Organic lixiviants for metal recovery from industrial process residues

Promovendus/a: Thupten Palden

Promotor(en): Prof. dr. Koen Binnemans, Mevrouw Mercedes Regadío

De snelle uitputting van hoogwaardige ertsen, strengere milieuwetgeving en de wereldwijde transitie naar een circulaire economie stimuleren terugwinning van metalen uit afvalmaterialen. Tot deze afvalstromen behoren ook de residu’s die door de metallurgische industrie worden gegenereerd. Het terugwinnen van waardevolle metalen uit industriële procesresidu’s is een uitdaging omdat de metalen vaak in heel lage concentraties aanwezig zijn en in complexe matrices vervat zitten. Daarom is het belangrijk om een ​​proces te ontwikkelen dat selectief de gewenste metalen kan terugwinnen, terwijl de ongewenste metalen in het vaste residu achterblijven. In dit doctoraatsproefschrift werden organische uitloogmiddelen gebruikt om selectief waardevolle metalen terug te winnen uit industriële procesresidu’s. Als de uitloogmiddelen voornamelijk zijn samengesteld uit organische oplosmiddelen, zonder of in zeer beperkte aanwezigheid van water, kan het proces worden aangeduid als een solvometallurgisch proces. Solvometallurgie is een nieuwe tak van de extractieve metallurgie die niet-waterige solventen gebruikt in plaats van waterige.

Het eerste deel van dit doctoraatsproefschrift omvat de ontwikkeling van nieuwe solvometallurgische processen om selectief lood en zink terug te winnen uit jarosiet, afkomstig van hydrometallurgische processen in de zinkindustrie. Het bevat ijzer, lood, zink en lage concentraties aan waardevolle metalen zoals indium, germanium en zilver. Twee processen zijn ontwikkeld om deze waardevolle metalen uit het jarosiet terug te winnen. In het eerste proces werden ionische vloeistoffen, Aliquat 336 ([A336] [Cl]) en Cyphos IL 101 ([C101] [Cl]) in evenwicht gebracht met 0,5 mol L-1 waterstofchloride oplossing, gebruikt om selectief lood en zink uit het ijzerrijke residu te logen. In het tweede proces werd geconcentreerd methaansulfonzuur (MSA) gebruikt om lood en zink selectief te logen uit het jarosiet. In het tweede deel van het doctoraatsproefschrift werden organische uitloogmiddelen gebruikt om waardevolle metalen terug te winnen uit de residu’s van secundaire loodsmelterijen. Opnieuw zijn er twee processen ontwikkeld: één voor ijzerrijke matten en slakken, en één voor loodrijke krassen. In het eerste proces werd EDTA gebruikt als uitloogmiddelen om lood uit de matten en slakken terug te winnen. Deze residu’s zijn voornamelijk samengesteld uit ijzer en lood, maar bevatten ook kleine hoeveelheden tin, antimoon, nikkel en zink. In het tweede proces werd antimoon selectief uitgeloogd uit loodrijke gestolde slakken, waarbij 2 mol L-1 waterstofchloride in ethanol als uitloogmiddel werd gebruikt.

Er kan besloten worden dat de uitloging door organische uitlogingsmiddel een hogere selectiviteit vertoont voor de gewenste metalen met minimale mede oplossen van de matrixmetalen. De hoge selectiviteit van het organische uitlogingsmiddel was te wijten aan de selectieve reactiviteit van de organische uitlogingsmiddel ten opzichte van het gewenste metaal, of de selectieve oplosbaarheid van het opgeloste metaal in het organische uitlogingsmiddel. De hoge kosten van het gebruik van organische uitlogingsmiddel werden gecompenseerd door ze meermaals te recyclen en te hergebruiken.