Auslauge vun Edelmetaller mat Ultraschall

Leeschtungsultraschall ass eng effikass Technik, fir Metaller wéi Edelmetaller a seelen Äerden ze extrahéieren. Dëse Prozess vun der ultraschallënnerstëtzter Fest-Flësseg-Extraktioun ass als Sono-Auslauge, Lixiviatioun oder Wäsche bekannt. Robust industriell Ultraschallapparater kënne liicht installéiert ginn, fir seelen Äerden aus Äerzer auszelaugen, Schlämm aus dem Biergbau fir eng méi vollstänneg Réckgewënnung ze behandelen oder héichwäerteg Metaller (z. B. Cu, Zn, Ni) vu manner wäertvolle Metaller ze trennen.

D’Auslauge mat Ultraschall fërdert d’Reaktioun duerch Stofftransport an Opléisung, sou datt méi héich Ausbeuten a méi kuerzer Extraktiounszäit erreecht ginn.
D’Haaptvirdeeler vun der Auslauge mat Ultraschall sinn:

• méi héich Ausbeut
• méi vollstänneg Auslauge
• reduzéierte Verbrauch u Reagenzien
• méi mëll Bedéngungen
• einfach Machbarkeetstester
• linear Skaléierung
• einfach Installatioun vun Ultraschallsystemer fir de vollstännege kommerzielle Betrib
• ganz robust Ultraschallapparater fir grouss Volumenstréim

Auslauge vun Edelmetaller mat Ultraschall: Méi séier Extraktioun duerch Kavitatiounscheemie

D’Réckgewënnung vun Edelmetaller wéi Gold, Sëlwer, Platin, Palladium a Rhodium ass e Grondstee vun der moderner Metallurgie a vum Recycling – besonnesch bei der Veraarbechtung vun Äerzer, Konzentrater a sekundäre Ressourcen wéi Elektronikschrott a Katalysatoren aus Ofgassystemer. Obwuel déi konventionell Auslauge gutt etabléiert ass, gëtt se dacks duerch luese Stofftransport, Uewerflächepassivéierung, onvollstännegt Fräileeë vu wäertvolle Phasen an héije Verbrauch u Reagenzie begrenzt.
D’Auslauge mat Ultraschall setzt bei ville vun dësen Enkpäss un, andeems Ultraschall mat héijer Intensitéit an den Auslaugungsschlamm agekoppelt gëtt. Doduerch gëtt d’Reaktiounskinetik duerch e Phänomeen, dat als akustesch Kavitatioun bekannt ass, staark verstäerkt.

Den zentrale Mechanismus: Akustesch Kavitatioun

Wann Héichleeschtungsultraschall an eng Flëssegkeet agekoppelt gëtt, entstinn mikroskopesch Kavitatiounsblosen, déi sech séier bilden an zesummefalen. Dëst Zesummefale schaaft extrem lokal Bedéngungen, dorënner:

• intensiv Mikrovermëschung a Schéierkräften
• Mikrostrale mat héijer Vitess, déi op fest Uewerfläche geriicht sinn
• lokal waarm Zonen (ganz héich Temperaturen an Drécker fir Mikrosekonnen)

Obwuel dës Effekter op mikroskopeschem Niveau optrieden, beaflosse si de makroskopeschen Auslaugungsprozess staark, andeems si déi reaktiv Uewerfläch kontinuéierlech erneieren an den Transport vu Reagenzien zu de feste Partikelen a vun hinne fort beschleunegen.

Déi duerch Ultraschall verstäerkt Saierauslauge leeft zwielefmol méi séier of wéi déi konventionell Saierauslauge, well d’Kavitatiounsblosen, déi no bei der Uewerfläch zerplatzen, eng favorabel mechanesch Wierkung hunn. Dëst Phänomeen verbessert d’Vermëschung vun der Saierléisung an doduerch d’Transporteegenschaften.
Bild a Studie: © Canciani et al., 2024

Firwat Ultraschall d’Auslauge vun Edelmetaller verbessert

An de meeschten Auslaugungssystemer ass de Schrëtt, deen d’Vitess begrenzt, net déi cheemesch Reaktioun selwer, mee den Transport vun de Reaktanten duerch Grenzschichten, Poren oder passéierend Uewerflächefilmer. D’Ultraschallkavitatioun verbessert d’Effizienz vun der Auslauge duerch verschidde synergetesch Effekter:

1. Verstäerkte Stofftransport
   Ultraschall reduzéiert d’Déckt vun der stagnéierender Diffusiounsschicht ronderëm fest Partikelen. Doduerch kënnen Auslaugungsmëttel (z. B. Cyanid, Thiosulfat, Chlorid, Iodid, Thioharnstoff oder sauer Systemer) déi metallhalteg Uewerfläch méi séier erreechen, wärend opgeléiste Metallkomplexer méi effizient oftransportéiert ginn.
2. Aktivéierung vun de Partikeluewerflächen
   Kavitatiounsmikrostralen a Stousswellen droen d’Partikeluewerfläche kontinuéierlech of, botzen se a rauen se op. Doduerch gi frësch Mineralphase fräigeluecht an déi effektiv reaktiv Fläch gëtt vergréissert – wat bei schwéier opschléissbaren Äerzer oder beschichtete Partikele besonnesch wichteg ass.
3. Opbrieche vu Passivéierungsschichten
   Vill edelmetallhalteg Mineralie bilden Uewerflächeschichte wärend der Auslauge (z. B. Oxiden, Sulfaten, elementare Schwiefel oder Siliciumdioxidfilmer). Ultraschall kann dës Barrièrë physesch opbriechen an doduerch den Zougang vum Auslaugungsmëttel zu der Metallphas dorënner erëm hierstellen.
4. Verbessert Andrénge a poréis Feststoffer
   Bei Konzentrater, Katalysatoren an Elektronikschrottpartikelen hëlleft Ultraschall, Flëssegkeet a Poren a Mikrorëss ze drécken, wat den Zougang vun de Reagenzien zu agelagerten Edelmetaller verbessert.

Partikelgréissteverdeelungen no der Auslauge mat Ultraschall an der konventioneller Auslauge
Bild a Studie: © Canciani et al., 2024

Uwendungen: Vun Äerzer bis zum Urban Mining

D’Auslauge mat Ultraschall gëtt ëmmer méi souwuel fir primär wéi och fir sekundär Ressourcen ënnersicht:

• Gold a Sëlwer
  Et gouf nogewisen, datt Leeschtungsultraschall d’Auslauge vu Gold a Cyanid an alternativen Auslaugungsmëttele beschleunegt, andeems en den Transport verbessert an d’Passivéierungseffekter ophieft. En ass och fir d’Réckgewënnung vu Sëlwer aus Äerzer an industrielle Réckstänn relevant.
• Metaller aus der Platingrupp (PGMs)
  D’Réckgewënnung vu Platin, Palladium a Rhodium – besonnesch aus verbrauchte Katalysatoren aus Ofgassystemer – baséiert dacks op chloridbaséierten oder sauren Auslaugungssystemer. Ultraschall verstäerkt d’Opléisungskinetik, andeems en d’Uewerflächereaktiounen intensivéiert an den Ofbau vu komplexe Keramik-/Metallmatricë verbessert.
• Elektronikschrott
  Leederplacken an elektronesch Baudeeler enthalen wäertvoll Edelmetaller, weisen awer wéinst Polymeren, Oxiden a Strukturen aus verschiddene Materialie staark Diffusiounsbarrièren op. D’Ultraschallbehandlung verbessert d’Gläichméissegkeet vun der Auslauge a kann déi néideg Auslaugungszäit reduzéieren.
• Seelen Äerden aus Kuelenäschen
  Kuelenäsche ka wäertvoll Metaller a seelen Äerden enthalen, déi dacks a Mineralphasen oder an enger glasaarteger Aluminiumsilikatmatrix gebonne sinn. D’Ultraschallbehandlung verbessert de Kontakt tëscht den Äschepartikelen an der Auslaugungsléisung, wat d’Extraktiounseffizienz erhéijen an d’Auslaugungszäit verkierze kann.
  Liest méi iwwer d’Auslauge vu seelenen Äerden aus Äsche mat Ultraschall!

Wichteg Prozessvirdeeler

Aus prozesstechnescher Siicht bitt d’Auslauge mat Ultraschall verschidde moossbar Virdeeler:

• méi kuerz Auslaugungszäiten duerch beschleunegt Kinetik
• méi héich Extraktiounsausbeuten duerch verbesserten Zougang zu der Uewerfläch
• méi niddrege Verbrauch u Reagenzien a ville Systemer (manner iwwerschëssegt Auslaugungsmëttel néideg)
• verbessert Reproduzéierbarkeet duerch besser Dispergéierung a Vermëschung
• potenziell méi niddreg Betribstemperatur, well Ultraschall méi lues thermesch Kinetik ausgläicht

Prozessiwwerleeungen a Skaléierung

Eng erfollegräich Auslauge mat Ultraschall hänkt staark vun der Prozessausleeung of. Zu de kritesche Parametere gehéieren:

• Ultraschallleeschtungsdicht an Amplitud
• Schlammkonzentratioun a Partikelgréissteverdeelung
• Reaktergeometrie a Stréimungsbedéngungen
• Temperaturkontroll
• Wiel vun der Auslaugungscheemie (sauer, alkalesch, Chlorid asw.)

Fir d’Ëmsetzung am industrielle Moossstaf sinn Héichleeschtungsultraschallreaktere mat Sonden erfuerderlech, well Ultraschallbieder typescherweis net genuch Energie an déck Auslaugungsschlämm akoppelen. Inline-Ultraschallduerchflosszelle kënnen a kontinuéierlech Auslaugungskreesleef integréiert ginn an esou e skaléierbare Betrib erméiglechen. Hielscher Héichleeschtungsultraschallapparater si fir d’Veraarbechtung vu grousse Volumen ënner usprochsvolle Bedéngunge gebaut – si erhéijen d’Ausbeute vun ausgelaugte Metaller a reduzéiere gläichzäiteg d’Veraarbechtungszäit an d’Ëmweltbelaaschtung.

Entwécklung, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit aus Däitschland

Hielscher Ultraschallapparater si fir hir héchst Qualitéits- a Gestaltungsstandarde bekannt. Robustheet an einfach Bedéngung erméiglechen déi reiwungslos Integratioun vun eisen Ultraschallapparater an industriell Anlagen. Hielscher Ultraschallapparater gi liicht mat haarde Bedéngungen an usprochsvollen Ëmfelder eens.

Hielscher Ultrasonics ass en ISO-zertifiéiert Betrib a leet besonnesche Wäert op Héichleeschtungsultraschallapparater mat modernster Technologie a Benotzerfrëndlechkeet. Selbstverständlech sinn Hielscher Ultraschallapparater CE-konform an erfëllen d’Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.

Literatur / Referenzen

• 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.