Úvod do ultrazvukové techniky

    Vědci uvádějí počet vibrací za sekundu jako frekvenci zvuku a její jednotkou je Hertz (Hz). Frekvence zvukových vln, které můžeme slyšet v lidských uších, je 20 až 20 000 Hz. Zvukové vlny s frekvencemi nad 20 000 Hz proto nazýváme 'ultrazvuk'. Ultrazvukové vlny jsou elastické mechanické vlny (zvukové vlny) v hmotném médiu, které se podobně jako elektromagnetické vlny lámou, zaostřují a odrážejí, ale ultrazvukové vlny se od elektromagnetických vln liší. Když se ultrazvuková vlna šíří, spoléhá se na elastické médium, které způsobí, že částice v elastickém médiu oscilují a přenášejí energii ve směru šíření ultrazvukové vlny elastickým médiem. Když se určitá intenzita ultrazvuku šíří médiem, vytváří řadu tepelných, optických, elektrických a chemických efektů, které mění některé fyzikálně-chemické vlastnosti média.

Princip metalurgického procesu zpevňování ultrazvukem

    Jak všichni víme, 'tři průchody a jeden zpětný chod' v metalurgickém procesu je zásadním faktorem ovlivňujícím efektivitu, rychlost a kapacitu procesu a zároveň shrnuje celý proces metalurgické chemické výroby. Takzvaný 'tři průchody' označuje přenos hmoty, přenos hybnosti a přenos tepla a 'jeden anti' označuje proces chemické reakce. Jak zlepšit metalurgický proces by v podstatě mělo začít tím, jak zlepšit efektivitu a rychlost 'tříchodů a jednoho zpětného chodu'.

    Z tohoto pohledu má ultrazvuková technologie dobrou roli při podpoře přenosu hmoty, hybnosti a tepla a tyto podpůrné účinky jsou určovány především vlastními vlastnostmi ultrazvukové technologie. Stručně řečeno, když je ultrazvuková technologie aplikována v metalurgických procesech, dochází k následujícím třem hlavním efektům:

• Kavitační efekt

    Kavitační efekt označuje dynamický proces růstu a kolapsu, ke kterému dochází, když mikrojaderné kavitační bubliny přítomné v kapalné fázi (tavenina, roztok atd.) vibrují působením zvukových vln, když akustický tlak dosáhne určité hodnoty. Drobné bublinky vytvořené v kapalné fázi, manažer vyroste, roztrhne a zničí proces a v malém prostoru kolem bublinového stroje se objeví horká místa, takže se objeví v zóně vysoké teploty a vysokého tlaku a podporují reakci.

• Mechanický efekt

    Mechanický efekt je efekt, který ultrazvuk vytváří, když postupuje médiem. Vysokofrekvenční vibrace a radiační tlak ultrazvukové vlny mohou vytvářet účinné míchání a proudění, takže médium směřuje do vibračního stavu v prostoru šíření, čímž se urychluje proces difúze a rozpouštění látky. Mechanický efekt kombinovaný s vibrací kavitační bubliny, silným proudem a lokálním mikroproplachem generovaným na pevném povrchu může výrazně oslabit povrchové napětí a tření kapaliny a zničit mezní vrstvu rozhraní pevná látka-kapalina, čímž se dosáhne běžného nízkofrekvenčního mechanického míchání. Nelze dosáhnout účinku.

• Tepelný efekt

    Tepelný efekt se týká množství tepla uvolněného nebo absorbovaného systémem během změny určité teploty. Když se ultrazvukové vlny šíří médiem, jejich energie je nepřetržitě absorbována částicemi média, která se přeměňuje na tepelnou energii a podporuje přenos tepla během reakčního procesu.

    Prostřednictvím jedinečných účinků ultrazvukové technologie lze efektivně zlepšit účinnost a rychlost 'tříprůchodu a jednoho zpětného chodu' v metalurgickém procesu, zlepšit minerální aktivitu, snížit množství surovin a zkrátit reakční dobu, čímž se dosáhne účelu úspory energie a snížení spotřeby.

Aplikace ultrazvukové technologie v metalurgii

    V současné době je aplikace ultrazvukových vln velmi rozsáhlá: ultrazvukové nedestruktivní testování; ultrazvukové měření hladiny kapaliny; technologie jemného krystalu ultrazvukového tuhnutí, zlepšující vlastnosti legované nebo roztavené oceli; ultrazvukové vyluhování. Zejména ultrazvukové loužení má velký význam pro dosažení vysoké účinnosti, úspory energie a ochrany životního prostředí metalurgických procesů.

• Ultrazvuková vylepšená technologie pro zpracování zlatých dolů

    Studie zjistila, že použitím ultrazvukového zesíleného louhování zlata lze dosáhnout lepších výsledků, při vhodných podmínkách lze výrazně zvýšit rychlost louhování několikanásobně, doba louhování se zkrátí na několik hodin a rychlost louhování po 5 hodinách dosahuje 82,7 %, takže výrobní cyklus je krátký. Ultrazvuková destrukce krycí vrstvy minerální pasivace urychluje tok a výměnu rozhraní pevná látka-kapalina, čímž se urychlují chemické a elektrochemické reakce, které mohou být hlavním mechanismem účinku ultrazvukem zesíleného loužení. Za normální teploty a tlaku dosahuje ultrazvuková předúprava zlaté rudy efektu předúpravy a extrakce zlata autoklávového kyselého loužení a autoklávového alkalického loužení při vysoké teplotě a tlaku. Ale náklady jsou nízké, provoz jednodušší a správa pohodlnější. Proces je krátký, snadno proveditelný a rychlost vyluhování zlata je vysoká.

• Ultrazvuková technologie pro čištění odpadních vod obsahujících uran

    Odpadní vody obsahující uran zahrnují zejména odpadní vody z těžby rud a odpadní vody z výroby a zpracování uranové rudy. Vzhledem k odstraňování uranu z hlušinové odpadní vody společnosti jaderného průmyslu v Číně je odstranění U(VI) a jeho sloučenin v odpadních vodách ultrazvukovou hloubkovou demineralizací novou metodou. Výsledky ukazují, že míra odstranění uranu je 99 % ve srovnání s konvenční metodou. Ve výše uvedeném případě se reakční doba zkrátí o 20 %, množství aditiv se sníží o 75 %, není potřeba žádné statické ošetření a kontinuita procesu je dobrá.

    Proces využívá novou technologii ultrazvukové hluboké demineralizace k čištění odpadních vod obsahujících uran. Ve srovnání s jinými tradičními metodami je efekt odstraňování uranu pozoruhodný. Upravená kapalina má minimální obsah uranu 4,8 μg/L, což je lepší než standardních 50 μg/L. Silný, bezpečný a ekologický, snadno ovladatelný v průmyslu.