Väitös materiaalien prosessoinnin alalta, DI Anssi Karppinen

Väitöskirjan nimi: Leaching of gold and battery metals from industrial tailings

Väittelijä: Anssi Karppinen
Vastaväittäjä: Prof. Kostas Komnitsas, School of Mineral Resources Engineering, Technical University of Crete, Kreikka
Kustos: Prof. Mari Lundström, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Fossiilisten polttoaineiden käytön vähentäminen ja sitä seuraava yhteiskunnan sähköistyminen on muutos, joka sitoo runsaasti metalleja. Samaan aikaan kriittisten metallien malmipitoisuudet pienenevät ja useiden metallien kierrätystehokkuus on edelleen vaillinaista. Primäärimalmien ja kierrätysmetallien lisäksi metallurgiset prosessit tuottavat erilaisia sivuvirtoja, kuten rikastushiekkaa, kuonaa, pölyjä, sakkaa ja romua, jotka sisältävät arvokkaita metalleja, joita ei oteta täysimääräisesti talteen. Malmipitoisuuksien pienentyessä sivuvirtojen metallipitoisuudet ovat yhä vertailukelpoisempia malmien metallipitoisuuksien kanssa.

Rikastushiekka on primäärituotannon jäännösmateriaalia, jossa malmin vähäarvoinen osa erotetaan arvokkaasta rikasteesta. Rikastushiekkaa tuotetaan tyypillisesti vaahdotusprosesseissa, jossa malmin metallirikas osa päätyy ylitteeseen, kun taas rikastushiekkaa jää pohjavirtaan. Myös muita jätetyyppejä on kutsuttu rikastushiekaksi, kuten esimerkiksi kullan syanidiliuotuksesta syntyvää liuotusjäännöstä. Nämä varastoidaan tyypillisesti altaissa tai kuivataan ja kasataan kaivosalueen lähelle. Rikastushiekan kumulatiivinen varastointi vaatii runsaasti tilaa ja voi aiheuttaa ympäristöongelmia mm. happaman kaivosvaluman tai altaan murtuman vuoksi.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan sulfidimalmeista peräisin olevien rikastushiekkojen liuotusta. Tavoitteena oli liuottaa arvokkaita metalleja – kultaa, kobolttia, nikkeliä ja kuparia – happaman kloridi- ja sulfaattiliuotuksen avulla. Lisäksi tutkittiin rikastushiekan käyttämistä pelkistimenä liuotettaessa metalleja akkujen katodimateriaaleista, jotta akkumetallit voitaisiin liuottaa samanaikaisesti molemmista tutkituista raaka-aineista.

Tulokset osoittivat, että huomattava osuus metalleista on mahdollista liuottaa jo louhitusta ja prosessoiduista materiaaleista vaikkakin täydellinen talteenotto on haastavaa. Kloridiliuotus voi tuoda lisäarvoa perinteiseen kullan syanidiliuotusprosessiin, sillä kloridiliuotus on tehokkaampi liuotin kullalle niukkaliukoisista mineraaleista. Tyypilliset matala-arvoiset sulfidimineraalit rikastushiekoissa, pyriitti ja pyrrotiitti, voivat toimia pelkistimenä akkujätteen liuotusprosessissa. Samanaikaisesti lisää akkumetalleja voidaan liuottaa rikastushiekasta. Tämä löytö osoittaa, että akkukierrätysprosessi on teknisesti mahdollista integroida osaksi kaivosteollisuutta, joka tuottaa akkumetalleja sulfidimineraaleista.

Avainsanat: litiumioni akku, pyriitti, pyrrotiitti, hapetin, pelkistin

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc 

Yhteystiedot:
anssi.karppinen@aalto.fi