Hydrometallurgiset kierrätysprosessit teollisessa ympäristössä

Abstract

Maailman siirtyessä kohti kiertotaloutta metallien kysyntä on jatkuvassa kasvussa, ja toissijaisten resurssien hyödyntäminen on kasvamassa merkittäväksi osaksi tätä siirtymää. Tämä kirjallisuuskatsauksena toteutettu kandidaatin tutkielma tarkastelee hydrometallurgian keskeistä roolia teollisessa mittakaavassa toteutuvassa metallien kierrätyksessä ja sen soveltamista erityyppisiin materiaalivirtoihin.

Tutkielmassa tunnistetaan kolme strategista materiaalivirtaa: arvometalleistaan arvokas sähkö- ja elektroniikkaromu, energiamurrokselle kriittisiä katodimetalleja sisältävä akkujäte sekä lopuksi materiaalikoostumuksiltaan monipuoliset teollisuuden sivuvirrat. Tutkielmassa esitellään myös näiden materiaalivirtojen käsittelyyn kaksi vallitsevaa teollista reittiä: olemassa olevaa sulattoinfrastruktuuria hyödyntävä integroitu pyrohydrometallurginen malli sekä erityisesti sekundäärimateriaaleille suunniteltu puhtaasti hydrometallurginen reitti.

Prosessireitin valintaan vaikuttavat syöttöaineen ominaisuudet, haluttu lopputuote ja olemassa oleva infrastruktuuri. Erityisesti puhtaasti hydrometallurginen lähestymistapa mahdollistaa korkeat talteenottoasteet ja erittäin puhtaiden kemiallisten lähtöaineiden tuotannon, jotka soveltuvat suoraan uusien tuotteiden valmistukseen ja edistävät aidosti suljettua kiertoa. Yhteenvetona hydrometallurgia on kehittynyt modernin kiertotalouden kulmakiveksi, jolla on korvaamaton rooli resurssitehokkuuden varmistamisessa.

As the world is rapidly moving towards a circular economy, the demand for metals is continuously increasing, and the utilization of secondary resources for metals is becoming a significant part of this transition. This bachelor's thesis, conducted as a literature review, examines the central role of hydrometallurgy in industrial-scale metal recycling and its application to different types of material streams.

This thesis identifies three strategic material streams: electrical and electronic scrap containing various precious metals, battery waste containing cathode metals critical for the energy transition, and finally industrial side streams with diverse material compositions. This thesis also presents two prevailing industrial routes for the recycling process of these material streams: an integrated pyro-hydrometallurgical model utilizing existing smelting infrastructure, and a purely hydrometallurgical route designed specifically for secondary material streams.

The process choice is determined by the properties of the feedstock, the desired product, and the existing infrastructure. A purely hydrometallurgical approach enables high recovery rates and productions of highly pure chemical starting materials which are directly suitable for manufacturing new products, promoting a truly closed circular economy. In summary, hydrometallurgy has become a cornerstone of the modern circular economy, playing an irreplaceable role in ensuring resource efficiency.