專利名稱：回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及黃金等貴金屬礦物的貴金屬分離提取，尤其是一種回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)。
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(duì)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(duì)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(shí)，常用于原礦分離技術(shù)的化學(xué)方法，由于化學(xué)試劑對(duì)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(huì)造成非常惡劣的環(huán)境污染。因此，采用常規(guī)的物理分離方法無法將如此細(xì)小且超薄的貴重金屬微粒分離出來，而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(dòng)化程度低。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(chǎng)的中性微粒由于介電極化的作用而產(chǎn)生的平移運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生在微粒上的偶極矩可以由兩個(gè)相同帶電量但極性相反的電荷來表示，當(dāng)它們?cè)谖⒘＝缑嫔喜粚?duì)稱分布時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)宏觀的偶極矩，當(dāng)這個(gè)偶極矩位于不勻稱電場(chǎng)中，在微粒兩邊的局部電場(chǎng)強(qiáng)度的不同產(chǎn)生一個(gè)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(huì)向或者更強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向移動(dòng)，稱為陽性介電電泳；或者更弱的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向移動(dòng)，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(dòng)到更強(qiáng)的電場(chǎng)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(huì)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(chǎng)中，將表現(xiàn)出陰性介電電泳的效應(yīng)，即這些雜質(zhì)將被移動(dòng)到與貴重金屬微粒的移動(dòng)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(chǎng)時(shí)，貴重金屬微粒將被單獨(dú)地移動(dòng)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(chǎng)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(huì)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(huì)導(dǎo)致媒介的流動(dòng)以至于影響微粒的運(yùn)動(dòng)；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?yàn)殡姌O、電極的絕緣層與媒介共同構(gòu)成了一個(gè)高頻濾波電路，于是，在電場(chǎng)頻率低時(shí)，介電電泳系統(tǒng)將需要提供更高的電壓以滿足驅(qū)動(dòng)微粒運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高了電能的消耗。雖然現(xiàn)有的以產(chǎn)生介電電泳所需非勻稱電場(chǎng)的電極多以裸導(dǎo)線為主，以滿足降低電壓和電場(chǎng)頻率的要求。但由于裸電極的存在，在電場(chǎng)的作用下極易產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)從而降低了電極的壽命，并生成了無用的甚至有害的化學(xué)物質(zhì)。尤其在將介電電泳的應(yīng)用放大中，不可避免的高電壓的使用不僅使電化學(xué)反應(yīng)加劇，而且會(huì)產(chǎn)生短路現(xiàn)象，以及造成電擊的危險(xiǎn)。另外，大多使用的電極以平、薄的貴重金屬組成，尤其在叉指電極構(gòu)成中，不僅增加了電極成本，且由于在利用陽性介電電泳捕獲微粒的電極實(shí)際工作面僅為平板的邊緣，即“線”捕獲，其電極的使用效率及介電電泳分離效率非常低。此外，常使用在介電電泳裝置的對(duì)電極設(shè)置(兩個(gè)電極相對(duì)裝置)，換句話說，電場(chǎng)方向與流體流動(dòng)的方向正交。為得到足夠高的電場(chǎng)強(qiáng)度，在提供相同高的電壓的前提下，兩個(gè)電極之間的距離局限了流量和介電電泳設(shè)備的尺寸，對(duì)介電電泳放大應(yīng)用造成了很大的限制。通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的公開專利文獻(xiàn)
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，提供一種回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，以解決常規(guī)電極間距對(duì)介電電泳分離技術(shù)放大應(yīng)用的局限。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下一種回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，包括三個(gè)工作段，分別為輸入段、分離段及輸出段，三個(gè)工作段同軸依次上下采用法蘭固定安裝，其特征在于在輸入段上安裝有物料輸入管及進(jìn)水管，在分離段內(nèi)安裝叉指電極，在輸出端上分別安裝有貴重金屬輸出管及雜質(zhì)輸出管。而且，在輸入段內(nèi)與輸入端同軸安裝有一倒漏斗形分配器，該倒漏斗形分配器在輸入段內(nèi)連接進(jìn)水管，在輸出端內(nèi)同軸安裝一漏斗形收集器，該漏斗形收集器連接雜質(zhì)輸出管，漏斗形收集器與倒漏斗形分配器相對(duì)應(yīng)設(shè)置。而且，所述叉指電極安裝在分離段的內(nèi)緣，并與分離段同軸安裝，該叉指電極由正極絕緣電線組及負(fù)極絕緣電線組間隔構(gòu)成，兩組絕緣電線分別連接到電源上以組成叉指電極的介電電泳提供非勻稱電場(chǎng)，所形成的高電場(chǎng)強(qiáng)度位于靠近絕緣電線組的區(qū)域，用于吸引和捕獲貴重金屬，而在此叉指電極對(duì)的中心電場(chǎng)強(qiáng)度為零，其它雜質(zhì)微粒將被徑向移動(dòng)向叉指電極設(shè)置的中心。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是I、本發(fā)明將分離產(chǎn)量根據(jù)具體要求而設(shè)計(jì)整個(gè)二步法流程，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，并起到降溫并減少電熱效應(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%，叉指電極設(shè)計(jì)強(qiáng)化了電場(chǎng)的作用并節(jié)能，圓柱形分離室設(shè)計(jì)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)聞效。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(gè)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(duì)貴重金屬貧礦及尾礦的貴重金屬的進(jìn)一步分離。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為圖I的截面剖視圖；圖3為圖2的A-A向截面剖視 放大圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖對(duì)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，包括三個(gè)工作段，分別為輸入段3、分離段4及輸出段5，三個(gè)工作段同軸依次上下采用法蘭固定安裝，在輸入段上安裝有物料輸入管I、進(jìn)水管2，在分離段內(nèi)安裝叉指電極，在輸出端上分別安裝有貴重金屬輸出管7及雜質(zhì)輸出管6。在輸入段內(nèi)與輸入端同軸安裝有一倒漏斗形分配器8，該倒漏斗形分配器在輸入段內(nèi)連接進(jìn)水管；在分離段的內(nèi)緣與分離段同軸安裝叉指電極，該叉指電極由正極絕緣電線組10及負(fù)極絕緣電線組9間隔構(gòu)成，兩組絕緣電線分別連接到電源上以組成叉指電極的介電電泳提供非勻稱電場(chǎng)，所形成的高電場(chǎng)強(qiáng)度位于靠近絕緣電線組的區(qū)域，用于吸引和捕獲貴重金屬，而在此叉指電極對(duì)的中心電場(chǎng)強(qiáng)度為零，其它雜質(zhì)微粒將被徑向移動(dòng)向叉指電極設(shè)置的中心12。輸出段的下低端連接貴重金屬輸出管，在輸出端內(nèi)同軸安裝一漏斗形收集器11，該漏斗形收集器連接雜質(zhì)輸出管，漏斗形收集器與倒漏斗形分配器相對(duì)應(yīng)設(shè)置。本發(fā)明的工作原理是進(jìn)水管所輸入的水用于冷卻和降低微粒在分離段內(nèi)的濃度而減少微粒間的相互作用，并與含有貴重金屬的待處理懸浮液分開輸入到輸入段中。如圖I所示，水從處于輸入段進(jìn)水管輸入，而貴重金屬的待處理懸浮液從輸入段頂端的物料輸入管處輸入到輸入段中，從所螺紋固裝的倒漏斗形分配器側(cè)邊進(jìn)入分離段，以確保貴重金屬微粒在進(jìn)入分離腔時(shí)距離叉指電極很近，使分離腔中各個(gè)電極間的微粒濃度均勻分配以提高分離效率。微粒沿著倒漏斗形分配器進(jìn)入裝配有叉指電極的分離段，由兩組絕緣電線間隔組成并固定在分離段內(nèi)壁上。于是，由于貴重金屬表現(xiàn)出的陽性介電電泳性質(zhì)，貴重金屬微粒將被這兩組絕緣電線捕獲并順延著電線向分離腔下端運(yùn)動(dòng)。而其他雜質(zhì)微粒由于其陰性介電電泳性質(zhì)而被絕緣電線排斥并向分離腔的中心位置移動(dòng)，從而達(dá)到將貴重金屬微粒從混合物中分離的目的。兩組絕緣電線的長(zhǎng)度在分離腔兩端處不同以方便將電極導(dǎo)出與電源連接(190V，200kHz)。尤其在分離段底端，兩組絕緣電線的長(zhǎng)度差被設(shè)計(jì)為I厘米以使當(dāng)貴重金屬微粒移動(dòng)到絕緣電線底端，在底端減少的電極間距會(huì)使貴重金屬所承受的介電電泳力逐漸減少而從絕緣電線上脫離并被收集到輸出段中。漏斗形收集器通過螺紋固定在輸出段上，其外緣與固定在分離段內(nèi)壁上的叉指電極距離2毫米，并高出輸出系統(tǒng)法蘭I厘米，以保證在與電極距離最近的位置收集貴重金屬微粒并將其在底端輸出。如此設(shè)計(jì)盡可能保證收集貴重金屬的純度，尤其當(dāng)混合物中雜質(zhì)微粒過小而造成的在雜質(zhì)微粒上作用的介電電泳力過小，而無法將其移離電極足夠的距離以將其分離。
權(quán)利要求
1.一種回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，包括三個(gè)工作段，分別為輸入段、分離段及輸出段，三個(gè)工作段同軸依次上下采用法蘭固定安裝，其特征在于在輸入段上安裝有物料輸入管及進(jìn)水管，在分離段內(nèi)安裝叉指電極，在輸出端上分別安裝有貴重金屬輸出管及雜質(zhì)輸出管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，其特征在于在輸入段內(nèi)與輸入端同軸安裝有一倒漏斗形分配器，該倒漏斗形分配器在輸入段內(nèi)連接進(jìn)水管，在輸出端內(nèi)同軸安裝一漏斗形收集器，該漏斗形收集器連接雜質(zhì)輸出管，漏斗形收集器與倒漏斗形分配器相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，其特征在于所述叉指電極安裝在分離段的內(nèi)緣，并與分離段同軸安裝，該叉指電極由正極絕緣電線組及負(fù)極絕緣電線組間隔構(gòu)成，兩組絕緣電線分別連接到電源上以組成叉指電極的介電電泳提供非勻稱電場(chǎng)，所形成的高電場(chǎng)強(qiáng)度位于靠近絕緣電線組的區(qū)域，用于吸引和捕獲貴重金屬，而在此叉指電極對(duì)的中心電場(chǎng)強(qiáng)度為零，其它雜質(zhì)微粒將被徑向移動(dòng)向叉指電極設(shè)置的中心。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收貴重金屬的叉指電極介電電泳分離系統(tǒng)，包括三個(gè)工作段，分別為輸入段、分離段及輸出段，三個(gè)工作段同軸依次上下采用法蘭固定安裝，在輸入段上安裝有物料輸入管及進(jìn)水管，在分離段內(nèi)安裝叉指電極，在輸出端上分別安裝有貴重金屬輸出管及雜質(zhì)輸出管。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(gè)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(duì)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(hào)B01D57/02GK102872719SQ20121038961
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者王冰 申請(qǐng)人:王冰