Kata pengantar
Dengan eksploitasi berkelanjutan dan penggunaan sumber daya mineral, mineral kompleks dan sumber daya sekunder semakin menjadi sumber sumber daya yang sangat penting Proses metalurgi tradisional memiliki serangkaian masalah seperti banyak proses, konsumsi energi yang tinggi, dan efisiensi yang rendah saat mengolah mineral tersebut. Perlu lebih meningkatkan tingkat teknis. Oleh karena itu, penggunaan teknologi lapangan untuk memperkuat proses metalurgi tradisional untuk meringankan tekanan pada perusahaan, lingkungan, sumber daya dan aspek lainnya saat ini telah menjadi arah penelitian yang populer.Salah satu teknologi penguatan lapangan yang khas adalah metalurgi ultrasonik.
Pengantar Teknologi Ultrasonik
Ilmuwan menyebut jumlah getaran per detik sebagai frekuensi suara, dan satuannya adalah hertz (Hz). Frekuensi gelombang suara yang bisa didengar telinga manusia adalah 20 hingga 20000 Hz. Oleh karena itu, kami menyebut gelombang suara dengan frekuensi lebih tinggi dari 20000 Hz "ultrasound". Ultrasonografi adalah gelombang mekanik elastis (gelombang suara) dalam media material.Seperti gelombang elektromagnetik, ia dapat dibiaskan, difokuskan dan dipantulkan, tetapi gelombang ultrasonik berbeda dari gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang ultrasonik merambat, itu perlu bergantung pada media elastis untuk membuat partikel dalam media elastis berosilasi, dan mengirimkan energi ke arah gelombang ultrasonik melalui media elastis. Ketika intensitas gelombang ultrasonik tertentu merambat dalam medium, itu akan menghasilkan serangkaian efek termal, optik, listrik dan kimia, sehingga mengubah beberapa sifat fisik dan kimia medium.
Sejak akhir abad ke-19 hingga awal abad ke-20, orang-orang menemukan efek piezoelektrik dan efek piezoelektrik terbalik dalam fisika, yang memecahkan penggunaan teknologi elektronik untuk menghasilkan gelombang ultrasonik, dan dengan cepat mengungkapkan perkembangan dan promosi. Bab sejarah teknologi USG. Pada awal kemunculannya, teknologi ultrasound terutama digunakan di bidang perawatan medis. Pada tahun 1922, paten pertama untuk penerapan ultrasound di bidang medis muncul di Jerman; pada tahun 1939, literatur tentang efek klinis perawatan ultrasound dilaporkan; setelah itu, teknologi ultrasound muncul di Eropa dan Amerika. Telah ada serangkaian penelitian tentang teknologi ultrasonik.
Teknologi ultrasound di China mulai relatif terlambat, dan baru mulai diterapkan di bidang medis pada tahun 1950-an dan 1960-an, tetapi telah membuat kemajuan besar sejak saat itu. Saat ini, selain aplikasi di bidang medis, teknologi ultrasound memiliki aplikasi yang matang di industri semikonduktor, industri optik, industri petrokimia, dll., Tetapi terutama digunakan untuk arah yang baik dan kemampuan penetrasi yang kuat untuk pekerjaan pembersihan. .
Teknologi ultrasonik menjadi metode penguatan yang semakin penting, selain aplikasi-aplikasi tersebut di atas juga memiliki potensi aplikasi yang sangat baik di bidang lain untuk dikembangkan.
Prinsip penguatan ultrasonik dari proses metalurgi
Seperti kita ketahui bersama, "tiga transmisi dan satu kebalikan" dalam proses metalurgi merupakan faktor penting yang mempengaruhi efisiensi proses, kecepatan dan kapasitas, dan juga merangkum keseluruhan proses produksi metalurgi dan kimia. Yang disebut "tiga transfer" mengacu pada perpindahan massa, perpindahan momentum dan perpindahan panas, dan "satu pembalikan" mengacu pada proses reaksi kimia. Cara memperbaiki proses metalurgi, pada intinya harus dimulai dengan cara meningkatkan efisiensi dan kecepatan "tiga transmisi dan satu kebalikan".
Dari sudut pandang ini, teknologi ultrasonik memiliki efek promosi yang baik pada transfer massa, momentum dan panas, dan efek promosi ini terutama ditentukan oleh karakteristik yang melekat pada teknologi ultrasonik. Singkatnya, ketika teknologi ultrasonik diterapkan pada proses metalurgi, tiga efek utama berikut akan terjadi:
Efek kavitasi
Efek kavitasi mengacu pada proses dinamis dari pertumbuhan dan keruntuhan gelembung kavitasi inti mikro-gas yang ada dalam fase cair (lelehan, larutan, dll.) Yang bergetar di bawah aksi gelombang suara, dan ketika tekanan suara mencapai nilai tertentu. Gelembung-gelembung kecil yang dihasilkan dalam fase cair tumbuh, pecah, dan menjadi musnah. Titik panas muncul di ruang-ruang kecil di sekitar mesin gelembung, menghasilkan zona suhu dan tekanan tinggi, yang mendorong kemajuan reaksi.
Efek mekanis
Efek mekanis adalah efek yang dihasilkan saat ultrasound bergerak maju di dalam medium. Getaran frekuensi tinggi dan tekanan radiasi gelombang ultrasonik dapat membentuk agitasi dan aliran yang efektif, sehingga penunjuk media memasuki keadaan getaran dalam ruang perambatannya, sehingga mempercepat proses difusi dan pelarutan zat. Efek mekanis dikombinasikan dengan getaran gelembung kavitasi, pancaran kuat dan aliran dampak mikro lokal pada permukaan padat dapat secara signifikan mengurangi tegangan permukaan dan gesekan cairan, dan menghancurkan lapisan permukaan antarmuka padat-cair, sehingga mencapai agitasi mekanis frekuensi rendah biasa. Efek yang tidak bisa dicapai.
Efek termal
Efek termal mengacu pada panas yang dilepaskan atau diserap oleh sistem dalam proses perubahan pada suhu tertentu. Ketika gelombang ultrasonik merambat di dalam medium, energinya akan terus diserap oleh partikel medium dan diubah menjadi energi panas untuk mendorong perpindahan panas dalam proses reaksi.
Melalui efek unik dari teknologi ultrasonik, secara efektif dapat meningkatkan efisiensi dan kecepatan "tiga transfer dan satu kebalikan" dalam proses metalurgi, meningkatkan aktivitas mineral, mengurangi jumlah bahan baku, dan memperpendek waktu reaksi, untuk mencapai tujuan penghematan energi dan pengurangan konsumsi.
Penerapan Teknologi Ultrasonik di Bidang Metalurgi
Saat ini, penerapan ultrasonik sangat luas: pengujian non-destruktif ultrasonik; pengukuran tingkat cairan ultrasonik; pemadatan ultrasonik dan teknologi kristal halus untuk meningkatkan sifat paduan atau baja cair; pencucian ultrasonik. Terutama pencucian ultrasonik sangat penting untuk mencapai efisiensi tinggi, penghematan energi dan perlindungan lingkungan dalam proses metalurgi.
Teknologi penguatan ultrasonik untuk tambang emas
Studi ini menemukan bahwa penggunaan pencucian emas yang ditingkatkan ultrasonik dapat mencapai hasil yang lebih baik, dan kondisi yang sesuai dapat secara signifikan meningkatkan kecepatan pencucian puluhan kali lipat, mempersingkat waktu pencucian menjadi beberapa jam, dan laju pencucian setelah 5 jam mencapai 82,7%, sehingga siklus produksinya pendek. Ultrasonografi menghancurkan lapisan penutup bahan mineral yang pasif, mempercepat aliran dan pertukaran antarmuka padat-cair, sehingga mempercepat reaksi kimia dan elektrokimia, yang mungkin merupakan mekanisme utama pencucian ultrasonik yang ditingkatkan. Di bawah suhu dan tekanan normal, pretreatment ultrasonik bijih emas mencapai efek ekstraksi emas dari pencucian asam autoklaf dan pencucian alkali autoklaf di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Tetapi biayanya rendah, pengoperasiannya lebih sederhana, dan pengelolaannya lebih nyaman. Proses singkat, implementasi mudah, tingkat pencucian emas tinggi.
Teknologi yang ditingkatkan ultrasonik untuk perawatan air limbah yang mengandung uranium
Air limbah yang mengandung uranium terutama mencakup air limbah penambangan bijih dan produksi bijih uranium serta air limbah pengolahan. Bertujuan untuk menghilangkan uranium dari air limbah bendungan ekor perusahaan industri nuklir dalam negeri, teknologi baru ultrasonik deep removal uranium digunakan untuk menghilangkan U () dan senyawanya dalam air limbah.Hasil penelitian menunjukkan bahwa dibandingkan dengan metode konvensional, tingkat pembuangan uranium mencapai 99%. Dalam keadaan di atas, waktu reaksi dipersingkat 20%, jumlah aditif berkurang 75%, dan tidak diperlukan perawatan berdiri, dan kontinuitas prosesnya baik.
Proses ini menggunakan teknologi baru penghilangan uranium dalam ultrasonik untuk mengolah air limbah yang mengandung uranium, yang lebih efektif daripada metode tradisional lainnya untuk menghilangkan uranium. Cairan yang diolah mengandung minimal 4,8 g / L uranium, yang lebih baik dari standar 50 g / L; pada saat yang sama, prosesnya dapat disesuaikan dengan bahan baku Kuat, aman dan ramah lingkungan, mudah dioperasikan di industri.
Masalah dalam aplikasi praktis
Saat ini, banyak tim peneliti universitas telah melakukan penelitian rinci tentang penguatan proses metalurgi dengan teknologi ultrasonik, dan beberapa proses persiapan logam dengan kemurnian tinggi telah mulai menggunakan teknologi metalurgi ultrasonik. Namun, untuk industri peleburan skala besar masih terdapat sederet permasalahan dalam penerapan teknologi metalurgi ultrasonik.Secara ringkas, terdapat dua aspek utama.Satu aspek teknologi masih harus dipelajari untuk mekanisme reaksi pada media dan sistem reaksi yang berbeda, dan yang lainnya adalah ultrasonik. Kekurangan bahan peralatan dan teknologi.
Ultrasonik memang dapat memainkan efek penguatan yang sangat efektif pada banyak proses metalurgi.Namun, mekanisme ultrasonik dalam sistem reaksi yang berbeda belum sepenuhnya jelas. Agar dapat terus meningkatkan dan mempromosikan, perlu untuk meningkatkan mekanisme penguatan ultrasonik, metode penguatan dan Mengoptimalkan kondisi teknis untuk penelitian eksperimental lebih lanjut.
Peralatan ultrasonik adalah perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi suara. Saat ini, hanya ada dua metode generasi vibrator ultrasonik dan keramik tekan. Mereka banyak digunakan di bidang pembersihan ultrasonik. Mereka memiliki masa pakai yang singkat, kepadatan daya yang tidak mencukupi, dan pemanfaatan energi yang rendah. , Tidak dapat mencapai kepadatan daya metalurgi yang diperkuat dan tidak dapat diterapkan pada proses metalurgi diperkuat skala besar.Ini juga merupakan alasan utama mengapa teknologi metalurgi diperkuat ultrasonik telah dalam tahap penelitian laboratorium dalam beberapa tahun terakhir.
Dalam beberapa tahun terakhir, untuk memungkinkan penerapan teknologi ultrasonik untuk memperkuat teknik metalurgi, penelitian dan pengembangan peralatan ultrasonik selalu menjadi fokus penelitian. Tim peneliti Zhang Libo dan Li Shiwei dari Universitas Sains dan Teknologi Kunming melakukan penelitian dan pengembangan serta promosi peralatan ultrasonik skala besar, mengusulkan untuk menggunakan konsentrator ultrasonik untuk meningkatkan efisiensi konversi energi dan masa pakai, dan menggunakan bahan khusus seperti zirkonium dan titanium untuk mempersiapkan perangkat transmisi ultrasonik. Itu juga telah membuat terobosan tertentu untuk memungkinkannya beroperasi dalam kondisi yang keras seperti asam tinggi dan alkali tinggi.
Secara umum, meskipun ada masalah tertentu dalam proses metalurgi yang disempurnakan dengan ultrasonik, prospek aplikasinya sangat luas, dan ini merupakan teknologi yang layak untuk penelitian dan pengembangan.
Untuk menyimpulkan
Teknologi peningkatan lapangan menjadi arah penelitian yang semakin penting dalam industri metalurgi non-ferrous.Selain metalurgi yang disempurnakan ultrasonik, ada juga metalurgi medan listrik, metalurgi medan magnet, metalurgi sonik, dll, yang semuanya memiliki nilai penelitian dan prospek aplikasi tertentu. Di bawah tekanan sosial yang parah dalam hal konsumsi sumber daya, konsumsi energi, dan perlindungan lingkungan, metalurgi lapangan tidak diragukan lagi merupakan solusi yang efektif.
Sumber: Platform Teknologi Nonferrous(Artikel ini adalah kutipan jaringan atau cetak ulang, hak cipta milik penulis asli atau media publikasi. Jika Anda terlibat dalam masalah hak cipta dari karya tersebut, silakan hubungi kami.)
- Perusahaan ini, seperti versi fisik Taobao, sekarang terdaftar sebagai pintu belakang dan memiliki valuasi lebih dari 36,3 miliar