超聲波對浸出過程的影響

收穡日期：2⑴0 1概述超聲波作用于物質和不同的物理化學過程的有效性是由聲振動本性所決定的，這種振動的傳播是波動過程，其速度，更準確的說是被聲波照射的介質波動狀態(tài)的傳播速度為：104~108Hz除了振動頻率和振幅夕卜，其它聲揚參數如介質質點的加速度、聲振動強度、交變的聲壓等和由強烈聲振動時所誘發(fā)的次級效應如聲風、輻射壓等，以及超聲空化作用對所作用的物質和物理化學過程有著顯著的影響Q〕。

　　2超聲波對浸出過程的影響在濕法冶金中浸出過程是一種液固反應a.有些浸出過程雖有氣體參加，但實際上是氣體先溶解于液體中（這一過程進行很快），然后是溶解在溶液中的氣體與固體作用，實質上仍然是一個液一固反應。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行而減小直至完全消失。此種反應被稱為“未反應核減縮型”。

　　例如反應：生成物為固態(tài)并附著在未反應核上，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。脈石基體一般說來都有孔穴和在浸出過程中施加超聲影響的實踐中，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，不用超聲的浸出時間約為用超聲的浸出時間的12倍。國內也有相關，試驗參數見表2.試驗是在一容積為100ml的圓柱形玻璃容器中進行的，攪拌葉輪半徑為25mm，試驗時，攪拌速度保持在200r/min不變。實驗結果見、2和3.結果表明，在使用超聲波時，相同的銅浸出率所用時間為未使用時所用時間的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進行，如：化學反應動力學已經證明連續(xù)反應的表觀速率決定于反應速率常數最小的那一步驟一最難進行的步驟，也是整個連續(xù)反應的決定速率步驟。

　　上述三種情況的總過程作為一連續(xù)反應，過程控制可能有下述幾種情況：1）決定速率步驟為外擴散，過程在外擴散區(qū)進行；2）決定速率步驟為內擴散，過程在內擴散區(qū)進行；3）決定速率步驟為化學反應，過程在動力學區(qū)進行；4）上述三個步驟阻力相近，任一步驟均為決定速率步驟，一個過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。在實際生產中的浸出過程，因反應器尺寸、攪拌速度一定，為達到理想的浸出率，不可避免的要延長反應時間，對某些過程還要相應提高反應溫度。

　　表1氧化銅礦的化學成分及物相分析Tab.1Chemicalcompositionandphase序號粒度化學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間減少至原來的1/6，同時減少了試劑的消耗。

　　浸出粒度相同時，加超聲將提高銅的浸出率。

　　表2試驗參數表序號時間min機械攪拌25120超聲波20超聲參數頻率kHz在實際使用過程中，對于浸出過程中存在的處理量大、腐蝕性和高溫等特點，對超聲發(fā)生裝置應用提出幾點嚴格要求：（1）能夠進行強的大體積照射；（2）能夠均勻調節(jié)聲振動的頻率和強度，并能保其穩(wěn)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。從實際情況出發(fā)，要考慮超聲波發(fā)生裝置同現(xiàn)有浸出設備結合進行使用，而解決現(xiàn)有浸出設備的生產能力、設備參數和聲場參數的相互關系，會遇到各種不同的物理問題、物理化學問題和技術問題，如何更有效地利用現(xiàn)有設備，提高浸出率，從而增加經濟效益，將有待于對這些問題的解決。

　　3結論通過以上的試驗研究，可以看出超聲波使浸出過程受到明顯的影響：反應時間明顯縮短，浸出率提高及試劑消耗減少。針對浸出過程不同類型的決定速率步驟，可確定其與聲場參數（振幅、波動速度幅度、加速度幅度等）之間的關系，從而能夠更加有效的施加超聲波對浸出過程的影響。