METYK -metallialan ympäristö- ja kiertotalous METYK IV -seminaari 28.2.2017

1. Antti Porvali
Metallifoorumi IV 28.2.2017
Porin yliopistokeskus
Harvinaiset maametallit akuissa
1

2. Projektin kulku
• Metallifoorumi I
– Kirjallisuusselvitys
• Metallifoorumi II
– Liuotuskokeet
• Metallifoorumi III
– Liuotuskokeet ja saostuskokeita
• Metallifoorumi IV
– Saostuskokeet loppuun
2
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

3. Kirjallisuusselvitys
• REE:tä ei hyödynnetä kierrätyksessä
• Kriittisiä raaka-aineita (EU, US DoE)
• Harvinaiset maametallit (REE) pääasiassa
NiMH-akuissa
• Tutkimusmenetelmät
– Liuotus
– Talteenotto
– Puhdistus
3
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

4. Nikkelimetallihydridiakku
• Sormiakuista hybridiautojen (HEV) akkuihin
• Seulottu fraktio:
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017
Ni
(mg/g)
Co
(mg/g)
Fe
(mg/g)
Al
(mg/g)
433,8 55,1 17,6 8,4
Mn
(mg/g)
La
(mg/g)
Ce
(mg/g)
Pr
(mg/g)
27,4 40,0 41,3 13,3
4

5. Liuotuskokeet
• Liuotussarja H2SO4 mediassa
• Parametrit:
– Lämpötila (30, 50, 70, 90 °C)
– Happopitoisuus (1, 1.5, 2, 3 M)
– L/S-suhde (7.75, 10, 12.25)
• Natriumdodekyylibentseeni-
sulfonaattia (SDBS) 0.05 mM
5
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

6. Liuotuskoetulokset
• REE-saannot:
– Luokkaa 40 – 80%
• Ni, Co, Mn, Al, Cd
– Luokkaa 80 – 100%
• REE-liukoisuus huonompi kuin
mm. transitiometallien
• Parametrien muutokset eivät
vaikuttaneet REE-saantoihin
6
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

7. Saostuskokeet
• Talteenotto onnistuu
käyttäen saostusagenttina
esim. NaOH
• Muodostuva sakka on
sulfaattipitoista
• Käytetty REE:n
saostuksessa ryhmänä
7
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

8. Saostuskoetulokset
• REE-sulfaattien liukoisuus verrattaen heikko
• Saostuksessa paras saavutettu
saostustehokkuus oli > 99%
• Pieniä määriä epäpuhtauksia, esim.
– Cd 50 µg/g
– Fe 150 µg/g
8
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

9. Ceriumin erotus
• Cerium(IV) selektiivinen
talteenotto
• Ainoa REE(IV), joka on
stabiili vesiluoksessa.
• Käyttökohteita
– Katalyytit
– Kiillotuspulverit
9
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

10. Ceriumin erotus
10
Alkuperäinen sakka Prosessoitu sakka
0
50
100
150
200
250
300
Pitoisuus(mg/g) La
Ce
Pr
Cd
Fe
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

11. Yhteenveto
• Rikkihappoliuotuksella voidaan päästä hyviin
saantoihin
• Saostuksella päästään verrataen puhtaisiin
sakkoihin yhdellä yksinkertaisella
prosessiaskeleella
• Tutkimussuunta:
– Puhtaiden reagenssien valmistus
11
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

12. 12
>35 wt% REE
Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

13. Kiitos!
antti.porvali@aalto.fi
Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Kemian tekniikan ja metallurgian laitos