Arvokkaiden metallien talteenotto käytetyistä katalyyteistä

Abstract

Tämän kandidaatintyön aiheena oli tutkia erilaisia menetelmiä arvokkaiden metallien talteenottoon sekundääriraaka-aineista. Työ rajattiin koskemaan harvinaisia maametalleja sekä platinaryhmän metalleja. Lisäksi sekundääriraaka-aineissa keskityttiin erityisesti käytettyihin katalyytteihin ja metallien talteenottoon niistä erilaisilla menetelmillä. Työ on osa tekniikankandidaatintutkintoa ja se on toteutettu kirjallisuuskatsauksena.

Arvokkaita metalleja löytyy erilaisista primäärilähteistä maaperästä, mutta niiden resurssit ovat epätasaisesti jakautuneita. Primäärilouhinta on myös kallista ja arvokkaiden metallien pitoisuudet voivat olla hyvinkin pieniä. Vihreän siirtymän ja teknologian kehityksen seurauksena arvokkaiden metallien kysyntä on lisääntynyt maailmanlaajuisesti. Sekundääriraaka-aineiden käyttö arvokkaiden metallien raaka-ainelähteenä on kiinnostavaa, sillä ne sisältävät suhteellisen suuria määriä arvokkaita metalleja ja niiden hyödyntäminen on kaikille mahdollista. Sekundääriraaka-aineiden hyödyntäminen on erityisen tärkeää maille, joilla ei primäärivarantoja ole ja erilaiset poliittiset jännitteet heikentävät tuontia.

Metalleja voidaan ottaa talteen sekundäärilähteistä, kuten käytetyistä katalyyteistä erilaisilla menetelmillä. Yleisiä menetelmiä ovat pyro- sekä hydrometallurgiset menetelmät, mutta lisäksi on myös muita menetelmiä, jotka perustuvat esimerkiksi komponenttien erilaisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Menetelmän valintaan vaikuttaa raaka-aine ja sen metalli-sisältö sekä talteen otettavat metallit. Jokaisella menetelmällä on myös hyvät ja huonot puolensa. Yleisesti ottaen pyrometallurgiset menetelmät vaativat paljon energiaa ja tuottavat haitallisia savukaasuja, mutta ovat tehokkaita. Myös hydrometallurgisissa prosesseissa syntyy haitallisia jätteitä esimerkiksi käytetyistä liuottimista. Haastavaa talteenotosta tekee se, että erilaisten katalyyttien metallisisällöt vaihtelevat, jolloin yleisen toimivan talteenottoprosessin luominen on hankalaa.

Arvokkaiden metallien talteenotto on tärkeää ja välttämätöntä tulevaisuuden kannalta. Tämän työn tarkoituksena oli tutustua erilaisiin menetelmiin, joiden avulla voidaan talteen ottaa arvokkaita metalleja käytetyistä katalyyteistä. Talteenotolle ei ole yhtä oikeaa tapaa, vaan menetelmän valintaan vaikuttavat monet seikat. Oikean menetelmän ja prosessin luominen vaatii kompromisseja ympäristöystävällisyyden, taloudellisen kannattavuuden ja tehokkuuden väliltä. Tutkimusten ja tietotaidon kehittyessä tulevaisuudessa toivottavasti tullaan löytämään yleisesti toimiva sekä tehokas menetelmä arvokkaiden metallien talteenotolle.

The subject of this bachelor’s thesis is studying the different recovery methods of recovering valuable elements from used secondary resources. The subject was limited to applying only to rare earth elements and platinum group metals. On the secondary resources the focus was on used catalysts and recovering metals from them with different methods. Thesis is part of Bachelor’s degree of science in Technology and was carried our as a literature review.

Valuable elements can be found in different primary sources from earth, but their resources are unevenly distributed. Primary mining is also expensive, and the concentration of valuable elements can be small. With the development of green transition and technology the demand for valuable elements have increased globally. Usage of secondary resources as a valuable element source is interesting, because they contain relatively large amounts of valuable elements and taking advantage of them is available for everyone. Taking advantage of the secondary resources is particularly important for the countries which have no primary sources or have their importation weakened by political tensions.

Elements can be collected from secondary sources, like used catalysts, with different methods. Common methods are pyro- and hydrometallurgic methods, but there are also other methods that are based on the differences on the physical properties of the components. The selection of the method is influenced by the raw material, its metal contents and the recovered metal. Every method has its pros and cons. Generally, pyrometallurgic methods require a lot more energy and produce harmful flue gases, but they are efficient. Hydrometallurgic processes also produce hazardous waste for example from the used solvents. The metal contents of different catalysts vary, which makes the creation of working recovery method difficult.

The recovery of valuable elements is important and inevitable in terms of the future. The purpose of this thesis is to get familiar with different recovery methods of valuable elements from used catalysts. There is not one correct way and the selection of the right method is being influenced by multiple different factors. Creation of the right method and process requires compromises between environmental friendliness, economical and efficient. As research and know-how develop in the future, we hope to find a universally functional and efficient method for the recovery of precious metals.