在磷酸盐矿石的选集工艺中提供了一种浆体，其具有３０－７０％重量的液相和含有粘土、砂和磷酸盐矿石的固相。在所述工艺中，使所述浆体接受被置于其中的超声焊极（ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ）所释放的超声能量。可使所述浆体接受的超声能量少于１０秒钟。超声能量可由压电陶瓷换能器（ｐｉｅｚｏｃｅｒａｍｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）产生以具有１６－１００ｋＨｚ的共振频率。所述超声能量可具有０．０００１Ｗ／ｃｍ↑［３］至约１０００Ｗ／ｃｍ↑［３］的强度。超声能量可在所述浆体内产生空化力（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｓ）。在接受超声能量之后，粘土和砂从磷酸盐矿石中被分离，可能使用空气浮选（ａｉｒ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）方法和旋流（ｃｙｃｌｏｎｉｎｇ）方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请基于并据此要求2004年10月22日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请60/620,721和2005年9月2日向美国专利商标局提交的美国非临时专利申请11/217,446的优先权，在这里将其内容通过引用并入本文。
技术介绍
附图说明图1是描绘磷酸盐矿石被挖掘后的处理的示意图。从地面回收的磷酸盐矿石是“基质”形式，它包括磷酸盐砂砾、砂和粘土。在采矿后，所述基质从索斗铲(dragline)1被抽入泵站3。所述基质被泵入洗涤设备5，生成卵石产品(pebble product)、废粘土和小颗粒。所述小颗粒被送至分筛设备7，并随后至浮选设备9。图2是图1中所示的洗涤设备的示意图。基质从泵部分3被供给至接收部分501，其接收并降低进入基质的速度。然后将所述基质送至粗粒筛(scalping screens)503(“回旋筛”)。粗粒筛503的功能是筛出直径大于1英寸(+1英寸)的颗粒。直径小于1英寸(-1英寸)的颗粒进入基质槽505。+1英寸的物质进入泥球切碎机(mudball slicer)507。所述泥球以相对干的状态进入泥球切碎机507并使用高压水被切碎。所述水打碎泥球而不一定生成浆体。在打碎泥球之后，所述物质通过另外一个筛(未显示)被送走，以进行所示的+1英寸、-1英寸的分离。+1英寸的颗粒形成废流。-1英寸的颗粒被送至基质槽505。在基质槽中加入水。一部分细粘土在该操作过程中悬浮。来自基质槽的悬浮的粘土被送至脱泥。剩余的颗粒被送至洗矿机(log washers)509。在洗矿机中，其上带有搅拌器的轴杆在槽中旋转，导致进入的物质被磨碎，以致较小粘土颗粒被分解。至洗矿机的进料是可能含有30％的固体的浆体。这些固体是直径小于1英寸的颗粒并含有磷酸盐颗粒、砂颗粒和粘土颗粒。由于连接于旋转轴杆的搅拌器的运动所引起的颗粒相互摩擦，洗矿机对进入的材料进行碾磨和擦洗。从洗矿机509，材料被送至筛511，所述筛分离出直径大于1mm的磷酸盐卵石产品。该磷酸盐卵石产品是一种能够被随后被利用而无需进一步加工的磷酸盐浓缩物。直径小于1mm的颗粒对进一步加工没有足够高的磷酸盐含量。直径小于1mm的颗粒包括砂和磷酸盐颗粒，它们大约是同样的大小和重量，因而使其他分离技术变得困难。这些较小颗粒包被有粘土并被送至脱泥以去除粘土。图3是脱泥过程的示意图。在图3中，水力旋流器(hydrocyclones)被用来分离较细和较粗的颗粒。较细的颗粒超出旋流器的顶部而排出并含有粘土。较细的颗粒被送至废粘土(waste clays)。较粗的颗粒被认为是清洁的进料(feed)。较粗的颗粒从旋流器的底部排出并被送至分选(sizing)。图4是分选过程的示意图。在图4中，颗粒被送至一系列的分选机(sizers)。分选机包括细分选机701、粗分选机703和超粗分选机705。在被提供给浮选9之前，颗粒从不同的分选机被送至分开的储存槽。浮选过程必须连续进行，三个储存槽的一个目的是提供一个缓冲以补偿分选之前或之中发生的任何流动问题。细、粗和超粗颗粒统称为“进料”物质。图5是图1中所示的浮选过程9的示意图。在进料经脱泥和分选后，细、粗和超粗颗粒被分别地悬浮。在分选之后，颗粒储存在水中。浮选的第一步是去除脱水旋流器901中的水。水被去除以便所述进料可能有70％的固体。在脱水旋流器901中，细粘土颗粒作为溢流排出(未显示)。贯穿上述处理过程，去除粘土是重要的，因为脱水后的步骤采用化学物质且所述粘土作为这些化学物质的稀释剂而起作用。由于较少的粘土，需要较小量的化学物质，从而减少了操作成本。颗粒从脱水旋流器901被送至调节过程903。在调节过程中，试剂被加至进料，所述进料在脱水旋流器之后基本上是不含粘土的。pH被升高，可能至大约9。例如，70％的碳酸钠(soda ash)溶液可被用来升高pH。在调节过程中还可加入脂肪酸/妥尔油(tall oil)试剂。由于表面化学反应，所述试剂包裹磷酸盐颗粒。所述试剂不包裹砂颗粒。经过调节903后，包被的颗粒被送至粗选(rougher)浮选过程905。包被的磷酸盐颗粒是疏水性的。在粗选过程905中，空气通过浮选柱或其他浮选机而冒泡。包被的磷酸盐颗粒因为进入的空气而悬浮至所述柱或其他浮选机的顶部。悬浮离开所述柱顶部的磷酸盐颗粒被收集并送至酸擦洗907。砂颗粒未被包裹并未悬浮。砂颗粒从粗选过程905的底部排出。疏水性磷酸盐颗粒连同一些细砂颗粒被送至酸擦洗907，其中一种酸(如硫酸)去除包裹磷酸盐颗粒的脂肪酸/妥尔油混合物。擦洗后，所述颗粒被送至清洗机浮选过程911，其中使用了胺溶液。所述胺溶液使砂漂浮离开所述柱的顶部而留下基本上清洁的磷酸盐浓缩产品。尽管前述过程作用良好，但有很多步骤且运转昂贵。已经进行了不同的尝试来改良所述过程。例如，Jacobs Engineering Group，″New Technologyfor Clay Removal，″Publication No.02-138-177(Florida Institute of PhosphateResearch，2001)提出了使用震动坡道(vibrating ramp)来分离泥球。超声发生器在坡道(ramp)中引起震动。然而，超声波和物质之间没有直接的接触。不可能传递足够的能量来分离。专利技术概述为解决这些和其他关心的问题，本专利技术人提出了直接供给超声能量(ultrasonic energy)至不纯的磷酸盐中间体的系统。所述超声能量可通过设置与磷酸盐物质的浆体流直接接触的超声波导(waveguide)或焊极(sonotrode)而被供应。本专利技术人建议使用高能超声波引起在磷酸盐浆体中形成空化气泡(cavitation bubbles)。超声波是一系列的每秒中发生数千次的稀薄(rarefactions)中的压缩(compressions)。超声波压缩并扩张浆体中的水分子而引起一些水分子蒸发。这些水蒸汽的气泡连同夹带的气体(如空气)的气泡被认为可长到直径为1和10微米的大小。随着重复的压缩和稀薄，气泡中的温度被认为可接近5000℃，且气泡中的压力被认为可接近2000大气压。在这种能量的增加之后，所述气泡在一个压缩循环中瓦解而释放出强大的能量波。随着颗粒间的相互碰撞和颗粒与管道间的碰撞，磷酸盐基质分解。粘土从磷酸盐颗粒中去除。不同于Jacobs震动系统，颗粒能够有效地被分解。附图简述从接下来的优选实施方案的描述并结合下述附图，本专利技术的这些及其他目的和优点将变得更明显和更容易理解图1是描述磷酸盐矿石被挖掘后的处理的示意图；图2是图1中所示的洗涤设备的示意图；图3是图1中所示的脱泥设备的示意图；图4是图1中所示的分选设备的示意图；图5是图1中所示的浮选设备的示意图；图6是超声流动小室(flow cell)的侧面剖视图；图7是浆体流管道中超声设备的部分去除的侧面图；和图8是图7中所示的设备的端视图。优选实施方案的详细描述现在将详细参考本专利技术的优选实施方案，其例子在附图中有所描述，其中同样的参考号在通篇代表同样的元件。超声能量能够在许多不同的位置直接提供给图1系统，只要存在其中能容纳超声波导的磷酸盐物质的浆体。超声能量被提供的位置取决于系统效率能够被最有效增加的位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于选集磷酸盐矿石的工艺，其包括：提供一种具有重量比为３０％至７０％的液相和含有粘土、砂和磷酸盐矿石的固相的浆体，所述浆体以０℃－９５℃的温度和不超过约２０帕的回压被提供；将所述浆体暴露于所述浆体中设置的超声焊极所释放的 超声能量，所述浆体暴露于所述超声能量少于１０秒钟，所述超声能量由压电陶瓷换能器产生以具有１６千赫至１００千赫的共振频率，所述超声能量具有０．０００１Ｗ／ｃｍ↑［３］至约１０００Ｗ／ｃｍ↑［３］的强度，所述超声能量在所述浆体内产生空化力；和 使用空气浮选方法和旋流方法将所述粘土和砂从所述磷酸盐矿石分离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大帕特斯特，戴伦迈尔斯贝茨，克伦A米科拉，约翰亚撒隆尼斯，特伦特万泽瓦克斯，唐纳德克拉克，
申请(专利权)人：嘉吉有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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