亜鉛溶融粉から戦略的金属を解き放つ:超音波ClO₂のシナージと原子スケールのリーチメカニズム

科学分野:

• 金属工学
• 材料科学
• 環境科学

背景:

• 亜鉛溶粉 (ZSD) には,亜鉛 (Zn),インジウム (In),ゲルマニウム (Ge) などの貴重な戦略的金属が含まれています.
• 鉱石のマトリックス内の複雑な関連性のために,これらの微量元素を効率的に回収するには,伝統的な浸出方法が困難です.
• ZSDにおける貴金属の相乗関係を理解するには,高度な特徴化が必要である.

研究 の 目的:

• ZSDからZn,In,Geをシネジスティックに回収するための超音波による革新的なクロール二酸化物 (ClO2) 酸化リーチング (UCL) プロセスを開発する.
• 合力的な金属回収の根本的なメカニズムと,浸出プロセスにおける超音波の役割を調査する.
• 高い回収効率と低化学品消費のためにプロセスのパラメータを最適化します.

主な方法:

• 詳細な鉱物分析のためのレーザーアブレーション誘導結合プラズマ飛行時間質量測定法 (LA-ICP-TOFMS).
• 塩素二酸化物 (ClO2) と硫酸 (H2SO4) を使用した超音波による酸化浸出 (UCL)
• 反応メカニズムを解明するための密度関数理論 (DFT) の計算.

主要な成果:

• Zn (98.16%),In (93.18%) とGe (92.78%) の効率的なシナージスリーチングはUCLを用いて達成された.
• UCLプロセスは,従来の浸出 (CL) と比較して,より高い効率 (6.43% - 8.33%の増加) を示した.
• 酸化剤の投与量を40%減らし,酸の消費量を20%削減しました.

結論:

• UCLプロセスは,ZSDからの戦略的な金属回収のための低エネルギー,高回収ソリューションを提供します.
• 超音波はカビテーション効果と質量移転の改善によって浸出を促進します.
• 鉱物の表面でのH2SO4とClO2の共吸収によって誘発されたシネジスティックチャージの移転をDFTは確認します.