[发明专利]赤泥中有价元素检测萃取并联型集成芯片及其设计方法

说明书

本发明专利提供一种赤泥中有价元素检测萃取并联型集成芯片及其设计方法，属于精密设备技术领域。本发明装置较传统的赤泥处理方式，采取微流控技术，针对赤泥中的特有的金属离子，设计了即时检测微流控芯片，先检测赤泥中各金属离子的含量，并根据其活跃性质和价值几何，针对性地萃取赤泥中的金属离子，使赤泥资源综合利用率和经济效益最大化，检测环节对萃取环节提供了理论依据，可以更加高效的萃取赤泥中的金属离子。同时，以较少的萃取剂提高萃取效率，减少杂质影响，缩短萃取流程。

技术领域

本发明属于精密设备技术领域，具体涉及赤泥中有价元素检测萃取并联型集成芯片及其设计方法。

背景技术

赤泥是铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，具有强碱性、高盐度且成分和性质复杂。赤泥内部金属氧化物含量丰富，除了含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂、CaO、TiO₂等，还有相当数量的稀土元素和放射性元素，如钪(60～120g/t)、镓(60～80g/t)、钇(60～150g/t)、铀(50～60g/t)等。不同产地的赤泥由于环境因素、提炼方式的影响，赤泥中各有价元素的含量也不相同。

我国每年每生产1吨的氧化铝则有1～2吨的赤泥产出，截至目前全球赤泥累积堆存量已超过42亿吨。但是，目前国内赤泥的处置方法还很有限，主要为露天筑坝堆放，利用率仍不足4％。不仅占用大量的土地资源，还会对周围大气、水、土壤、微生物等环境造成严重污染。因此，如果能对赤泥资源中有价组分充分回收，严格控制赤泥自身的高碱性和浸出毒性，不仅可以有效减少赤泥对环境的威胁和污染，还可以完成资源回收和再利用，最终实现赤泥资源综合利用率和经济效益最大化。

本发明专利的微流控检测萃取芯片具有集成化、高效率、经济性的特点。其原理就是利用微流控芯片微通道内流体特性，采用集成化方式，将检测芯片同萃取芯片集成的新型装置。其优点是将检测功能和萃取功能集成到一张芯片上，通过检测显示，可对目标元素针对性萃取，以较少的萃取剂提高萃取效率，减少杂质影响，缩短萃取流程，对赤泥中的有价元素做到了最大限度地富集，将经济效益最大化。因此基于检测萃取集成技术对于赤泥资源综合利用率有很大提高。

以往的赤泥萃取技术经酸浸出进入溶液，再通过萃取或离子交换富集得到含量较高的产物，但萃取过程中杂质脱除和产品纯度问题不能得到有效解决。利用检测萃取集成芯片对赤泥进行有价金属的提取，不仅有效减少了萃取剂的使用剂量，同时能够达到较高的富集倍率，对最大限度实现赤泥的资源化有重要的意义。

发明内容

本发明专利提供了赤泥中有价元素检测萃取并联型集成芯片，用于解决赤泥资源化综合利用问题，减少对环境的污染。

一种赤泥中有价元素检测萃取并联型集成芯片，其特征在于，包括：顶盖、即时检测微流控芯片、双Ψ型通道微流控芯片、底座；

所述底座、双Ψ型通道微流控芯片、即时检测微流控芯片、顶盖依次从下到上叠加连接；

优选的，所述底座上中部开有废液池，废液池一侧连通三级出液口；

优选的，所述双Ψ型通道微流控芯片上中部为金属离子萃取区；金属离子萃取区左侧连接萃取剂进液口，右侧连接萃取剂收集口；金属离子萃取区的左右两端分别开有试样二级进液口和二级出液口；进液口和出液口直径为0.7mm，通道宽度和深度均为0.4mm；倾斜角度为45°；金属离子萃取区通道长度为14mm，宽度为0.6mm；

优选的，所述即时检测微流控芯片中部为金属离子检测区，在金属离子检测区左侧分别开有试样一级进液口二和检测剂进液口二，其中试样一级进液口二再与试样二级进液口连通；金属离子检测区右侧开有一级出液口，且右侧上有毛细管泵；进液口和出液口直径为0.7mm；金属离子检测区的检测通道长度为11mm，宽度为0.8mm；毛细泵长度为7mm，宽度为1mm；