Introduction à la technologie ultrasonique

    Les scientifiques appellent le nombre de vibrations par seconde la fréquence du son, et son unité est le Hertz (Hz). La fréquence des ondes sonores que nous pouvons entendre dans les oreilles humaines est de 20 à 20 000 Hz. C'est pourquoi nous appelons les ondes sonores dont les fréquences sont supérieures à 20 000 Hz « ultrasons ». Les ondes ultrasonores sont des ondes mécaniques élastiques (ondes sonores) dans un milieu matériel qui, comme les ondes électromagnétiques, se réfractent, se concentrent et se réfléchissent, mais les ondes ultrasonores sont différentes des ondes électromagnétiques. Lorsque l'onde ultrasonore se propage, elle s'appuie sur le milieu élastique pour faire osciller les particules du milieu élastique et transmettre l'énergie dans la direction de propagation de l'onde ultrasonore à travers le milieu élastique. Lorsqu'une certaine intensité d'ultrasons se propage dans le milieu, elle produit une série d'effets thermiques, optiques, électriques et chimiques qui modifient certaines propriétés physico-chimiques du milieu.

Principe du processus métallurgique de renforcement par ultrasons

    Comme nous le savons tous, les « trois passes et une marche arrière » dans le processus métallurgique sont le facteur essentiel affectant l'efficacité, la vitesse et la capacité du processus, et résument également l'ensemble du processus de production chimique métallurgique. Les « trois passes » font référence au transfert de masse, au transfert de quantité de mouvement et au transfert de chaleur, et « une anti » fait référence au processus de réaction chimique. La façon d'améliorer le processus métallurgique devrait essentiellement commencer par la façon d'améliorer l'efficacité et la vitesse des « trois passes et une marche arrière ».

    De ce point de vue, la technologie ultrasonique joue un bon rôle dans la promotion du transfert de masse, d’impulsion et de chaleur, et ces effets de promotion sont principalement déterminés par les caractéristiques inhérentes de la technologie ultrasonique. En résumé, lorsque la technologie ultrasonique est appliquée dans les processus métallurgiques, les trois effets principaux suivants se produisent :

• Effet de cavitation

    L'effet de cavitation fait référence au processus dynamique de croissance et d'effondrement qui se produit lorsque les bulles de cavitation micronucléaires présentes dans la phase liquide (fondu, solution, etc.) vibrent sous l'action d'ondes sonores lorsque la pression acoustique atteint une certaine valeur. Les minuscules bulles générées dans la phase liquide, le gestionnaire grandit, rompt et annihile le processus, et des points chauds apparaissent dans le petit espace autour de la machine à bulles, apparaissant ainsi dans la zone à haute température et haute pression, et favorisant la réaction.

• Effet mécanique

    L’effet mécanique est l’effet produit par les ultrasons lorsqu’ils progressent dans le milieu. La vibration à haute fréquence et la pression de rayonnement de l'onde ultrasonore peuvent former une agitation et un écoulement efficaces, de sorte que le milieu pointe vers l'état de vibration dans l'espace de propagation, accélérant ainsi le processus de diffusion et de dissolution de la substance. L'effet mécanique combiné à la vibration de la bulle de cavitation, au jet puissant et au micro-rinçage local généré sur la surface solide peut affaiblir considérablement la tension superficielle et la friction du liquide, et détruire la couche limite de l'interface solide-liquide, réalisant ainsi l'agitation mécanique ordinaire à basse fréquence. Impossible d'obtenir l'effet.

• Effet thermique

    L'effet thermique fait référence à la quantité de chaleur libérée ou absorbée par un système lors d'un changement à une certaine température. Lorsque les ondes ultrasonores se propagent dans le milieu, leur énergie est continuellement absorbée par les particules du milieu, qui est convertie en énergie thermique et favorise le transfert de chaleur pendant le processus de réaction.

    Grâce aux effets uniques de la technologie ultrasonique, l'efficacité et la vitesse des « trois passes et une marche arrière » dans le processus métallurgique peuvent être efficacement améliorées, l'activité minérale peut être améliorée, la quantité de matières premières peut être réduite et le temps de réaction peut être raccourci, atteignant ainsi l'objectif d'économie d'énergie et de réduction de la consommation.

Application de la technologie ultrasonique à la métallurgie

    À l'heure actuelle, l'application des ondes ultrasonores est très étendue : contrôles non destructifs par ultrasons ; mesure du niveau de liquide par ultrasons ; technologie de cristaux fins de solidification par ultrasons, améliorant les propriétés de l'acier allié ou fondu ; lixiviation par ultrasons. En particulier, la lixiviation par ultrasons revêt une grande importance pour atteindre un rendement élevé, des économies d'énergie et une protection de l'environnement des processus métallurgiques.

• Technologie améliorée par ultrasons pour le traitement des mines d’or

    L'étude a révélé que l'utilisation de la lixiviation améliorée par ultrasons de l'or peut obtenir de meilleurs résultats, dans des conditions appropriées, peut augmenter considérablement la vitesse de lixiviation de plusieurs fois, le temps de lixiviation est raccourci à plusieurs heures et le taux de lixiviation après 5 heures atteint 82,7 %, de sorte que le cycle de production est court. La destruction par ultrasons de la couche de couverture de passivation minérale accélère l'écoulement et l'échange de l'interface solide-liquide, accélérant ainsi les réactions chimiques et électrochimiques, qui peuvent être le principal mécanisme de l'effet de lixiviation améliorée par ultrasons. À température et pression normales, le prétraitement ultrasonique du minerai d'or atteint l'effet de prétraitement et d'extraction de l'or de la lixiviation acide en autoclave et de la lixiviation alcaline en autoclave à haute température et pression. Mais le coût est faible, le fonctionnement est plus simple et la gestion est plus pratique. Le procédé est court, facile à mettre en œuvre et le taux de lixiviation de l’or est élevé.

• Technologie améliorée par ultrasons pour le traitement des eaux usées contenant de l'uranium

    Les eaux usées contenant de l'uranium comprennent principalement les eaux usées des mines de minerai et les eaux usées de production et de traitement du minerai d'uranium. Compte tenu de l'élimination de l'uranium des eaux usées d'une entreprise de l'industrie nucléaire en Chine, l'élimination de l'U(VI) et de ses composés dans les eaux usées par déminéralisation profonde par ultrasons est une nouvelle méthode. Les résultats montrent que le taux d'élimination de l'uranium est de 99 % par rapport à la méthode conventionnelle. Dans le cas ci-dessus, le temps de réaction est raccourci de 20 %, la quantité d'additifs est réduite de 75 %, aucun traitement statique n'est requis et la continuité du processus est bonne.

    Le procédé utilise la nouvelle technologie de déminéralisation profonde par ultrasons pour traiter les eaux usées contenant de l'uranium. Comparé à d’autres méthodes traditionnelles, l’effet d’élimination de l’uranium est remarquable. Le liquide traité a une teneur minimale en uranium de 4,8 μg/L, ce qui est mieux que la norme de 50 μg/L. Solide, sûr et respectueux de l'environnement, facile à utiliser dans l'industrie.