Kullan liuottaminen kuningasvedellä piirilevyromun esikäsittelyprosessissa syntyneestä pölystä

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Date
2016-10-31
Department
Major/Subject
Materiaalien prosessointi
Mcode
MT3002
Degree programme
MTE - Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
104 + 15
Series
Abstract
Sähkö- ja elektroniikkaromun materiaalivirrat ovat valtavia ja niiden oletetaan kasvavan tulevaisuudessakin. Kierrätyksellä on iso rooli metallien saatavuuden varmistamisessa tuleville sukupolville. Lainsäädäntö ja taloudelliset kannustimet ohjaavat kierrätystä ja kullan muodostama arvo sähkö- ja elektroniikkaromulle on huomattava. Kullan kierrätys sähkö- ja elektroniikkaromuvirrasta olevasta piirilevyromusta tulee optimoida kullan kierrätysvirroissa pysymisen takia. Kullan rikastuminen piirilevyn esikäsittelyprosessissa syntyviin pölyihin on haaste sekä taloudellisesta että terveydellisestä näkökulmasta. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli tutkia kullan massatasetta liuotettaessa piirilevyromun esikäsittelyssä syntynyttä pölyä. Ensimmäinen osatavoite oli selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat kullan liuotuksessa massataseeseen ja toinen osatavoite oli tutkia kullan saantoa ja kinetiikkaa sekä niihin liittyviä epävarmuustekijöitä. Liuotusmenetelmänä käytettiin kuningasvesiliuotusta ja liuotuskokeet suoritettiin panosliuotuskokeina. Suurin saanto kullalle panosliuotuskokeissa neljän tunnin liuotuksella oli 6,35 %. Suurin saanto saatiin panosliuotuskokeessa, jonka parametrit olivat seuraavat. Liuotuksen raaka-aineena käytettiin alkuperäistä käsittelemätöntä näytettä, jonka massa oli 45,5 grammaa. Kuningasveden kokonaisvahvuus oli 48 % ja liuotuslämpötila 75 °C. Kullan huonon saannon ja erikoisen kineettisen käyttäytymisen syyksi epäiltiin joko kilpailevien perusmetallien liukenemisesta, tinan muodostaman hapon negatiivista vaikutusta kullan liukenemiseen tai preg-robbing -ilmiön aiheuttamaa liuenneen kullan adsorptiota. Kullan massataseesta katoamisen ja suodatetussa kiintoaineessa olevan kullan massan välillä todettiin olevan yhteys. Kullan katoaminen massataseesta oletettiin johtuvan analyysiin liittyvistä epävarmuustekijöistä ja mittavirheestä. Kullan massataseen tutkimuksessa kullan pitoisuuden huomattiin olevan tiettyjen kokeiden osalta huomattava suodatetun kiintoaineen pesuvedessä. Ilmiön syyksi epäiltiin kirjallisuuden perusteella ainakin osittain kullan saostumista käytettyyn suodattimeen. Tyhjän reaktorin liuotuskokeilla tutkittiin panosliuotuskokeen jälkeistä reaktoriin jäänyttä kullan massaa. Tyhjän reaktorin liuotuskokeiden perusteella reaktoriin jääneen kullan määrä oli osassa kokeita huomattava liuokseen siirtyneeseen kultapitoisuuteen verrattuna. Ilmiön syyksi epäiltiin kirjallisuudessa esitettyä kullan saostumista lasipinnalle.

The mass flows of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) are very high and it is expected to grow in the future. The legislation and the economic incentives are one of the most important drivers in WEEE recycling. Gold has a major influence in WEEE recycling economics and the recycling processes must be optimized so that the gold can be recovered efficiently. Gold has an enrichment tendency to low particle sizes such as dust generated in circuit board scrap pre-treatment process. In addition to gold loss the dust can cause several health issues. The main objective of this master’s thesis was to examine the mass balance of gold when leaching dust generated in printed circuit board scrap pre-treatment process and what are the factors affecting the dissolution rate and kinetics. Leaching experiments were conducted as batch leaching in leaching reactors using aqua regia. The highest gold recovery rate in four hour leaching experiment was 6.35% and it was achieved with following parameters. The mass of the non-pretreated sample was 45.5 grams. The concentration of aqua regia was 48% and the leaching temperature was 75 °C. The overall results in gold recovery rate were poor and gold showed strange behaviour in terms of kinetics. It was believed that the reason for poor results and the strange kinetic behaviour was due to dissolution of competing base metals, metastannic acid created by tin and adsorption of gold caused by preg-robbing phenomena. The mass balance of gold was examined in leaching experiments. The mass of gold disappeared from the mass balance was vast in some experiments and correlation between gold loss and the mass of gold in filtered cake was observed. It was believed that this phenomenon was due the uncertainty factors in gold analytics. The amount of gold in filtered cake washing water was very high in some experiments. It was assumed due to literature that this effect can be explained by the gold precipitation to the filter used in filtering of the solution. After certain leaching experiments the reactor was leached afterwards. The amount of gold remained in the reactor was comparatively high in some experiments especially when compared to the amount of gold in the leached solution. It was believed that the relatively high amount of gold remained in the reactor can be explained by the gold precipitation to certain surfaces presented in literature.
Description
Supervisor
Lundström, Mari
Thesis advisor
Kaartinen, Tommi
Bachér, John
Keywords
sähkö– ja elektroniikkaromu, massatase, saanto, kinetiikka
Other note
Citation