Metallien erotus kierrätysraaka-aineesta

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin toimeksiantajan laboratoriossa. Opinnäytetyö toteutettiin kokeellisena tutkimuksena. Työn tarkoituksena oli selvittää teollisuuden sivuvirtana muodostuvan kierrätysraaka-aineen ominaisuuksia ja tutkia liuotusko-keiden avulla olosuhteita metallien, etenkin koboltin erotukseen raaka-aineesta.

Opinnäytetyön tavoitteena oli löytää optimaaliset liuotusolosuhteet koboltin liukenemiselle sekä tutkia eri muuttujien, etenkin pelkistimen käytön, vaikutuksia liukoisuuteen. Muuttujina kokeissa olivat pH-arvo, lämpötila, liuotusaika sekä pelkistimen käyttö. Kokeiden aikana tutkittiin myös reaktioaikoja ja muut-tujien vaikutusta niihin. Tavoitteena oli saavuttaa mahdollisimman korkeat saannot koboltin osalta. Liuotuskokeiden lisäksi liuotusjäännökselle suoritettiin suodatuskokeet, joiden tavoitteena oli selvittää nesteen ja kiintoaineen erotusta nauhasuodatuksen avulla. Vastaavia tutkimuksia raaka-aineille oli tehty aiemminkin toimeksiantajan laboratoriossa ja näiden kokeiden perusteella lähdettiin rakentamaan koesuunnitelmaa.

Liuotuskokeiden tulokset olivat odotettua parempia, mikä muutti tehtyä koe-suunnitelmaa. Koboltti onnistuttiin erottamaan yli 99-prosenttisesti ja muiden tarkasteltujen metallien osalta saavutettiin yli 90-prosenttiset saannot. Neste-kiintoaine-erotuksessa oli ongelmia ja onnistuneita kokeita suoritettiin vain neljä. Erotusta on tutkittava lisää, ennen raaka-aineen käyttöönottoa.

Opinnäytetyön kokeellisen osan liuotuskokeiden parametrit sekä osa raaka-aineen ominaisuuksista ovat salassa pidettävää tietoa ja ne on jätetty pois tästä raportista.

The thesis was conducted in the laboratory of the commissioning party. It was carried out as an experimental study. The aim was to investigate the properties of a recycled raw material generated as an industrial side stream and to study, through leaching experiments, the conditions for extracting metals, particularly cobalt, from the raw material.

The objective of the thesis was to find the optimal leaching conditions for cobalt dissolution and to study the effects of different variables, especially the effect of using reducing agent, on solubility. The variables in the experiments included pH, temperature, leaching time, and the use of a reducing agent. Reaction times and the impact of the variables on these times were also analysed. The goal was to achieve the highest possible yields for cobalt. In addition to the leaching experiments, filtration tests were performed on the remaining material to examine liquid-solid separation using belt filtration. Similar studies had been conducted on raw materials in laboratory previously and this prior knowledge formed the basis of the experimental design.

The work began with designing the experiments, specifying the variables to be examined in each test and determining the analyses to be performed on both the raw material and the samples collected during testing. After the completion of the experimental plan, the raw material was carefully characterized to prepare the tests. Following characterization, the planned leaching experiments—originally set at 12—were initiated. According to the original plan, 12 experiments were to be conducted on a single batch of raw material. However, since the initial experiments yielded unexpectedly positive results, only four leaching tests were conducted on the first batch before proceeding to a second batch. A total of seven leaching tests were performed on the second batch.

The leaching test results exceeded expectations, leading to adjustments in the experimental plan. Cobalt was successfully separated with a yield exceeding 99 % and for other metals under study, yields over 90 % were achieved. Some challenges were encountered with the liquid-solid separation, with only four successful tests conducted. Further research on separation is necessary before the raw material can be adopted for use.

The detailed properties of the raw material used in the thesis and the parameters of the leaching experiments are confidential.