भू-अद्वितीय तत्वों को राख से अल्ट्रासोनिक लीकिंग द्वारा निकालना
अल्ट्रासोनिक लीचिंग निष्कर्षण पैदावार को बढ़ा सकता है और राख से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को पुनर्प्राप्त करते समय प्रसंस्करण समय को कम कर सकता है। राख कणों और लीचिंग एजेंटों के बीच संपर्क में सुधार करके, पावर अल्ट्रासाउंड विघटन को तेज करता है और मूल्यवान तत्वों को अधिक सुलभ बनाने में मदद करता है। कोयला फ्लाई ऐश पर अध्ययन क्षमता का प्रदर्शन करते हैं: शोधकर्ताओं ने 97% येट्रियम निष्कर्षण की सूचना दी, जबकि गैलियम और वैनेडियम पर एक अलग अध्ययन ने एसिड लीचिंग समय को 180 से 20 मिनट तक कम कर दिया।
दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के लिए एक माध्यमिक संसाधन के रूप में ऐश
राख दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (आरईई) के लिए एक आशाजनक माध्यमिक संसाधन का प्रतिनिधित्व करती है। कोयले के दहन के अवशेषों में येट्रियम और इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा प्रौद्योगिकियों और उन्नत सामग्रियों में उपयोग की जाने वाली अन्य दुर्लभ पृथ्वी हो सकती है। मौजूदा राख धाराओं और जमाओं से इन तत्वों को पुनर्प्राप्त करने से कच्चे माल की आपूर्ति में विविधता आ सकती है और निपटान सामग्री को उपयोगी फीडस्टॉक में बदल दिया जा सकता है।
निष्कर्षण क्षमता तात्विक एकाग्रता और पहुंच दोनों पर निर्भर करती है। राख में मूल्यवान तत्व हो सकते हैं, फिर भी यदि आसपास का खनिज मैट्रिक्स अभिकर्मक पहुंच को प्रतिबंधित करता है तो लीचिंग के दौरान केवल एक सीमित अंश ही छोड़ता है। परिणामस्वरूप, राख की संरचना, पूर्व-उपचार और निक्षालन रसायन पर एक साथ विचार किया जाना चाहिए। एक ही फीडस्टॉक से कई मूल्यवान तत्वों को पुनर्प्राप्त करने से प्रक्रिया की संभावनाओं में भी सुधार हो सकता है।
अल्ट्रासोनिक लीचिंग टुकड़े राख के कणों को लीचिंग अभिकर्मकों के लिए दुर्लभ पृथ्वी उपलब्ध कराते हैं। कणों और अभिकर्मक के बीच बड़े पैमाने पर स्थानांतरण में सुधार करके, सोनिकेशन प्रसंस्करण समय को कम करते हुए पुनर्प्राप्ति को बढ़ाता है!
हियल्शर सोनिकेटर्स की औद्योगिक स्थापना: 48kW सोनिकेटर क्लस्टर कोयले की राख से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की इनलाइन लीचिंग के लिए
अल्ट्रासाउंड राख लीचिंग को कैसे सुधारता है
पावर अल्ट्रासाउंड ध्वनिक गुहिकायन के माध्यम से ठोस-तरल निष्कर्षण को तेज करता है। सूक्ष्म बुलबुले तरल में बनते हैं और ढहते हैं, जिससे स्थानीय कतरनी बलों, माइक्रोजेट और तीव्र मिश्रण का उत्पादन होता है। ये प्रभाव कण समूह को फैला सकते हैं, उजागर सतहों को साफ कर सकते हैं और प्रतिक्रियाशील साइटों के लिए लीचिंग एजेंटों के परिवहन में सुधार कर सकते हैं। भंग प्रजातियों को अधिक तेजी से दूर ले जाया जाता है, विघटन को बनाए रखने में मदद करता है।
राख प्रसंस्करण के लिए, ये प्रभाव कई व्यावहारिक लाभ प्रदान करते हैं:
- तेजी से लीचिंग: बढ़ाया बड़े पैमाने पर हस्तांतरण सुलभ धातुओं को निकालने के लिए आवश्यक समय को कम कर सकता है।
- उच्च निष्कर्षण पैदावार: बेहतर सतह संपर्क सामग्री है कि पारंपरिक मिश्रण के तहत अपर्याप्त रूप से leached रहता है जारी करने में मदद कर सकते हैं.
- पूर्व उपचार के साथ संयोजन: सक्रियण के बाद प्रतिरोधी चरणों को अधिक सुलभ बनाने के बाद, अल्ट्रासाउंड लिचिंग चरण को तीव्र कर सकता है।
- लचीली प्रक्रिया विकास: सोनिकेशन को विभिन्न अम्ल सांद्रता, ठोस लोडिंग, तापमान और उपचार समय के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है।
अनुसंधान उदाहरण: उच्च उत्पाद और कम लिचिंग समय
निम्नलिखित अध्ययन इन विशिष्ट प्रयोगात्मक परिस्थितियों के तहत इन लाभों को दर्शाते हैं। इट्रियम एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व है; गैलियम और वैनाडियम अन्य मूल्यवान धातुएं हैं। उनका निष्कर्षण राख के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के लिए पूरक प्रमाण प्रदान करता है।
इट्रियम और वैनाडियम: 97% और 100% तक निष्कर्षण
मासूम एट अल. (2021) ने सल्फ्यूरिक एसिड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके कोयला फ्लाई ऐश से वैनेडियम और येट्रियम के निष्कर्षण की जांच की। शोधकर्ताओं ने ठोस-से-तरल अनुपात और सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अनुपात को अनुकूलित करने के लिए प्रतिक्रिया सतह पद्धति लागू की। अनुकूलित स्थितियों के तहत, रिपोर्ट किया गया निष्कर्षण वैनेडियम के लिए 100% और येट्रियम के लिए 97% तक पहुंच गया।
एक संशोधित सिकुड़ते कोर मॉडल ने संकेत दिया कि बड़े पैमाने पर प्रसार ने प्रतिक्रिया दर को नियंत्रित किया। यह खोज जांच की गई प्रणाली में परिवहन प्रक्रियाओं के महत्व पर प्रकाश डालती है और प्रक्रिया अनुकूलन के दौरान बड़े पैमाने पर स्थानांतरण को लक्षित करने का समर्थन करती है। परिणाम दर्शाते हैं कि संयुक्त उपचार के साथ उच्च येट्रियम निष्कर्षण प्राप्त किया जा सकता है, हालांकि रिपोर्ट की गई पैदावार संपूर्ण अभिकर्मक और अल्ट्रासाउंड प्रणाली को दर्शाती है।
कोयले की राख की लीचिंग से पहले छोड़ी गई कच्चे कोयले की राख (ए) की एफईएसईएम छवियां, (बी) अल्ट्रासोनिक लीचिंग के बाद।
अध्ययन और चित्र: ©मासूम एट अल., 2021
गैलियम और वैनेडियम: 88.89% कम लीचिंग समय
Zhāng et al. (2026) ने सोडियम कार्बोनेट सक्रियण भूनने के बाद अल्ट्रासोनिक अम्ल वाॅशिंग का अध्ययन किया। अनुकूलित प्रीट्रीटमेंट में 850°C पर 60 मिनट तक भूनना शामिल था, जिसमें फ्लाई ऐश और Na₂CO₃ का द्रव्यमान अनुपात 2:1 था। इसके बाद अल्ट्रासोनिक अम्ल वाॅशिंग ने 20 मिनट के भीतर उच्च गैलीयम और वैनाडियम निष्कर्षण प्राप्त किया।
| प्राचल | सक्रियण भूनने के बाद अल्ट्रासोनिक लीचिंग | परंपरागत लीचिंग |
|---|---|---|
| लीचिंग समय | 20 मिनट | 180 मिनट |
| गैलीयम लीचिंग दक्षता | 98.14% | 63.81% |
| वैनाडियम लीचिंग दक्षता | 92.32% | 83.56% |
180 से 20 मिनट की कमी 88.89% छोटे लीचिंग चरण से मेल खाती है। काइनेटिक विश्लेषण ने दर स्थिरांक में वृद्धि और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण और इंटरफेशियल प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं दोनों में वृद्धि का संकेत दिया। ये परिणाम अल्ट्रासोनिक लीचिंग के साथ सक्रियण रोस्टिंग के संयोजन की क्षमता को प्रदर्शित करते हैं। समय की बचत लीचिंग पर लागू होती है; भूनना एक अतिरिक्त प्रसंस्करण चरण बना हुआ है।
अल्ट्रासोनिक रूप से बढ़ाया एसिड लीचिंग पारंपरिक एसिड लीचिंग की तुलना में बारह गुना तेजी से संचालित होता है, सतह के पास फटने वाले गुहिकायन बुलबुले की लाभकारी यांत्रिक क्रिया के कारण। यह घटना एसिड समाधान मिश्रण में सुधार करती है, जिससे परिवहन गुणों में वृद्धि होती है।
छवि और अध्ययन: © कैनसियानी एट अल., 2024
भारी शुल्क प्रसंस्करण के लिए 2 औद्योगिक सोनिकेटर UIP4000hdT
उच्च दुर्लभ पृथ्वी धातु पुनर्प्राप्ति के लिए अपने अल्ट्रासोनिक विश्लेषण प्रक्रिया को विकसित करें।
व्यावहारिक दुर्लभ पृथ्वी धातु निष्कर्षण के लिए, लीकिंग के बाद घुले हुए तत्वों का पृथक्करण और शुद्धिकरण किया जाता है। इसलिए उच्च लीकिंग दक्षता एक महत्वपूर्ण मध्यवर्ती परिणाम का प्रतिनिधित्व करती है, न कि अंतिम दुर्लभ पृथ्वी उत्पाद की उपज। प्रक्रिया मूल्यांकन में डाउनस्ट्रीम रिकवरी, अभिक्रियाशीलता का उपयोग और पूर्व-उपचार और सोनिकेशन दोनों के लिए आवश्यक ऊर्जा शामिल होनी चाहिए।
हिल्सचर तीव्र लीचिंग प्रक्रियाओं को विकसित करने और कार्यान्वित करने के लिए औद्योगिक-ग्रेड बेंच-टॉप सोनिकेटर और हेवी-ड्यूटी अल्ट्रासोनिक फ्लो रिएक्टर प्रदान करता है। उपकरण चयन और परीक्षण किसी विशेष राख के लिए उपयुक्त आयाम, ठोस लोडिंग, निवास समय और तापमान नियंत्रण स्थापित कर सकते हैं।
बड़ी मात्रा में सरल स्केल-अप: एक बार आदर्श पुनर्प्राप्ति के लिए पैरामीटर स्थापित हो जाने के बाद उन्हें किसी भी वाणिज्यिक लेचिंग मात्रा के लिए रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
पारंपरिक (ए-सी) और अल्ट्रासोनिक (डी-एफ) लीचिंग के अलग-अलग समय पर कणों के लिए एसईएम छवियां।
छवि और अध्ययन: © कैनसियानी एट अल., 2024
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
अल्ट्रासाउंड ऐश से दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की लेचिंग को कैसे बेहतर बनाता है?
अल्ट्रासाउंड लेचिंग सॉली में ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करता है। ध्वनि पैदा करने वाले बुलबुले स्थानीय रूप से तीव्र मिश्रण, शीयर फोर्स और माइक्रोजेट्स उत्पन्न करते हैं, जो ऐश कणों और लेचिंग सॉल्यूशन के बीच संपर्क को बढ़ाते हैं। ये प्रभाव प्रतिक्रियाशील सतहों को उजागर करते हैं और द्रव्यमान स्थानांतरण को तेज करते हैं, जिससे निष्कर्षण उपज बढ़ती है और लेचिंग समय घटता है।
राख से कौन से दुर्लभ पृथ्वी तत्व और मूल्यवान धातुएं निकलाई जा सकती हैं?
उनकी उत्पत्ति और खनिज संरचना पर निर्भर करते हुए, राख से दुर्लभ पृथ्वी तत्व निकाले जा सकते हैं, जिनमें लैंथेनम (La), सीरियम (Ce), नियोडिमियम (Nd), डिस्प्रोसियम (Dy), य्ट्रियम (Y) और स्कैंडियम (Sc) शामिल हैं। कोयला फ्लाई ऐश इन तत्वों का संभावित स्रोत है।
अन्य मूल्यवान धातुओं में उपयुक्त कोयला राख में गैलियम (Ga) और वैनाडियम (V) शामिल हैं, और नगर पालिका कचरा जलाने की राख में तांबा (Cu) और जिंक (Zn) शामिल हैं।
ऐश लेचिंग के लिए हेवी-ड्यूटी प्रॉब सोनीकेटर का उपयोग क्यों करें?
एक प्रॉब सोनिकेटर सोनोट्रोड (अल्ट्रासोनिक प्रॉब/रॉड) के माध्यम से सीधे सॉरी में अल्ट्रासोनिक ऊर्जा प्रदान करता है। यह ठोस–तरल मिश्रणों के तीव्र उपचार की अनुमति देता है और समायोज्य प्रोसेसिंग परिस्थितियाँ प्रदान करता है। Hielscher का औद्योगिक सोनिकेशन उपकरण लेचिंग सर्किट में एकीकृत करने का समर्थन करता है, जहाँ नियंत्रित ऊर्जा इनपुट और विश्वसनीय संचालन आवश्यक होते हैं। कॉन्फ़िगरेशन को सॉरी की संरचना, ठोस लोडिंग और आवश्यक थ्रूपुट के अनुसार मिलाना चाहिए।
यहाँ Hielscher के कुछ लेचिंग अनुप्रयोग हैं:
क्या Hielscher सोनिकेटर्स लगातार काम कर सकते हैं?
हाँ। Hielscher औद्योगिक सोनिकेटर्स जैसे UIP500hdT (500W) से UIP16000hdT (16,000W) तक निरंतर 24/7 संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इन्हें पार्टियों के उपचार, पुनःसंचरण या अल्ट्रासोनिक फ्लो सेल के माध्यम से निरंतर प्रसंस्करण के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। राख के लीचिंग के लिए, स्थापना को स्लरी पंपिंग, तापमान नियंत्रण और चयनित लीचिंग रसायन विज्ञान में एकीकृत किया जाता है।
क्या अल्ट्रासोनिक लीचिंग को औद्योगिक उत्पादन में बढ़ाया जा सकता है?
हाँ, Hielscher सोनिकैटर्स रैखिक स्केल-अप की अनुमति देते हैं। Hielscher प्रयोगशाला परीक्षणों, पायलट प्रोसेसिंग और औद्योगिक उत्पादन के लिए उपकरण प्रदान करता है, जिसमें 16 kW प्रोसेसर शामिल हैं जिन्हें क्लस्टर में जोड़ा जा सकता है। स्केल-अप उपयुक्त आयाम, ऊर्जा इनपुट, तापमान और निवास समय स्थापित करने के लिए परीक्षणों के साथ शुरू होता है। ये परिणाम आवश्यक थ्रूपुट पर रिएक्टर क्षमता का चयन और निष्कर्षण प्रदर्शन को मान्य करने का आधार प्रदान करते हैं।
क्या अल्ट्रासाउंड एसिड या सक्रियण भूनने का स्थान लेता है?
अल्ट्रासाउंड लीचिंग प्रक्रिया को तीव्र करता है, जबकि रासायनिक अभिकारक लक्षित तत्वों को घोलने के लिए आवश्यक रसायन विज्ञान प्रदान करते हैं। कुछ राखों को भी प्रतिरोधी खनिज चरणों को सुलभ बनाने के लिए पूर्व उपचार की आवश्यकता हो सकती है।
कौन से प्रक्रिया पैरामीटर की निगरानी की जा सकती है?
200 वाट से सभी Hielscher sonicators एक वैकल्पिक सेंसर के माध्यम से उपलब्ध दबाव माप के साथ आयाम, शक्ति, उपचार समय और तापमान की निगरानी और स्वचालित रिकॉर्डिंग का समर्थन करते हैं। ये डेटा परीक्षणों की तुलना करने और परिचालन स्थितियों को मज़बूती से पुन: पेश करने में मदद करते हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों निष्कर्षण दक्षता को फ़ीड, लीचेट और शेष ठोस पदार्थों के रासायनिक विश्लेषण के माध्यम से अलग से निर्धारित किया जाना चाहिए।
क्या अल्ट्रासोनिक उपकरण अम्लीय, अपघर्षक राख घोल के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है?
Hielscher Ultrasonics अम्लीय, अपघर्षक राख घोल sonicate करने के लिए समाधान प्रदान करता है। सोनोट्रोड्स, प्रवाह कोशिकाओं, मुहरों और अन्य गीले घटकों को एसिड संरचना, एकाग्रता, तापमान और कण घर्षण के खिलाफ चुना जाना चाहिए।
क्या अधिक लीकिंग दक्षता का मतलब अधिक अंतिम दुर्लभ पृथ्वी धातु पुनर्प्राप्ति है?
हाँ, उच्च लिचिंग दक्षता का मतलब है कि लक्ष्य तत्व का अधिक हिस्सा तरल चरण में स्थानांतरित हो जाता है। एक उपयोगी दुर्लभ पृथ्वी उत्पाद बनाने के लिए डाउनस्ट्रीम पृथक्करण और शुद्धिकरण की भी आवश्यकता होती है। कुल रिकवरी पूरी प्रक्रिया के प्रदर्शन पर निर्भर करती है।
मैं अपने प्रक्रिया के लिए Hielscher सोनिकेटर कैसे चुनूँ?
प्रतिनिधि रेश(e) नमूनों के साथ शुरू करें और लक्ष्य तत्वों, सघनता वाले स्लरी, लिचिंग रसायन, बैच वॉल्यूम या प्रवाह दर, और वांछित निष्कर्षण उपज को परिभाषित करें। हम Hielscher में आपकी सहायता कर सकते हैं उपकरण चयन में, व्यवहार्यता परीक्षण और बाद में रैखिक पैमाने पर बढ़ाने के लिए। हमारा तकनीकी केंद्र और प्रक्रिया प्रयोगशाला भी उपकरण चयन का समर्थन करने के लिए परीक्षण प्रदान करता है।
साहित्य/सन्दर्भ
- Masoum, H.G., Rastegar, S.O. and Khamforoush, M. (2021): Ultrasound-Assisted Leaching of Vanadium and Yttrium from Coal Ash: Optimization, Kinetic and Thermodynamic Study. Chemical Engineering and Technology 44, 2021. x2249-2256.
- Qian Zhang, Deqing Zhu, Siwei Li, Jian Pan, Zhengqi Guo, Congcong Yang, Jiachen Gong (2026):
Ultrasonic enhanced leaching for the synergistic extraction of Ga and V from fly ash. Journal of Environmental Chemical Engineering, Volume 14, Issue 5, 2026. - 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.
Hielscher Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।