Einführung in die Ultraschalltechnologie

    Wissenschaftler bezeichnen die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde als Frequenz des Schalls, die Einheit ist Hertz (Hz). Die Frequenz der Schallwellen, die wir im menschlichen Ohr hören können, beträgt 20 bis 20.000 Hz. Daher bezeichnen wir Schallwellen mit Frequenzen über 20.000 Hz als „Ultraschall“. Ultraschallwellen sind elastische mechanische Wellen (Schallwellen) in einem materiellen Medium, die wie elektromagnetische Wellen gebrochen, fokussiert und reflektiert werden. Ultraschallwellen unterscheiden sich jedoch von elektromagnetischen Wellen. Wenn sich die Ultraschallwelle ausbreitet, ist sie darauf angewiesen, dass das elastische Medium die Partikel im elastischen Medium zum Schwingen bringt und die Energie in der Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwelle durch das elastische Medium überträgt. Wenn sich Ultraschall einer bestimmten Intensität durch das Medium ausbreitet, erzeugt er eine Reihe thermischer, optischer, elektrischer und chemischer Effekte, die einige der physikalisch-chemischen Eigenschaften des Mediums verändern.

Prinzip des metallurgischen Ultraschallverfestigungsprozesses

    Wie wir alle wissen, sind die „drei Durchgänge und eine Rückwärtsfahrt“ im metallurgischen Prozess der wesentliche Faktor, der die Effizienz, Geschwindigkeit und Kapazität des Prozesses beeinflusst und auch den gesamten Prozess der metallurgischen chemischen Produktion zusammenfasst. Die sogenannten „drei Durchgänge“ beziehen sich auf Stofftransport, Impulsübertragung und Wärmeübertragung, und „ein Anti“ bezieht sich auf den chemischen Reaktionsprozess. Die Verbesserung des metallurgischen Prozesses sollte im Wesentlichen damit beginnen, die Effizienz und Geschwindigkeit von „drei Durchgängen und einer Rückwärtsfahrt“ zu verbessern.

    Aus dieser Perspektive spielt die Ultraschalltechnologie eine gute Rolle bei der Förderung der Übertragung von Masse, Impuls und Wärme, und diese Fördereffekte werden hauptsächlich durch die inhärenten Eigenschaften der Ultraschalltechnologie bestimmt. Zusammenfassend treten beim Einsatz der Ultraschalltechnologie in metallurgischen Prozessen die folgenden drei Haupteffekte auf:

• Kavitationseffekt

    Der Kavitationseffekt bezieht sich auf den dynamischen Prozess des Wachstums und Zusammenbruchs, der auftritt, wenn die in der flüssigen Phase (Schmelze, Lösung usw.) vorhandenen mikronuklearen Kavitationsblasen unter der Wirkung von Schallwellen vibrieren, wenn der Schalldruck einen bestimmten Wert erreicht. Die winzigen Bläschen, die in der flüssigen Phase erzeugt werden, wachsen, platzen und vernichten den Prozess, und es entstehen heiße Stellen in dem winzigen Raum um die Blasenmaschine herum, wodurch sie in der Hochtemperatur- und Hochdruckzone entstehen und die Reaktion fördern.

• Mechanischer Effekt

    Der mechanische Effekt ist der Effekt, den Ultraschall erzeugt, wenn er sich durch das Medium bewegt. Die hochfrequente Schwingung und der Strahlungsdruck der Ultraschallwelle können eine wirksame Bewegung und Strömung bewirken, so dass das Medium im Ausbreitungsraum in den Schwingungszustand übergeht und dadurch den Diffusions- und Auflösungsprozess der Substanz beschleunigt. Der mechanische Effekt in Kombination mit der Vibration der Kavitationsblase, dem starken Strahl und der lokalen Mikrospülung, die auf der Feststoffoberfläche erzeugt werden, kann die Oberflächenspannung und Reibung der Flüssigkeit erheblich schwächen und die Grenzschicht der Fest-Flüssigkeits-Grenzfläche zerstören, wodurch die übliche niederfrequente mechanische Bewegung erreicht wird. Kann den Effekt nicht erzielen.

• Thermischer Effekt

    Der thermische Effekt bezieht sich auf die Wärmemenge, die ein System bei einer Änderung einer bestimmten Temperatur freisetzt oder absorbiert. Wenn sich Ultraschallwellen durch das Medium ausbreiten, wird ihre Energie kontinuierlich von den Partikeln des Mediums absorbiert, in Wärmeenergie umgewandelt und die Wärmeübertragung während des Reaktionsprozesses gefördert.

    Durch die einzigartigen Effekte der Ultraschalltechnologie können die Effizienz und Geschwindigkeit von „drei Durchläufen und einer Rückwärtsfahrt“ im metallurgischen Prozess effektiv verbessert, die Mineralaktivität verbessert, die Menge an Rohstoffen reduziert und die Reaktionszeit verkürzt werden, wodurch das Ziel der Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung erreicht wird.

Anwendung der Ultraschalltechnologie in der Metallurgie

    Gegenwärtig ist die Anwendung von Ultraschallwellen sehr umfangreich: zerstörungsfreie Ultraschallprüfung; Ultraschall-Flüssigkeitsstandmessung; Ultraschall-Feinkristall-Erstarrungstechnologie zur Verbesserung der Eigenschaften von legiertem oder geschmolzenem Stahl; Ultraschalllaugung. Insbesondere die Ultraschalllaugung ist von großer Bedeutung für die Erzielung hoher Effizienz, Energieeinsparung und Umweltschutz metallurgischer Prozesse.

• Ultraschallverstärkte Technologie zur Verarbeitung von Goldminen

    Die Studie ergab, dass durch den Einsatz einer ultraschallverstärkten Goldlaugung unter geeigneten Bedingungen bessere Ergebnisse erzielt werden können, die Laugungsgeschwindigkeit um ein Vielfaches deutlich gesteigert werden kann, die Laugungszeit auf mehrere Stunden verkürzt wird und die Laugungsrate nach 5 Stunden 82,7 % erreicht, sodass der Produktionszyklus kurz ist. Die Zerstörung der Deckschicht der mineralischen Passivierung durch Ultraschall beschleunigt die Strömung und den Austausch der Fest-Flüssigkeits-Grenzfläche und beschleunigt dadurch die chemischen und elektrochemischen Reaktionen, die der Hauptmechanismus für die Wirkung der ultraschallverstärkten Auslaugung sein können. Bei normaler Temperatur und normalem Druck erreicht die Ultraschallvorbehandlung von Golderz den Vorbehandlungs- und Goldextraktionseffekt der Säurelaugung im Autoklaven und der Alkalilaugung im Autoklaven bei hoher Temperatur und hohem Druck. Aber die Kosten sind niedrig, die Bedienung einfacher und die Verwaltung bequemer. Der Prozess ist kurz, einfach umzusetzen und die Goldauslaugungsrate ist hoch.

• Ultraschallverstärkte Technologie zur Behandlung uranhaltiger Abwässer

    Zu den uranhaltigen Abwässern zählen hauptsächlich Abwässer aus Erzbergwerken sowie Abwässer aus der Uranerzproduktion und -verarbeitung. Im Hinblick auf die Entfernung von Uran aus den Rückstandsabwässern eines Nuklearindustrieunternehmens in China ist die Entfernung von U(VI) und seinen Verbindungen im Abwasser durch Ultraschall-Tiefenentmineralisierung eine neue Methode. Die Ergebnisse zeigen, dass die Uranentfernungsrate im Vergleich zur herkömmlichen Methode 99 % beträgt. Im obigen Fall wird die Reaktionszeit um 20 % verkürzt, die Menge an Additiven wird um 75 % reduziert, es ist keine statische Behandlung erforderlich und die Prozesskontinuität ist gut.

    Der Prozess nutzt die neue Ultraschall-Tiefenentsalzungstechnologie zur Behandlung uranhaltiger Abwässer. Im Vergleich zu anderen herkömmlichen Methoden ist der Effekt der Uranentfernung bemerkenswert. Die behandelte Flüssigkeit hat einen Mindesturangehalt von 4,8 μg/L, was besser ist als der Standardwert von 50 μg/L. Stark, sicher und umweltfreundlich, einfach in der Industrie zu bedienen.