Harvinaisten maametallien talteenotto

Abstract

Tässä työssä pyrittiin määrittämään optimaaliset rikkihappo-olosuhteet, joissa nikkelihybridi akujen, eli Ni-MH akkujen, rakenne saataisiin mahdollisimman hyvin liuotettua. Tämän lisäksi tutkittiin harvinaisten maametallien, eli REE:ien, talteenottoa käyttäen erilaisia hartseja rikkihappotaustasta. Rikkihapolla tapahtuvaa Ni-MH akkujen liuotus optimoitiin käyttämällä eri rikkihappokonsentraatioita. Erilaisina liuotustekniikoina käytettiin sekoitusta ja lämmitettyä ultraäänihaudetta. Sekoituksellisen 1 M rikkihappoliuotuksen todettiin olevan tehokkain tapa liuottaa Ni-MH akkuja. Liuotusmenetelmien erojen vertailussa käytettiin hyödyksi mikroaaltouunihajotuksen tuloksia, sillä mikroaaltouunihajotuksella saatiin koko akkumateriaali liuotettua. Akkumateriaalin liuotuksen jälkeen tutkittiin harvinaisten maametallien talteenottoa käyttäen erilaisia hartseja 1 M rikkihappotaustasta. Tutkituista hartseista toimivimmiksi hartseiksi, tutkitussa matriisissa, todettiin olevan Lewatit TP260 ja Amberlite IR120. Parhaimmat harvinaisten maametallien eli REE:ien saannot vähäisimmillä epäpuhtauksilla saatiin pH säädetystä näytteestä käyttämällä sekoitusta ja Lewatit TP260 tapauksessa 40 ºC:een lämmitystä. Lewatit TP260 ja Amberlite IR120 hartseille pyrittiin määrittämään latauskapasiteetit. IR260 hartsin tapauksessa saatiin määritettyä Freudlich kuvaaja, mutta TP260 tapauksessa mittauspisteet eivät asettuneet suoralle, joten Freudlich kuvaajaa ei pystytty määrittämään. Hartsien määrää optimoitiin, jotta mahdollisimman paljon REE:ista saataisiin talteen mahdollisimman vähillä epäpuhtauksilla. TP260 tapauksessa 0,35 g hartsia 7,5 ml:aa näytettä kohti, antoi lähes 100 % REE:ien saannot, muiden metallien saantojen ollessa noin 30 %. IR120 tapauksessa 0,55 g hartsia 7,5 ml:aa näytettä kohti, antoi noin 80 % REE:ien saannot, muiden metallien saantojen ollessa noin 15 %. Kun ajan vaikutusta hartsien toimintaan arvioitiin, havaittiin, että TP260 REE:ien pitoisuus laskee 20 min kontaktiajan jälkeen ja IR120 hartsin tapauksessa REE:ien pitoisuus puolestaan lähtee kasvamaan 20 min kontaktiajan jälkeen.