Katalysaattorin sisältämien platinaryhmän metallien kloridiliuotus

Abstract

Platinaryhmän metallit ovat harvinaisia arvometalleja, jotka esiintyvät maaperässä todella pienillä pitoisuuksilla (0,04–1,5 ppb). Tämä aiheuttaa ristiriidan, sillä platinaryhmän metalleja käytetään yhteiskunnalle merkittävissä käyttökohteissa, kuten lääketieteessä, energiantuotannossa ja polttomoottoriajoneuvojen katalysaattoreissa. Näiden metallien primäärituotanto ei ole kuitenkaan kestävällä pohjalla, ja metalleja kierrätetään aivan liian vähän niiden kysyntään nähden.

Tässä kirjallisuustutkielmassa perehdyttiin platinaryhmän metalleihin sekä niiden käyttökohteisiin. Sekundäärimateriaaleista katalysaattori on merkittävin näitä metalleja sisältävä komponentti. Tämän johdosta erityisesti katalysaattorin sisältämien platinan, palladiumin ja rodiumin talteenottoa tarkasteliin liuotuksen avulla. Tutkielmassa perehdyttiin sähkökemiallisen liuotuksen perusteisiin, sekä liuokseen vaikuttaviin tekijöihin. Työssä selvitettiin, miten metalleja voidaan liuottaa, ja miksi kloridiliuotus on kiinnostava menetelmä arvometallien liuotuksessa.

Kloridiliuotukselle tyypillisiä ominaisuuksia arvioitiin liuotustehokkuuden näkökulmasta. Tutkiemassa selvitettiin miten erilaiset muuttujat kuten liuoksen lämpötila, pH, kiintoainepitoisuus, liuotusaika ja partikkelikoko vaikuttivat platinan, palladiumin ja rodiumin saantoihin kloridiliuotuksessa. Katalysaattorin kloridiliuotuksiin perustuvien tutkimusten pohjalta työssä koottiin taulukko yhteenvetona liuotukseen vaikuttavista muuttujista. Liuotuksen saannon kannalta merkittävimpien muuttujien todettiin olevan liuoksen pH, lämpötila sekä kloridi-ionikonsentraatio.

Platinum group metals (also classified as precious metals) are rare elements that occur in extremely low grades (0,04–1,5 ppb) in the soil. However, they play a crucial role in modern society, creating contradiction between supply and demand. Platinum group metals can be found in various sectors such as medicine, energy and automotive industry. Compared to secondary production, the primary production of platinum group metals causes significant amount of emissions and consumes a lot of energy. Also, secondary production does not meet the growing demand of those metals.

This thesis examined platinum group metals and their applications. Regarding to secondary applications, automotive catalyst is the most notable component containing platinum group metals. Due to its high contents of platinum, palladium and rhodium, the recovery of these metals was studied via leaching. Also, this thesis studied fundamentals of electrochemical leaching and factors affecting the efficiency of leaching. This thesis examinated how metals can be leached, and why chloride leaching is a method of interest.

Typical features of chloride leaching were observed from the perspective of leaching efficiency. The thesis clarified how different variables, such as temperature, pH, pulp density, leaching time and particle size, affected recovery rates of Pt, Pd and Rh. Based on previous studies of spent automotive catalyst’s chloride leaching, a table of different variables affecting leaching efficiency were gathered as a summary. The most notable variables were noted to be temperature, pH and concentration of chloride ions.