રેર અર્થ એલિમેન્ટ્સનો રેતીમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક લીસ્ચિંગ

અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ એશમાંથી દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોને પુનઃપ્રાપ્ત કરતી વખતે નિષ્કર્ષણ ઉપજમાં વધારો કરી શકે છે અને પ્રક્રિયાના સમયને ટૂંકાવી શકે છે. રાખના કણો અને લીચિંગ એજન્ટો વચ્ચેના સંપર્કમાં સુધારો કરીને, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિસર્જનને વેગ આપે છે અને મૂલ્યવાન તત્વોને વધુ સુલભ બનાવવામાં મદદ કરે છે. કોલસાની ફ્લાય એશ પરના અભ્યાસો સંભવિતતા દર્શાવે છે: સંશોધકોએ 97% યટ્રીયમ નિષ્કર્ષણની જાણ કરી, જ્યારે ગેલિયમ અને વેનેડિયમ પરના એક અલગ અભ્યાસે એસિડ લીચિંગનો સમય 180 થી 20 મિનિટ સુધી ઘટાડ્યો.

દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો માટે ગૌણ સંસાધન તરીકે રાખ

રાખ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો (REEs) માટે આશાસ્પદ ગૌણ સંસાધનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. કોલસાના કમ્બશનના અવશેષોમાં ઈલેક્ટ્રોનિક્સ, એનર્જી ટેક્નોલોજી અને અદ્યતન સામગ્રીમાં વપરાતી યટ્રીયમ અને અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી હોઈ શકે છે. હાલની રાખના પ્રવાહો અને થાપણોમાંથી આ તત્વોને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાથી કાચા માલના પુરવઠામાં વૈવિધ્ય લાવી શકાય છે અને નિકાલ માટેની સામગ્રીને ઉપયોગી ફીડસ્ટોકમાં ફેરવી શકાય છે.
નિષ્કર્ષણ સંભવિત બંને તત્વની સાંદ્રતા અને સુલભતા પર આધાર રાખે છે. રાખમાં મૂલ્યવાન તત્ત્વો હોઈ શકે છે, જો કે આસપાસના ખનિજ મેટ્રિક્સ રીએજન્ટની ઍક્સેસને પ્રતિબંધિત કરે તો લીચિંગ દરમિયાન માત્ર મર્યાદિત અંશ છોડે છે. પરિણામે, રાખની રચના, પ્રીટ્રીટમેન્ટ અને લીચિંગ રસાયણશાસ્ત્રને એકસાથે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. સમાન ફીડસ્ટોકમાંથી કેટલાક મૂલ્યવાન તત્વોને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાથી પ્રક્રિયાની સંભાવનાઓમાં પણ સુધારો થઈ શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ ટુકડાઓ એશ કણો જે દુર્લભ પૃથ્વીને લીચિંગ રીએજન્ટ્સ માટે ઉપલબ્ધ બનાવે છે. કણો અને રીએજન્ટ વચ્ચે સામૂહિક ટ્રાન્સફરમાં સુધારો કરીને, સોનિકેશન પ્રક્રિયાના સમયને ટૂંકાવીને પુનઃપ્રાપ્તિમાં વધારો કરે છે!

કેસરી અવાજ કઈ રીતે અશ લીચિંગને સુધારે છે

પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એકોસ્ટિક પોલાણ દ્વારા ઘન-પ્રવાહી નિષ્કર્ષણને તીવ્ર બનાવે છે. માઇક્રોસ્કોપિક પરપોટા પ્રવાહીમાં રચાય છે અને તૂટી જાય છે, સ્થાનિક શીયર ફોર્સ, માઇક્રોજેટ્સ અને તીવ્ર મિશ્રણ પેદા કરે છે. આ અસરો કણોના સમૂહને વિખેરી શકે છે, ખુલ્લી સપાટીને સાફ કરી શકે છે અને પ્રતિક્રિયાશીલ સ્થળોએ લીચિંગ એજન્ટોના પરિવહનને સુધારી શકે છે. ઓગળેલી પ્રજાતિઓ વધુ ઝડપથી દૂર વહન કરવામાં આવે છે, જે વિસર્જનને ટકાવી રાખવામાં મદદ કરે છે.

રાખની પ્રક્રિયા માટે, આ અસરો ઘણા વ્યવહારુ ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે:

• ઝડપી લીચિંગ: ઉન્નત માસ ટ્રાન્સફર સુલભ ધાતુઓ કાઢવા માટે જરૂરી સમયને ઘટાડી શકે છે.
• ઉચ્ચ નિષ્કર્ષણ ઉપજ: સુધારેલ સપાટીનો સંપર્ક એવી સામગ્રીને મુક્ત કરવામાં મદદ કરી શકે છે જે પરંપરાગત મિશ્રણ હેઠળ અપૂરતી રીતે લીચ થઈ જાય છે.
• પ્રીટ્રીટમેન્ટ સાથે સંયોજન: સક્રિયકરણ પ્રતિરોધક તબક્કાઓને વધુ સુલભ બનાવ્યા પછી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લીચિંગ તબક્કાને તીવ્ર બનાવી શકે છે.
• લવચીક પ્રક્રિયા વિકાસ: સોનિકેશનને વિવિધ એસિડ સાંદ્રતા, સોલિડ્સ લોડિંગ, તાપમાન અને સારવારના સમયને અનુકૂળ રીતે વિકસાવી શકાય છે.

સંશોધન ઉદાહરણો: ઉચ્ચ ઉપજ અને ટૂંકા લીચિંગ સમય

નીચેના અભ્યાસો ચોક્કસ પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ આ ફાયદાઓને સમજાવે છે. યટ્રિયમ એક દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ છે; ગેલિયમ અને વેનેડિયમ અન્ય મૂલ્યવાન ધાતુઓ છે. તેમનું નિષ્કર્ષણ રાખની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા માટે પૂરક પુરાવા પૂરા પાડે છે.

યટ્રિયમ અને વેનેડિયમ: 97% અને 100% નિષ્કર્ષણ સુધી

માસૂમ એટ અલ. (2021) સલ્ફ્યુરિક એસિડ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને કોલસાની ફ્લાય એશમાંથી વેનેડિયમ અને યટ્રિયમના નિષ્કર્ષણની તપાસ કરી. સંશોધકોએ ઘન-થી-પ્રવાહી ગુણોત્તર અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના પ્રમાણને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, અહેવાલ નિષ્કર્ષણ વેનેડિયમ માટે 100% અને યટ્રીયમ માટે 97% સુધી પહોંચી ગયું છે.
એક સુધારેલ સંકોચન કોર મૉડેલ સમાવતો છે કે દ્રવદ્રવનું વિખેન્દ્ર રાસાયણિક ક્રિયાના દરને નિયંત્રિત કરે છે. આ શોધ તે તપાસેલા પ્રણાળીમાં પરિવહન પ્રક્રિયાઓની મહત્વમર્યાદાને ઉજાગરે છે અને પ્રક્રિયા મહત્ત્વની સમયે દ્રવદ્રવ પરિવહનને ધ્યાને લેવાનું સમર્થન કરે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે સંયુક્ત ઉપચારથી ઊંચો યેટ્રિયમ ઉપાડ મેળવી શકાય છે, હકીકતમાં નોંધાયેલા ફળો સંપૂર્ણ પ્રતિકારક અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રણાળી પર આધારિત છે.

કાચા કોલ એસના FESEM ફોટા (a) લીચિંગ પહેલાં કાચા કોલ એસ, (b) અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ પછી.
અધ્યયન અને ફોટાઓ: ©Masoum et al., 2021

ગેલિયમ અને વેનેડિયમ: 88.89% ટૂંકી લીચિંગ સમય

Zhàng અને અન્યોએ (2026) સોડિયમ કાર્બોનેટ સક્રિયકરણ રોસ્ટિંગ પછી અલ્ટ્રાસોનિક એસિડ લીચિંગનું અભ્યાસ કર્યું. ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પૂર્વચિકિત્સામાં 850°C પર 60 મિનિટ માટે રોસ્ટિંગ કરવું શામેલ હતું, ફ્લાય ઍશ-થી-Na₂CO₃ ના દ્રાવ્યાંશાનુ મિશ્રણ verhouding 2:1 રાખવું. બાદમાં અલ્ટ્રાસોનિક એસિડ લીચિંગ 20 મિનિટમાં ઉંચા ગેલિયમ અને વેનાડિયમએક્સ્ટ્રેક્શન પ્રાપ્ત કર્યું.

180 મિનિટથી 20 મિનિટ સુધી ઘટાડો લિચિંગ સ્ટેજ 88.89% ઓછો હોવાનું દર્શાવે છે. કાઈનેટિક વિશ્લેષણે દર સ્થિરાંકમાં વધારો અને માસ ટ્રાન્સફર તેમજ ઇન્ટરફેશિયલ રિએક્શન પ્રક્રિયાઓમાં સુધારો દર્શાવ્યો. આ પરિણામો સક્રિય રોસ્ટિંગને અલ્ટ્રાસોનિક લિચિંગ સાથે સંયોજિત કરવાની સંભાવના દર્શાવે છે. સમય બચત લિચિંગ પર લાગુ પડે છે; રોસ્ટિંગ હજી એક વધારાનો પ્રક્રિયા પગથિયો રહે છે.

સપાટીની નજીક ફૂટતા પોલાણના પરપોટાની ફાયદાકારક યાંત્રિક ક્રિયાને કારણે અલ્ટ્રાસોનિકલી ઉન્નત એસિડ લીચિંગ પરંપરાગત એસિડ લીચિંગ કરતા બાર ગણા ઝડપી દરે કાર્ય કરે છે. આ ઘટના એસિડ સોલ્યુશનના મિશ્રણને સુધારે છે, ત્યાં પરિવહન ગુણધર્મોને વધારે છે.
છબી અને અભ્યાસ: © Canciani et al., 2024

ઉચ્ચ દુર્લભ પૃથ્વી પુનઃપ્રાપ્તિ માટે તમારી અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ પ્રક્રિયા વિકસાવો

વ્યવહારિક દુર્લભ પૃથ્વી નિષ્કર્ષણ માટે, ઓગળેલા તત્વોને અલગ કરવા અને શુદ્ધિકરણ દ્વારા લીચિંગ અનુસરવામાં આવે છે. તેથી ઉચ્ચ લીચિંગ કાર્યક્ષમતા સમાપ્ત દુર્લભ પૃથ્વી ઉત્પાદનની ઉપજને બદલે એક મહત્વપૂર્ણ મધ્યવર્તી પરિણામનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. પ્રક્રિયા મૂલ્યાંકનમાં ડાઉનસ્ટ્રીમ પુનઃપ્રાપ્તિ, રીએજન્ટનો ઉપયોગ અને પૂર્વસારવાર અને સોનિકેશન બંને માટે જરૂરી energyર્જાનો સમાવેશ થવો જોઈએ.
હિલ્સચર તીવ્ર લીચિંગ પ્રક્રિયાઓ વિકસાવવા અને અમલમાં મૂકવા માટે ઔદ્યોગિક-ગ્રેડ બેન્ચ-ટોપ સોનિકેટર્સ અને હેવી-ડ્યુટી અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો રિએક્ટર પ્રદાન કરે છે. સાધનોની પસંદગી અને ટ્રાયલ્સ ચોક્કસ રાખ માટે યોગ્ય કંપનવિસ્તાર, નક્કર લોડિંગ, નિવાસ સમય અને તાપમાન નિયંત્રણ સ્થાપિત કરી શકે છે.
મોટા વોલ્યુમ સુધી સરળ સ્કેલ-અપ: એકવાર શ્રેષ્ઠ પુનઃપ્રાપ્તિ માટેના પેરામીટર સ્થિર થઇ ગયા પછી તે પછી કોઈપણ વ્યાવસાયિક લીચિંગ વોલ્યુમ માટે રેખીય રૂપે વધારી શકાય છે.

પરંપરાગત (a–c) અને અલ્ટ્રાસોનિક (d–f) લીચિંગના જુદા જુદા સમયે કણો માટે SEM છબીઓ.
છબી અને અભ્યાસ: © Canciani et al., 2024

સાહિત્ય / સંદર્ભો