Pencucian Ultrasonik Logam Mulia

USG daya adalah teknik yang efektif untuk mengekstraksi logam seperti logam mulia dan tanah jarang. Proses ekstraksi padat-cair yang dibantu ultrasonik ini dikenal sebagai pencucian sono, lixiviation atau pencucian. Ultrasonicator industri yang kuat dapat dengan mudah dipasang untuk melarutkan tanah jarang dari bijih, untuk mengolah bubur pertambangan untuk pemulihan yang lebih lengkap atau untuk memisahkan logam bernilai tinggi (misalnya Cu, Zn, Ni) dari logam yang kurang berharga.

Pencucian ultrasonik mempromosikan reaksi dengan perpindahan massa dan pembubaran sehingga hasil yang lebih tinggi diperoleh dalam waktu ekstraksi yang lebih singkat.
Manfaat utama pencucian ultrasonik adalah:

• hasil yang lebih tinggi
• pencucian lebih lengkap
• mengurangi konsumsi reagen
• kondisi yang lebih ringan
• Pengujian kelayakan sederhana
• skala-up linear
• Instalasi mudah sistem ultrasound komersial penuh
• Ultrasonicators yang sangat kuat untuk aliran volume besar

Pencucian Ultrasonik Logam Mulia: Ekstraksi Lebih Cepat Melalui Kimia Kavitasi

Memulihkan logam mulia seperti emas, perak, platinum, paladium, dan rhodium merupakan landasan metalurgi dan daur ulang modern – terutama dalam pengolahan bijih, konsentrat, dan sumber daya sekunder seperti barang bekas elektronik dan konverter katalitik. Meskipun pelindian konvensional sudah mapan, namun sering kali dibatasi oleh perpindahan massa yang lambat, pasivasi permukaan, pembebasan fasa berharga yang tidak sempurna, dan konsumsi reagen yang tinggi.
Pelindian ultrasonik mengatasi banyak hambatan ini dengan memasukkan ultrasonik intensitas tinggi ke dalam bubur pelindian, yang secara dramatis mengintensifkan kinetika reaksi melalui fenomena yang dikenal sebagai kavitasi akustik.

Mekanisme Inti: Kavitasi Akustik

Apabila ultrasound berdaya tinggi dipasangkan ke dalam cairan, maka akan menciptakan gelembung kavitasi mikroskopis yang dengan cepat terbentuk dan runtuh. Keruntuhan ini menghasilkan kondisi lokal yang ekstrem, termasuk:

• pencampuran mikro dan gaya geser yang intens
• jet mikro berkecepatan tinggi yang diarahkan pada permukaan padat
• titik panas yang terlokalisasi (suhu dan tekanan yang sangat tinggi selama mikrodetik)

Meskipun efek ini terjadi pada skala mikroskopis, efek ini sangat memengaruhi proses pelindian makroskopis dengan terus memperbarui permukaan reaktif dan mempercepat pengangkutan reagen ke dan dari partikel padat.

Pencucian asam yang ditingkatkan secara ultrasonik beroperasi pada kecepatan dua belas kali lebih cepat daripada pencucian asam konvensional, karena aksi mekanis yang menguntungkan dari gelembung kavitasi yang meledak di dekat permukaan. Fenomena ini meningkatkan pencampuran larutan asam, sehingga meningkatkan sifat transportasi.
Gambar dan studi: © Canciani dkk., 2024

Mengapa Ultrasonografi Meningkatkan Pencucian Logam Mulia

Pada sebagian besar sistem pelindian, langkah pembatas laju bukanlah reaksi kimia itu sendiri, melainkan pengangkutan reaktan melalui lapisan batas, pori-pori, atau lapisan permukaan pasif. Kavitasi ultrasonik meningkatkan efisiensi pelindian melalui beberapa efek sinergis:

1. Perpindahan Massa yang Ditingkatkan
   Ultrasonografi mengurangi ketebalan lapisan difusi stagnan yang mengelilingi partikel padat. Hal ini memungkinkan lixiviants (misalnya, sianida, tiosulfat, klorida, iodida, tiourea, atau sistem asam) untuk mencapai permukaan yang mengandung logam dengan lebih cepat, sementara kompleks logam terlarut dihilangkan dengan lebih efisien.
2. Aktivasi Permukaan Partikel
   Jet mikro kavitasi dan gelombang kejut secara terus menerus mengikis, membersihkan, dan mengeraskan permukaan partikel. Hal ini mengekspos fase mineral segar dan meningkatkan area reaktif yang efektif – terutama penting dalam bijih tahan api atau partikel berlapis.
3. Gangguan pada Lapisan Pasif
   Banyak mineral yang mengandung logam mulia membentuk lapisan permukaan selama pelindian (misalnya, oksida, sulfat, unsur belerang, atau film silika). Ultrasonografi secara fisik dapat mengganggu penghalang ini, memulihkan akses agen pelindian ke fase logam yang mendasarinya.
4. Peningkatan Penetrasi ke dalam Padatan Berpori
   Untuk konsentrat, katalis, dan partikel limbah elektronik, ultrasound membantu memaksa cairan masuk ke dalam pori-pori dan retakan mikro, sehingga meningkatkan akses reagen ke logam mulia yang tertanam.

Distribusi ukuran partikel setelah pencucian ultrasonik dan konvensional
Gambar dan studi: © Canciani dkk., 2024

Aplikasi: Dari Bijih hingga Pertambangan Perkotaan

Pencucian ultrasonik semakin banyak diteliti di seluruh sumber daya primer dan sekunder:

• Emas dan Perak
  Ultrasonografi daya telah terbukti mempercepat pelindian emas dalam sianida dan lixiviants alternatif dengan meningkatkan pengangkutan dan menghilangkan efek pasif. Metode ini juga relevan untuk pemulihan perak dari bijih dan residu industri.
• Logam Kelompok Platinum (PGM)
  Pemulihan platinum, paladium, dan rhodium – terutama dari konverter katalitik bekas – sering kali mengandalkan sistem pelindian berbasis klorida atau asam. Ultrasonografi meningkatkan kinetika pelarutan dengan mengintensifkan reaksi permukaan dan meningkatkan pemecahan matriks keramik/logam yang kompleks.
• Memo Elektronik
  Papan sirkuit tercetak dan komponen elektronik mengandung logam mulia yang berharga tetapi memiliki hambatan difusi yang kuat karena polimer, oksida, dan struktur multi-material. Perlakuan ultrasonik meningkatkan keseragaman pelindian dan dapat mengurangi waktu pelindian yang diperlukan.

Keunggulan Proses Utama

Dari perspektif rekayasa proses, pencucian ultrasonik menawarkan beberapa manfaat terukur:

• waktu pencucian yang lebih singkat melalui kinetika yang dipercepat
• hasil ekstraksi yang lebih tinggi karena akses permukaan yang lebih baik
• konsumsi reagen yang lebih rendah di banyak sistem (lebih sedikit lixiviant berlebih yang dibutuhkan)
• meningkatkan kemampuan reproduksi melalui dispersi dan pencampuran yang lebih baik
• berpotensi menurunkan suhu pengoperasian karena ultrasound mengimbangi kinetika termal yang lebih lambat

Pertimbangan Proses dan Peningkatan Skala

Pencucian ultrasonik yang berhasil sangat bergantung pada desain proses. Parameter kritis meliputi:

• kerapatan dan amplitudo daya ultrasonik
• konsentrasi bubur dan distribusi ukuran partikel
• geometri reaktor dan kondisi aliran
• kontrol suhu
• pilihan bahan kimia pelindian (asam, basa, klorida, dll.)

Yang penting, implementasi skala industri memerlukan reaktor ultrasonik berdaya tinggi tipe probe, karena sonikator rendaman biasanya tidak memberikan energi yang cukup ke dalam lumpur pelindian yang padat. Sel aliran ultrasonik inline dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit pelindian kontinu, sehingga memungkinkan operasi yang dapat diskalakan. Sonikator berkinerja tinggi Hielscher dibuat untuk memproses volume besar dalam kondisi yang berat – meningkatkan hasil logam yang tercuci sekaligus mengurangi waktu pemrosesan dan dampak lingkungan.

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonicators Hielscher terkenal dengan kualitas dan standar desainnya yang tertinggi. Ketahanan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan integrasi ultrasonicator kami ke dalam fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut mudah ditangani oleh ultrasonicator Hielscher.

Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.

Literatur / Referensi