કિંમતી ધાતુઓની અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ

પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ કિંમતી ધાતુઓ અને દુર્લભ પૃથ્વી જેવી ધાતુઓ કાઢવાની અસરકારક તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિકલી સહાયિત ઘન-પ્રવાહી નિષ્કર્ષણની આ પ્રક્રિયાને સોનો-લીચિંગ, લિક્સિવિએશન અથવા વોશિંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. મજબૂત ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સરળતાથી અયસ્કમાંથી દુર્લભ પૃથ્વીને બહાર કાઢવા, વધુ સંપૂર્ણ પુનઃપ્રાપ્તિ માટે ખાણકામની સ્લરીની સારવાર માટે અથવા ઓછી કિંમતી ધાતુઓમાંથી ઉચ્ચ-મૂલ્યની ધાતુઓ (દા.ત. Cu, Zn, Ni) ને અલગ કરવા માટે સરળતાથી ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ સામૂહિક સ્થાનાંતરણ અને વિસર્જન દ્વારા પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે જેથી ટૂંકા નિષ્કર્ષણના સમયમાં ઉચ્ચ ઉપજ પ્રાપ્ત થાય.
અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગના મુખ્ય ફાયદાઓ છે:

• ઉચ્ચ ઉપજ
• વધુ સંપૂર્ણ લીચિંગ
• ઘટાડો રીએજન્ટ વપરાશ
• હળવી પરિસ્થિતિઓ
• સરળ શક્યતા પરીક્ષણ
• લીનિયર સ્કેલ-અપ
• સંપૂર્ણ વાણિજ્યિક અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિસ્ટમ્સનું સરળ સ્થાપન
• મોટા વોલ્યુમ સ્ટ્રીમ્સ માટે ખૂબ જ મજબૂત અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

કિંમતી ધાતુઓનું અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ: પોલાણ રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા ઝડપી નિષ્કર્ષણ

સોનું, ચાંદી, પ્લેટિનમ, પેલેડિયમ અને રોડિયમ જેવી કિંમતી ધાતુઓને પુનઃપ્રાપ્ત કરવી એ આધુનિક ધાતુશાસ્ત્ર અને રિસાયક્લિંગનો પાયો છે. – ખાસ કરીને અયસ્ક, કોન્સન્ટ્રેટ્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક સ્ક્રેપ અને ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટર જેવા ગૌણ સંસાધનોની પ્રક્રિયામાં. જ્યારે પરંપરાગત લીચિંગ સારી રીતે સ્થાપિત છે, તે ઘણીવાર ધીમા માસ ટ્રાન્સફર, સપાટી નિષ્ક્રિયતા, મૂલ્યવાન તબક્કાઓનું અપૂર્ણ મુક્તિ અને ઉચ્ચ રીએજન્ટ વપરાશ દ્વારા મર્યાદિત હોય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ લીચિંગ સ્લરીમાં ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દાખલ કરીને આમાંની ઘણી અવરોધોને દૂર કરે છે, જે એકોસ્ટિક પોલાણ તરીકે ઓળખાતી ઘટના દ્વારા પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રને નાટકીય રીતે તીવ્ર બનાવે છે.

મુખ્ય પદ્ધતિ: એકોસ્ટિક પોલાણ

જ્યારે ઉચ્ચ-શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડને પ્રવાહીમાં જોડવામાં આવે છે, ત્યારે તે માઇક્રોસ્કોપિક પોલાણ પરપોટા બનાવે છે જે ઝડપથી બને છે અને તૂટી જાય છે. આ પતન અત્યંત સ્થાનિક પરિસ્થિતિઓ પેદા કરે છે, જેમાં શામેલ છે:

• તીવ્ર સૂક્ષ્મ મિશ્રણ અને કાતર બળ
• ઘન સપાટી પર નિર્દેશિત ઉચ્ચ-વેગવાળા માઇક્રોજેટ્સ
• સ્થાનિક ગરમ સ્થળો (માઈક્રોસેકન્ડ માટે ખૂબ ઊંચા તાપમાન અને દબાણ)

જોકે આ અસરો સૂક્ષ્મ સ્કેલ પર થાય છે, તેઓ પ્રતિક્રિયાશીલ સપાટીને સતત નવીકરણ કરીને અને ઘન કણોમાં અને તેમાંથી રીએજન્ટ્સના પરિવહનને વેગ આપીને મેક્રોસ્કોપિક લીચિંગ પ્રક્રિયાને મજબૂત રીતે પ્રભાવિત કરે 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

શા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કિંમતી ધાતુઓના લીચિંગમાં સુધારો કરે છે

મોટાભાગની લીચિંગ સિસ્ટમ્સમાં, દર-મર્યાદિત પગલું એ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા નથી, પરંતુ સીમા સ્તરો, છિદ્રો અથવા નિષ્ક્રિય સપાટી ફિલ્મો દ્વારા પ્રતિક્રિયાકારોનું પરિવહન છે. અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ અનેક સિનર્જિસ્ટિક અસરો દ્વારા લીચિંગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે:

1. ઉન્નત માસ ટ્રાન્સફર
   અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઘન કણોની આસપાસના સ્થિર પ્રસરણ સ્તરની જાડાઈ ઘટાડે છે. આનાથી લિક્સિવિએન્ટ્સ (દા.ત., સાયનાઇડ, થિયોસલ્ફેટ, ક્લોરાઇડ, આયોડાઇડ, થિયોરિયા અથવા એસિડિક સિસ્ટમ્સ) ધાતુ-ધારક સપાટી સુધી ઝડપથી પહોંચે છે, જ્યારે ઓગળેલા ધાતુ સંકુલ વધુ કાર્યક્ષમ રીતે દૂર થાય છે.
2. કણ સપાટી સક્રિયકરણ
   પોલાણ માઇક્રોજેટ્સ અને શોકવેવ્સ સતત કણોની સપાટીઓનું ધોવાણ, સ્વચ્છ અને ખરબચડું કરે છે. આ તાજા ખનિજ તબક્કાઓને ખુલ્લા પાડે છે અને અસરકારક પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્રને વધારે છે. – ખાસ કરીને પ્રત્યાવર્તન અયસ્ક અથવા કોટેડ કણોમાં મહત્વપૂર્ણ.
3. પેસિવેશન સ્તરોનું વિક્ષેપ
   લીચિંગ દરમિયાન ઘણા કિંમતી ધાતુ ધરાવતા ખનિજો સપાટીના સ્તરો બનાવે છે (દા.ત., ઓક્સાઇડ, સલ્ફેટ, એલિમેન્ટલ સલ્ફર, અથવા સિલિકા ફિલ્મ્સ). અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ભૌતિક રીતે આ અવરોધોને વિક્ષેપિત કરી શકે છે, લીચિંગ એજન્ટની અંતર્ગત ધાતુના તબક્કામાં પ્રવેશ પુનઃસ્થાપિત કરી શકે છે.
4. છિદ્રાળુ ઘન પદાર્થોમાં સુધારેલ ઘૂંસપેંઠ
   સાંદ્રતા, ઉત્પ્રેરક અને ઈ-કચરાના કણો માટે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રવાહીને છિદ્રો અને માઇક્રોક્રેક્સમાં દબાણ કરવામાં મદદ કરે છે, જે એમ્બેડેડ કિંમતી ધાતુઓ સુધી રીએજન્ટની પહોંચમાં સુધારો કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક અને પરંપરાગત લીચિંગ પછી કણોના કદનું વિતરણ
છબી અને અભ્યાસ: © Canciani et al., 2024

એપ્લિકેશન્સ: ઓરથી શહેરી ખાણકામ સુધી

પ્રાથમિક અને ગૌણ બંને સંસાધનોમાં અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગની વધુને વધુ તપાસ કરવામાં આવી રહી છે:

• સોનું અને ચાંદી
  પાવર-અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાયનાઇડ અને વૈકલ્પિક લિક્સિવિએન્ટ્સમાં સોનાના લીચિંગને વેગ આપે છે, પરિવહનમાં સુધારો કરે છે અને નિષ્ક્રિયતા અસરોને દૂર કરે છે. તે અયસ્ક અને ઔદ્યોગિક અવશેષોમાંથી ચાંદીના પુનઃપ્રાપ્તિ માટે પણ સંબંધિત છે.
• પ્લેટિનમ ગ્રુપ મેટલ્સ (PGMs)
  પ્લેટિનમ, પેલેડિયમ અને રોડિયમની પુનઃપ્રાપ્તિ – ખાસ કરીને ખર્ચાયેલા ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટરમાંથી – ઘણીવાર ક્લોરાઇડ-આધારિત અથવા એસિડિક લીચિંગ સિસ્ટમ્સ પર આધાર રાખે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સપાટીની પ્રતિક્રિયાઓને તીવ્ર બનાવીને અને જટિલ સિરામિક/ધાતુ મેટ્રિસિસના ભંગાણમાં સુધારો કરીને વિસર્જન ગતિશાસ્ત્રને વધારે છે.
• ઇલેક્ટ્રોનિક સ્ક્રેપ
  પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોમાં કિંમતી કિંમતી ધાતુઓ હોય છે પરંતુ પોલિમર, ઓક્સાઇડ અને બહુ-મટીરિયલ સ્ટ્રક્ચર્સને કારણે મજબૂત પ્રસરણ અવરોધો હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રીટમેન્ટ લીચિંગ એકરૂપતામાં સુધારો કરે છે અને જરૂરી લીચિંગ સમય ઘટાડી શકે છે.

મુખ્ય પ્રક્રિયાના ફાયદા

પ્રક્રિયા ઇજનેરી દ્રષ્ટિકોણથી, અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ ઘણા માપી શકાય તેવા ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે:

• ત્વરિત ગતિશાસ્ત્ર દ્વારા ટૂંકા લીચિંગ સમય
• સપાટીની સુલભતાને કારણે વધુ નિષ્કર્ષણ ઉપજ
• ઘણી સિસ્ટમોમાં રીએજન્ટનો ઓછો વપરાશ (ઓછા વધારાના લિક્વિવન્ટની જરૂર)
• વધુ સારા વિક્ષેપ અને મિશ્રણ દ્વારા પ્રજનનક્ષમતામાં સુધારો
• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ધીમા થર્મલ ગતિવિજ્ઞાન માટે વળતર આપે છે તેથી કાર્યકારી તાપમાનમાં ઘટાડો થવાની સંભાવના છે.

પ્રક્રિયા વિચારણાઓ અને સ્કેલ-અપ

સફળ અલ્ટ્રાસોનિક લીચિંગ પ્રક્રિયા ડિઝાઇન પર ખૂબ આધાર રાખે છે. મહત્વપૂર્ણ પરિમાણોમાં શામેલ છે:

• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પાવર ઘનતા અને કંપનવિસ્તાર
• સ્લરી સાંદ્રતા અને કણોના કદનું વિતરણ
• રિએક્ટર ભૂમિતિ અને પ્રવાહની સ્થિતિ
• તાપમાન નિયંત્રણ
• લીચિંગ રસાયણશાસ્ત્રની પસંદગી (એસિડિક, આલ્કલાઇન, ક્લોરાઇડ, વગેરે)

મહત્વપૂર્ણ રીતે, ઔદ્યોગિક-સ્તરના અમલીકરણ માટે પ્રોબ-પ્રકારના ઉચ્ચ-શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરની જરૂર પડે છે, કારણ કે બાથ સોનિકેટર સામાન્ય રીતે ગાઢ લીચિંગ સ્લરીમાં પૂરતી ઊર્જા પહોંચાડતા નથી. ઇનલાઇન અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો કોષોને સતત લીચિંગ સર્કિટમાં એકીકૃત કરી શકાય છે, જે સ્કેલેબલ કામગીરીને સક્ષમ બનાવે છે. Hielscher ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સોનિકેટર માંગણીપૂર્ણ પરિસ્થિતિઓમાં મોટા જથ્થાને પ્રક્રિયા કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. – પ્રક્રિયા સમય અને પર્યાવરણીય અસર ઘટાડીને લીચ્ડ ધાતુઓની ઉપજમાં વધારો.

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.

સાહિત્ય / સંદર્ભો