(dāng)相同的貴重金屬于混合物中的含量相同，微粒大小相似，其分離的效率也是相同 的。即便差異較大，由于兩步分離連續(xù)循環(huán)工藝的設(shè)計，其最終的分離效率也應(yīng)達(dá)到100%”本發(fā)明應(yīng)用的工作原理是介電電泳(Dielectrophoresis)技術(shù)已經(jīng)被成功的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工業(yè)來分離、 富積、捕獲微粒和細(xì)胞。該技術(shù)描述的是位于非勻稱電場的中性微粒由于介電極化的作用 而產(chǎn)生的平移運(yùn)動。產(chǎn)生在微粒上的偶極矩可以由兩個相同帶電量但極性相反的電荷來表 示，當(dāng)它們在微粒界面上不對稱分布時，產(chǎn)生一個宏觀的偶極矩。當(dāng)這個偶極矩位于不勻稱 電場中，在微粒兩邊的局部電場強(qiáng)度的不同產(chǎn)生一個凈力，稱為介電電泳力。由于懸浮于媒 介中的微粒與媒介有著不同的介電能力(介電常數(shù))，微粒會被向或者更強(qiáng)的電場強(qiáng)度的 方向移動，稱為陽性介電電泳，或者更弱的電場強(qiáng)度的方向移動，稱之為陰性介電電泳。由于貴重金屬微粒以游離態(tài)存在，貴重金屬的介電能力被定義為無窮大，所以懸 浮于任何媒介中的貴重金屬微粒將表現(xiàn)出陽性介電電泳的效應(yīng)，即貴重金屬微粒將被移動到更強(qiáng)的電場強(qiáng)度的方向；而由于其他存在于貴重金屬礦的礦物質(zhì)雜質(zhì)不會以游離態(tài)存 在，它們的介電能力都小于水。所以，當(dāng)這些雜質(zhì)懸浮在水中并置于不勻稱電場中，將表現(xiàn) 出陰性介電電泳的效應(yīng)，S卩這些雜質(zhì)將被移動到與貴重金屬微粒的移動方向相反的方向。 于是，當(dāng)含有貴重金屬微粒的混合物懸浮于水中并被置于不勻稱電場時，貴重金屬微粒將 被單獨(dú)地移動到與其他物質(zhì)相反的方向，從而達(dá)到分離和提純的目的。
然而，由于高電場強(qiáng)度在介電電泳技術(shù)上的使用，一種被稱為電熱效應(yīng)的副作用 (electrothermal)會經(jīng)常產(chǎn)生于介電電泳的技術(shù)應(yīng)用之中。這種電熱效應(yīng)會導(dǎo)致媒介的 流動以至于影響微粒的運(yùn)動；另外，介電電泳的應(yīng)用經(jīng)常被高頻濾波的效應(yīng)所局限，這是因 為電極、電極的絕緣層與媒介共同構(gòu)成了一個高頻濾波電路，于是，電場頻率低時，在介電 電泳系統(tǒng)中將需要提供更高的電壓以滿足驅(qū)動微粒運(yùn)動的電場強(qiáng)度，從而提高了電能的消
權(quán)利要求
一種介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝，其特征在于步驟是(1)在混料箱進(jìn)行混料將分離物料通過進(jìn)料口放入混料箱中，混料箱設(shè)置有進(jìn)水管，通過該進(jìn)水管泵水進(jìn)入混料箱，將混料箱內(nèi)的分離物料沖成懸浮液，在混料箱上還設(shè)置有出料管，懸浮液通過該出料管進(jìn)入介電電泳分離室；(2)在介電電泳分離室進(jìn)行分離在混料箱形成的懸浮液經(jīng)過出料管進(jìn)入介電電泳分離室，介電電泳分離室設(shè)計成豎直的六棱筒形，在六棱筒內(nèi)的六個邊均固裝有一不銹鋼薄板電極，在對應(yīng)每一不銹鋼薄板電極的六棱筒內(nèi)的中軸部位均布安裝有一絕緣電線電極，每一不銹鋼薄板電極與所對應(yīng)的絕緣電線電極形成一不對稱電場，在分離室內(nèi)形成六個不對稱電場，分離室所需有效電壓190V，頻率220kHz，懸浮液內(nèi)所含的貴重金屬微粒將附著在絕緣電線電極上，由于其相對于水具有更高的比重而沿著絕緣電線電極滑行到下面所安裝的收集器內(nèi)；(3)在收集器內(nèi)進(jìn)行收集在介電電泳分離室下端同軸安裝有收集器，在收集器內(nèi)對應(yīng)絕緣電線電極下端安裝有一漏斗器，該漏斗器通過輸出管輸出貴重金屬；在收集器的下底部設(shè)置有循環(huán)出口，該循環(huán)出口可將經(jīng)過分離的懸浮液進(jìn)入下一介電電泳分離室進(jìn)行循環(huán)再分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝，其特征在 于在出料管上設(shè)置有閥門，以控制懸浮液在給電極通電之前不可進(jìn)入介電電泳分離室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝，其特征在 于所述介電電泳分離室是正六棱筒形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種介電電泳法無污染回收貴重金屬的高效連續(xù)工藝，步驟是(1)在混料箱進(jìn)行混料；(2)在介電電泳分離室進(jìn)行分離(3)在收集器內(nèi)進(jìn)行收集在介電電泳分離室下端同軸安裝有收集器，在收集器內(nèi)對應(yīng)絕緣電線電極下端安裝有一漏斗器，該漏斗器通過輸出管輸出貴重金屬；在收集器的下底部設(shè)置有循環(huán)出口，該循環(huán)出口可將經(jīng)過分離的懸浮液進(jìn)入下一介電電泳分離室進(jìn)行循環(huán)再分離。本發(fā)明通過使用物理化學(xué)中介電電泳原理獨(dú)特的高選擇性、高可控性捕獲貴重金屬廢物中未分離的貴重金屬顆粒以達(dá)到最大程度回收并將貴重金屬所可能造成的環(huán)境污染降低到最低，是一個全新的環(huán)保、高效、連續(xù)分離工藝用于分離回收尾礦和垃圾中的貴重金屬，環(huán)保節(jié)能，將有助于我國對貴重金屬貧礦及尾礦的貴重金屬的進(jìn)一步分離。
文檔編號B01D57/02GK101912732SQ20101024844
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者杜飛, 王冰 申請人:天津富金環(huán)境技術(shù)研究有限公司