Germaniumin talteenotto ioninvaihtohartseilla

Työssä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa germaniumin talteenottoa happamista hydrometallurgisista sulfaattiliuoksista käyttäen kaupallisia ioninvaihtohartseja. Germaniumin talteenottoa tutkittiin sekä tasapaino- että kolonnikokein syöttöliuoksista joiden pH oli alueella 0,8–3,0. Tutkituista hartseista parhaiten germanium voitiin erottaa käyttäen emäsmuotoista N-metyyli-D-glukamiini-tyyppistä ioninvaihtohartsia (esim. Rohm & Haasin IRA-743). Germaniumille määritettiin adsorptioisotermit tasapainokokein sekä emäs- että happomuotoisilla hartseilla. Adsorptioisotermien perusteella parhaiten germa-niumia adsorboi emäsmuotoinen IRA-743-hartsi kun liuoksen alku-pH oli tutkitun alueen korkein. Lämpötilassa 25 °C kapasiteetti oli 114 mg Ge/g. Tasapainokokein määritettiin emäsmuotoisilla hartseilla germaniumin lisäksi myös kuparia ja kobolttia sisältävillä liuoksilla Ge:n jakaantumisvakiot sekä erotustekijät Ge/Cu ja Ge/Co. Havaittiin, että IRA-743:lla alku-pH:ssa 3,0 Ge:n jakaantumisvakiot sekä erotustekijät Ge/Cu ja Ge/Co olivat selvästi suuremmat kuin muilla tutkituilla hartseilla. Arseenin, nikkelin, sinkin ja rauta(III):n adsorboitumista emäsmuotoiseen IRA-743:een tutkittiin monimetallisella liuoksella syöttöliuoksen pH:n ollessa alueella 1,4–3,6. Kokeissa havaittiin, että hartsi adsorboi hieman Ni:a ja Zn:a tasapaino-pH:n ollessa yli 5,5. Arseenia ei tutkitulla pH-alueella havaittu adsorboituvan. Lisäksi huomattiin, että rauta alkaa saostua pH:n ollessa hieman alle kolme. Kolonnikokeissa havaittiin, että emäsmuotoinen IRA-743-hartsi toimii hyvin germaniumin talteenotossa myös kolonnissa. Pelkästään germaniumia ja kobolttia sisältäneellä liuoksella hartsin dynaamiseksi kapasiteetiksi saatiin 54 mg Ge/g. Germaniumin eluointi IRA-743:sta onnistui parhaiten 0,5 M H2SO4:lla. Kolonnikokeita IRA-743:lla ajettiin myös monimetallisilla liuoksilla, mutta silloin havaittiin hartsin kapasiteetin pienenevän hartsin myrkyttymisen takia.

In this work the separation of germanium from acidic hydrometallurgical sulphate solutions using commercial ion-exchange resins was studied in laboratory conditions. Germanium recovery was studied with equilibrium and column experiments from feed solutions having pH at the range between 0.8 and 3.0. Among the studied resins germanium was most efficiently recovered with N-methyl-D-glucamine type ion-exchange resin (e.g. IRA-743 by Rohm & Haas). Adsorption isotherms for germanium were determined by equilibrium experiments for ion-exchange resins in base and acid forms. Based on the adsorption isotherms, IRA-743 in base form was the most efficient resin in germanium adsorption at the highest pH within the examined pH range. At the temperature of 25 °C the capacity was 114 mg Ge/g. The distribution coefficients of Ge and separation factors Ge/Cu and Ge/Co were also determined by equilibrium experiments with the base form resins and using solutions containing germanium, copper and cobalt. It was noticed that for IRA 743 with initial pH 3.0, the distribution coefficients of Ge and separation factors Ge/Cu and Ge/Co were clearly higher than for the other resins. The adsorption of arsenic, nickel, zinc and iron(III) onto IRA-743 was studied with a multi-metal solution in the pH range of 1.4–3.6. It was noticed that the resin adsorbed small amounts of Ni and Zn, when the equilibrium pH was above 5.5. Arsenic was not adsorbed in the examined pH range. Furthermore, it was noticed that iron starts to precipitate at pH values slightly below three. In column experiments it was shown, that IRA-743 resin in base form works well for germanium recovery also in a column. With a solution containing only germanium and cobalt, the dynamic capacity of the resin was determined as 54 mg Ge/g. The elution of germanium from IRA-743 resin was most efficiently done with a 0.5 M H2SO4 solution Column experiments were also performed using multi-metal solutions, but in these experiments it was observed that the capacity of the resin decreased because of poisoning of the resin.