Shpëlarja me ultratinguj e metaleve të çmuara

Ultratingulli i fuqisë është një teknikë efektive për nxjerrjen e metaleve si metalet e çmuara dhe tokat e rralla. Ky proces i nxjerrjes së lëngshme të ngurtë me ndihmën e ultrazërit njihet si sono-leaching, lixiviation ose larje. Ultrasonikët industrialë të fuqishëm mund të instalohen lehtësisht për të pastruar tokat e rralla nga xehet, për të trajtuar llumrat e minierave për një rikuperim më të plotë ose për të ndarë metalet me vlerë të lartë (p.sh. Cu, Zn, Ni) nga metalet më pak të vlefshme.

Shpëlarja me ultratinguj promovon reagimin me transferim masiv dhe shpërbërje në mënyrë që të merren rendimente më të larta në një kohë më të shkurtër nxjerrjeje.
Përfitimet kryesore të kullimit me ultratinguj janë:

• Rendiment më i lartë
• shpëlarje më e plotë
• konsumi i reduktuar i reagentëve
• kushte më të lehta
• testim i thjeshtë i fizibilitetit
• Rritje lineare
• instalim i lehtë i sistemeve të ultrazërit të plotë komercial
• ultrasonikë shumë të fortë për rrjedha me vëllim të madh

Lëshimi tejzanor i metaleve të çmuara: Nxjerrja më e shpejtë përmes kimisë së kavitacionit

Rikuperimi i metaleve të çmuara si ari, argjendi, platini, paladiumi dhe rodiumi është një gur themeli i metalurgjisë dhe riciklimit modern. – veçanërisht në përpunimin e xeheve, koncentrateve dhe burimeve dytësore siç janë skrapet elektronike dhe konvertorët katalitikë. Ndërsa shpëlarja konvencionale është e vendosur mirë, ajo shpesh kufizohet nga transferimi i ngadaltë i masës, pasivizimi sipërfaqësor, çlirimi jo i plotë i fazave të vlefshme dhe konsumi i lartë i reagentëve.
Shpëlarja tejzanor adreson shumë nga këto pengesa duke futur ultratinguj me intensitet të lartë në lëngun e shpëlarjes, duke intensifikuar ndjeshëm kinetikën e reagimit përmes një fenomeni të njohur si kavitacion akustik.

Mekanizmi kryesor: Kavitacioni akustik

Kur ultratingujt me fuqi të lartë bashkohen në një lëng, ato krijojnë flluska mikroskopike të kavitacionit që formohen dhe shemben me shpejtësi. Ky shembje gjeneron kushte ekstreme të lokalizuara, duke përfshirë:

• mikro-përzierje intensive dhe forca prerëse
• mikro-rryma me shpejtësi të lartë të drejtuara në sipërfaqe të ngurta
• pika të nxehta të lokalizuara (temperatura dhe presione shumë të larta për mikrosekonda)

Edhe pse këto efekte ndodhin në një shkallë mikroskopike, ato ndikojnë fuqishëm në procesin makroskopik të shpëlarjes duke rinovuar vazhdimisht sipërfaqen reaktive dhe duke përshpejtuar transportin e reagentëve për në dhe nga grimcat e ngurta.

Shpëlarja e acidit e përmirësuar në mënyrë tejzanor funksionon me një shpejtësi dymbëdhjetë herë më shpejt se shpëlarja e zakonshme me acid, për shkak të veprimit mekanik të dobishëm të flluskave të kavitacionit që shpërthejnë pranë sipërfaqes. Ky fenomen përmirëson përzierjen e tretësirës së acidit, duke rritur kështu vetitë e transportit.
Imazhi dhe studimi: © Canciani et al., 2024

Pse ultratingujt përmirësojnë rrjedhjen e metaleve të çmuara

Në shumicën e sistemeve të shpëlarjes, hapi që kufizon shpejtësinë nuk është vetë reaksioni kimik, por transporti i reagentëve përmes shtresave kufitare, poreve ose filmave sipërfaqësorë pasivizues. Kavitacioni tejzanor përmirëson efikasitetin e shpëlarjes përmes disa efekteve sinergjike:

1. Transferimi i Përmirësuar i Masës
   Ultratingulli zvogëlon trashësinë e shtresës së difuzionit stagnant që rrethon grimcat e ngurta. Kjo lejon që lëndët tretëse (p.sh., cianidi, tiosulfati, kloruri, joduri, tiourea ose sistemet acidike) të arrijnë sipërfaqen që mban metalin më shpejt, ndërsa komplekset e tretura të metaleve hiqen në mënyrë më efikase.
2. Aktivizimi i Sipërfaqes së Grimcave
   Mikro-rrymat e kavitacionit dhe valët goditëse gërryejnë, pastrojnë dhe ashpërsojnë vazhdimisht sipërfaqet e grimcave. Kjo ekspozon fazat e freskëta minerale dhe rrit zonën efektive reaktive. – veçanërisht e rëndësishme në xehet zjarrduruese ose grimcat e veshura.
3. Ndërprerja e shtresave të pasivizimit
   Shumë minerale që përmbajnë metale të çmuara formojnë shtresa sipërfaqësore gjatë shpëlarjes (p.sh., oksidet, sulfatet, squfuri elementar ose filmat e silicës). Ultratingujt mund t'i prishin fizikisht këto barriera, duke rikthyer aksesin e agjentit shpëlarës në fazën metalike themelore.
4. Depërtim i përmirësuar në trupa të ngurtë porozë
   Për koncentratet, katalizatorët dhe grimcat e mbeturinave elektronike, ultratingujt ndihmojnë në shtyrjen e lëngut në pore dhe mikroçarje, duke përmirësuar aksesin e reagentëve në metalet e çmuara të ngulitura.

Shpërndarja e madhësisë së grimcave pas shpëlarjes tejzanor dhe konvencional
Imazhi dhe studimi: © Canciani et al., 2024

Zbatimet: Nga xehet në minierat urbane

Shpëlarja tejzanor po hetohet gjithnjë e më shumë si në burimet primare ashtu edhe në ato sekondare:

• Ari dhe Argjendi
  Ultratingulli me fuqi ka treguar se përshpejton shpëlarjen e arit në cianur dhe lëndë të tjera tretëse duke përmirësuar transportin dhe duke hequr efektet e pasivizimit. Është gjithashtu i rëndësishëm për nxjerrjen e argjendit nga xehet dhe mbetjet industriale.
• Metalet e Grupit të Platinit (PGM)
  Rimëkëmbja e platinës, paladiumit dhe rodiumit – veçanërisht nga konvertorët katalitikë të shpenzuar – shpesh mbështetet në sisteme të shpëlarjes me bazë kloruri ose acidike. Ultratingulli rrit kinetikën e tretjes duke intensifikuar reaksionet sipërfaqësore dhe duke përmirësuar zbërthimin e matricave komplekse qeramike/metalike.
• Mbeturina elektronike
  Qarqet e shtypura dhe komponentët elektronikë përmbajnë metale të çmuara, por paraqesin barriera të forta difuzioni për shkak të polimereve, oksideve dhe strukturave shumëmateriale. Trajtimi me ultratinguj përmirëson uniformitetin e shpëlarjes dhe mund të zvogëlojë kohën e kërkuar të shpëlarjes.

Përparësitë kryesore të procesit

Nga një perspektivë e inxhinierisë së procesit, rrjedhja tejzanor ofron disa përfitime të matshme:

• kohë më të shkurtra shpëlarjeje përmes kinetikës së përshpejtuar
• rendimente më të larta nxjerrjeje për shkak të aksesit të përmirësuar në sipërfaqe
• konsum më i ulët i reagentëve në shumë sisteme (nevojitet më pak lëngues i tepërt)
• riprodhueshmëri e përmirësuar përmes shpërndarjes dhe përzierjes më të mirë
• potencialisht temperaturë më e ulët operative sepse ultratingulli kompenson kinetikën termike më të ngadaltë

Konsideratat e Procesit dhe Shkallëzimi

Suksesi i rrjedhjes me ultratinguj varet shumë nga dizajni i procesit. Parametrat kritikë përfshijnë:

• dendësia dhe amplituda e fuqisë së ultrazërit
• përqendrimi i slurit dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave
• Gjeometria e reaktorit dhe kushtet e rrjedhjes
• kontrollin e temperaturës
• zgjedhja e kimisë së shpëlarjes (acid, alkalik, klorur, etj.)

Është e rëndësishme të theksohet se zbatimi në shkallë industriale kërkon reaktorë tejzanorë me fuqi të lartë të tipit sondë, pasi sonifikuesit e banjës zakonisht nuk japin energji të mjaftueshme në slurri të dendura të shpëlarjes. Qelizat rrjedhëse tejzanore në linjë mund të integrohen në qarqe të vazhdueshme shpëlarjeje, duke mundësuar funksionim të shkallëzuar. Sonifikuesit me performancë të lartë Hielscher janë ndërtuar për përpunimin e vëllimeve të mëdha në kushte të vështira. – duke rritur rendimentet e metaleve të shpëlarë, ndërkohë që zvogëlon kohën e përpunimit dhe ndikimin në mjedis.

Dizajn, Prodhim dhe Konsulencë – Cilësi e prodhuar në Gjermani

Ultrasonikët Hielscher janë të njohur për cilësinë e tyre më të lartë dhe standardet e dizajnit. Qëndrueshmëria dhe funksionimi i lehtë lejojnë integrimin e qetë të ultrasonikëve tanë në objektet industriale. Kushtet e vështira dhe mjediset kërkuese trajtohen lehtësisht nga ultrasonikët Hielscher.

Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar ISO dhe i kushton theks të veçantë ultratingujve me performancë të lartë që paraqesin teknologjinë më të fundit dhe lehtësinë ndaj përdorimit. Sigurisht, ultrasonikët Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.

Literatura / Referencat