Ultrasonik Liç, Pil Geri Dönüşümünü ve Kentsel Madenciliği Dönüştürüyor
Kullanılmış piller ve elektronik atıklar, yenilenebilir enerji ve elektrikli araç sektörlerinde artan talep için gerekli olan lityum, nikel, manganez ve kobalt gibi değerli malzemelerle paketleniyor. Kentsel madencilik - bu metalleri atılan pillerden ve diğer elektronik atıklardan geri kazanma süreci - döngüsel bir ekonomiye giden umut verici bir yoldur, bakir madenciliğe olan ihtiyacı azaltır ve atıkları en aza indirir. Bu alandaki önemli bir teknik, metal geri kazanım oranlarını arttırmada, işlem sürelerini düşürmede ve sürdürülebilirliği iyileştirmede muazzam faydalar gösteren sonikasyondur.
Pil Geri Dönüşümü ve Kentsel Madencilikte Sonication'ın Gücü: Sürdürülebilir Kaynak Geri Kazanımı için Bir Oyun Değiştirici
Canciani ve ark. (2024), ultrasonik kavitasyonun - yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları tarafından oluşturulan küçük şok dalgaları - pil geri dönüşümü için liç işlemi üzerindeki etkilerini araştırıyor. Araştırmaları, sonikasyonun geleneksel geri dönüşümde sadece mütevazı bir gelişme olmadığını gösteriyor; Geri dönüşüm sürecinin pil malzemesiyle nasıl etkileşime girdiğini temelden değiştirerek onu daha hızlı, daha verimli ve sert kimyasallara daha az bağımlı hale getirir.
Aşağıdaki çalışma bulguları hakkında daha fazla bilgi edinin!

Ultrasonik olarak geliştirilmiş asit liçi, yüzeye yakın patlayan kavitasyon kabarcıklarının faydalı mekanik etkisi nedeniyle, geleneksel asit liçinden on iki kat daha hızlı çalışır. Bu fenomen asit çözeltisi karışımını iyileştirir, böylece taşıma özelliklerini arttırır.
Görüntü ve çalışma: © Canciani ve ark., 2024

Sonikatör UIP16000hdT Metal içeren atık bulamaçların büyük verimini güvenilir bir şekilde işleyerek değerli metallerin ve cevherlerin liçini kolaylaştırır.
Pil Geri Dönüşümünde Sonication Nasıl Çalışır?
Tipik pil geri dönüşümünde, katot malzemeleri (değerli metaller içeren) asidik bir çözelti içinde çözülür, bu işlem “liç.” Bu yaklaşım, pillerin katı yapısından metallerin ayrılmasına ve geri kazanılmasına izin verir. Bununla birlikte, konvansiyonel liç zaman alıcıdır ve önemli ölçüde metal geri kazanımı elde etmek için genellikle saatler alır. Aynı zamanda güçlü asitler ve yüksek sıcaklıklar gerektirir ve bu da çevresel etki konusunda endişeleri artırır.
Sonikasyon, ultrasonik dalgaları doğrudan liç çözeltisine ekleyerek bu işlemi dönüştürür. Canciani ve arkadaşları tarafından 2024 yılında yayınlanan çalışmada, araştırmacılar bu tekniği bir vekil pil malzemesi olan lityum kobalt nikel manganez oksit (NMC) ile test ettiler. Ultrasonik dalgaları belirli bir frekans ve genlikte uygulayarak, ultrasonik kavitasyonun liç süresini �'in üzerinde azalttığını buldular. Süreç saatler sürmekten birkaç dakikaya indi ve verimlilikte devrim niteliğinde bir gelişme sağladı.
Gelişmiş Liç Işleminde Sonikasyonun Rolü: Kütle Transferi ve Hızın Arkasındaki Bilim
Sonication sadece liçi hızlandırmaz; Asidik çözeltinin pil parçacıkları ile etkileşime girme şeklini değiştirir. Yüksek güçlü ultrason, kavitasyon olarak bilinen bir fenomen olan çözelti içinde hızla çöken milyonlarca mikroskobik kabarcık oluşturur. Bu eylem, yüzey parçacıklarını parçalayan ve pil malzemesi içindeki asit ile metaller arasındaki etkileşimi artıran yoğun yerel kuvvetler üretir.
Canciani ve ark. (2024), bu işlemin pil malzemeleri üzerinde iki temel etkisi vardır: parçacıkların gözenekliliğini arttırır ve boyutlarını azaltır, bu da yüzey alanında dramatik bir artışa yol açar. Daha geniş bir yüzey alanı ile asit, malzeme ile daha yoğun bir şekilde etkileşime girebilir ve böylece daha hızlı sızıntıyı kolaylaştırır. Yazarlar, sonikasyonlu numunelerdeki gözenek hacminin, geleneksel olarak işlenenlere kıyasla bir büyüklük sırasına göre arttığını ve asidin metal içeriğini çözmesi için daha fazla yol oluşturduğunu gözlemlediler.
Ultrasonik Liç: Geliştirilmiş Taşıma Özellikleri ve Mikro Karıştırma
Çalışma ayrıca ultrasonik kavitasyonun sadece yüzey temasını arttırmakla kalmayıp, aynı zamanda taşıma özelliklerini de önemli ölçüde geliştirdiğini göstermektedir. Esasen bu, asidin pil parçacıkları boyunca dağılımının daha homojen hale geldiği ve kavitasyonun neden olduğu mikro karıştırmanın eşit maruz kalmayı sağladığı anlamına gelir. Bu, asidin metalleri daha etkili ve eşit bir şekilde çözmesini sağlayan homojenleştirilmiş bir reaksiyon ortamına yol açar.
Dikkate değer bir diğer bulgu, ultrasonik kavitasyonun faydalarının partikül boyutu küçültmenin ötesine geçmesidir. Araştırmacılar, kavitasyonun, muhtemelen sınır tabakası taşınmasının artması nedeniyle, asit ve parçacıklar arasındaki etkileşim mekanizmasını değiştirdiğini buldular. Basit bir ifadeyle, kavitasyon, her bir parçacığı çevreleyen sıvı tabakanın kalınlığını azaltarak metalin daha hızlı çözünmesine izin verir.

Ultrasonik ve konvansiyonel liç sonrası partikül boyutu dağılımları
Görüntü ve çalışma: © Canciani ve ark., 2024
Kentsel Madencilik ve Sürdürülebilirlik için Faydaları
Pil geri dönüşümünde sonikasyonun etkinliği, kentsel madenciliğin geleceği ve sürdürülebilir kaynak geri kazanımı için muazzam bir potansiyele sahiptir. Canciani ve ark. (2024), sonikasyonun çevreye zarar veren uygulamalara olan bağımlılığın yerini alacağını veya azaltacağını göstermektedir:
- Kimyasal Kullanımının Azaltılması: Ultrasonik olarak geliştirilmiş liç, geleneksel liç için tipik olarak gerekli olan daha sert asitler yerine asetik asit gibi daha yeşil çözücülerin kullanılmasına izin verir.
- Enerji Gereksinimlerinin Düşürülmesi: Sonikasyon ile liç, enerji tüketimini ve emisyonları azaltan uzun süreli ısıtma gerektirmek yerine oda sıcaklığında hızlı bir şekilde gerçekleşir.
- Malzeme Geri Kazanımının Arttırılması: İyileştirilmiş yüzey etkileşimi ve geliştirilmiş gözeneklilik, değerli metallerin geri kazanım oranlarını en üst düzeye çıkararak geri dönüşüm sürecini ekonomik olarak uygulanabilir ve çevre dostu hale getirir.
Pil Endüstrisi Üzerinde Daha Geniş Etki
EV'ler ve yenilenebilir enerji teknolojileri genişledikçe, pillere ve buna bağlı olarak içlerindeki metallere olan talep de artıyor. Sonikasyonla geliştirilmiş geri dönüşümlü kentsel madencilik, bu metalleri sürdürülebilir bir şekilde geri kazanmak, madencilik üzerindeki çevresel yükü azaltmak ve pil üretimi ve bertarafı için kapalı döngü bir yaklaşım sunmak için bir araç sunar.
Sonikasyon tabanlı geri dönüşüm yöntemlerini ölçeklendirmek, çözücü kombinasyonlarını optimize etmek ve ultrasonik dalgaların uygulanmasını iyileştirmek verimliliği daha da artıracaktır. Hielscher Ultrasonics, liç işleminiz için ideal sonicator satır içi yapılandırmasını memnuniyetle önerecektir. Hemen bizimle iletişime geçin!
- yüksek verim
- En son teknoloji
- güvenilirlik & sağlamlık
- Ayarlanabilir, hassas proses kontrolü
- toplu iş & Satır içi
- herhangi bir hacim için
- Akıllı Yazılım
- Akıllı özellikler (örn. programlanabilir, veri protokolü, uzaktan kumanda)
- Kullanımı kolay ve güvenli
- Az bakım gerektirir
- CIP (yerinde temizlik)
Tasarım, İmalat ve Danışmanlık – Almanya'da Üretilen Kalite
Hielscher ultrasonicators en yüksek kalite ve tasarım standartları için iyi bilinir. Sağlamlık ve kolay kullanım, ultrasonicators'ımızın endüstriyel tesislere sorunsuz bir şekilde entegre edilmesini sağlar. Zorlu koşullar ve zorlu ortamlar Hielscher ultrasonicators tarafından kolayca ele alınır.
Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve en son teknoloji ve kullanıcı dostu özelliklere sahip yüksek performanslı ultrasonicators'a özel önem vermektedir. Tabii ki, Hielscher ultrasonicators CE uyumludur ve UL, CSA ve RoHs gereksinimlerini karşılar.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:
Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
---|---|---|
10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
15 ila 150L | 3 ila 15L/dk | UIP6000hdT |
n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Literatür / Referanslar
- 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.
- J.L Luque-Garcı́a, M.D Luque de Castro (2003): Ultrasound: a powerful tool for leaching. TrAC Trends in Analytical Chemistry, Volume 22, Issue 1, 2003. 41-47.
Sıkça Sorulan Sorular
Liç İşlemi Nedir?
Liç işlemi, katı malzemelerden değerli metalleri sıvı bir çözücü, tipik olarak asidik bir çözelti içinde çözerek çıkarmak için kullanılan bir yöntemdir. Bu teknik, katı matrisi parçalayarak metal iyonlarının çözeltiye girmesine izin verir, buradan daha fazla saflaştırılabilir ve geri kazanılabilirler. Liç, cevherlerden ve atık malzemelerden metalleri geri kazanmak için madencilik ve geri dönüşümde yaygın olarak uygulanır.
Ekstraksiyon ve Liç Arasındaki Fark Nedir?
Ekstraksiyon ve liç, değerli maddeleri katı bir malzemeden ayırmak için kullanılan işlemleri ifade eder, ancak yöntemler ve bağlamlar açısından farklılık gösterirler. Ekstraksiyon genellikle, belirli bir maddeyi uzaklaştırmak için kullanılan, genellikle onu diğer bileşenlerden ayırmak için çözücüler kullanan daha geniş bir teknik yelpazesini ifade eder ve çeşitli fiziksel, kimyasal veya termal yöntemleri içerebilir. Öte yandan liç, metallerin veya diğer çözünen maddelerin, tipik olarak asidik veya alkali bir çözelti kullanılarak bir katıdan bir sıvıya çözülmesini içeren özel bir ekstraksiyon türüdür. Liç, madencilik, metalurji ve geri dönüşüm işlemlerinde yaygın olarak kullanılır. Ekstraksiyon çeşitli maddelere uygulanabilirken, liç özellikle çözünmüş maddelerin sıvı çözücüler kullanılarak katılardan seçici olarak uzaklaştırılmasını içerir.
Liç için kullanılan tipik Maddeler nelerdir?
Liç için kullanılan tipik maddeler arasında işlenmekte olan malzemeye bağlı olarak **asitler**, **alkaliler** ve **çözücüler** bulunur. Yaygın olarak kullanılan liç maddeleri şunları içerir:
- Asit:
- Sülfürik asit: Genellikle bakır, nikel ve uranyumun çıkarılmasında kullanılır.
- Hidroklorik asit: Bakır ve altın gibi metallerin liç işleminde kullanılır.
- Nitrik asit: Tipik olarak değerli metallerin, özellikle altın ve gümüşün liç edilmesinde kullanılır.
- Asetik asit: Bazen çevre dostu veya organik bazlı liç işlemlerinde kullanılır.
- Alkaliler:
Sodyum hidroksit (kostik soda): Boksit cevherinden alümina ekstraksiyonunda veya altın ve çinko gibi bazı metallerin liçinde kullanılır. - Çözücü:
- Siyanür: Altın ve gümüş madenciliğinde cevherden altın sızması (siyanürleme) için yaygın olarak kullanılır.
- Amonyak: Bakır ve diğer baz metallerin liçinde kullanılır.
Bu maddeler, cevherlerden, atık malzemelerden veya diğer katılardan belirli metallerin veya minerallerin çözülmesine yardımcı olarak değerli malzemelerin geri kazanılmasını kolaylaştırır.

Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir. laboratuvar Hedef endüstriyel boyut.