超声波强化黄金氰化浸出系统的制作方法

本发明涉及一种黄金氰化浸出系统，更具体的说是一种超声波强化黄金氰化浸出系统。

背景技术：

随着国民经济的迅猛发展，我国已经成为黄金的生产和消费大国。黄金产量在1995年突破了100吨大关，而到了2007年首次超过南非后，一直稳居世界第一，2015年产量达到450.053吨。

随着金矿资源的大规模开采，易浸金矿日益枯竭，使黄金的生产成本不断提高，而难浸金矿将成为今后黄金工业的重要资源。目前，世界黄金产量的三分之一以上来自难浸金矿，难浸金矿石的储量占世界金矿总储量的60％，并且这一比例仍在提高。据不完全统计，在我国已探明黄金地质储量中，约有30％的金矿石属于难浸金矿。在过去100多年里，浸金技术得到了快速发展，但随着易采金矿资源的减少，浸金技术的发展又步入了一个“瓶颈”阶段。在这种情况下，若要继续提高浸金速率，需要实现新的技术突破，根本途径就是从浸金过程的本质特性出发寻求新思路。如何进一步地优化提金工艺并提高生产效率，从而达到缩减基建规模、节约投资及降低生产成本的目的，已经成为当前黄金冶炼工作的一项重大课题。

被美国工业界称之为“工业味素”的功率超声技术是以物理、机械振动、电子、材料等多学科为基础的高新技术。当高能超声波在流体介质中传播时，将产生空化效应、机械效应、热效应等一系列物理化学效应，尤其是空化泡破裂瞬间将产生瞬时局部高温高压，并伴有强力微射流。上述物理化学效应可以改变被处理介质的物理化学属性，加快和强化物理化学反应，并已在石油开采、石油炼化、水处理、食品加工等领域得到成功应用。

大功率超声波在黄金的氰化浸出过程中，能够改善化学反应条件，加快化学反应速率，提高矿物浸出率，降低化学试剂用量，从而实现强化浸出。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种超声波强化黄金氰化浸出系统，将功率超声技术应用于黄金氰化浸出环节，将大功率超声波与传统的化学处理工艺相结合，能够改善化学反应条件，加快化学反应速率，使氰化浸出的化学反应更加高速、高效地进行，进而提高直收率和生产效率，降低生产成本，减少环境污染。伞形机构可将超声波处理设备更简单快捷地安装进入氰化罐中，并保证换能器阵列在氰化罐的空间中均布，使超声声场分布更加均匀，提高设备处理效率。

为解决上述技术问题，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统由超声波电源、伞形机构、超声波换能器单元和氰化罐组成，超声波换能器单元固定连接在伞形机构上，超声波换能器单元的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元提供基础电能输入并控制超声波换能器单元的工作状态；伞形机构位于氰化罐中。

所述的超声波换能器单元由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构上，形成换能器阵列。

作为本发明的进一步优化，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统所述的伞形机构由中心杆、上层展开机构、中层展开机构和底层展开机构组成。所述上层展开机构包括上连杆、上连接块和上固定块，所述上连接块连接在所述中心杆的下端，所述上连杆有多个，所述上连杆的一端铰接在所述上连接块上，所述上连杆的另一端铰接在所述上固定块上；所述中层展开机构包括中连杆、中连接块和中固定块，所述中连接块固定连接在所述超声波换能器单元上，所述中连杆有多个，所述中连杆的一端铰接在所述中连接块上，所述中连杆的另一端铰接在所述中固定块上；所述底层展开机构包括下连杆、下连接块和下固定块，所述下连接块固定连接在所述超声波换能器单元上，所述下连杆有多个，所述下连杆的一端铰接在所述下连接块上，所述下连杆的另一端铰接在所述下固定块上。

作为本发明的进一步优化，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统所述中层展开机构有多个。

作为本发明的进一步优化，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统所述上连杆、中连杆和下连杆的结构尺寸相同。

作为本发明的进一步优化，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统所述下固定块的下端设置有万向轮。

作为本发明的进一步优化，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统所述下连接块的底端设置有防滑机构。

作为本发明的进一步优化，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统所述的氰化罐中装有金矿矿浆并实时通入空气，所述金矿矿浆浸没固定在伞形机构上的超声波换能器单元。

本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统的有益效果为：

1.大功率超声波作用下，对氰化浸出反应具有催化作用，促进反应平衡正向移动，提升有效反应率，可使黄金浸出率提升1％以上；

2.大功率超声波作用下，布朗运动加剧，化学反应速率加快，导致同比浸出时间节约50％以上；

3.大功率超声波作用下，由于反应总效率的提升反应率升高，反应时间降低，因而氰化钠消耗量可节约30％以上；

4.氰化设备使用量与氰化时间正相关，由于氰化时间的减少，也有效减少了氰化设备使用量，节约能源，节省空间；

5.根据超声波换能器自身性能，本发明可以进行连续工作，工作效率高；

6.伞形机构可将超声波处理设备更简单快捷地安装进入氰化罐中，并保证换能器阵列在氰化罐的空间中均布，使超声声场分布更加均匀，提高设备处理效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明超声波强化黄金氰化浸出系统的结构示意图。

图2为图1中的伞形机构的结构示意图。

图3为图2中上层展开机构的结构示意图。

图4为图2中中层展开机构的结构示意图。

图5为图2中底层展开机构的结构示意图。

图6为图2中上连接块的结构示意图。

图7为图2中中连接块的结构示意图。

图8为图2中下连接块的结构示意图。

图9为图2中上固定块的结构示意图。

图10为图2中中固定块的结构示意图。

图11为图2中下固定块的结构示意图。

图12为上固定块的剖视图。

图13为中固定块的剖视图。

图14为下固定块的剖视图。

图15为上连接块的剖视图。

图16为中连接块的剖视图。

图17为下连接块的剖视图。

图中：伞形机构1；中心杆1-1；防滑机构1-1-1；上层展开机构1-2；上连杆1-2-1；上连接块1-2-2；上固定块1-2-3；中层展开机构1-3；中连杆1-3-1；中连接块1-3-2；中固定块1-3-3；底层展开机构1-4；下连杆1-4-1；下连接块1-4-2；下固定块1-4-3；超声波换能器单元2；氰化罐3。

具体实施方式

下面结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17说明本实施方式，本发明一种超声波强化黄金氰化浸出系统，将功率超声技术应用于黄金氰化浸出环节，将大功率超声波与传统的化学处理工艺相结合，能够改善化学反应条件，加快化学反应速率，使氰化浸出的化学反应更加高速、高效地进行，进而提高直收率和生产效率，降低生产成本，减少环境污染。伞形机构可将超声波处理设备更简单快捷地安装进入氰化罐中，并保证换能器阵列在氰化罐的空间中均布，使超声声场分布更加均匀，提高设备处理效率。

该超声波强化黄金氰化浸出系统由超声波电源、伞形机构1、超声波换能器单元2和氰化罐3组成，超声波换能器单元2固定连接在伞形机构1上，超声波换能器单元2的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元2提供基础电能输入并控制超声波换能器单元2的工作状态；伞形机构1位于氰化罐3中。超声波电源选用weberultrasonics公司的sonopower系列或同类产品，用于控制超声波换能器单元2的工作状态，通过调节工作电压、频率等参数对超声波换能器单元2的功率、频率等进行调节，获得所需要的声场。氰化罐3是可封闭的罐子，用于放置超声波换能器单元2和金矿矿浆，用做超声波强化黄金氰化浸出的容器。伞形机构1用于固定超声波换能器单元2，并将超声波换能器单元2安置在氰化罐3的内部。此外，伞形机构1可以展开和收拢，便于放入氰化罐3内部或从氰化罐3内部取出。

所述的超声波换能器单元2由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构1上，超声换能器均选用weberultrasonics公司的hddoubletwin高温超声波-棒式换能器系列或同类产品，在伞形机构1展开状态下均布于氰化罐3内。

所述的伞形机构1由中心杆1-1、上层展开机构1-2、中层展开机构1-3和底层展开机构1-4组成。所述上层展开机构1-2包括上连杆1-2-1、上连接块1-2-2和上固定块1-2-3，所述上连接块1-2-2通过螺纹连接或焊接等方式连接在所述中心杆1-1的下端，所述上连杆1-2-1有多个，所述上连杆1-2-1的一端铰接在所述上连接块1-2-2上，所述上连杆1-2-1的另一端铰接在所述上固定块1-2-3上；所述中层展开机构1-3包括中连杆1-3-1、中连接块1-3-2和中固定块1-3-3，所述中连接块1-3-2通过螺纹连接或焊接等方式固定连接在所述超声波换能器单元2上，所述中连杆1-3-1有多个，所述中连杆1-3-1的一端铰接在所述中连接块1-3-2上，所述中连杆1-3-1的另一端铰接在所述中固定块1-3-3上；所述底层展开机构1-4包括下连杆1-4-1、下连接块1-4-2和下固定块1-4-3，所述下连接块1-4-2通过螺纹连接或焊接等方式固定连接在所述超声波换能器单元2上，所述下连杆1-4-1有多个，所述下连杆1-4-1的一端铰接在所述下连接块1-4-2上，所述下连杆1-4-1的另一端铰接在所述下固定块1-4-3上。所述上固定块1-2-3与中固定块1-3-3之间、中固定块1-3-3与下固定块1-4-3通过螺纹连接或焊接等方式固定连接在超声波换能器单元2上。通过这样的连接方式，将超声波换能器单元2上固定连接在伞形机构1。当向上提起伞形机构1机构时，在重力的作用下，上连杆1-2-1、中连杆1-3-1和下连杆1-4-1均会向下转动，使得伞形机构1收拢，便于将伞形机构1从氰化罐3内部取出。当伞形机构1向下降落并且最底端接触到氰化罐3内部底端时，下连杆1-4-1会由于下固定块1-4-3与氰化罐3内部底端接触从而慢慢向上转动直至防滑机构1-1-1的下表面与氰化罐3内部底端的表面接触，从而将伞形机构1展开，使得超声波换能器单元2均匀分布在氰化罐3内部。

所述中层展开机构1-3有多个，这样可以固定更多的换能器，提高黄金氰化浸出的效果。

所述上连杆1-2-1、中连杆1-3-1和下连杆1-4-1的结构尺寸相同。

所述下固定块1-4-3的下端设置有万向轮，从而便于伞形机构1在氰化罐3内部的展开与位置移动。

所述下连接块1-4-2的底端通过螺纹连接或焊接等方式设置有防滑机构1-1-1，防滑机构1-1-1用于防止伞形机构1随意滑动。

所述的氰化罐3中装有金矿矿浆并实时通入空气，所述金矿矿浆浸没固定在伞形机构1上的超声波换能器单元2。空气作为化学反应中反应物的一部分，提供氧气，并对金矿矿浆起到一定的空气搅拌作用。

超声波换能器单元2对氰化罐中3的金矿矿浆进行持续声空化处理，各个换能器相互之间并联连接。

采用上述的超声波强化黄金氰化浸出系统进行黄金氰化浸出的方法，包括如下步骤：

步骤一：根据金矿矿浆的组分分析结果及其物理、化学特性，针对单只超声波设备，对相关变量超声波功率、超声波频率、氰化钠浓度、矿浆液固比、空气流量、矿浆处理量进行正交实验小试样，并通过评价标准浸出率、浸出时间、氰化钠消耗量评估得到主要变量主要影响因素，再通过优化实验参数，最终确定小型实验的最优工艺参数；

步骤二：按照小型实验的最优工艺参数进行小型实验，得到最优工艺下的浸出率与浸出时间的关系曲线和对应的氰化钠消耗量，评价超声强化浸出效果；

步骤三：针对工业现场条件，通过工业应用的超声波强化浸出设备，将小型实验的最优工艺参数线性放大，进行工业实验，得到浸出率与浸出时间的关系曲线和氰化钠消耗量，评价超声强化浸出效果，并优化工艺路线。

本超声波强化氰化浸出的方法所述的浸出物是黄金，也可以是银、铂、铜等其他重金属中的一种。

本发明的工作原理是：

大功率超声波能够起到强化浸出的作用，主要是由于液相中气泡在特定声波作用下发生空化，瞬间产生热点，即声空化动力学过程形成的高温、高压区，温度可达近5000℃，压力高达100mpa，温度时间变化率达108℃/s，并伴有强大冲击波。超声波在黄金的氰化浸出过程中主要有以下三方面作用：

空蚀活化效应：空化泡崩溃所产生的冲击波作用于固体表面，所形成的微射流速度高达l000m/ns，使固体表面发生局部侵蚀、破坏，或清除矿物表面影响浸出的薄膜及化学反应中生成的钝化膜，特别是能够清除微观裂纹、缝隙、缺陷、矿块间隙及部分连生体裂缝中吸附的杂质，从而使矿物表面保持高度活性。在冲击波作用下，可使氧及氰化物快速进入到被浸物的缝隙与空穴中，使该处黄金参加反应，从而提高黄金的浸出率。

热效应：空化过程中，传声媒质吸收声能转化为热能。在高温高压作用下，强化了传质效应，加快了化学反应速度。

机械效应：超声波除了在液相中产生空化作用外，还有使传声媒质的质点产生振动位移、速度、加速度的机械效应，可以细化晶粒，促进微细颗粒的弥散，提高反应环境中固-液的接触面积，同样可改善化学反应条件，起到强化浸出作用。

综上所述，大功率超声波能够改善化学反应条件，加快化学反应速率，提高矿物浸出率，降低化学试剂用量，从而实现强化浸出。

本发明的工作过程是：

首先，将伞形机构收拢，穿过氰化罐罐口，待整个机构进入氰化罐中时，展开伞形机构，并将超声波换能器单元的输入端口通过电缆线与超声波电源的输出端口相连。然后，将氰化罐中通入金矿矿浆和空气，浸没所有换能器。最后，启动电源，调节电源参数，使超声波换能器单元处于最优工作状态，金矿矿浆受到大功率的超声波作用产生空化现象。其中，空化现象产生的空蚀效应使金矿颗粒表面发生局部侵蚀、破坏，或清除矿物表面影响浸出的薄膜及化学反应中生成的钝化膜，从而使矿物表面保持高度活性。在冲击波作用下，可使氧及氰化物快速进入到被浸物的缝隙与空穴中，使该处黄金参加反应，从而提高黄金的浸出率；其热效应强化了传质效应，加快了化学反应速度；其机械效应细化晶粒，促进微细颗粒的弥散，提高反应环境中固-液的接触面积，同样可改善化学反应条件，起到强化浸出作用。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。