Թանկարժեք մետաղների ուլտրաձայնային տարրալվացում
Էլեկտրական ուլտրաձայնը մետաղներ, ինչպիսիք են թանկարժեք մետաղները և հազվագյուտ հողերը հանելու արդյունավետ մեթոդ է: Ուլտրաձայնային օգնությամբ պինդ-հեղուկ արդյունահանման այս գործընթացը հայտնի է որպես sono-leaching, lixiviation կամ լվացում: Հզոր արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերը հեշտությամբ կարող են տեղադրվել հանքաքարերից հազվագյուտ հողերը մաքրելու, հանքարդյունաբերական ցեխի մաքրման համար ավելի ամբողջական վերականգնման համար կամ բարձրարժեք մետաղները (օրինակ՝ Cu, Zn, Ni) առանձնացնելու համար քիչ արժեքավոր մետաղներից:
Ուլտրաձայնային տարրալվացումը խթանում է ռեակցիան զանգվածային փոխանցման և տարրալուծման միջոցով, որպեսզի ավելի բարձր բերք ստացվի ավելի կարճ արդյունահանման ժամանակում:
Ուլտրաձայնային տարրալվացման հիմնական առավելություններն են.
- Ավելի բարձր եկամտաբերություն
- ավելի ամբողջական տարրալվացում
- ռեագենտների սպառման կրճատում
- ավելի մեղմ պայմաններ
- պարզ տեխնիկատնտեսական հիմնավորում
- Գծային մասշտաբը
- ամբողջական կոմերցիոն ուլտրաձայնային համակարգերի հեշտ տեղադրում
- շատ ամուր ուլտրաձայնիչներ մեծ ծավալի հոսքերի համար
Sonicators համար տարրալվացման մարտկոցների վերամշակման եւ քաղաքային հանքարդյունաբերության.
Թանկարժեք մետաղների ուլտրաձայնային լվացում. Ավելի արագ արդյունահանում կավիտացիոն քիմիայի միջոցով
Թանկարժեք մետաղների, ինչպիսիք են ոսկին, արծաթը, պլատինը, պալադիումը և ռոդիումը, վերականգնումը ժամանակակից մետալուրգիայի և վերամշակման անկյունաքարն է։ – հատկապես հանքաքարերի, խտանյութերի և երկրորդային ռեսուրսների, ինչպիսիք են էլեկտրոնային ջարդոնը և կատալիզատորները, վերամշակման մեջ: Չնայած ավանդական լվացումը լավ հաստատված է, այն հաճախ սահմանափակվում է դանդաղ զանգվածի փոխանցմամբ, մակերեսային պասիվացմամբ, արժեքավոր փուլերի թերի ազատմամբ և ռեակտիվների բարձր սպառմամբ:
Ուլտրաձայնային լվացումը լուծում է այս խոչընդոտներից շատերը՝ լվացվող շաղախի մեջ ներմուծելով բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայն, որը զգալիորեն ուժեղացնում է ռեակցիայի կինետիկան ակուստիկ կավիտացիա կոչվող երևույթի միջոցով։
Հիմնական մեխանիզմը՝ ակուստիկ կավիտացիա
Երբ բարձր հզորության ուլտրաձայնը միանում է հեղուկին, այն առաջացնում է մանրադիտակային կավիտացիոն փուչիկներ, որոնք արագորեն ձևավորվում և փլուզվում են։ Այս փլուզումը առաջացնում է ծայրահեղ տեղայնացված պայմաններ, այդ թվում՝
- ինտենսիվ միկրոխառնուրդային և կտրող ուժեր
- բարձր արագությամբ միկրոշիթեր, որոնք ուղղված են պինդ մակերեսներին
- տեղայնացված տաք կետեր (շատ բարձր ջերմաստիճաններ և ճնշումներ միկրովայրկյանների համար)
Չնայած այս ազդեցությունները տեղի են ունենում մանրադիտակային մասշտաբով, դրանք ուժեղ ազդեցություն են ունենում մակրոսկոպիկ լվացման գործընթացի վրա՝ անընդհատ թարմացնելով ռեակտիվ մակերեսը և արագացնելով ռեակտիվների տեղափոխումը դեպի պինդ մասնիկներ և դրանցից։
Ուլտրաձայնային ուժեղացված թթվային տարրալվացումը գործում է տասներկու անգամ ավելի արագ, քան սովորական թթվային տարրալվացումը, շնորհիվ մակերեսի մոտ պայթող կավիտացիոն փուչիկների օգտակար մեխանիկական ազդեցության: Այս երևույթը բարելավում է թթվային լուծույթների խառնումը, դրանով իսկ ուժեղացնելով տրանսպորտային հատկությունները:
Պատկեր և ուսումնասիրություն. © Canciani et al., 2024
Ինչու է ուլտրաձայնը բարելավում թանկարժեք մետաղների արտահոսքը
Լվացման համակարգերի մեծ մասում արագությունը սահմանափակող քայլը ոչ թե քիմիական ռեակցիան է, այլ ռեակտիվների տեղափոխումը սահմանային շերտերի, ծակոտիների կամ պասիվացնող մակերեսային թաղանթների միջով: Ուլտրաձայնային կավիտացիան բարելավում է լվացման արդյունավետությունը մի քանի սիներգետիկ ազդեցությունների միջոցով.
- Բարելավված զանգվածային փոխանցում
Ուլտրաձայնը նվազեցնում է պինդ մասնիկները շրջապատող լճացած դիֆուզիոն շերտի հաստությունը։ Սա թույլ է տալիս լուծույթի լուծույթներ (օրինակ՝ ցիանիդ, թիոսուլֆատ, քլորիդ, յոդիդ, թիոմիզանյութ կամ թթվային համակարգեր) ավելի արագ հասնել մետաղ պարունակող մակերեսին, մինչդեռ լուծված մետաղական համալիրները հեռացվում են ավելի արդյունավետ։ - Մասնիկների մակերեսի ակտիվացում
Կավիտացիոն միկրոշիթերը և հարվածային ալիքները անընդհատ քայքայում, մաքրում և կոպտացնում են մասնիկների մակերեսները։ Սա բացահայտում է թարմ հանքային փուլերը և մեծացնում արդյունավետ ռեակտիվ մակերեսը։ – հատկապես կարևոր է հրակայուն հանքաքարերի կամ պատված մասնիկների համար։ - Պասիվացման շերտերի խափանում
Թանկարժեք մետաղ պարունակող շատ միներալներ լվացման ընթացքում ձևավորում են մակերեսային շերտեր (օրինակ՝ օքսիդներ, սուլֆատներ, տարրական ծծումբ կամ սիլիկայի թաղանթներ): Ուլտրաձայնը կարող է ֆիզիկապես խաթարել այս արգելքները՝ վերականգնելով լվացման նյութի հասանելիությունը մետաղի հիմքում ընկած փուլին: - Բարելավված ներթափանցում ծակոտկեն պինդ մարմինների մեջ
Կոնցենտրատների, կատալիզատորների և էլեկտրոնային թափոնների մասնիկների համար ուլտրաձայնը օգնում է հեղուկը մղել ծակոտիների և միկրոճաքերի մեջ, բարելավելով ռեակտիվների հասանելիությունը ներդրված թանկարժեք մետաղներին։
Մասնիկների չափի բաշխում ուլտրաձայնային և սովորական տարրալվացումից հետո
Պատկեր և ուսումնասիրություն. © Canciani et al., 2024
Հզոր ուլտրաձայնային կավիտացիա Hielscher Cascatrode-ում
Կիրառություններ՝ հանքաքարերից մինչև քաղաքային հանքարդյունաբերություն
Ուլտրաձայնային լվացումը ավելի ու ավելի է ուսումնասիրվում ինչպես առաջնային, այնպես էլ երկրորդային ռեսուրսների միջոցով.
- Ոսկի և արծաթ
Ուժային ուլտրաձայնը ցույց է տվել, որ արագացնում է ոսկու լվացումը ցիանիդում և այլընտրանքային լուծույթներում՝ բարելավելով փոխադրումը և վերացնելով պասիվացման էֆեկտները: Այն նաև կարևոր է հանքաքարերից և արդյունաբերական մնացորդներից արծաթի վերականգնման համար: - Պլատինի խմբի մետաղներ (ՊԽՄ)
Պլատինի, պալադիումի և ռոդիումի վերականգնում – հատկապես օգտագործված կատալիզատորներից – հաճախ հենվում է քլորիդային կամ թթվային լվացման համակարգերի վրա: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը բարելավում է լուծարման կինետիկան՝ ուժեղացնելով մակերեսային ռեակցիաները և բարելավելով բարդ կերամիկական/մետաղական մատրիցների քայքայումը: - Էլեկտրոնային ջարդոն
Տպագիր միկրոսխեմաները և էլեկտրոնային բաղադրիչները պարունակում են արժեքավոր թանկարժեք մետաղներ, բայց ունեն ուժեղ դիֆուզիոն արգելքներ՝ պոլիմերների, օքսիդների և բազմանյութական կառուցվածքների շնորհիվ: Ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում է արտահոսքի միատարրությունը և կարող է կրճատել անհրաժեշտ արտահոսքի ժամանակը:
Հիմնական գործընթացի առավելությունները
Գործընթացային ճարտարագիտության տեսանկյունից, ուլտրաձայնային լվացումը առաջարկում է մի քանի չափելի առավելություններ.
- ավելի կարճ լվացման ժամանակներ՝ արագացված կինետիկայի միջոցով
- ավելի բարձր արդյունահանման արդյունավետություն՝ մակերեսային հասանելիության բարելավման շնորհիվ
- ռեակտիվների ավելի ցածր սպառում շատ համակարգերում (անհրաժեշտ է ավելի քիչ ավելորդ լիքսիվանտ)
- բարելավված վերարտադրելիություն՝ ավելի լավ ցրման և խառնման միջոցով
- հնարավոր է ավելի ցածր աշխատանքային ջերմաստիճան, քանի որ ուլտրաձայնը փոխհատուցում է դանդաղ ջերմային կինետիկան
Գործընթացի նկատառումներ և մասշտաբի ընդլայնում
Հաջող ուլտրաձայնային լվացումը մեծապես կախված է գործընթացի նախագծումից: Կարևոր պարամետրերը ներառում են.
- Ուլտրաձայնային հզորության խտություն և ամպլիտուդ
- խառնուրդի կոնցենտրացիան և մասնիկների չափի բաշխումը
- Ռեակտորի երկրաչափություն և հոսքի պայմաններ
- ջերմաստիճանի վերահսկում
- արտահոսքի քիմիայի ընտրություն (թթվային, ալկալային, քլորիդային և այլն)
Կարևոր է նշել, որ արդյունաբերական մասշտաբի իրականացումը պահանջում է զոնդային տիպի բարձր հզորության ուլտրաձայնային ռեակտորներ, քանի որ լոգանքի ուլտրաձայնայինիչները սովորաբար բավարար էներգիա չեն մատակարարում խիտ արտահոսքի խառնուրդներին: Ներկառուցված ուլտրաձայնային հոսքային բջիջները կարող են ինտեգրվել անընդհատ արտահոսքի սխեմաների մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս մասշտաբային աշխատանք կատարել: Hielscher բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնայինիչները կառուցված են մեծ ծավալներ մշակելու համար՝ պահանջկոտ պայմաններում: – մեծացնելով լվացված մետաղների արտադրողականությունը՝ միաժամանակ կրճատելով մշակման ժամանակը և շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը։
Դիզայն, արտադրություն և խորհրդատվություն – Որակյալ Արտադրված է Գերմանիայում
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են իրենց բարձր որակի և դիզայնի չափանիշներով: Հզորությունը և հեշտ շահագործումը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի սահուն ինտեգրումը արդյունաբերական օբյեկտներում: Կոպիտ պայմանները և պահանջկոտ միջավայրերը հեշտությամբ կառավարվում են Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի կողմից:
Hielscher Ultrasonics-ը ISO սերտիֆիկացված ընկերություն է և հատուկ շեշտադրում է կատարում բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերի վրա, որոնք բնութագրվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներով և օգտագործողների համար հարմարավետությամբ: Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են ԵԽ-ին և համապատասխանում են UL, CSA և RoH-ների պահանջներին:
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011):
Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերի կլաստեր 48 կՎտ ուլտրաձայնային հզորությամբ՝ մեծ ծավալի հոսքերի արտահոսքի համար