介电电泳法无污染回收贵重金属的高效连续工艺 【技术领域】
本发明属于化学工艺和分离技术领域， 涉及黄金等贵金属矿物的贵金属分离提 取， 尤其是一种介电电泳法无污染回收贵重金属的高效连续工艺。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。常规的物理分离方法则无法将如此细 小且超薄的贵重金属微粒分离出来。 另外， 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。
通过专利检索， 尚未发现采用介电电泳原理回收贵重金属的报道。 发明内容 本发明的目的在于克服现有技术的不足之处， 提供一种介电电泳法无污染回收贵 重金属的高效连续工艺， 本工艺所采用的基于介电电泳的分离工艺将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。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 ：
一种介电电泳法无污染回收贵重金属的高效连续工艺， 步骤是 ：
(1) 在混料箱进行混料 ：
将分离物料通过进料口放入混料箱中， 混料箱设置有进水管， 通过该进水管泵水 进入混料箱， 将混料箱内的分离物料冲成悬浮液， 在混料箱上还设置有出料管， 悬浮液通过 该出料管进入介电电泳分离室 ；
(2) 在介电电泳分离室进行分离 ：
在混料箱形成的悬浮液经过出料管进入介电电泳分离室， 介电电泳分离室设计成 竖直的六棱筒形， 在六棱筒内的六个边均固装有一不锈钢薄板电极， 在对应每一不锈钢薄 板电极的六棱筒内的中轴部位均布安装有一绝缘电线电极， 每一不锈钢薄板电极与所对应 的绝缘电线电极形成一不对称电场， 在分离室内形成六个不对称电场， 分离室所需有效电 压 190V， 频率 220kHz， 悬浮液内所含的贵重金属微粒将附着在绝缘电线电极上， 由于其相 对于水具有更高的比重而沿着绝缘电线电极滑行到下面所安装的收集器内 ；
(3) 在收集器内进行收集 ：
在介电电泳分离室下端同轴安装有收集器， 在收集器内对应绝缘电线电极下端安 装有一漏斗器， 该漏斗器通过输出管输出贵重金属 ； 在收集器的下底部设置有循环出口， 该
循环出口可将经过分离的悬浮液进入下一介电电泳分离室进行循环再分离。
而且， 在出料管上设置有阀门， 以控制悬浮液在给电极通电之前不可进入介电电 泳分离室。
而且， 所述介电电泳分离室是正六棱筒形。
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％ ； 三角形分离室设计强化了电场的作用以节能， 六边形排式分离室 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 为本发明专用设备外形主视图 ； 图 2 为图 1 的截面剖视图 ； 图 3 为图 2 的 A-A 向截面剖视图。具体实施方式
下面结合实施例， 对本发明进一步说明 ； 下述实施例是说明性的， 不是限定性的， 不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种介电电泳法无污染回收贵重金属的高效连续工艺， 步骤是 ：
1、 混料， 在混料箱进行。
将分离物料通过进料口 2 放入混料箱 4 中， 该混料箱的下部设置有进水管 1， 通过 该进水管泵水进入混料箱， 采用该有压力的水将混料箱内的分离物料冲成悬浮液， 在混料 箱上还设置有出料管 5， 悬浮液通过该出料管进入介电电泳分离室。在出料管上设置有阀 门 3， 以控制悬浮液在给电极通电之前不可进入介电电泳分离室 ； 阀门最好选择电控阀门， 以保证恒定的输入流量， 当然也可通过选择可控泵而达到控制悬浮液输入流量的恒定。
2、 分离， 在介电电泳分离室进行。
在混料箱形成的悬浮液经过出料管进入介电电泳分离室 6。介电电泳分离室设计 成竖直的六棱筒形， 最佳是正六棱筒形， 在六棱筒内的六个边均固装有一不锈钢薄板电极 11， 在对应每一不锈钢薄板电极的六棱筒内的中轴部位均布安装有一绝缘电线电极 12， 每 一不锈钢薄板电极与所对应的绝缘电线电极形成一不对称电场， 在分离室内形成六个不对 称电场。每一组绝缘电线电极将被连接在一起通过分离室底端连接到电源接头， 不锈钢薄 板电极则通过在分离室壁的小孔由一个电线将所有的电极连接起来然后连接到电源的输 出端， 分离室所需有效电压 190V， 频率 220kHz。由于贵重金属所表现的阳性介电电泳性质，悬浮液内所含的贵重金属微粒将会附着在绝缘电线电极上， 由于其相对于水具有更高的比 重而沿着绝缘电线电极滑行到下面所安装的收集器内。 绝缘电线电极的下部比不锈钢薄板 电极要长， 一般在 0.1-5cm 之间。如果没有这一设计， 则会造成贵重金属在出料口沿着电场 方向逐一堆积形成一个链条形状而容易被水流冲走 ； 另外， 即使未被冲走， 由于贵重金属的 强导电性并附在绝缘电线电极上从而形成了电极的一部分， 于是随着贵重金属链的逐渐增 长， 电场强度和电流增大， 而造成局部高温。如果贵重金属链足够长而碰触倒另一电极， 短 路就会发生， 造成电源损坏等危害。
3、 收集， 在收集器内进行。
在介电电泳分离室下端同轴通过法兰 7 安装有收集器 8， 在收集器内对应绝缘电 线电极下端采用支架 14 安装有一漏斗器 13， 该漏斗器通过输出管 9 输出贵重金属 ； 漏斗器 的设计是为了在一个相对低的电压输入条件下而达到最高的分离纯度， 因悬浮液中的杂质 微粒与贵重金属微粒相比会很小， 所以其介电电泳力就会更小。 如此， 在相同的电压输入情 况下， 其位移也就非常小。换句话说， 一定的电压输入可以吸附所有的贵重金属， 但不一定 可以保证杂质微粒不能进入到收集器中。
在收集器的下底部设置有循环出口 10， 该循环出口可将经过分离的悬浮液进入下 一介电电泳分离室进行循环再分离。 循环在分离的次数是根据不同的贵重金属在原混合物 的浓度而定， 例如， 如果所含有的贵重金属浓度高， 且与其他微粒大小相当， 理论上一级就 可以达到高效分离。但是， 工业上 ( 例如尾矿 ) 中往往含有的粘土、 尘土等杂质直径大约在 几十纳米到一百纳米之间， 而所含有的贵重金属直径大多大于几微米。 如此以来， 若达到贵 重金属分离的高纯度， 就必须增加分离的级数。 所以， 整个分离系统是模式化以根据具体的 分离对象而设计分离工艺所需的级数。
本发明的实验数据 ：
以金微粒为例， 初分离的分离效率为 88％， 终分离得分离效率可为 97％。通过循 环连续工艺， 最终的提纯效率可达 100％。
当然， 各种混合物中所含的微粒成分不同， 大小不同， 性质也可能不同， 但是由于 贵重金属例如金、 铂等大多以游离态存在， 而其他物质多以化合态存在， 当水作为媒质时， 所有的贵重金属所表现的介电电泳性质和在相同电场强度作用下的介电电泳力是相同的。 所以， 当相同的贵重金属于混合物中的含量相同， 微粒大小相似， 其分离的效率也是相同 的。 即便差异较大， 由于两步分离连续循环工艺的设计， 其最终的分离效率也应达到 100％”
本发明应用的工作原理是 ：
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。 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 )， 微粒会被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， 电场频率低时， 在介电 电泳系统中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。