Raudan saostaminen prosessiliuoksista
Abdillahi, Khalid (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021051730091
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021051730091
Tiivistelmä
Kierrätettyä NdFe-magneetti käsiteltiin hapolla, jolloin saatiin liuos, jossa pääkomponentteina on Fe2+ ja Nd3+. Tässä tutkimuksessa tutkittiin hydrometallurgisia menetelmiä, joilla saadaan rautaa erotettua prosessiliuoksesta neodyymin talteen ottamiseksi. Magneetissa on yleensä 50–70 painoprosenttia rautaa, riippuen aina lämpötilasta ja ympäristöstä, ainesosien saatavuudesta, seoksista ja valmistajasta.
Tutkimuksessa käytiin läpi sinkin valmistuksessa käytettyjä raudan saostusmenetelmiä, jotka ovat jarosiitti-, götiitti- ja hematiittiprosessi. Näistä sitten päädyttiin valitsemaan jarosiitti- ja hematiittiprosessia annetun magneetin prosessiliuoksen käsittelyyn. Lisäksi esitettiin belgialaisessa yliopistossa tehtyä tutkimusta, jossa NdFeB-magneetista kierrätettiin harvinaisia metalleja, joihin kuului neodyymi.
Jarosiittiprosessille määritettiin optimiolosuhteet, jossa saatiin 85 % rautaa saostettua prosessiliuoksesta jarosiittina, Na[Fe₃(SO₄)₂(OH)₆]. pH:n pitäminen alle 3:ssa oli tärkeää, sillä neodyymihäviö on silloin pieni ja rautaa saostuu paljon. Sama periaate pätee myös hematiittiprosessille, jossa muodostuu hematiittia, Fe₂O₃, kaksi vaiheisessa prosessissa.
Kolmannessa menetelmässä saostettiin rautaa emäksillä. Ensin hapetettiin Fe2+ Fe3+:ksi lisäämällä MnO2:ta, joka vaati vain 1:n tunnin viipymäaikaa huoneen lämpötilassa. Sitten oli mahdollista saostaa yli 99 % tätä Fe2+:sta säätämällä liuoksen pH yli 3 joko Ca(OH)₂- tai MnO-lisäyksillä. Ca(OH)₂:n lisääminen johti kuitenkin kipsin muodostumiseen ja jopa noin 20 % neodyymi-häviöön. Joten pääteltiin että MnO:lla saostaminen on parempi vaihtoehto, sillä neodyymihäviö pysyi alle 5 %:ssa.
Tutkimuksessa käytiin läpi sinkin valmistuksessa käytettyjä raudan saostusmenetelmiä, jotka ovat jarosiitti-, götiitti- ja hematiittiprosessi. Näistä sitten päädyttiin valitsemaan jarosiitti- ja hematiittiprosessia annetun magneetin prosessiliuoksen käsittelyyn. Lisäksi esitettiin belgialaisessa yliopistossa tehtyä tutkimusta, jossa NdFeB-magneetista kierrätettiin harvinaisia metalleja, joihin kuului neodyymi.
Jarosiittiprosessille määritettiin optimiolosuhteet, jossa saatiin 85 % rautaa saostettua prosessiliuoksesta jarosiittina, Na[Fe₃(SO₄)₂(OH)₆]. pH:n pitäminen alle 3:ssa oli tärkeää, sillä neodyymihäviö on silloin pieni ja rautaa saostuu paljon. Sama periaate pätee myös hematiittiprosessille, jossa muodostuu hematiittia, Fe₂O₃, kaksi vaiheisessa prosessissa.
Kolmannessa menetelmässä saostettiin rautaa emäksillä. Ensin hapetettiin Fe2+ Fe3+:ksi lisäämällä MnO2:ta, joka vaati vain 1:n tunnin viipymäaikaa huoneen lämpötilassa. Sitten oli mahdollista saostaa yli 99 % tätä Fe2+:sta säätämällä liuoksen pH yli 3 joko Ca(OH)₂- tai MnO-lisäyksillä. Ca(OH)₂:n lisääminen johti kuitenkin kipsin muodostumiseen ja jopa noin 20 % neodyymi-häviöön. Joten pääteltiin että MnO:lla saostaminen on parempi vaihtoehto, sillä neodyymihäviö pysyi alle 5 %:ssa.