การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์สำหรับการสกัดโลหะระดับอุตสาหกรรม

เมื่อความต้องการทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ สังกะสี เงิน ทองคำ โลหะหายาก และวัสดุที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตโลหะจึงเผชิญแรงกดดันให้กู้คืนมูลค่าจากแร่ หัวแร่ หางแร่ กระแสวัสดุรีไซเคิล และวัตถุดิบป้อนเกรดต่ำให้ได้มากขึ้น ในกระบวนการโลหวิทยาสารละลาย วิธีการกู้คืนโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมายาวนานวิธีหนึ่งคือการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้า หรือที่เรียกว่าอิเล็กโทรเอกซ์แทรกชัน โดยกู้คืนไอออนโลหะที่ละลายอยู่จากสารละลายชะละลายด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้ไอออนเกิดรีดักชันและโลหะตกสะสมบนแคโทด

การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์เพื่อปรับปรุงการกู้คืนโลหะด้วยกระบวนการโลหวิทยาสารละลาย

การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์พัฒนาหลักการนี้ให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้นด้วยการผสานการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้ากับอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง ผลที่ได้คือกระบวนการเคมีไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ ซึ่งคาวิเทชันจากคลื่นเสียง การไหลระดับจุลภาค และรีดักชันทางเคมีไฟฟ้าทำงานร่วมกัน แทนที่จะอาศัยเพียงศักย์ไฟฟ้าและการหมุนเวียนอิเล็กโทรไลต์แบบทั่วไป การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการผสมเฉพาะบริเวณอย่างเข้มข้นโดยตรงที่หรือใกล้รอยต่อของขั้วไฟฟ้า ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดการตกสะสมของโลหะจริง มีรายงานอย่างแพร่หลายว่าอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวล รบกวนชั้นการแพร่ ทำความสะอาดผิวขั้วไฟฟ้า กำจัดฟองก๊าซ และเอื้อให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าสูงขึ้น

โพรบอัลตราซาวนด์ร่วมกับไฟฟ้า: ทรานสดิวเซอร์อัลตราซาวนด์ 2 ตัวทำให้แอโนดและแคโทดสั่นตามลำดับ ขั้วไฟฟ้าอัลตราซาวนด์หรือโพรบอัลตราซาวนด์ร่วมกับไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นทั้งขั้วไฟฟ้าและโพรบอัลตราซาวนด์พร้อมกัน เพื่อปรับปรุงการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้า

จากแร่สู่แคโทด: การตกสะสมด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ทำงานอย่างไร

การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าระดับอุตสาหกรรมมักเริ่มต้นด้วยการชะละลาย ในขั้นตอนต้นน้ำนี้ โลหะเป้าหมายจะถูกละลายออกจากแร่ หัวแร่ กากจากกระบวนการ ตะกรัน มวลสารดำจากแบตเตอรี่ ขยะอิเล็กทรอนิกส์ หรือวัตถุดิบป้อนทางโลหวิทยาอื่น ๆ เข้าสู่สารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย สารชะละลายอาจเป็นกรด ด่าง มีคลอไรด์เป็นองค์ประกอบหลัก มีซัลเฟตเป็นองค์ประกอบหลัก มีไซยาไนด์เป็นองค์ประกอบหลัก มีแอมโมเนียเป็นองค์ประกอบ มีกรดอินทรีย์เป็นองค์ประกอบหลัก หรือได้รับการปรับองค์ประกอบทางเคมีในลักษณะอื่นเพื่อให้ละลายเฟสโลหะที่มีมูลค่าได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสมบัติทางเคมีของโลหะและแร่
หลังการชะละลาย สารละลายชะละลายที่มีโลหะละลายอยู่มักผ่านการทำให้ใส การทำให้บริสุทธิ์ และการปรับค่า pH การนำไฟฟ้า อุณหภูมิ ความเข้มข้นของโลหะ ตลอดจนชนิดและปริมาณสิ่งเจือปน ภายในเซลล์สกัดโลหะด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรไลต์ที่มีโลหะนี้จะไหลระหว่างแอโนดกับแคโทด เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ควบคุมไว้ ไอออนโลหะที่ละลายอยู่จะเคลื่อนที่และเกิดรีดักชันที่ผิวแคโทด ซึ่งเป็นบริเวณที่ไอออนเหล่านี้ก่อตัวเป็นโลหะแข็งที่ตกสะสม ในการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ จะนำอัลตราซาวนด์เข้าสู่สภาพแวดล้อมทางเคมีไฟฟ้านี้ เพื่อให้พลังงานเสียงเพิ่มการขนส่งไอออนและการเกิดชั้นขอบเขตใหม่ที่ขั้วไฟฟ้า

กล่าวอย่างง่าย ลำดับกระบวนการมีดังนี้:

• การชะละลาย: โลหะที่มีมูลค่าจะถูกละลายจากแร่หรือวัตถุดิบทุติยภูมิเข้าสู่สารละลาย
• การปรับสภาพสารละลาย: สารละลายชะละลายจะผ่านการทำให้บริสุทธิ์หรือการปรับสภาพ เพื่อปรับปรุงความเลือกจำเพาะและลักษณะการตกสะสม
• การตกสะสมด้วยเคมีไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์: อัลตราซาวนด์และกระแสไฟฟ้าทำงานพร้อมกันภายในเซลล์สกัดโลหะด้วยไฟฟ้า
• การกู้คืนโลหะจากแคโทด: โลหะที่ตกสะสมจะถูกเก็บออกมาเป็นแผ่น ผง โลหะพรุนแบบฟองน้ำ ฟอยล์ หรือรูปแบบการตกสะสมอื่น ๆ ตามการออกแบบกระบวนการ
• การหมุนเวียนอิเล็กโทรไลต์กลับมาใช้: อิเล็กโทรไลต์ที่มีโลหะลดลงสามารถนำไปฟื้นสภาพ รีไซเคิล หรือส่งกลับเข้าสู่วงจรกระบวนการโลหวิทยาสารละลายได้

เหตุใดการใช้อัลตราซาวนด์จึงช่วยปรับปรุงการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้า

คอขวดหลักในระบบสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าหลายระบบไม่ได้อยู่ที่ปฏิกิริยาไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว แต่ยังอยู่ที่การส่งไอออนโลหะใหม่ไปยังผิวแคโทด การกำจัดผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาและฟองก๊าซ ตลอดจนการรักษารอยต่อของขั้วไฟฟ้าให้มีความว่องไว สะอาด และสม่ำเสมอ อัลตราซาวนด์จัดการข้อจำกัดเหล่านี้ได้โดยตรง
เมื่ออัลตราซาวนด์กำลังสูงเข้าสู่อิเล็กโทรไลต์ จะทำให้เกิดคาวิเทชันจากคลื่นเสียง โดยฟองขนาดจุลภาคจะก่อตัว สั่น และยุบตัว การยุบตัวเหล่านี้ก่อให้เกิดลำพุ่งระดับจุลภาค คลื่นกระแทก และแรงเฉือนเฉพาะบริเวณที่รุนแรง ในกระบวนการที่ใช้เฟสของเหลว ผลดังกล่าวสามารถทำให้เกิดการผสมเฉพาะบริเวณ การผสมระดับจุลภาค การกระจายตัว การสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกัน และการถ่ายเทผ่านรอยต่อที่รวดเร็วขึ้นได้
เทคโนโลยีอัลตราซาวนด์และเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์ร่วมกับไฟฟ้าของ Hielscher มีพื้นฐานอยู่บนคาวิเทชันจากคลื่นเสียงที่ควบคุมได้สำหรับการแปรรูปของเหลว โดยคลื่นอัลตราซาวนด์สร้างสนามคาวิเทชันที่ก่อให้เกิดแรงเฉือน คลื่นกระแทก ลำพุ่งระดับจุลภาค และการถ่ายเทพลังงานเข้าสู่ของไหล สารแขวนลอย และสลาร์รีที่ให้ผลซ้ำได้
ในการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้า ผลเหล่านี้มีคุณค่าเป็นพิเศษ เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าเกิดขึ้นที่พื้นผิว อัลตราซาวนด์สามารถลดความชันของความเข้มข้นใกล้ขั้วไฟฟ้า บีบอัดหรือรบกวนชั้นการแพร่ และนำไอออนโลหะใหม่ไปยังแคโทดอย่างต่อเนื่อง งานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับการถ่ายเทมวลทางเคมีไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นด้วยอัลตราซาวนด์อธิบายการเพิ่มกระแสไฟฟ้าผ่านการบีบอัดชั้นการแพร่ซึ่งขับเคลื่อนด้วยการไหลจากคลื่นเสียง ขณะที่งานวิจัยเกี่ยวกับการตกสะสมด้วยไฟฟ้าที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยรายงานว่าการขนส่งไอออนดีขึ้นจากผลของคาวิเทชัน การไหลระดับจุลภาค และความดันเสียง

การเสริมฤทธิ์กัน: อัลตราซาวนด์ร่วมกับเคมีไฟฟ้า

ข้อได้เปรียบของการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ไม่ได้มีเพียงการที่อัลตราซาวนด์ “กวน” สารละลายเท่านั้น Hielscher Sono-Electro-Probes ผสานโพรบอัลตราซาวนด์กับขั้วไฟฟ้า เพื่อนำอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงและกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบเคมีไฟฟ้าพร้อมกัน หัวใจสำคัญคือการเชื่อมโยงสนามพลังงานสองชนิดให้เสริมฤทธิ์กัน โดยพลังงานไฟฟ้าขับเคลื่อนปฏิกิริยารีดักชันของไอออนโลหะ ขณะที่พลังงานเสียงปรับปรุงสภาวะทางกายภาพและสภาวะบริเวณรอยต่อที่ปฏิกิริยานั้นเกิดขึ้น
การเสริมฤทธิ์กันนี้สามารถก่อให้เกิดประโยชน์หลายประการที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม:

• การถ่ายเทมวลที่สูงขึ้น: การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการส่งไอออนโลหะที่ละลายอยู่ไปยังผิวแคโทด ลดการพร่องของไอออนเฉพาะบริเวณ
• ผิวขั้วไฟฟ้าที่สะอาดขึ้น: คาวิเทชันและการไหลจากคลื่นเสียงช่วยกำจัดฟิล์มพาสซิเวชัน อนุภาคที่เกาะอย่างหลวม ๆ ฟองก๊าซ และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา
• ศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้า: รอยต่อของขั้วไฟฟ้าที่มีความว่องไวมากขึ้นสามารถลดการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับโพลาไรเซชันเนื่องจากความเข้มข้นและการปิดกั้นพื้นผิวได้ แม้ว่าประสิทธิภาพสุดท้ายจะขึ้นอยู่กับสมบัติทางเคมีของอิเล็กโทรไลต์และพารามิเตอร์การทำงาน
• การตกสะสมที่สม่ำเสมอมากขึ้น: มีรายงานความสัมพันธ์ระหว่างการตกสะสมด้วยไฟฟ้าที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยกับชั้นโลหะที่ตกสะสมซึ่งเรียบกว่า หนาแน่นกว่า และสม่ำเสมอกว่า รวมถึงโครงสร้างเกรนที่ละเอียดกว่า
• จลนพลศาสตร์การตกสะสมด้วยไฟฟ้าที่เร็วขึ้น: การถ่ายเทมวลที่เพิ่มขึ้นและการกระตุ้นพื้นผิวสามารถทำให้อัตราการตกสะสมสูงขึ้นได้ภายใต้สภาวะที่ปรับให้เหมาะสม
• ข้อจำกัดด้านการแพร่ที่ลดลง: ด้วยการรบกวนชั้นขอบเขตที่ขั้วไฟฟ้า อัลตราซาวนด์สามารถช่วยให้การตกสะสมมีความคงเส้นคงวามากขึ้น แม้ว่าความเข้มข้นของโลหะจะค่อนข้างต่ำ
• การจัดการอิเล็กโทรไลต์ที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น: การกวนด้วยอัลตราซาวนด์สามารถช่วยในการแปรรูปสารแขวนลอย อนุภาคละเอียด และสารละลายชะละลายที่จัดการได้ยาก โดยปรับปรุงการกระจายตัวและลดภาวะหยุดนิ่งเฉพาะบริเวณ

สิ่งนี้ทำให้การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับวงจรกระบวนการโลหวิทยาสารละลายที่การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าแบบทั่วไปมีข้อจำกัดจากจลนพลศาสตร์ที่ช้า สัณฐานวิทยาของชั้นโลหะที่ตกสะสมที่ไม่ดี โพลาไรเซชันเนื่องจากความเข้มข้น การเกิดคราบบนขั้วไฟฟ้า การปกคลุมด้วยฟองก๊าซ หรือความเข้มข้นของไอออนโลหะที่ต่ำ

อัตราการละลายของขั้วไฟฟ้า Pt แบบทั่วไปเทียบกับแบบเคมีไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์
งานวิจัยและกราฟ: ©Vasile et al., 2021

ประโยชน์สำหรับการสกัดโลหะระดับอุตสาหกรรม

สำหรับการสกัดโลหะระดับอุตสาหกรรม คุณค่าของการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์อยู่ที่การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ อาจกู้คืนโลหะได้มากขึ้นในเวลาที่สั้นลง พร้อมกับสัณฐานวิทยาของชั้นโลหะที่ตกสะสมที่ดีขึ้นและการทำงานของเซลล์ที่เสถียรมากขึ้น โดยมีเงื่อนไขว่ากำลังอัลตราซาวนด์ รูปทรงของขั้วไฟฟ้า องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ และความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าต้องสอดคล้องกันอย่างเหมาะสม

ในทางปฏิบัติ การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ช่วยในด้านต่อไปนี้:

• การกู้คืนจากสารละลายชะละลายเกรดต่ำ: การถ่ายเทมวลที่ดีขึ้นสามารถช่วยรักษาการตกสะสมไว้ได้เมื่อความเข้มข้นของโลหะที่ละลายอยู่ไม่อยู่ในระดับที่เหมาะสม
• คุณภาพแคโทดที่ดีขึ้น: ชั้นโลหะที่ตกสะสมซึ่งเรียบและสม่ำเสมอมากขึ้นสามารถทำให้การลอกโลหะออกจากแคโทด การหลอม การทำให้บริสุทธิ์ หรือการจัดการผงในขั้นตอนปลายน้ำง่ายขึ้น
• แนวโน้มการเกิดคราบที่ลดลง: การเกิดพื้นผิวใหม่อย่างต่อเนื่องสามารถลดผลกระทบของพาสซิเวชันและฟิล์มบนพื้นผิวที่ไม่ต้องการได้
• การออกแบบกระบวนการที่กะทัดรัดมากขึ้น: จลนพลศาสตร์ที่เร็วขึ้นอาจทำให้ใช้เซลล์ที่เล็กลงหรือเพิ่มปริมาณการประมวลผลต่อหน่วยเวลาได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเคมีของกระบวนการ
• การกู้คืนจากทรัพยากรทุติยภูมิที่เพิ่มขึ้น: มวลสารดำจากแบตเตอรี่ ขยะอิเล็กทรอนิกส์ ตัวเร่งปฏิกิริยา ตะกรัน และกากอุตสาหกรรมมักก่อให้เกิดสารละลายชะละลายที่ซับซ้อน ซึ่งการเพิ่มการถ่ายเทมวลมีคุณค่า
• ความสามารถในการควบคุมกระบวนการที่ดีขึ้น: ระบบอัลตราซาวนด์สมัยใหม่สามารถผสานเข้ากับชุดระบบแบบกะหรือแบบอินไลน์ต่อเนื่อง และปรับการทำงานผ่านแอมพลิจูด เวลาพำนัก อัตราการไหล อุณหภูมิ และพลังงานที่ป้อนเข้า

ระบบอัลตราซาวนด์ร่วมกับไฟฟ้าของ Hielscher มีเอกลักษณ์เฉพาะ: ขั้วไฟฟ้าอัลตราซาวนด์ทำหน้าที่เป็นทั้งโพรบอัลตราซาวนด์และขั้วไฟฟ้าพร้อมกัน ชุดระบบอัลตราซาวนด์ร่วมกับไฟฟ้าได้รับการออกแบบโดยมีพื้นฐานเป็นการแปรรูปของเหลวที่ขยายขนาดได้ ตั้งแต่การทดสอบในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการทำงานระดับนำร่องและการผลิตแบบอินไลน์ระดับอุตสาหกรรม อัลตราซาวนด์กำลังสูง ความสามารถในการทำงานต่อเนื่อง 24/7 ความทนทานระดับอุตสาหกรรม และความต้องการบำรุงรักษาต่ำ ทำให้ระบบอัลตราซาวนด์ร่วมกับไฟฟ้าของ Hielscher เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรม
การขยายขนาดแบบเชิงเส้นผ่านพารามิเตอร์ที่ควบคุมได้ เช่น แอมพลิจูด พลังงานที่ป้อนเข้า อัตราการไหล อุณหภูมิ และเวลาพำนัก ช่วยให้เพิ่มกำลังการผลิตได้อย่างมาก

การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ในห่วงโซ่การชะละลาย–การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้า

ในโรงงานโลหวิทยาสารละลายแบบทั่วไป การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้ามักอยู่หลังการชะละลาย การแยกของแข็งออกจากของเหลว การทำให้บริสุทธิ์ และในบางกรณีหลังการสกัดด้วยตัวทำละลายหรือการแลกเปลี่ยนไอออน การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์สามารถผสานเข้ากับขั้นตอนการกู้คืนปลายน้ำนี้ เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของการเปลี่ยนไอออนโลหะที่ละลายอยู่ให้เป็นโลหะแข็ง

เส้นทางกระบวนการทั่วไปอาจมีลักษณะดังนี้:

1. แร่ที่บดแล้ว หัวแร่ หางแร่ หรือวัตถุดิบทุติยภูมิจะถูกชะละลายเพื่อให้โลหะเป้าหมายละลายออกมา
2. แร่กากที่ไม่ละลาย ของแข็งที่เหลืออยู่ และเฟสที่ไม่ต้องการจะถูกกำจัดหรือลดปริมาณลง
3. สารละลายชะละลายที่มีโลหะละลายอยู่จะได้รับการปรับสภาพทางเคมีเพื่อการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าแบบเลือกจำเพาะ
4. อิเล็กโทรไลต์จะถูกป้อนเข้าสู่เซลล์สกัดโลหะด้วยไฟฟ้าที่ติดตั้งขั้วไฟฟ้าอัลตราซาวนด์และระบบหมุนเวียน
5. การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการขนส่งไอออนและการเกิดพื้นผิวใหม่ของขั้วไฟฟ้า ขณะที่กระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้าทำให้โลหะตกสะสมบนแคโทด
6. ผลิตภัณฑ์โลหะจะถูกเก็บออกมา และอิเล็กโทรไลต์จะถูกรีไซเคิลหรือส่งไปบำบัดต่อ

การผสานวิธีการนี้น่าสนใจเป็นพิเศษในกรณีที่อุตสาหกรรมสกัดโลหะจำเป็นต้องแปรรูปทรัพยากรที่จัดการได้ยากขึ้น วัตถุดิบป้อนจำนวนมากในอนาคตมีเกรดโลหะต่ำลง มีสิ่งเจือปนมากขึ้น มีอนุภาคละเอียดขึ้น มีองค์ประกอบทางเคมีหลายแบบผสมกัน หรือมีองค์ประกอบแปรผัน การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์เป็นแนวทางหนึ่งในการทำให้ขั้นตอนกู้คืนด้วยเคมีไฟฟ้ามีความทนทานต่อสภาวะกระบวนการมากขึ้น โดยปรับปรุงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กโทรไลต์กับผิวขั้วไฟฟ้า

การกู้คืนโลหะด้วยเคมีไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์: ผลได้สูงขึ้นด้วยต้นทุนกระบวนการที่ต่ำลง

การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นรากฐานสำคัญของโลหวิทยาสารละลายอยู่แล้ว เพราะสามารถกู้คืนโลหะจากสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายให้เป็นผลิตภัณฑ์ของแข็งที่มีมูลค่าสูงได้ การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการสกัดด้วยไฟฟ้าแบบทั่วไป โดยปรับปรุงประสิทธิภาพการกู้คืน ประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้า และการใช้พลังงาน
ผลเสริมฤทธิ์กันของอัลตราซาวนด์กำลังสูงและการสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าช่วยจัดการข้อจำกัดทางกายภาพของรอยต่อทางเคมีไฟฟ้า และเอื้อให้การกู้คืนโลหะมีความเข้มข้นมากขึ้น ควบคุมได้มากขึ้น และมีโอกาสเพิ่มประสิทธิภาพได้ สำหรับงานเหมืองแร่ การรีไซเคิล และงานโลหวิทยา เทคโนโลยีนี้ช่วยเชื่อมช่องว่างระหว่างวัตถุดิบป้อนที่ซับซ้อนมากขึ้นกับความต้องการแนวทางสกัดที่สะอาดขึ้น มีความเลือกจำเพาะมากขึ้น และมีปริมาณการประมวลผลต่อหน่วยเวลาสูงขึ้น

การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ในฐานะเครื่องมือเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ

อนาคตของการสกัดโลหะจะขึ้นอยู่กับการกู้คืนโลหะให้ได้มากขึ้นจากทรัพยากรที่จัดการได้ยากขึ้น แร่เกรดสูงกำลังลดลงในหลายภูมิภาค ขณะที่ความต้องการทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ โลหะที่เกี่ยวข้องกับลิเทียม โลหะมีค่า และธาตุหายากกำลังเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน อุตสาหกรรมกำลังขยายขอบเขตความสนใจจากแร่ปฐมภูมิไปสู่ทรัพยากรทุติยภูมิ เช่น แบตเตอรี่ใช้แล้ว เศษอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวเร่งปฏิกิริยา กากอุตสาหกรรม และน้ำจากกระบวนการ
การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์เป็นกลยุทธ์เพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการที่น่าสนใจสำหรับสถานการณ์นี้ การผสานความเลือกจำเพาะของการกู้คืนโลหะด้วยเคมีไฟฟ้ากับพลังของคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์บริเวณรอยต่อสามารถปรับปรุงการถ่ายเทมวล ความว่องไวของขั้วไฟฟ้า สัณฐานวิทยาของชั้นโลหะที่ตกสะสม และความทนทานของกระบวนการต่อสภาวะต่าง ๆ ได้ สำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรม สิ่งนี้หมายถึงแนวทางที่มีประสิทธิผลยิ่งขึ้นในการเปลี่ยนไอออนโลหะที่ชะละลายออกมาให้เป็นผลิตภัณฑ์โลหะที่กู้คืนได้
กล่าวโดยสรุป การสกัดโลหะด้วยไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์เปลี่ยนผิวแคโทดให้เป็นบริเวณปฏิกิริยาที่มีพลวัตมากขึ้น การใช้อัลตราซาวนด์รักษารอยต่อทางเคมีไฟฟ้าให้มีความว่องไว เคมีไฟฟ้าเปลี่ยนไอออนที่ละลายอยู่ให้เป็นโลหะ และเมื่อทำงานร่วมกัน ทั้งสองวิธีสร้างแพลตฟอร์มอันทรงพลังสำหรับการสกัดด้วยโลหวิทยาสารละลายสมัยใหม่

Sono-Electro-Probes และ SonoElectroReactors สมรรถนะสูง

Hielscher Ultrasonics เป็นพันธมิตรของคุณที่มีประสบการณ์ยาวนานด้านระบบอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง เราผลิตและจัดจำหน่ายโพรบอัลตราซาวนด์และเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัย ซึ่งใช้งานทั่วโลกสำหรับงานหนักในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวด สำหรับเคมีไฟฟ้าร่วมกับอัลตราซาวนด์ Hielscher ได้พัฒนาโพรบอัลตราซาวนด์ชนิดพิเศษที่สามารถทำหน้าที่เป็นแคโทดและ/หรือแอโนด รวมถึงเซลล์เครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์ที่เหมาะสำหรับปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า มีขั้วไฟฟ้าและเซลล์อัลตราซาวนด์สำหรับทั้งระบบกัลวานิก / โวลตาอิกและระบบอิเล็กโทรไลต์
 

ติดต่อเราตอนนี้และแจ้งความต้องการด้านกระบวนการเคมีไฟฟ้าของคุณ! เราจะแนะนำขั้วไฟฟ้าอัลตราซาวนด์และชุดระบบเครื่องปฏิกรณ์ที่เหมาะสมที่สุดให้คุณ!
 

เอกสารวิชาการ / เอกสารอ้างอิง

• Eugeniu Vasile, Adrian Ciocanea, Viorel Ionescu, Ioan Lepadatu, Cornelia Diac, Serban N. Stamatin (2021): Making precious metals cheap: A sonoelectrochemical – Hydrodynamic cavitation method to recycle platinum group metals from spent automotive catalysts. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 72, 2021.
• Sherif S. Rashwan, Ibrahim Dincer, Atef Mohany, Bruno G. Pollet (2019): The Sono-Hydro-Gen process (Ultrasound induced hydrogen production): Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 44, Issue 29, 2019, 14500-14526.
• Yurdal K.; Karahan İ.H. (2017): A Cyclic Voltammetry Study on Electrodeposition of Cu-Zn Alloy Films: Effect of Ultrasonication Time. Acta Physica Polonica Vol 132, 2017. 1087-1090.
• Mason, T.; Sáez Bernal, V. (2012): An Introduction to Sonoelectrochemistry In: Power Ultrasound in Electrochemistry: From Versatile Laboratory Tool to Engineering Solution, First Edition. Edited by Bruno G. Pollet. 2012 John Wiley & Sons, Ltd.
• Haas, I.: Gedanken A. (2008): Synthesis of metallic magnesium nanoparticles by sonoelectrochemistry. Chemical Communications 15(15), 2008. 1795-1798.
• Ashassi-Sorkhabi, H.; Bagheri R. (2014): Sonoelectrochemical and Electrochemical Synthesis of Polypyrrole Films on St-12 Steel and Their Corrosion and Morphological Studies. Advances in Polymer Technology Vol. 33, Issue 3; 2014.
• Sono-Electrochemical Synthesis Improves Efficiency in Chemical Manufacturing