Metallien talteenotto kloridiliuoksesta

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia ja kehittää menetelmä arvometallien kuten kuparin, sinkin, koboltin ja nikkelin talteenottoon metallikloridiliuoksesta. Tavoitteena oli valita taloudellisin ja ympäristöystävällisin menetelmä, jolla saadaan nämä arvometallit myyntituotteiksi. Lisäksi puhdistetun prosessiveden tuli täyttää asetetut tavoitteet. Kirjallisuustyön perusteella laskettiin viidelle eri prosessivaihtoehdolle ainetaseet HSC Sim 6.0 ohjelmalla, joka on HSC Chemistry-pohjainen prosessien simulointi- ja mallinnusohjelma. Kaikissa vaihtoehdoissa oli ensimmäisenä prosessiosana kuparin, sinkin, koboltin ja nikkelin sulfidisaostus ja sakan pesu. Sulfidisaostusta seurasi vaihtoehtoisesti joko 1) hapetus hapella ja hydroksidisaostus, 2) hapetus vetyperoksidilla ja hydroksidisaostus, 3) pelkkä hydroksidisaostus, 4) hapetus SO2/O2-kaasuseoksella ja hydroksidisaostus tai 5) karbonaattisaostus. Taselaskennan perusteella valittiin kokeelliseen osaan tutkittavat prosessivaihtoehdot, jotka olivat sulfidisaostus, hydroksidisaostus, SO2/O2- hapetus ja hydroksidisaostus sekä karbonaattisaostus. Kokeissa arvometallit saatiin talteenotettua sulfidisaostuksella selektiivisimmin lämpötilassa 55 °C ja pH:ssa 4. Näissä olosuhteissa reagenssin kulutus verrattaessa muihin tehtyihin sulfidisaostuksiin oli pienin. Sakka laskeutui ja suotautui hyvin. Loppusakan sisältämien metallien (kupari, sinkki ja koboltti) pitoisuudet olivat korkeimmat. Myös nikkelin määrä oli suuri. Mangaani ja rauta saatiin talteenotettua selektiivisimmin karbonaattisaostuksella lämpötilassa 65 °C. Sakka sisälsi eniten mangaania. Sakka laskeutui ja suotautui hyvin. Tällä menetelmällä puhdistetun prosessiveden laatu täytti asetetut tavoitteet.

The purpose of this thesis was to elucidate and develop a method to recovery of main metals as copper, zinc, cobalt and nickel from a metal chloride solution. The aim was to find the most economical and ecological process, where the main metals are obtained for sale. In addition, the purified solution should fulfill the effluent standards. Based on the literature review, five alternative process material balances were calculated with the HSC Sim 6.0 program, which is a simulation program based on the HSC Chemistry software. In all process choices sulphide precipitation of copper, zinc, cobalt and nickel and washing the precipitate was the first part. Following parts alternatively were 1) oxidation with oxygen and hydroxide precipitation, 2) oxidation with hydrogen peroxide and hydroxide precipitation, 3) hydroxide precipitation, 4) oxidation with SO2/O2 gas mixture and hydroxide precipitation or 5) carbonate precipitation. Based on calculated material balances, elucidated process alternatives to the experimental part were chosen, which were sulphide precipitation, hydroxide precipitation, oxidation with SO2/O2 gas mixture and hydroxide precipitation and carbonate precipitation. It can be confirmed by the results of the laboratory experiments, that cobalt, copper, nickel and zinc were able to be precipitated most selectively as metal sulphides at temperature 55 °C and pH 4. In these conditions, consumption of the reagent was lowest. The solution clarified rapidly and it was easy to filtrate. On the other hand, manganese and iron were able to be removed most seletively in carbonate precipitation at temperature 65 °C. The precipitate contained mostly manganese. The solution clarified rapidly and it was easy to filtrate. The effluent purity fulfilled well the requirements.