कीमती धातुओं की अल्ट्रासोनिक लीचिंग

पावर अल्ट्रासाउंड कीमती धातुओं और दुर्लभ पृथ्वी जैसी धातुओं को निकालने के लिए एक प्रभावी तकनीक है। अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ठोस-तरल निष्कर्षण की इस प्रक्रिया को सोनो-लीचिंग, लिक्सिविएशन या धुलाई के रूप में जाना जाता है। मजबूत औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर आसानी से अयस्कों से दुर्लभ पृथ्वी को लीच करने के लिए स्थापित किए जा सकते हैं, अधिक पूर्ण वसूली के लिए खनन घोल का इलाज करने के लिए या कम मूल्यवान धातुओं से उच्च मूल्य वाली धातुओं (जैसे Cu, Zn, Ni) को अलग करने के लिए।

अल्ट्रासोनिक लीचिंग बड़े पैमाने पर हस्तांतरण और विघटन द्वारा प्रतिक्रिया को बढ़ावा देता है ताकि कम निष्कर्षण समय में उच्च पैदावार प्राप्त हो।
अल्ट्रासोनिक लीचिंग के मुख्य लाभ हैं:

• अधिक उपज
• अधिक पूर्ण लीचिंग
• अभिकर्मक खपत में कमी
• हल्की स्थिति
• सरल व्यवहार्यता परीक्षण
• रैखिक स्केल-अप
• पूर्ण-वाणिज्यिक अल्ट्रासाउंड सिस्टम की आसान स्थापना
• बड़ी मात्रा धाराओं के लिए बहुत मजबूत अल्ट्रासोनिकेटर

कीमती धातुओं का अल्ट्रासोनिक लीचिंग: गुहिकायन रसायन विज्ञान के माध्यम से तेजी से निष्कर्षण

सोना, चांदी, प्लैटिनम, पैलेडियम और रोडियम जैसी कीमती धातुओं को पुनर्प्राप्त करना आधुनिक धातु विज्ञान और पुनर्चक्रण की आधारशिला है – विशेष रूप से अयस्कों, सांद्रता और इलेक्ट्रॉनिक स्क्रैप और उत्प्रेरक कन्वर्टर्स जैसे द्वितीयक संसाधनों के प्रसंस्करण में। जबकि पारंपरिक लीचिंग अच्छी तरह से स्थापित है, यह अक्सर धीमी गति से बड़े पैमाने पर स्थानांतरण, सतह निष्क्रियता, मूल्यवान चरणों की अधूरी मुक्ति और उच्च अभिकर्मक खपत द्वारा सीमित होता है।
अल्ट्रासोनिक लीचिंग लीचिंग घोल में उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड को पेश करके इनमें से कई बाधाओं को संबोधित करता है, ध्वनिक गुहिकायन के रूप में जानी जाने वाली घटना के माध्यम से नाटकीय रूप से प्रतिक्रिया कैनेटीक्स को तेज करता है।

मुख्य तंत्र: ध्वनिक गुहिकायन

जब उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड को एक तरल में जोड़ा जाता है, तो यह सूक्ष्म गुहिकायन बुलबुले बनाता है जो तेजी से बनते हैं और ढह जाते हैं। यह पतन अत्यधिक स्थानीयकृत स्थितियाँ उत्पन्न करता है, जिनमें शामिल हैं:

• तीव्र सूक्ष्म मिश्रण और कतरनी बल
• ठोस सतहों पर निर्देशित उच्च-वेग वाले माइक्रोजेट
• स्थानीयकृत हॉट स्पॉट (माइक्रोसेकंड के लिए बहुत अधिक तापमान और दबाव)

यद्यपि ये प्रभाव सूक्ष्म पैमाने पर होते हैं, वे प्रतिक्रियाशील सतह को लगातार नवीनीकृत करके और ठोस कणों से अभिकर्मकों के परिवहन में तेजी लाकर मैक्रोस्कोपिक लीचिंग प्रक्रिया को दृढ़ता से प्रभावित करते हैं।

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

क्यों अल्ट्रासाउंड कीमती धातु लीचिंग में सुधार करता है

अधिकांश लीचिंग प्रणालियों में, दर-सीमित कदम स्वयं रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं है, बल्कि सीमा परतों, छिद्रों या निष्क्रिय सतह फिल्मों के माध्यम से अभिकारकों का परिवहन है। अल्ट्रासोनिक गुहिकायन कई synergistic प्रभाव के माध्यम से लीचिंग दक्षता में सुधार:

1. बढ़ाया मास ट्रांसफर
   अल्ट्रासाउंड ठोस कणों के आसपास की स्थिर प्रसार परत की मोटाई को कम करता है। यह लिक्सिविएंट (जैसे, साइनाइड, थायोसल्फेट, क्लोराइड, आयोडाइड, थियोरिया, या अम्लीय प्रणाली) को धातु-असर वाली सतह तक तेजी से पहुंचने की अनुमति देता है, जबकि भंग धातु परिसरों को अधिक कुशलता से हटा दिया जाता है।
2. कण सतह सक्रियण
   कैविटेशन माइक्रोजेट और शॉकवेव्स कण सतहों को लगातार नष्ट करते हैं, साफ करते हैं और खुरदरा करते हैं। यह ताजा खनिज चरणों को उजागर करता है और प्रभावी प्रतिक्रियाशील क्षेत्र को बढ़ाता है – दुर्दम्य अयस्कों या लेपित कणों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
3. निष्क्रियता परतों का विघटन
   कई कीमती धातु-असर वाले खनिज लीचिंग के दौरान सतह की परतें बनाते हैं (जैसे, ऑक्साइड, सल्फेट्स, मौलिक सल्फर, या सिलिका फिल्में)। अल्ट्रासाउंड इन बाधाओं को शारीरिक रूप से बाधित कर सकता है, जिससे लीचिंग एजेंट की अंतर्निहित धातु चरण तक पहुंच बहाल हो सकती है।
4. झरझरा ठोस पदार्थों में बेहतर पैठ
   सांद्रता, उत्प्रेरक और ई-अपशिष्ट कणों के लिए, अल्ट्रासाउंड तरल को छिद्रों और माइक्रोक्रैक में मजबूर करने में मदद करता है, जिससे एम्बेडेड कीमती धातुओं तक अभिकर्मक पहुंच में सुधार होता है।

अल्ट्रासोनिक और पारंपरिक लीचिंग के बाद कण आकार वितरण
छवि और अध्ययन: © कैनसियानी एट अल., 2024

अनुप्रयोग: अयस्कों से शहरी खनन तक

अल्ट्रासोनिक लीचिंग की प्राथमिक और माध्यमिक दोनों संसाधनों में तेजी से जांच की जा रही है:

• सोना और चांदी
  पावर-अल्ट्रासाउंड को परिवहन में सुधार और निष्क्रियता प्रभाव को दूर करके साइनाइड और वैकल्पिक लिक्सिवियंट्स में सोने के लीचिंग में तेजी लाने के लिए दिखाया गया है। यह अयस्कों और औद्योगिक अवशेषों से चांदी की वसूली के लिए भी प्रासंगिक है।
• प्लेटिनम ग्रुप मेटल्स (PGM)
  प्लेटिनम, पैलेडियम और रोडियम रिकवरी – विशेष रूप से खर्च किए गए उत्प्रेरक कन्वर्टर्स से – अक्सर क्लोराइड-आधारित या अम्लीय लीचिंग सिस्टम पर निर्भर करता है। अल्ट्रासाउंड सतह प्रतिक्रियाओं को तेज करके और जटिल सिरेमिक/धातु मैट्रिक्स के टूटने में सुधार करके विघटन कैनेटीक्स को बढ़ाता है।
• इलेक्ट्रॉनिक स्क्रैप
  मुद्रित सर्किट बोर्ड और इलेक्ट्रॉनिक घटकों में मूल्यवान कीमती धातुएं होती हैं, लेकिन पॉलिमर, ऑक्साइड और बहु-सामग्री संरचनाओं के कारण मजबूत प्रसार बाधाएं पेश करती हैं। अल्ट्रासोनिक उपचार लीचिंग एकरूपता में सुधार करता है और आवश्यक लीचिंग समय को कम कर सकता है।

मुख्य प्रक्रिया लाभ

एक प्रक्रिया इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, अल्ट्रासोनिक लीचिंग कई औसत दर्जे का लाभ प्रदान करता है:

• त्वरित कैनेटीक्स के माध्यम से कम लीचिंग समय
• बेहतर सतह पहुंच के कारण उच्च निष्कर्षण पैदावार
• कई प्रणालियों में कम अभिकर्मक खपत (कम अतिरिक्त लिक्सिविएंट की आवश्यकता)
• बेहतर फैलाव और मिश्रण के माध्यम से बेहतर प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता
• संभावित रूप से कम ऑपरेटिंग तापमान क्योंकि अल्ट्रासाउंड धीमी थर्मल कैनेटीक्स के लिए क्षतिपूर्ति करता है

प्रक्रिया संबंधी विचार और स्केल-अप

सफल अल्ट्रासोनिक लीचिंग प्रक्रिया डिजाइन पर दृढ़ता से निर्भर करता है। महत्वपूर्ण मापदंडों में शामिल हैं:

• अल्ट्रासाउंड शक्ति घनत्व और आयाम
• घोल की सांद्रता और कण आकार वितरण
• रिएक्टर ज्यामिति और प्रवाह की स्थिति
• तापमान नियंत्रण
• लीचिंग रसायन विज्ञान का विकल्प (अम्लीय, क्षारीय, क्लोराइड, आदि)

महत्वपूर्ण रूप से, औद्योगिक पैमाने पर कार्यान्वयन के लिए जांच-प्रकार के उच्च-शक्ति अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों की आवश्यकता होती है, क्योंकि स्नान सोनिकेटर आमतौर पर घने लीचिंग स्लरी में पर्याप्त ऊर्जा प्रदान नहीं करते हैं। इनलाइन अल्ट्रासोनिक प्रवाह कोशिकाओं को निरंतर लीचिंग सर्किट में एकीकृत किया जा सकता है, जिससे स्केलेबल ऑपरेशन सक्षम हो सकता है। Hielscher उच्च प्रदर्शन सोनिकेटर मांग की शर्तों के तहत बड़ी मात्रा में प्रसंस्करण के लिए बनाए गए हैं – प्रसंस्करण समय और पर्यावरणीय प्रभाव को कम करते हुए लीच्ड धातुओं की पैदावार बढ़ाना।

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साहित्य/सन्दर्भ