Hydrometallurginen menetelmä kriittisten raaka-aineiden talteen ottamiseksi öljyliusketuhkasta

Abstract

Tässä pro gradu -tutkielman kirjallisessa osassa tutustutaan öljyliuskeeseen, sen käyttöön ja siitä muodostuvaan tuhkaan. Näiden lisäksi tarkastellaan ICP-OES analyysimenetelmää ja metallien talteenottoa ioninvaihdon avulla. Öljyliuskeesta tuodaan esille ominaisuudet ja sen käyttö energiantuotannossa. Energiatuotannon osalta perehdytään öljyliusketta hyödyntäviin polttoteknologioihin ja niitä käyttävien voimalaitoksien yleiseen toimintaan. Energiatuotannon prosesseissa muodostuvasta tuhkasta tarkastellaan sen koostumasta, hyötykäyttöä sekä haittoja ympäristölle. Esille nostetaan tuhkasta löytyviä tärkeitä raaka-aineita, jotka on määritelty EU:n puolesta kriittisiksi raaka-aineiksi. Tämä tarkoittaa sitä, että näiden raaka-aineiden saatavuuteen liittyy tulevaisuudessa riskejä, jonka takia niitä pyritään paremmin kierrättämään. Kriittisten raaka-aineiden talteenotto öljyliusketuhkasta tarjoaa uuden näkökulman tuhkan paremmalle hyötykäytölle. Tutkielmassa perehdytään maaperänäytteille käytettäviin liuotusmenetelmiin, jotka ovat sovellettavissa öljyliuskeen tuhkan liuottamiselle. Tutkielman kokeellisessa osassa kehitetään optimaalinen liuotusmenetelmä öljyliusketuhkalle, jota sovelletaan erilaisille öljyliusketuhkan tuhkanäytteille. Liuotusmenetelmää lähdettiin selvittämään useiden erilaisten liuotusmenetelmien kautta, kuten totaalihappohajotuksen, selektiivisen uuttamisen ja heikkouuton avulla. Liuotusmenetelmissä hyödynnettiin ultraäänihaudetta, joka poikkeaa yleisesti käytetystä mikroaaltouuniavusteisesta liuotuksesta. Ioninvaihtomateriaaleja hyödyntämällä liuotetusta tuhkasta pyrittiin ottamaan talteen sen sisältämiä kriittisiä raaka-aineita. Talteenottotutkimukset painottuvat metallien talteenottoon ja ioninvaihtomateriaalien adsorptiokykyyn. IR-spektroskopiaa hyödynnettiin selvittämään liuotuksessa syntyvän sivutuotteen koostumus.