CN102872719A

CN102872719A - 回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统

Info

Publication number: CN102872719A
Application number: CN2012103896163A
Authority: CN
Inventors: 王冰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: CN102872719B

Abstract

本发明涉及一种回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，包括三个工作段，分别为输入段、分离段及输出段，三个工作段同轴依次上下采用法兰固定安装，在输入段上安装有物料输入管及进水管，在分离段内安装叉指电极，在输出端上分别安装有贵重金属输出管及杂质输出管。本发明通过使用物理化学中介电电泳原理独特的高选择性、高可控性捕获贵重金属废物中未分离的贵重金属颗粒以达到最大程度回收并将贵重金属所可能造成的环境污染降低到最低，是一个全新的环保、高效、连续分离工艺用于分离回收尾矿和垃圾中的贵重金属，环保节能，将有助于我国对贵重金属贫矿及尾矿的贵重金属的进一步分离。

Description

回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统

技术领域

本发明属于分离技术领域，涉及黄金等贵金属矿物的贵金属分离提取，尤其是一种回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统。

背景技术

贵重金属，例如金，银，铂等，经常以游离态的微小（直径微米或小于微米）颗粒残存于尾矿或垃圾（如电子垃圾）中，其存在浓度非常低（经常低于几百毫克每吨），并以超薄的细片存在，几何形状不均匀、大小分布不等，这种特定的存在方式不能被常规分离方法有效地分离。如沿用原（富）矿的分离方法对尾矿中残存的贵重金属的提取，由于微粒浓度太低，所需投资大，分离效率低，并对环境污染严重。同样，在处理垃圾中所含贵重金属微粒时，常用于原矿分离技术的化学方法，由于化学试剂对于塑料等的化学反应不仅不可以分离出贵重金属，而且会造成非常恶劣的环境污染。因此，采用常规的物理分离方法无法将如此细小且超薄的贵重金属微粒分离出来，而磁化法也被提出用于分离贵重金属，但其分离效率过低，工业自动化程度低。

介电电泳（Dielectrophoresis）技术已经被成功的应用于生物医学工业来分离、富积、捕获微粒和细胞。该技术描述的是位于非匀称电场的中性微粒由于介电极化的作用而产生的平移运动，所产生在微粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示，当它们在微粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩，当这个偶极矩位于不匀称电场中，在微粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。由于悬浮于媒介中的微粒与媒介有着不同的介电能力（介电常数），微粒会向或者更强的电场强度的方向移动，称为阳性介电电泳；或者更弱的电场强度的方向移动，称之为阴性介电电泳。

由于贵重金属微粒以游离态存在，贵重金属的介电能力被定义为无穷大，所以悬浮于任何媒介中的贵重金属微粒将表现出阳性介电电泳的效应，即：贵重金属微粒将被移动到更强的电场强度的方向；而由于其他存在于贵重金属矿的矿物质杂质不会以游离态存在，它们的介电能力都小于水。所以，当这些杂质悬浮在水中并置于不匀称电场中，将表现出阴性介电电泳的效应，即：这些杂质将被移动到与贵重金属微粒的移动方向相反的方向。于是，当含有贵重金属微粒的混合物悬浮于水中并被置于不匀称电场时，贵重金属微粒将被单独地移动到与其他物质相反的方向，从而达到分离和提纯的目的。

然而，由于高电场强度在介电电泳技术上的使用，一种被称为电热效应的副作用（electrothermal）会经常产生于介电电泳的技术应用之中。这种电热效应会导致媒介的流动以至于影响微粒的运动；另外，介电电泳的应用经常被高频滤波的效应所局限，这是因为电极、电极的绝缘层与媒介共同构成了一个高频滤波电路，于是，在电场频率低时，介电电泳系统将需要提供更高的电压以满足驱动微粒运动的电场强度，从而提高了电能的消耗。

虽然现有的以产生介电电泳所需非匀称电场的电极多以裸导线为主，以满足降低电压和电场频率的要求。但由于裸电极的存在，在电场的作用下极易产生电化学反应从而降低了电极的寿命，并生成了无用的甚至有害的化学物质。尤其在将介电电泳的应用放大中，不可避免的高电压的使用不仅使电化学反应加剧，而且会产生短路现象，以及造成电击的危险。

另外，大多使用的电极以平、薄的贵重金属组成，尤其在叉指电极构成中，不仅增加了电极成本，且由于在利用阳性介电电泳捕获微粒的电极实际工作面仅为平板的边缘，即“线”捕获，其电极的使用效率及介电电泳分离效率非常低。

此外，常使用在介电电泳装置的对电极设置（两个电极相对装置），换句话说，电场方向与流体流动的方向正交。为得到足够高的电场强度，在提供相同高的电压的前提下，两个电极之间的距离局限了流量和介电电泳设备的尺寸，对介电电泳放大应用造成了很大的限制。

通过检索，尚未发现相关的公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，以解决常规电极间距对介电电泳分离技术放大应用的局限。

本发明实现目的的技术方案如下：

一种回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，包括三个工作段，分别为输入段、分离段及输出段，三个工作段同轴依次上下采用法兰固定安装，其特征在于：在输入段上安装有物料输入管及进水管，在分离段内安装叉指电极，在输出端上分别安装有贵重金属输出管及杂质输出管。

而且，在输入段内与输入端同轴安装有一倒漏斗形分配器，该倒漏斗形分配器在输入段内连接进水管，在输出端内同轴安装一漏斗形收集器，该漏斗形收集器连接杂质输出管，漏斗形收集器与倒漏斗形分配器相对应设置。

而且，所述叉指电极安装在分离段的内缘，并与分离段同轴安装，该叉指电极由正极绝缘电线组及负极绝缘电线组间隔构成，两组绝缘电线分别连接到电源上以组成叉指电极的介电电泳提供非匀称电场，所形成的高电场强度位于靠近绝缘电线组的区域，用于吸引和捕获贵重金属，而在此叉指电极对的中心电场强度为零，其它杂质微粒将被径向移动向叉指电极设置的中心。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明将分离产量根据具体要求而设计整个二步法流程，使分离过程模块化，分离工艺连续可控化。水循环工艺可使水循环使用而节水，并起到降温并减少电热效应的作用；二步分离法（初分离与终分离）可使分离纯度接近100%，杂质的再循环分离流程以确保贵重金属分离效率接近100%，叉指电极设计强化了电场的作用并节能，圆柱形分离室设计使介电电泳的应用根据实际要求而放大以适于工业应用，填补贵重金属回收利用分离工艺的空白，且绿色环保、连续高效。

2、本发明通过使用物理化学中介电电泳原理独特的高选择性、高可控性捕获贵重金属废物中未分离的贵重金属颗粒以达到最大程度回收并将贵重金属所可能造成的环境污染降低到最低，是一个全新的环保、高效、连续分离工艺用于分离回收尾矿和垃圾中的贵重金属，环保节能，将有助于我国对贵重金属贫矿及尾矿的贵重金属的进一步分离。

附图说明

图1为本发明系统结构主视图；

图2为图1的截面剖视图；

图3为图2的A-A向截面剖视放大图。

具体实施方式

下面通过附图对具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，包括三个工作段，分别为输入段3、分离段4及输出段5，三个工作段同轴依次上下采用法兰固定安装，在输入段上安装有物料输入管1、进水管2，在分离段内安装叉指电极，在输出端上分别安装有贵重金属输出管7及杂质输出管6。

在输入段内与输入端同轴安装有一倒漏斗形分配器8，该倒漏斗形分配器在输入段内连接进水管；在分离段的内缘与分离段同轴安装叉指电极，该叉指电极由正极绝缘电线组10及负极绝缘电线组9间隔构成，两组绝缘电线分别连接到电源上以组成叉指电极的介电电泳提供非匀称电场，所形成的高电场强度位于靠近绝缘电线组的区域，用于吸引和捕获贵重金属，而在此叉指电极对的中心电场强度为零，其它杂质微粒将被径向移动向叉指电极设置的中心12。输出段的下低端连接贵重金属输出管，在输出端内同轴安装一漏斗形收集器11，该漏斗形收集器连接杂质输出管，漏斗形收集器与倒漏斗形分配器相对应设置。

本发明的工作原理是：

进水管所输入的水用于冷却和降低微粒在分离段内的浓度而减少微粒间的相互作用，并与含有贵重金属的待处理悬浮液分开输入到输入段中。如图1所示，水从处于输入段进水管输入，而贵重金属的待处理悬浮液从输入段顶端的物料输入管处输入到输入段中，从所螺纹固装的倒漏斗形分配器侧边进入分离段，以确保贵重金属微粒在进入分离腔时距离叉指电极很近，使分离腔中各个电极间的微粒浓度均匀分配以提高分离效率。

微粒沿着倒漏斗形分配器进入装配有叉指电极的分离段，由两组绝缘电线间隔组成并固定在分离段内壁上。于是，由于贵重金属表现出的阳性介电电泳性质，贵重金属微粒将被这两组绝缘电线捕获并顺延着电线向分离腔下端运动。而其他杂质微粒由于其阴性介电电泳性质而被绝缘电线排斥并向分离腔的中心位置移动，从而达到将贵重金属微粒从混合物中分离的目的。两组绝缘电线的长度在分离腔两端处不同以方便将电极导出与电源连接（190V，200kHz）。尤其在分离段底端，两组绝缘电线的长度差被设计为1厘米以使当贵重金属微粒移动到绝缘电线底端，在底端减少的电极间距会使贵重金属所承受的介电电泳力逐渐减少而从绝缘电线上脱离并被收集到输出段中。

漏斗形收集器通过螺纹固定在输出段上，其外缘与固定在分离段内壁上的叉指电极距离2毫米，并高出输出系统法兰1厘米，以保证在与电极距离最近的位置收集贵重金属微粒并将其在底端输出。如此设计尽可能保证收集贵重金属的纯度，尤其当混合物中杂质微粒过小而造成的在杂质微粒上作用的介电电泳力过小，而无法将其移离电极足够的距离以将其分离。

Claims

1.一种回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，包括三个工作段，分别为输入段、分离段及输出段，三个工作段同轴依次上下采用法兰固定安装，其特征在于：在输入段上安装有物料输入管及进水管，在分离段内安装叉指电极，在输出端上分别安装有贵重金属输出管及杂质输出管。

2.根据权利要求1所述的回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，其特征在于：在输入段内与输入端同轴安装有一倒漏斗形分配器，该倒漏斗形分配器在输入段内连接进水管，在输出端内同轴安装一漏斗形收集器，该漏斗形收集器连接杂质输出管，漏斗形收集器与倒漏斗形分配器相对应设置。

3.根据权利要求1所述的回收贵重金属的叉指电极介电电泳分离系统，其特征在于：所述叉指电极安装在分离段的内缘，并与分离段同轴安装，该叉指电极由正极绝缘电线组及负极绝缘电线组间隔构成，两组绝缘电线分别连接到电源上以组成叉指电极的介电电泳提供非匀称电场，所形成的高电场强度位于靠近绝缘电线组的区域，用于吸引和捕获贵重金属，而在此叉指电极对的中心电场强度为零，其它杂质微粒将被径向移动向叉指电极设置的中心。