1.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。
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.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,也是整個連續反應的決定速率步驟。
上述三種情況的總過程作為一連續反應,過程控制可能有下述幾種情況:1)決定速率步驟為外擴散,過程在外擴散區進行;2)決定速率步驟為內擴散,過程在內擴散區進行;3)決定速率步驟為化學反應,過程在動力學區進行;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)能夠均勻調節聲振動的頻率和強度,并能保其穩定;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,要考慮超聲波發生裝置同現有浸出設備結合進行使用,而解決現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。
超聲波是一種頻率超出人類聽覺范圍20 kHz以上的聲波。超聲波的傳播要依靠彈性介質,其傳播時,使彈性介質中的粒子振蕩,并通過介質按超聲波的傳播方向傳遞能量,這種波可分為縱向波和橫向波。在固體內,兩者都可以傳送,而在氣體和液體內,只有縱向波可以傳送。超聲波能夠引起質點振動,質點振動的加速度與超聲頻
超聲波清洗
超聲波清洗
率的平方成正比。因此,幾十千赫茲的超聲會產生極大的作用力,強超聲波在液體中傳播時,由于非線性作用,會產生聲空化。在空化氣泡突然閉合時發出的沖擊波可在其周圍產生上千個大氣壓力,對污層的直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動也能對固體表面進行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動,使污物脫落。對于有油脂性污物,由于超聲空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即脫落??栈瘹馀菰谡駝舆^程中會使液體本身產生環流,即所謂聲流。他可使振動氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應力,促使清洗件表面污物的破壞和脫落,超聲空化在固體和液體表面上所產生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層,腐蝕固體表面,增加攪拌作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學清洗劑的清洗作用。此外,超聲振動在清洗液中引起質點很大的振動速度和加速度,亦使清洗件表面的污物受到頻繁而激烈的沖擊。
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影響清洗因素
清洗介質:采用超聲波清洗,一般有兩類清洗劑即化學溶劑和水基清洗劑。清洗介質的化學作用可以加速超聲波清洗效果,超聲波清洗是物理作用,兩種作用相結合,依對物件進行充分、徹底的清洗。
功率密度:超聲波的功率密度越高,空化效果越強,速度越快,清洗效果越好,但對于精密的表面光潔度甚高的物件,采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生空化、腐蝕。
超聲頻率:適用于工件粗、臟、初洗,頻率高則超聲波方向性強,適合于精細的物件清洗。
清洗高溫:一般來說,超聲波在50°C~60°C時的空化效果最好,清洗劑也不是溫度越高,作用越顯著,有可能會高溫失效,通常超聲波在超過85°C時,清洗效果已變差。所以實際應用超聲波清洗時,采用50°C~70°C的工作溫度。