22. Очистка поверхности минеральных зерен с использованием ультразвукового воздействия.

Диспергирование поверхностных пленок в акустическом поле происходит в основном под действием эффекта кавитации ( см. подраздел 7.3). Процесс удаления минеральных частиц и пленок с поверхности происходит в результате пульсации и осцилля­ции парогазовых пузырьков, а также, вторичных эф­фектов, возникающих в жидкости при распространении в ней уль­тразвуковых волн конечной амплитуды, — акустическое течение, радиационное давление и акусто-капиллярный эффект.

Известен акустический способ удаления различных покрытий и вторичных минеральных пленок с поверхности полевого шпата, стекольных кварцевых песков. Для очистки применяли низкочастотные ультразвуковые колебания (15— 25 кГц) при интенсивности не менее 2 Вт/см²; продолжительность воздействия ультразвука от 1 до 15 мин. Ультразвуковое воздействие осуществляется как в водной среде, так и в водных растворах различных химических соединений, в том числе и ПАВ, способных растворять удаляемые с поверхности частиц вещества. Для ультразвуковой очистки разработаны специальные технические средств, которые позволяют обрабатывать как тонкоизмельченные материалы, так и грубозернистые материалы. На этих установках успешно удаляют пленки гидроксидов железа с поверхности кварцевых стекольных песков.

Определенную роль в разрушении адсорбционных слоев реа­гентов при ультразвуковой обработке играет нагревание пульпы. Обычно ультразвуковую обработку для снятия реагентов с поверхности минеральных частиц проводят в течение нескольких минут (до-получаса) и пульпа нагревается при этом до 30—40°С. Но все же температурный фактор следует считать сопутствующим. Эффек­тивное действие термообработки на пленки реагентов, адсорбиро­ванные на минеральной поверхности, наблюдают при значительна более высоких температурах и при более длительных выдержках.

Разрушение руд в акусти­ческом поле происходит следующим образом. Сначала максималь­но диспергируются выступающие кромки и острые углы рудных частиц и минералов, обладающих небольшой твердостью. Разру­шение непрочных сростков приводит к наиболее интенсивному раскрытию минеральных зерен в первые минуты ультразвукового воздействия. После этого наблюдается селективное истирание ма­териала, а минеральные частицы приобретают округлую форму. Такие частицы диспергируются более равномерно, и скорость их измельчения зависит только от кавитационной прочности минералов, входящих в их состав. Было установлено, что кавитационная прочность минерала зависит от его хрупкости, спайности, химиче­ского состава, размера исходного материала и параметров аку­стического поля.

Для диспергирования некоторых трудноизмельчаемых мате­риалов успешно применяют чередование ультразвуковой дезинтег­рации суспензии и механического измельчения на коллоидальной или вибрационной мельницах. Такой комбинированный метод в 2—3 раза сокращает продолжительность диспергирования трудно­измельчаемых материалов до заданного размера, в 1,5—2 раза — энергетические затраты и в 4—5 раз — минимальный размер из­мельченных частиц.

Ультразвуковое воздействие на гетерогенные полиминеральные системы оказывают с использованием электроакустических преобразователей, под которыми подразумевают устройство, трансформирующее энергию электрических колебаний в энергию механических колебаний или наоборот.

Электроакустические преобразователи в за­висимости от физической природы используемого эффекта преобра­зования подразделяются на различные классы: электродинамиче­ские, электростатические, пьезоэлектрические, электромагнитные, магнитострикционные.

Применение ультразвуковых колебаний в процессе выщелачивания примесей из минерального сырья позволяет сократить продолжительность обработки исходного сырья до 10—15 мин вместо нескольких часов по существующей технологии и проводить его без дополнительного подогрева пульпы. Ультразвуковое воздействие позволяет получить продукт выщелачивания, содержащий до 99,5% основного компонента, что начительно превышает степень очистки обрабатываемого продукта по существующей технологии. Так, в акустическом поле при комнатной температуре содовым выщелачиванием удалось извлечь до 16% урана из туфопесчаника. В обычных условиях полуторачасовая обработка обеспечивала только 8% извлечения урана.