Lämpötilan vaikutus kuparin ja nikkelin kolonnierotuksessa kelatoivalla adsorbentilla

Sinkin valmistuksessa pitää sinkkirikasteesta poistaa epäpuhtausmetallit ennen elektrolyysiä. Nykyisin epäpuhtauksien poistamiseksi käytetään sementointimene-telmiä. Sementointi voisi olla mahdollista korvata kelatoivalla adsorbentilla suori-tettavalla erotuksella, jonka etuja ovat selektiivisyys ja ympäristöystävällisyys. Työn tarkoituksena on tutkia lämpötilan vaikutusta kelatoivalla adsorbentilla teh-tävään nikkelin ja kuparin kolonnierotukseen. Kolonnierotuksessa lämpötila voi vaikuttaa sekä liuoksen että adsorbentin fysi-kaalisiin, kemiallisiin ja sähkökemiallisiin ominaisuuksiin. Näiden vaikutusten johdosta voivat esimerkiksi erotuksen stoikiometria, kinetiikka tai toimintaolosuh-teet muuttua. Tässä työssä lämpötilan vaikutusta kolonnierotukseen tutkittiin rik-kihapon ja erotusmateriaalin välisillä kinetiikkakokeilla sekä synteettisellä CuSO4-liuoksella ja autenttisella ZnSO4-liuoksella tehdyillä kolonniajoilla. Työssä käytetyn erotusmateriaalin runko on silikapolyamiini ja sen funktionaali-sena ryhmänä toimii 2-aminometyylipyridiini. Lämpötilan ollessa 60 °C havaittiin erotusmateriaalin ja rikkihapon asettuvan tasapainoon kolme kertaa nopeammin kuin 25 °C:ssa. Lämpötilan nostamisella edelleen 90 °C:een ei havaittu olevan merkittävää vaikutusta tasapainon saavuttamisen nopeuteen. Kuparin läpäisykäyrän havaittiin jyrkentyvän lämpötilan noston vaikutuksesta niin autenttisella ZnSO4-liuoksella kuin synteettisellä CuSO4-liuoksella. Tämän oletettiin johtuvan kinetiikan nopeuden kasvusta sekä autenttisella liuoksella myös viskositeetin pienenemisestä. Lämpötilan vaikutuksesta on mahdollista käsitellä autenttista ZnSO4-liuosta 90 °C:ssa noin 3,5-kertaa enemmän kuin 25 °C:ssa, siten että liuoksesta saadaan poistettua lähes kaikki kupari. Nikkelin havaittiin lä-päisevän kolonnin kaikissa lämpötiloissa lähes välittömästi. Tästä syystä tutkittu erotusmateriaali ei sovellu nikkelin ja kuparin samanaikaiseen erottamiseen tutki-tusta autenttisesta ZnSO4-liuoksesta.

Zinc concentrate contains impurity metals, which have to be removed before elec-trolysis. Today this is made by cementation methods. Cementation could be re-placed by separation with chelating adsorbents, which gives better selectivity and is environmentally friendly. The purpose of this work is to investigate temperature dependency of nickel and copper column separation with chelating adsorbents. Temperature may influence the physical, chemical and electrochemical properties of solutions and adsorbents in column separation. Thus stoichiometry, kinetics or operational conditions of separation may vary with temperature. Temperature de-pendency of separation was investigated in this work by carrying out column se-paration experiments with synthetic CuSO4 solution and authentic ZnSO4 solution and kinetical experiments between separation material and sulfuric acid. The backbone of the used separation material is silicapolyamine and its functional group is 2-aminomethylpyridine. At 60 °C, it was observed that separation ma-terial and sulfuric acid reached equilibrium three times faster than at 25 °C. Rais-ing temperature to 90 °C did not have observable influence on kinetics. Breakthrough curves of copper were detected to steepen as temperature rose with synthetic CuSO4 solution and authentic ZnSO4 solution. This was assumed to re-sult from faster kinetics, and with authentic sulfate solution also viscosity proba-bly affected. At 90 °C it is possible to process about 3.5 times more authentic ZnSO4 solution than at 25 °C. Nickel was observed to penetrate column at all temperatures almost immediately. Separation material is not feasible in simulta-neous separation of nickel and copper from authentic ZnSO4 solution.