Arvokkaiden metallien talteenotto elektroniikkajätteestä 3D-tulostetuilla kappaleilla

Abstract

Arvokkaiden tai muuten strategisesti tärkeiden alkuaineiden maailman malmivarantojen ehtyessä on vihdoin alettu havahtua niiden talteen ottamisen ja kierrättämisen tärkeydestä. Tässä työssä tutkittiin lähinnä arvokkaiden metallien ja varsinkin kullan erottamista niiden liuoksista ja saattamista kiinteään muotoon. Kullan absorboitumista liuoksista mitattiin 3D-tulostuksella valmistetuilla 0,80 g nailon-koreilla, jotka olivat verkkomaisia rakenteeltaan. Työssä havaittiin, että kullan tutkiminen oli välillä haastavaa, koska se tahtoi kontaminoitua esimerkiksi mittauslaitteiden ohuisiin putkiin, sekä ajan kuluessa myös näyteputkiin. Työssä mittauslaitteistoina käytettiin UV-spektrofotometriä, pyyhkäisyelektronimikroskooppia, ICP-OES-laitteistoa sekä atomiabsorptiospektrometria, joka osoittautuikin parhaiten toimivaksi mittaustekniikaksi. Tuloksina saatiin muun muassa se että nylon-pohjaisella 3D-kappaleella saavutettiin jopa 94-99% kullan absorboituminen. Toisaalta huomattiin, että nylon oli hyvin selektiivinen kullalle, muttei millekään muulle tutkitulle alkuaineelle. Havaittiin myös, että kultaliuoksen konsentraation kasvaessa, myös nylon-kappaleen kapasiteetti kasvoi lineaarisesti ja suoraviivaisesti. Näissä kokeissa ei vielä onnistuttu modifioimaan nylonia, jotta se absorboisi muitakin metalleja kuin kultaa tai sen regenerointiominaisuudet sillä paranisivat. Toisaalta huomattiin, että tietyillä vahvoilla hapoilla, kuten H2O2:lla, HNO3:lla ja kuningasvedellä, pystyttiin regeneroimaan nylonia, niin että sen uudelleenkäyttömahdollisuus onnistui suhteellisen ympäristöystävällisellä tavalla.

It have been at last awoken that recovering and recycling of precious or strategically necessary chemical elements are extremely important, when reserves of ores have become more poor and more difficult to utilize. In this thesis rare metals, especially gold recovery from their solutions was examined. Adsorption of gold by 3D-printed 0,8 g webbed nylon-basket was one of the most important measurement. It was noticed that analyzing of gold was at times very challenging, for example gold had tendency to contaminate measuring equipment’s thin pipes and sample tubes. This investigation was done using UV-spectrophotometry, scanning electron microscopy, ICP-MS - apparatus and atomic absorption spectroscopy, which appeared the best working technology. Using a nylon-based basket reached 94-99% absorption of gold. It was noticed that nylon was very selective to gold, and none any other examined element. It was detected also; by increasing the concentration of gold, the capacity of nylon was also increased linearly and straightforwardly. It was also noticed that modification of nylon in order it to absorb also other metals than gold, was nearly impossible. In other way it was invented that strong H2O2, HNO3 and aqua regia can regenerate nylon and the reutilization is possible by quite an environmentally way.