Hydrometallurgisten yksikköprosessien vertailu harvinaisten maametallien talteenotossa fosforihapon valmistusprosessin sivutuotteista
Tolvanen, Antti (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021060333542
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021060333542
Tiivistelmä
Harvinaiset maametallit ovat lantanoidien, skandiumin ja yttriumin muodostama alkuaineryhmä, jotka ovat välttämättömiä useissa nykyaikaisen pitkälle kehittyneen teknologian sovelluksissa. Harvinaisten maametallien suurin tuottajavaltio on Kiina, eikä rikkaita esiintymiä länsimaissa juurikaan ole. Harvinaisista maametalleista kierrätetään vain noin prosentti, joten näiden metallien saatavuus on tulevaisuudessa länsimaissa hyvin hataralla pohjalla.
Fosfokipsi on fosforihapon sivutuotteena syntyvää kiintoainesta, jota syntyy maailmalla arvioiden mukaan noin 280 miljoonaa tonnia vuodessa. Fosfokipsi sisältää pieniä määriä harvinaisia maametalleja, joten sen hyödyntäminen voisi auttaa turvaamaan harvinaisten maametallien saatavuuden myös tulevaisuudessa. Harvinaisten maametallien talteenottoa on tutkittu erilaisilla perinteisillä hydrometallurgisilla menetelmillä, kuten liuotus ja saostus, laajimmin käytetty neste-nesteuutto, ioninvaihto, sekä nykyaikana yleistyvä resin-in-leach-menetelmä, joka yhdistää liuotuksen ja ioninvaihdon. Tässä kirjallisuustyössä tarkastellaan eri menetelmiä harvinaisten maametallien talteenottoon fosfokipsistä.
Menetelmistä tarkasteltiin eri tutkimuksissa saatujen tuotteiden puhtauksia, kokeiden kokonaissaantoja harvinaisten maametallien suhteen, sekä prosessimenetelmien yleistä soveltuvuutta kyseiseen prosessiin. Menetelmiä vertailtiin keskenään myös ympäristönäkökulma ja energiankulutus huomioiden. Tehokkaimmaksi menetelmäksi osoittautui neste-nesteuutto, mutta resin-in-leach todettiin erittäin potentiaaliseksi menetelmäksi neste-nesteuuton korvaajana.
Fosfokipsi on fosforihapon sivutuotteena syntyvää kiintoainesta, jota syntyy maailmalla arvioiden mukaan noin 280 miljoonaa tonnia vuodessa. Fosfokipsi sisältää pieniä määriä harvinaisia maametalleja, joten sen hyödyntäminen voisi auttaa turvaamaan harvinaisten maametallien saatavuuden myös tulevaisuudessa. Harvinaisten maametallien talteenottoa on tutkittu erilaisilla perinteisillä hydrometallurgisilla menetelmillä, kuten liuotus ja saostus, laajimmin käytetty neste-nesteuutto, ioninvaihto, sekä nykyaikana yleistyvä resin-in-leach-menetelmä, joka yhdistää liuotuksen ja ioninvaihdon. Tässä kirjallisuustyössä tarkastellaan eri menetelmiä harvinaisten maametallien talteenottoon fosfokipsistä.
Menetelmistä tarkasteltiin eri tutkimuksissa saatujen tuotteiden puhtauksia, kokeiden kokonaissaantoja harvinaisten maametallien suhteen, sekä prosessimenetelmien yleistä soveltuvuutta kyseiseen prosessiin. Menetelmiä vertailtiin keskenään myös ympäristönäkökulma ja energiankulutus huomioiden. Tehokkaimmaksi menetelmäksi osoittautui neste-nesteuutto, mutta resin-in-leach todettiin erittäin potentiaaliseksi menetelmäksi neste-nesteuuton korvaajana.