Introducere în tehnologia ultrasonică

    Oamenii de știință se referă la numărul de vibrații pe secundă ca frecvență a sunetului, iar unitatea sa este Hertz (Hz). Frecvența undelor sonore pe care le putem auzi în urechile umane este de 20 până la 20.000 Hz. Prin urmare, numim unde sonore cu frecvențe de peste 20.000 Hz „ultrasunete“. Undele ultrasonice sunt unde mecanice elastice (unde sonore) într-un mediu de materie care, la fel ca undele electromagnetice, refractă, focalizează și reflectă, dar undele ultrasonice sunt diferite de undele electromagnetice. Când unda ultrasonică se propagă, se bazează pe mediul elastic pentru a determina particulele din mediul elastic să oscileze și să transmită energia în direcția de propagare a undei ultrasonice prin mediul elastic. Când o anumită intensitate a ultrasunetelor se propagă prin mediu, acesta produce o serie de efecte termice, optice, electrice și chimice care modifică unele dintre proprietățile fizico-chimice ale mediului.

Principiul procesului metalurgic de întărire cu ultrasunete

    După cum știm cu toții, „trei treceri și una inversă” în procesul metalurgic este factorul esențial care afectează eficiența procesului, viteza și capacitatea și, de asemenea, rezumă întregul proces de producție chimică metalurgică. Așa-numitele „trei treceri” se referă la transferul de masă, transferul de impuls și transferul de căldură, iar „un anti” se referă la procesul de reacție chimică. Cum să îmbunătățiți procesul metalurgic, în esență, ar trebui să înceapă de la modul de îmbunătățire a eficienței și a vitezei de „trei treceri și una inversă”.

    Din această perspectivă, tehnologia ultrasonică are un rol bun în promovarea transferului de masă, impuls și căldură, iar aceste efecte de promovare sunt determinate în principal de caracteristicile inerente ale tehnologiei ultrasonice. Pe scurt, atunci când tehnologia ultrasonică este aplicată în procesele metalurgice, apar următoarele trei efecte principale:

• Efect de cavitație

    Efectul de cavitație se referă la procesul dinamic de creștere și colaps care are loc atunci când bulele de cavitație micronucleară prezente în faza lichidă (topire, soluție etc.) vibrează sub acțiunea undelor sonore când presiunea sonoră atinge o anumită valoare. Bulele minuscule generate în faza lichidă, managerul crește, rupe și anihilează procesul, iar punctele fierbinți apar în spațiul minuscul din jurul mașinii cu bule, apărând astfel în zona de temperatură ridicată și presiune înaltă și promovând reacția.

• Efect mecanic

    Efectul mecanic este efectul pe care ultrasunetele îl produc pe măsură ce avansează prin mediu. Vibrația de înaltă frecvență și presiunea de radiație a undei ultrasonice pot forma o agitație și un flux eficient, astfel încât mediul să îndrepte către starea de vibrație în spațiul de propagare, accelerând astfel procesul de difuzie și dizolvare a substanței. Efectul mecanic combinat cu vibrația bulei de cavitație, jetul puternic și micro-spălarea locală generate pe suprafața solidă pot slăbi semnificativ tensiunea superficială și frecarea lichidului și pot distruge stratul limită al interfeței solid-lichid, realizând astfel agitația mecanică obișnuită de joasă frecvență. Nu se poate obține efectul.

• Efect termic

    Efectul termic se referă la cantitatea de căldură eliberată sau absorbită de un sistem în timpul unei schimbări la o anumită temperatură. Când undele ultrasonice se propagă prin mediu, energia lor este absorbită continuu de particulele de mediu, care este transformată în energie termică și promovează transferul de căldură în timpul procesului de reacție.

    Prin efectele unice ale tehnologiei ultrasonice, eficiența și viteza de „trei treceri și una inversă” în procesul metalurgic pot fi îmbunătățite în mod eficient, activitatea minerală poate fi îmbunătățită, cantitatea de materii prime poate fi redusă și timpul de reacție poate fi scurtat, atingând astfel scopul de economisire a energiei și reducerea consumului.

Aplicarea tehnologiei ultrasonice în metalurgie

    În prezent, aplicarea undelor ultrasonice este foarte extinsă: testare nedistructivă cu ultrasunete; măsurarea nivelului de lichid cu ultrasunete; Tehnologia cristalelor fine de solidificare cu ultrasunete, îmbunătățind proprietățile oțelului aliat sau topit; leşierea cu ultrasunete. În special, leșierea cu ultrasunete este de mare importanță pentru obținerea unei eficiențe ridicate, economii de energie și protecția mediului în procesele metalurgice.

• Tehnologie îmbunătățită cu ultrasunete pentru prelucrarea minelor de aur

    Studiul a constatat că utilizarea de leșiere îmbunătățită cu ultrasunete a aurului poate obține rezultate mai bune, în condiții adecvate, poate crește semnificativ viteza de leșiere de câteva ori, timpul de leșiere este scurtat la câteva ore, iar rata de leșiere după 5 ore ajunge la 82,7%, astfel încât ciclul de producție este scurt. Distrugerea cu ultrasunete a stratului de acoperire al pasivării minerale accelerează fluxul și schimbul interfeței solid-lichid, accelerând astfel reacțiile chimice și electrochimice, care pot fi mecanismul principal al efectului de leșiere îmbunătățită cu ultrasunete. În condiții normale de temperatură și presiune, pretratarea cu ultrasunete a minereului de aur atinge efectul de pretratare și extracție a aurului de leșiere a acidului în autoclav și de lixiviare alcalină în autoclav la temperatură și presiune ridicată. Dar costul este mic, operarea este mai simplă, iar managementul este mai convenabil. Procesul este scurt, ușor de implementat, iar rata de leșiere a aurului este mare.

• Tehnologie îmbunătățită cu ultrasunete pentru tratarea apelor uzate care conțin uraniu

    Apele uzate care conțin uraniu includ, în principal, apele uzate de minereu și ape uzate de producție și procesare de minereu de uraniu. Având în vedere îndepărtarea uraniului din apele reziduale de decantare a unei companii din industria nucleară din China, îndepărtarea U(VI) și a compușilor săi din apele uzate prin demineralizare profundă cu ultrasunete este o metodă nouă. Rezultatele arată că rata de îndepărtare a uraniului este de 99% în comparație cu metoda convențională. În cazul de mai sus, timpul de reacție este scurtat cu 20%, cantitatea de aditivi este redusă cu 75% și nu este nevoie de tratament static, iar continuitatea procesului este bună.

    Procesul utilizează noua tehnologie de demineralizare profundă cu ultrasunete pentru a trata apele reziduale care conțin uraniu. În comparație cu alte metode tradiționale, efectul de îndepărtare a uraniului este remarcabil. Lichidul tratat are un conținut minim de uraniu de 4,8 μg/L, ceea ce este mai bun decât standardul de 50 μg/L. Puternic, sigur și ecologic, ușor de operat în industrie.