antti porvali/ harvinaiset maametallit akuissa

Antti PorvaliMetallifoorumi IV 28.2.2017Porin yliopistokeskus

Harvinaiset maametallit akuissa

1

2

Projektin kulku• Metallifoorumi I

– Kirjallisuusselvitys• Metallifoorumi II

– Liuotuskokeet• Metallifoorumi III

– Liuotuskokeet ja saostuskokeita• Metallifoorumi IV

– Saostuskokeet loppuun

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

Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

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

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

Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

7

Saostuskokeet

• Talteenotto onnistuu käyttäen saostusagenttina esim. NaOH

• Muodostuva sakka on sulfaattipitoista

• Käytetty REE:n saostuksessa ryhmänä

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

Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

9

Ceriumin erotus

• Cerium(IV) selektiivinen talteenotto

• Ainoa REE(IV), joka on stabiili vesiluoksessa.

• Käyttökohteita– Katalyytit– Kiillotuspulverit

Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

10

Ceriumin erotus

Alkuperäinen sakka Prosessoitu sakka0

50

100

150

200

250

300P

itois

uus

(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

Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

12

>35 wt% REE

Antti Porvali Metallifoorumi IV 28.2.2017

Kiitos!

antti.porvali@aalto.fiAalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Kemian tekniikan ja metallurgian laitos