Qimmatbaho metallarni ultratovush yordamida tanlab eritish

Kuchli ultratovush qimmatbaho metallar va noyob yer elementlari kabi metallarni ajratib olishning samarali usulidir. Ultratovush yordamida amalga oshiriladigan ushbu qattiq–suyuq fazali ekstraksiya jarayoni ultratovushli tanlab eritish, liksiviatsiya yoki yuvish deb ataladi. Mustahkam sanoat ultratovush qurilmalarini rudalardan noyob yer elementlarini tanlab eritish, yanada toʻliq ajratib olish uchun konchilik shlamlariga ishlov berish yoki yuqori qiymatli metallarni (masalan, Cu, Zn, Ni) kamroq qiymatli metallardan ajratish maqsadida osongina oʻrnatish mumkin.

Ultratovush yordamida tanlab eritish massa almashinuvi va erish orqali reaksiyani jadallashtiradi, natijada qisqaroq ekstraksiya vaqtida yuqoriroq ajratib olish unumi taʼminlanadi.
Ultratovush yordamida tanlab eritishning asosiy afzalliklari:

• yuqoriroq ajratib olish unumi
• yanada toʻliq tanlab eritish
• reagent sarfining kamayishi
• yumshoqroq sharoitlar
• amalga oshirish imkoniyatini oddiy sinovdan oʻtkazish
• masshtabni chiziqli oshirish
• toʻliq tijoriy miqyosdagi ultratovush tizimlarini oson oʻrnatish
• katta hajmli oqimlar uchun juda mustahkam ultratovush qurilmalari

Qimmatbaho metallarni ultratovush yordamida tanlab eritish: kavitatsiya kimyosi orqali tezroq ajratib olish

Oltin, kumush, platina, palladiy va rodiy kabi qimmatbaho metallarni ajratib olish zamonaviy metallurgiya va qayta ishlashning asosiy tayanchidir – ayniqsa rudalar, konsentratlar hamda elektron lom va katalitik konvertorlar kabi ikkilamchi resurslarga ishlov berishda. Anʼanaviy tanlab eritish yaxshi yoʻlga qoʻyilgan boʻlsa-da, u koʻpincha sekin massa almashinuvi, sirtning passivlanishi, qimmatli fazalarning toʻliq ochilmasligi va reagentlarning koʻp sarflanishi bilan cheklanadi.
Ultratovush yordamida tanlab eritish tanlab eritish shlamiga yuqori intensivlikdagi ultratovushni kiritish orqali ushbu toʻsiqlarning koʻpini bartaraf etadi va akustik kavitatsiya deb ataladigan hodisa orqali reaksiya kinetikasini keskin jadallashtiradi.

Asosiy mexanizm: akustik kavitatsiya

Yuqori quvvatli ultratovush energiyasi suyuqlikka uzatilganda, tez hosil boʻlib, qulab tushadigan mikroskopik kavitatsiya pufakchalari yuzaga keladi. Ularning qulashi oʻta keskin mahalliy sharoitlarni hosil qiladi, jumladan:

• jadal mikroaralashtirish va siljish kuchlari
• qattiq sirtlarga yoʻnaltirilgan yuqori tezlikdagi mikrooqimlar
• mahalliy issiq nuqtalar (mikrosekundlar davomida juda yuqori haroratlar va bosimlar)

Ushbu taʼsirlar mikroskopik miqyosda yuz bersa-da, ular reaksiyaga kirishuvchi sirtni uzluksiz yangilash hamda reagentlarning qattiq zarrachalar tomon va ulardan tashqariga koʻchishini tezlashtirish orqali makroskopik tanlab eritish jarayoniga kuchli taʼsir koʻrsatadi.

Sirt yaqinida yoriladigan kavitatsiya pufakchalarining foydali mexanik taʼsiri tufayli ultratovush bilan jadallashtirilgan kislotali tanlab eritish anʼanaviy kislotali tanlab eritishga qaraganda oʻn ikki baravar tez amalga oshadi. Bu hodisa kislota eritmasining aralashishini yaxshilaydi va shu orqali modda koʻchishi xususiyatlarini yaxshilaydi.
Rasm va tadqiqot: © Canciani et al., 2024

Nima uchun ultratovush qimmatbaho metallarni tanlab eritishni yaxshilaydi

Koʻpchilik tanlab eritish tizimlarida tezlikni cheklovchi bosqich kimyoviy reaksiyaning oʻzi emas, balki reaksiyaga kirishuvchi moddalarning chegara qatlamlari, gʻovaklar yoki passivlovchi sirt pardalari orqali koʻchishidir. Ultratovush kavitatsiyasi bir nechta oʻzaro kuchaytiruvchi taʼsir orqali tanlab eritish samaradorligini oshiradi:

1. Massa almashinuvining kuchayishi
   Ultratovush qattiq zarrachalarni oʻrab turgan turgʻun diffuziya qatlamining qalinligini kamaytiradi. Bu tanlab erituvchi reagentlarning (masalan, sianid, tiosulfat, xlorid, yodid, tiomochevina yoki kislotali tizimlar) metall tutuvchi sirtga tezroq yetib borishiga imkon beradi, erigan metall komplekslari esa samaraliroq olib chiqiladi.
2. Zarrachalar sirtini faollashtirish
   Kavitatsiya mikrooqimlari va zarba toʻlqinlari zarrachalar sirtini uzluksiz yemiradi, tozalaydi va gʻadir-budur qiladi. Bu yangi mineral fazalarni ochadi va reaksiyaga kirishuvchi samarali sirt maydonini oshiradi – bu ayniqsa qiyin qayta ishlanadigan rudalar yoki qoplamali zarrachalarda muhimdir.
3. Passivlanish qatlamlarini buzish
   Qimmatbaho metallarni tutuvchi koʻplab minerallar tanlab eritish davomida sirt qatlamlarini (masalan, oksidlar, sulfatlar, elementar oltingugurt yoki kremniy dioksidi pardalarini) hosil qiladi. Ultratovush bu toʻsiqlarni fizik jihatdan buzishi va tanlab erituvchi reagentning ostidagi metall fazasiga yetib borishini tiklashi mumkin.
4. Gʻovak qattiq moddalarga kirib borishning yaxshilanishi
   Konsentratlar, katalizatorlar va elektron chiqindi zarrachalarida ultratovush suyuqlikning gʻovaklar va mikroyoriqlarga kuch bilan kirishiga yordam beradi, bu esa reagentning ichkarida joylashgan qimmatbaho metallarga yetib borishini yaxshilaydi.

Ultratovushli va anʼanaviy tanlab eritishdan keyingi zarrachalar oʻlchamlari taqsimotlari
Rasm va tadqiqot: © Canciani et al., 2024

Qoʻllanishlar: rudalardan shahar chiqindilaridagi foydali resurslarni ajratib olishgacha

Ultratovush yordamida tanlab eritish birlamchi va ikkilamchi resurslar boʻyicha tobora koʻproq oʻrganilmoqda:

• Oltin va kumush
  Kuchli ultratovush modda koʻchishini yaxshilash va passivlanish taʼsirlarini bartaraf etish orqali sianidli va muqobil tanlab erituvchi reagentlarda oltinni tanlab eritishni tezlashtirishi koʻrsatilgan. U rudalar va sanoat qoldiqlaridan kumushni ajratib olish uchun ham ahamiyatlidir.
• Platina guruhi metallari (PGMs)
  Platina, palladiy va rodiyni ajratib olish – ayniqsa ishlatilgan katalitik konvertorlardan – koʻpincha xlorid asosidagi yoki kislotali tanlab eritish tizimlariga tayanadi. Ultratovush sirt reaksiyalarini jadallashtirish va murakkab keramika/metall matritsalarining parchalanishini yaxshilash orqali erish kinetikasini kuchaytiradi.
• Elektron lom
  Bosma elektron platalar va elektron komponentlar qimmatli qimmatbaho metallarni oʻz ichiga oladi, biroq polimerlar, oksidlar va turli materiallardan tashkil topgan tuzilmalar tufayli kuchli diffuziya toʻsiqlarini hosil qiladi. Ultratovush bilan ishlov berish tanlab eritishning bir xilligini yaxshilaydi va zarur tanlab eritish vaqtini qisqartirishi mumkin.
• Koʻmir kulidan noyob yer elementlari
  Koʻmir kuli qimmatli metallar va noyob yer elementlarini oʻz ichiga olishi mumkin; ular koʻpincha mineral fazalar yoki shishasimon alyumosilikat matritsasi ichida bogʻlangan boʻladi. Ultratovush bilan ishlov berish kul zarrachalari va tanlab eritish eritmasi oʻrtasidagi kontaktni yaxshilaydi, bu esa ajratib olish samaradorligini oshirishi va tanlab eritish vaqtini qisqartirishi mumkin.
  Kuldan noyob yer elementlarini ultratovush yordamida tanlab eritish haqida batafsil oʻqing!

Jarayonning asosiy afzalliklari

Texnologik jarayonlar muhandisligi nuqtayi nazaridan ultratovush yordamida tanlab eritish bir nechta oʻlchash mumkin boʻlgan afzalliklarni beradi:

• tezlashgan kinetika hisobiga qisqaroq tanlab eritish vaqti
• sirtga yetib borishning yaxshilanishi hisobiga yuqoriroq ajratib olish unumi
• koʻplab tizimlarda kamroq reagent sarfi (tanlab erituvchi reagentning ortiqcha miqdori kamroq talab qilinadi)
• yaxshiroq disperslash va aralashtirish orqali natijalarning takrorlanuvchanligi yaxshilanishi
• ehtimoliy pastroq ish harorati, chunki ultratovush sekinroq termik kinetikaning oʻrnini qoplaydi

Jarayonda hisobga olinadigan jihatlar va masshtabni oshirish

Ultratovush yordamida muvaffaqiyatli tanlab eritish koʻp jihatdan jarayonni loyihalashga bogʻliq. Muhim parametrlarga quyidagilar kiradi:

• ultratovush quvvatining zichligi va amplitudasi
• shlam konsentratsiyasi va zarrachalar oʻlchamlari taqsimoti
• reaktor geometriyasi va oqim sharoitlari
• haroratni nazorat qilish
• tanlab eritish kimyosini tanlash (kislotali, ishqoriy, xloridli va boshqalar)

Muhim jihati shundaki, sanoat miqyosida joriy etish zond turidagi yuqori quvvatli ultratovush reaktorlarini talab qiladi, chunki vannali ultratovush qurilmalari odatda quyuq tanlab eritish shlamlariga yetarli energiya uzatmaydi. Oqim liniyasidagi ultratovushli oqim hujayralarini uzluksiz tanlab eritish konturlariga birlashtirish mumkin, bu esa masshtabini oshirish mumkin boʻlgan ishlashni taʼminlaydi. Hielscher yuqori unumdor ultratovush qurilmalari murakkab sharoitlarda katta hajmlarga ishlov berish uchun yaratilgan – ular tanlab eritilgan metallarni ajratib olish unumini oshiradi, ayni paytda ishlov berish vaqtini va atrof-muhitga taʼsirni kamaytiradi.

Loyihalash, ishlab chiqarish va maslahat xizmatlari – Germaniyada yaratilgan sifat

Hielscher ultratovush qurilmalari eng yuqori sifat va loyihalash standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va boshqarishning osonligi ultratovush qurilmalarimizni sanoat obyektlariga muammosiz birlashtirish imkonini beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari ogʻir sharoitlar va yuqori talablar qoʻyiladigan muhitlarda osongina ishlaydi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanish qulayligi bilan ajralib turadigan yuqori unumdor ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor beradi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga mos keladi va UL, CSA hamda RoHs talablarini qondiradi.

Adabiyotlar / Manbalar

• 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.