અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ બેટરી રિસાયક્લિંગ અને અર્બન માઇનિંગને પરિવર્તિત કરે છે
વપરાયેલી બેટરીઓ અને ઈલેક્ટ્રોનિક કચરો લિથિયમ, નિકલ, મેંગેનીઝ અને કોબાલ્ટ જેવી કિંમતી સામગ્રીઓથી ભરપૂર છે, જે પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જા અને ઇલેક્ટ્રિક વાહન ક્ષેત્રોમાં વધતી માંગ માટે જરૂરી છે. શહેરી ખાણકામ — કાઢી નાખવામાં આવેલી બેટરીઓ અને અન્ય ઈલેક્ટ્રોનિક કચરામાંથી આ ધાતુઓને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની પ્રક્રિયા — ગોળાકાર અર્થવ્યવસ્થાનો આશાસ્પદ માર્ગ છે, જે વર્જિન માઇનિંગની જરૂરિયાતને ઘટાડે છે અને કચરો ઘટાડે છે. આ ક્ષેત્રમાં એક મુખ્ય તકનીક સોનિકેશન છે, જેણે મેટલ પુનઃપ્રાપ્તિ દર વધારવા, પ્રક્રિયાના સમયને ઘટાડવા અને ટકાઉપણું સુધારવામાં જબરદસ્ત ફાયદા દર્શાવ્યા છે.
બેટરી રિસાયક્લિંગ અને અર્બન માઇનિંગમાં સોનિકેશનની શક્તિ: ટકાઉ સંસાધન પુનઃપ્રાપ્તિ માટે ગેમ-ચેન્જર
Canciani et al દ્વારા તાજેતરનો અભ્યાસ. (2024) અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણની અસરોની શોધ કરે છે — ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો દ્વારા બનાવવામાં આવેલ નાના આંચકા તરંગો — બેટરી રિસાયક્લિંગ માટે લીચિંગ પ્રક્રિયા પર. તેમના સંશોધનો દર્શાવે છે કે sonication પરંપરાગત રિસાયક્લિંગ પર માત્ર એક સામાન્ય સુધારો નથી; તે મૂળભૂત રીતે બદલી નાખે છે કે રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયા બેટરી સામગ્રી સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, તેને ઝડપી, વધુ કાર્યક્ષમ અને કઠોર રસાયણો પર ઓછી નિર્ભર બનાવે છે.
નીચે અભ્યાસના તારણો વિશે વધુ વાંચો!
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
આ Sonicator UIP16000hdT કિંમતી ધાતુઓ અને અયસ્કના લીચિંગને સરળ બનાવતા, મેટલ-સમાવતી કચરાના સ્લરીના મોટા થ્રુપુટ પર વિશ્વસનીય રીતે પ્રક્રિયા કરે છે.
બેટરી રિસાયક્લિંગમાં સોનિકેશન કેવી રીતે કામ કરે છે
લાક્ષણિક બેટરી રિસાયક્લિંગમાં, કેથોડ સામગ્રી (જેમાં મૂલ્યવાન ધાતુઓ હોય છે) એસિડિક દ્રાવણમાં ઓગળી જાય છે, જેને પ્રક્રિયા કહેવાય છે. “લીચિંગ” આ અભિગમ બેટરીની નક્કર રચનામાંથી ધાતુઓને અલગ અને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે. જો કે, પરંપરાગત લીચિંગ સમય-સઘન છે, ઘણી વખત નોંધપાત્ર મેટલ પુનઃપ્રાપ્તિ હાંસલ કરવા માટે કલાકો લે છે. તેને મજબૂત એસિડ અને ઊંચા તાપમાનની પણ જરૂર પડે છે, જે પર્યાવરણની અસર અંગે ચિંતા ઉભી કરે છે.
Sonication આ પ્રક્રિયાને સીધા જ લીચિંગ સોલ્યુશનમાં અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો ઉમેરીને પરિવર્તિત કરે છે. Canciani et al. દ્વારા 2024 પ્રકાશિત અભ્યાસમાં, સંશોધકોએ સરોગેટ બેટરી સામગ્રી, લિથિયમ કોબાલ્ટ નિકલ મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડ (NMC) સાથે આ તકનીકનું પરીક્ષણ કર્યું. ચોક્કસ આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર પર અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો લાગુ કરીને, તેઓએ જોયું કે અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ લીચિંગ સમયને 80% થી વધુ ઘટાડે છે. કાર્યક્ષમતામાં ક્રાંતિકારી સુધારાની ઓફર કરતાં આ પ્રક્રિયા કલાકોથી માંડીને થોડી મિનિટો સુધીની હતી.
ઉન્નત લીચિંગમાં સોનિકેશનની ભૂમિકા: માસ ટ્રાન્સફર અને સ્પીડ પાછળનું વિજ્ઞાન
Sonication માત્ર લીચિંગને ઝડપી કરતું નથી; તે એસિડિક સોલ્યુશન બેટરીના કણો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની રીતને બદલે છે. હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાખો માઇક્રોસ્કોપિક પરપોટા બનાવે છે જે ઝડપથી સોલ્યુશનમાં તૂટી જાય છે, જે પોલાણ તરીકે ઓળખાતી ઘટના છે. આ ક્રિયા તીવ્ર સ્થાનિક દળો પેદા કરે છે જે સપાટીના કણોને તોડી નાખે છે અને બેટરી સામગ્રીની અંદર એસિડ અને ધાતુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં વધારો કરે છે.
Canciani એટ અલ અનુસાર. (2024), આ પ્રક્રિયાની બેટરી સામગ્રી પર બે પ્રાથમિક અસરો છે: તે કણોની છિદ્રાળુતામાં વધારો કરે છે અને તેમના કદને ઘટાડે છે, જે સપાટીના ક્ષેત્રમાં નાટ્યાત્મક વધારો તરફ દોરી જાય છે. મોટા સપાટી વિસ્તાર સાથે, એસિડ સામગ્રી સાથે વધુ વ્યાપક રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, આમ ઝડપી લીચિંગની સુવિધા આપે છે. લેખકોએ અવલોકન કર્યું હતું કે સોનિકેટેડ નમૂનાઓમાં છિદ્રનું પ્રમાણ પરંપરાગત રીતે પ્રક્રિયા કરાયેલા નમૂનાઓની તુલનામાં તીવ્રતાના ક્રમમાં વધ્યું છે, જે એસિડ માટે મેટલ સામગ્રીને ઓગળવા માટે વધુ માર્ગો બનાવે છે.
પરંપરાગત (a–c) અને અલ્ટ્રાસોનિક (d–f) લીચિંગના જુદા જુદા સમયે કણો માટે SEM છબીઓ.
છબી અને અભ્યાસ: © Canciani et al., 2024
બેટરી રિસાયક્લિંગ અને શહેરી ખાણકામમાં લીચિંગ માટે સોનિકેટર્સ.
અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ: સુધારેલ પરિવહન ગુણધર્મો અને માઇક્રો-મિશ્રણ
અભ્યાસ એ પણ સૂચવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ માત્ર સપાટીના સંપર્કને જ નહીં પરંતુ પરિવહન ગુણધર્મોને પણ નોંધપાત્ર રીતે સુધારે છે. અનિવાર્યપણે, આનો અર્થ એ છે કે બૅટરી કણોમાં એસિડનું વિતરણ વધુ સમાન બને છે, પોલાણ-પ્રેરિત માઇક્રો-મિશ્રણ પણ એક્સપોઝરની ખાતરી કરે છે. આ એકસમાન પ્રતિક્રિયા વાતાવરણ તરફ દોરી જાય છે, એસિડને ધાતુઓને વધુ અસરકારક રીતે અને સમાનરૂપે ઓગાળી શકે છે.
અન્ય નોંધપાત્ર શોધ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણના ફાયદા કણોના કદમાં ઘટાડાથી આગળ વધે છે. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે પોલાણ એસિડ અને કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિમાં ફેરફાર કરે છે, સંભવતઃ સુધારેલ બાઉન્ડ્રી લેયર ટ્રાન્સપોર્ટને કારણે. સરળ શબ્દોમાં, પોલાણ દરેક કણની આસપાસના પ્રવાહી સ્તરની જાડાઈ ઘટાડે છે, જે ધાતુના ઝડપી વિસર્જન માટે પરવાનગી આપે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક અને પરંપરાગત લીચિંગ પછી કણોના કદનું વિતરણ
છબી અને અભ્યાસ: © Canciani et al., 2024
શહેરી ખાણકામ અને ટકાઉપણું માટે લાભો
બેટરી રિસાયક્લિંગમાં સોનિકેશનની અસરકારકતા શહેરી ખાણકામ અને ટકાઉ સંસાધન પુનઃપ્રાપ્તિના ભાવિ માટે પ્રચંડ સંભાવના ધરાવે છે. Canciani et al ના તારણો. (2024) સૂચવે છે કે sonication પર્યાવરણને નુકસાન પહોંચાડતી પ્રથાઓ પર નિર્ભરતાને બદલશે અથવા ઘટાડશે:
- રાસાયણિક ઉપયોગ ઘટાડવો: અલ્ટ્રાસોનિકલી ઉન્નત લીચિંગ સામાન્ય રીતે પરંપરાગત લીચિંગ માટે જરૂરી સખત એસિડને બદલે એસિટિક એસિડ જેવા લીલા દ્રાવકનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
- ઉર્જા જરૂરિયાતો ઘટાડવી: સોનિકેશન સાથે, લાંબા સમય સુધી ગરમીની જરૂરિયાતને બદલે ઓરડાના તાપમાને લીચિંગ ઝડપથી થાય છે, જે ઊર્જા વપરાશ અને ઉત્સર્જન ઘટાડે છે.
- સામગ્રી પુનઃપ્રાપ્તિમાં વધારો: સુધારેલ સપાટીની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને ઉન્નત છિદ્રાળુતા મૂલ્યવાન ધાતુઓના પુનઃપ્રાપ્તિ દરને મહત્તમ બનાવે છે, રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયાને આર્થિક રીતે સધ્ધર અને પર્યાવરણને અનુકૂળ બનાવે છે.
બેટરી ઉદ્યોગ પર વ્યાપક અસર
જેમ જેમ EVs અને રિન્યુએબલ એનર્જી ટેક્નોલોજીઓ વિસ્તરી રહી છે, તેમ તેમ બૅટરી અને તેની અંદર રહેલી ધાતુઓની માંગ વધી રહી છે. સોનિકેશન-ઉન્નત રિસાયક્લિંગ સાથે શહેરી ખાણકામ આ ધાતુઓને ટકાઉ રીતે પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટેનું એક સાધન પ્રદાન કરે છે, ખાણકામ પરના પર્યાવરણીય બોજને ઘટાડે છે અને બેટરીના ઉત્પાદન અને નિકાલ માટે બંધ-લૂપ અભિગમ પ્રદાન કરે છે.
સોનિકેશન-આધારિત રિસાયક્લિંગ પદ્ધતિઓનું માપન, દ્રાવક સંયોજનોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવું, અને અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના એપ્લિકેશનને રિફાઇન કરવાથી કાર્યક્ષમતામાં વધુ વધારો થશે. Hielscher Ultrasonics રાજીખુશીથી તમારી leaching પ્રક્રિયા માટે આદર્શ sonicator ઇનલાઇન રૂપરેખાંકનની ભલામણ કરશે. હવે અમારો સંપર્ક કરો!
- ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા
- અદ્યતન ટેકનોલોજી
- વિશ્વસનીયતા & મજબૂતાઈ
- એડજસ્ટેબલ, ચોક્કસ પ્રક્રિયા નિયંત્રણ
- બેચ & ઇનલાઇન
- કોઈપણ વોલ્યુમ માટે
- બુદ્ધિશાળી સોફ્ટવેર
- સ્માર્ટ સુવિધાઓ (દા.ત., પ્રોગ્રામેબલ, ડેટા પ્રોટોકોલિંગ, રીમોટ કંટ્રોલ)
- ચલાવવા માટે સરળ અને સલામત
- ઓછો નિર્વાહ ખર્ચ
- CIP (ક્લીન-ઇન-પ્લેસ)
ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને કન્સલ્ટિંગ – જર્મનીમાં બનાવેલ ગુણવત્તા
Hielscher ultrasonicators તેમના ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇન ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ કામગીરી ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સના સરળ એકીકરણને મંજૂરી આપે છે. ખરબચડી પરિસ્થિતિઓ અને માંગવાળા વાતાવરણને Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ દ્વારા સરળતાથી નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.
Hielscher Ultrasonics એ ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે જેમાં અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને વપરાશકર્તા-મિત્રતા દર્શાવવામાં આવે છે. અલબત્ત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA અને RoHs ની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:
| બેચ વોલ્યુમ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલ ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 10 થી 2000 એમએલ | 20 થી 400 એમએલ/મિનિટ | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/મિનિટ | UIP2000hdT |
| 10 થી 100 લિ | 2 થી 10L/મિનિટ | UIP4000hdT |
| 15 થી 150 લિ | 3 થી 15L/મિનિટ | UIP6000hdT |
| na | 10 થી 100L/મિનિટ | UIP16000 |
| na | મોટા | નું ક્લસ્ટર UIP16000 |
Hielscher Ultrasonics લેબ, પાયલોટ અને ઔદ્યોગિક સ્કેલ પર મિશ્રણ એપ્લિકેશન, વિક્ષેપ, ઇમલ્સિફિકેશન અને નિષ્કર્ષણ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Chiara Canciani, Elia Colleoni, Varaha P. Sarvothaman, Paolo Guida, William L. Roberts (2024): On the effect of cavitation on particles in leaching processes: implications to battery recycling. Environmental Advances, Volume 17, 2024.
- Wang, J.; Faraji, F.; Ghahreman, A. (2020): Effect of Ultrasound on the Oxidative Copper Leaching from Chalcopyrite in Acidic Ferric Sulfate Media. Minerals 2020, 10, 633.
- J.L Luque-Garcı́a, M.D Luque de Castro (2003): Ultrasound: a powerful tool for leaching. TrAC Trends in Analytical Chemistry, Volume 22, Issue 1, 2003. 41-47.
વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો
લીચિંગ પ્રક્રિયા શું છે?
લીચિંગ પ્રક્રિયા એ એક પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ નક્કર પદાર્થોમાંથી મૂલ્યવાન ધાતુઓને પ્રવાહી દ્રાવકમાં ઓગાળીને કાઢવા માટે થાય છે, સામાન્ય રીતે એસિડિક દ્રાવણ. આ તકનીક ઘન મેટ્રિક્સને તોડી નાખે છે, જેનાથી ધાતુના આયનો ઉકેલમાં પ્રવેશી શકે છે, જેમાંથી તેમને વધુ શુદ્ધ અને પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. અયસ્ક અને નકામા પદાર્થોમાંથી ધાતુઓ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે ખાણકામ અને રિસાયક્લિંગમાં લીચિંગનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
નિષ્કર્ષણ અને લીચિંગ વચ્ચે શું તફાવત છે?
નિષ્કર્ષણ અને લીચિંગ બંને નક્કર સામગ્રીમાંથી મૂલ્યવાન પદાર્થોને અલગ કરવા માટે વપરાતી પ્રક્રિયાઓનો સંદર્ભ આપે છે, પરંતુ તે પદ્ધતિઓ અને સંદર્ભોમાં અલગ પડે છે. નિષ્કર્ષણ સામાન્ય રીતે ચોક્કસ પદાર્થને દૂર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીકોની વ્યાપક શ્રેણીનો સંદર્ભ આપે છે, ઘણીવાર તેને અન્ય ઘટકોથી અલગ કરવા માટે સોલવન્ટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને તેમાં વિવિધ ભૌતિક, રાસાયણિક અથવા થર્મલ પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થઈ શકે છે. બીજી બાજુ, લીચિંગ એ એક વિશિષ્ટ પ્રકારનો નિષ્કર્ષણ છે જેમાં ધાતુઓ અથવા અન્ય દ્રાવ્યોને ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં ઓગાળી નાખવાનો સમાવેશ થાય છે, સામાન્ય રીતે એસિડિક અથવા આલ્કલાઇન દ્રાવણના ઉપયોગ દ્વારા. લીચિંગનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ખાણકામ, ધાતુશાસ્ત્ર અને રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે. જ્યારે નિષ્કર્ષણ વિવિધ પદાર્થો પર લાગુ થઈ શકે છે, લીચિંગમાં ખાસ કરીને પ્રવાહી દ્રાવકનો ઉપયોગ કરીને ઘન પદાર્થોમાંથી ઓગળેલા પદાર્થોને પસંદગીયુક્ત રીતે દૂર કરવાનો સમાવેશ થાય છે.
લીચિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા લાક્ષણિક પદાર્થો શું છે?
લીચિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા લાક્ષણિક પદાર્થોમાં **એસિડ**, **આલ્કલી** અને **સોલવન્ટ**નો સમાવેશ થાય છે જે પ્રક્રિયા કરવામાં આવી રહી છે તેના આધારે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા લીચિંગ એજન્ટોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
- એસિડ:
- સલ્ફ્યુરિક એસિડ: ઘણીવાર તાંબુ, નિકલ અને યુરેનિયમના નિષ્કર્ષણમાં વપરાય છે.
- હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ: તાંબુ અને સોના જેવી ધાતુઓના લીચિંગમાં વપરાય છે.
- નાઈટ્રિક એસિડ: સામાન્ય રીતે કિંમતી ધાતુઓ, ખાસ કરીને સોના અને ચાંદીના લીચિંગમાં વપરાય છે.
- એસિટિક એસિડ: ક્યારેક પર્યાવરણને અનુકૂળ અથવા કાર્બનિક-આધારિત લીચિંગ પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગ થાય છે.
- આલ્કલીઝ:
સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (કોસ્ટિક સોડા): બોક્સાઇટ ઓરમાંથી એલ્યુમિનાના નિષ્કર્ષણમાં અથવા સોના અને જસત જેવી ચોક્કસ ધાતુઓના લીચિંગમાં વપરાય છે. - દ્રાવક:
- સાઇનાઇડ: સામાન્ય રીતે સોના અને ચાંદીના ખાણકામમાં ઓર (સાઇનાઇડેશન)માંથી સોનાને લીચ કરવા માટે વપરાય છે.
- એમોનિયા: કોપર અને અન્ય બેઝ મેટલ્સના લીચિંગમાં વપરાય છે.
આ પદાર્થો અયસ્ક, નકામા પદાર્થો અથવા અન્ય ઘન પદાર્થોમાંથી ચોક્કસ ધાતુઓ અથવા ખનિજોને ઓગળવામાં મદદ કરે છે, જે મૂલ્યવાન સામગ્રીની પુનઃપ્રાપ્તિને સરળ બનાવે છે.
Hielscher Ultrasonics થી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે પ્રયોગશાળા પ્રતિ ઔદ્યોગિક કદ.