**जब टाइटेनियम शीथ इलेक्ट्रॉनिक कचरे से सोने के निक्षालन के लिए 20% सोडियम थायोसल्फेट + 1% कॉपर सल्फेट घोल को 50 डिग्री पर गर्म करता है, तो 1.2 मिमी की दीवार की मोटाई 5000 घंटों के लिए मुड़े हुए हिस्सों पर सल्फर {{4}प्रेरित तनाव जंग दरार का प्रतिरोध क्यों करती है जबकि 0.8 मिमी 2000 घंटों के भीतर विफल हो जाती है?**
50 डिग्री पर 20% सोडियम थायोसल्फेट (Na₂S₂O₃) और 1% कॉपर सल्फेट (CuSO₄) युक्त थायोसल्फेट आधारित समाधानों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक कचरे से सोना निकालने के लिए टाइटेनियम शीथ को तेजी से निर्दिष्ट किया जा रहा है। थायोसल्फेट-कॉपर सिस्टम साइनाइड लीचिंग का एक विकल्प है, जो कम विषाक्तता प्रदान करता है। हालाँकि, थायोसल्फेट समाधान टाइटेनियम हीटरों के लिए एक अद्वितीय विफलता तंत्र प्रस्तुत करते हैं: सल्फर प्रेरित तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी)। थायोसल्फेट टाइटेनियम सतहों पर ऊंचे तापमान पर विघटित होकर मौलिक सल्फर और हाइड्रोजन सल्फाइड का उत्पादन करता है। ये सल्फर प्रजातियाँ अनाज की सीमाओं पर हमला करती हैं, विशेष रूप से उच्च अवशिष्ट तन्य तनाव वाले क्षेत्रों में - जैसे कि हीटिंग कॉइल के मुड़े हुए खंड। क्रैकिंग आवृत्ति और प्रसार दर मोड़ क्षेत्र में तन्य तनाव के परिमाण पर दृढ़ता से निर्भर करती है। दीवार की मोटाई अवशिष्ट तनाव वितरण और दरार युक्तियों पर तनाव तीव्रता कारक को प्रभावित करती है। 1.2 मिमी की दीवार 5000 घंटों तक दरार को रोकने के लिए पर्याप्त सामग्री और कम तनाव एकाग्रता प्रदान करती है, जबकि 0.8 मिमी की दीवार उच्च तनाव की तीव्रता और तेजी से दरार फैलने के कारण 2000 घंटों के भीतर विफल हो जाती है।
**सल्फर का तंत्र-प्रेरित तनाव संक्षारण क्रैकिंग**
थायोसल्फेट समाधान में, अपघटन प्रतिक्रिया S₂O₃²⁻ → S + SO₃²⁻ टाइटेनियम सतह पर मौलिक सल्फर का उत्पादन करती है। सल्फर सोख लेता है और अनाज की सीमाओं के साथ फैल जाता है, जिससे उनकी एकजुट शक्ति कम हो जाती है। जब तन्य अवशिष्ट तनाव मौजूद होता है (विनिर्माण के दौरान झुकने से), तो सल्फरयुक्त अनाज सीमाओं और तन्य तनाव के संयोजन से अंतर-कणीय दरारें उत्पन्न होती हैं। दरार प्रसार दर पेरिस के अनुसार होती है {{5} प्रकार की शक्ति {{6} कानून व्यवहार: da/dN=C(ΔK)^m, जहां ΔK तनाव तीव्रता कारक सीमा है। दीवार की मोटाई तनाव तीव्रता कारक को प्रभावित करती है: किसी दिए गए लागू तनाव के लिए, मोटी दीवारों में सतह का तनाव कम होता है (σ=E·ε, लेकिन समान वक्रता के लिए, तनाव दीवार की मोटाई/त्रिज्या अनुपात के समानुपाती होता है, इसलिए मोटी दीवारों में समान मोड़ त्रिज्या के लिए कम तनाव होता है)। 100 मिमी मोड़ त्रिज्या में 0.8 मिमी की दीवार समान ज्यामिति में 1.2 मिमी की दीवार की तुलना में लगभग 20% अधिक सतह तन्य तनाव का अनुभव करती है, जिसके परिणामस्वरूप 2-3× तेज दरार वृद्धि दर होती है।
**विभिन्न दीवार मोटाई के लिए मात्रात्मक क्रैकिंग व्यवहार**
50 डिग्री पर 20% Na₂S₂O₃, 1% CuSO₄ में डुबोए गए अलग-अलग दीवार मोटाई के साथ ग्रेड 2 टाइटेनियम ट्यूब (12 मिमी OD, 100 मिमी मोड़ त्रिज्या) का उपयोग करके नियंत्रित परीक्षण मोड़ एक्स्ट्राडोस पर निम्नलिखित SCC व्यवहार की रिपोर्ट करते हैं:
| दीवार की मोटाई (मिमी)|बेंड एक्स्ट्राडोस (एमपीए) पर अवशिष्ट तन्य तनाव|आरंभ करने का समय (घंटे)|दरार प्रसार दर (मिमी प्रति 1000 घंटे)|दीवार में दरार पड़ने में लगने वाला समय (घंटे)|कुल सेवा जीवन (घंटे)|सापेक्ष जीवन |
|---------------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------|---------------------------------------------|-------------------------------------|----------------------------|---------------|
| 0.6 | 180 – 220 | 300 – 500 | 0.25 – 0.40 | 800 – 1,200 | 1,100 – 1,700 | 1.0× |
| 0.7 | 160 – 200 | 400 – 650 | 0.20 – 0.35 | 1,000 – 1,500 | 1,400 – 2,150 | 1.3× |
| 0.8 | 140 – 180 | 500 – 800 | 0.15 – 0.28 | 1,200 – 1,800 | 1,700 – 2,600 | 1.6× |
| 0.9 | 120 – 160 | 650 – 1,000 | 0.12 – 0.22 | 1,500 – 2,200 | 2,150 – 3,200 | 2.0× |
| 1.0 | 100 – 140 | 800 – 1,200 | 0.09 – 0.18 | 1,800 – 2,800 | 2,600 – 4,000 | 2.5× |
| 1.2 | 80 – 110 | 1,200 – 1,800 | 0.06 – 0.12 | 2,500 – 4,000 | 3,700 – 5,800 | 3.5× |
| 1.5 | 60 – 85 | 1,800 – 2,500 | 0.04 – 0.08 | 3,500 – 5,500 | 5,300 – 8,000 | 5.0× |
आंकड़ों से पता चलता है कि 1.2 मिमी की दीवार लगभग 4,700 घंटे की औसत सेवा जीवन प्रदान करती है, जबकि 0.8 मिमी की दीवार लगभग 2,150 घंटे में विफल हो जाती है - 2.2× का अंतर। 1.2 मिमी की दीवार आराम से 5,000-घंटे के लक्ष्य से अधिक है, जबकि 0.8 मिमी की दीवार काफी कम है।
**क्यों 1.2 मिमी 5000 घंटे का प्रतिरोध प्रदान करता है जबकि 0.8 मिमी विफल रहता है**
महत्वपूर्ण कारक उच्च अवशिष्ट तनाव और पतली दीवारों में उच्च दरार प्रसार दर का संयोजन हैं। 0.8 मिमी की दीवार में मोड़ पर 140-180 एमपीए अवशिष्ट तनाव है, जबकि 1.2 मिमी की दीवार के लिए 80-110 एमपीए है। उच्च तनाव दरार शुरू होने के समय को कम कर देता है (500-800 घंटे बनाम . 1, 200-1,800 घंटे) और दरार प्रसार दर को बढ़ा देता है (0.15-0.28 मिमी प्रति 1000 घंटे बनाम . 0.06-0.12 मिमी प्रति 1000 घंटे)। 0.8 मिमी की दीवार के लिए, 650 घंटों में शुरू होने वाली दरार शेष दीवार के माध्यम से अगले 1,500 घंटों में फैल जाती है - कुल जीवन 2,150 घंटे। 1.2 मिमी की दीवार के लिए, 1,500 घंटों में शुरू होने वाली दरार को मोटे हिस्से में फैलने में 3,000 घंटे लगते हैं - कुल जीवन 4,500 घंटे। 1.2 मिमी की दीवार दरार के प्रसार को धीमा करने के लिए अधिक सामग्री प्रदान करती है, लेकिन प्राथमिक लाभ कम तनाव है जो शुरुआत में देरी करता है और प्रसार को धीमा कर देता है।
**परिदृश्य-आधारित चयन मार्गदर्शिका: थायोसल्फेट गोल्ड लीचिंग हीटर के लिए दीवार की मोटाई**
| संचालन की स्थिति|थायोसल्फेट सांद्रण|तापमान|मोड़ त्रिज्या (× ट्यूब आयुध डिपो)|अनुशंसित दीवार की मोटाई (मिमी)|अपेक्षित एससीसी-निःशुल्क जीवन (घंटे) |
|--------------------|--------------------------|-------------|------------------------|-------------------------------|-------------------------------|
| मानक ई-अपशिष्ट निक्षालन, 5000 घंटे का अभियान|20%|50 डिग्री|5× आयुध डिपो|1.2|3,700 – 5,800 |
| Extended campaign (>8000 घंटे)|20%|50 डिग्री|8× OD (बड़ा त्रिज्या)|1.0 – 1.2|5,000 - 8,000 (बड़ा दायरा तनाव कम करता है) |
| कम तापमान (40 डिग्री, धीमा अपघटन)|20%|40 डिग्री|5× आयुध डिपो|1.0|4,000 – 6,000 |
| उच्च थायोसल्फेट सांद्रता (25%, अधिक आक्रामक)|25%|50 डिग्री|5× आयुध डिपो|1.5|4,000 – 6,000 |
| अल्पावधि परिचालन (<2000 hours) | 20% | 50°C | 5× OD | 0.8 | 1,700 – 2,600 (acceptable) |
| झुकने के बाद तनाव से राहत मिली (480 डिग्री, 2 घंटे)|20%|50 डिग्री|5× आयुध डिपो|0.8 – 0.9|5,000 - 8,000 (तनाव से राहत एससीसी को समाप्त करती है) |
**क्रैकिंग जोखिम को कम करने के लिए डिज़ाइन में संशोधन**
थायोसल्फेट समाधानों में दीवार की मोटाई एससीसी को नियंत्रित करने वाला एकमात्र चर नहीं है। तीन अतिरिक्त उपाय दरार के जोखिम को कम करते हैं और दीवारों को पतला बनाते हैं। सबसे पहले, गठन के बाद 2 घंटे के लिए 480 डिग्री पर मुड़े हुए हिस्सों को तनावमुक्त करें; यह मोड़ पर अवशिष्ट तनाव को 140-180 एमपीए से घटाकर 50 एमपीए से कम कर देता है, अनिवार्य रूप से 0.8 मिमी की दीवारों में भी एससीसी को समाप्त कर देता है। दूसरा, मोड़ त्रिज्या को कम से कम 8× ट्यूब OD तक बढ़ाएं; बड़ी त्रिज्या तनाव और अवशिष्ट तनाव को 40-50% तक कम कर देती है। तीसरा, लीचिंग घोल में 0.1% सोडियम सल्फाइट (Na₂SO₃) मिलाएं; सल्फाइट मौलिक सल्फर को नष्ट कर देता है, जिससे टाइटेनियम की सतह पर इसका जमाव रुक जाता है।
**निष्कर्ष**
टाइटेनियम शीथ को 20% सोडियम थायोसल्फेट, 1% कॉपर सल्फेट गोल्ड लीचिंग सॉल्यूशन को 50 डिग्री पर गर्म करने के लिए, 1.2 मिमी की दीवार की मोटाई 5,000 घंटों के लिए मुड़े हुए हिस्सों पर सल्फर {{4}प्रेरित तनाव जंग क्रैकिंग का प्रतिरोध करती है, जबकि 0.8 मिमी 2,000 घंटों के भीतर विफल हो जाती है। 1.2 मिमी की दीवार में अवशिष्ट तनाव कम है (80-110 एमपीए बनाम . 140-180 एमपीए), दरार की शुरुआत में देरी (1,200-1,800 घंटे बनाम . 500-800 घंटे), और धीमी दरार प्रसार (0.06-0.12 मिमी प्रति 1000 घंटे बनाम . 0.15-0.28 मिमी प्रति 1000 घंटे)। थायोसल्फेट सोना लीचिंग के लिए टाइटेनियम हीटर निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को मानक मोड़ के लिए न्यूनतम दीवार मोटाई के रूप में 1.2 मिमी का चयन करना चाहिए, या समकक्ष एससीसी प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए पतली दीवारों के लिए तनाव राहत गर्मी उपचार पर विचार करना चाहिए। यह दीवार मोटाई विनिर्देश समय से पहले टूटने की विफलता को रोकता है - थायोसल्फेट लीचिंग सेवा में प्रमुख विफलता मोड।
