Bærekraftig Gjenvinning av Metaller fra Manganslam via Syreleaching

Abstract

I oppgaven ble effekten av ulike forsøksparametere på metallutbyttet fra leaching av manganslam undersøkt. Det ble gjort ved å syreleache 13 prøver hvor noen av parameterne ble holdt like og noen ble variert. Tre forskjellige syrekonsentrasjoner ble testet på tre forskjellige L/S-forhold, for totalt 9 prøver med disse variablene. 4 prøver ble leachet med ulike reaksjonstider, men med lik konsentrasjon og L/S-forhold for å undersøke effekt av reaksjonstid. Løsningene ble deretter separert fra restmaterialet med vakuumfiltrering med bünchertrakt. Det ureagerte restmaterialet fra de 13 prøvene ble deretter analysert med XRF, XRD og SEM-EDS for å avgjøre fasesammensetning og kjemisk innhold i prøvene. De filtrerte løsningene ble først fortynnet, så analysert med ICP-MS. Det som gjensto av restmateriale fra 4 av prøvene ble kalsinert ved 1050 °C for å undersøke effekt av kalsinering på restmaterialets sammensetning. Senere ble enda en prøve kalsinert, denne gangen ved 500 °C for å undersøke effekt av lavere temperatur. De kalsinerte prøvene ble analysert med SEM-EDS og XRD. Forsøket viste at utbyttet mangan i løsningene generelt øker med økning av alle forsøksparameterne i syreleachingen. Av de ulike forsøksparameterne hadde økningen av L/S-forhold størst effekt, der prøvene med størst L/S-forhold hadde rundt 60-70% gjenvinning av mangan. I prøvene som ble kalsinert ved 1050 °C ble MnSO_4 og MnCO_3 kalsinert til henholdsvis MnS og MnO, der forholdet mellom disse kan brukes til å avgjøre grad av leaching. Blyet i disse prøvene ble fordampet. Sink fordampet antagelig i 3 av de 4 prøvene som ble kalsinert på 1050 °C. I prøven, som ble kalsinert på 500 °C, ble fasene av mangan og sink kalsinert til hetaerolitt (ZnMn_2 O_4).

The project’s main goal was to characterise the effect of varying different leaching parameters on the yield of metals from acid leaching of manganese sludge, mainly manganese. 13 experiments were preformed, where some leaching parameters were varied, and some were kept constant. Three acid concentrations were tested on three pulp densities, for a total of 9 samples with these variables. 4 additional experiments were preformed which varied leaching duration but kept acid concentration and pulp density constant. After the acid leaching had finished, the leaching solutions were separated from the leaching residue by vacuum filtering using a büncher funnel. The leaching residue from all samples were characterised with XRD, XRF, and SEM-EDS, to determine chemical- and phase composition. The filtered leaching solutions were first diluted, and then analysed with ICP-MS. The leaching residues from 4 of the 13 samples were calcined at 1050 °C to determine the effect of high temperature on the residue. An additional sample was later calcined at 500 °C to determine the effect of a lower temperature. The calcined samples were analysed with XRD and SEM-EDS. Analysis showed that increasing any of the leaching parameters generally increased the yield of manganese to the solution. Of the relevant parameters, pulp density had the greatest effect on the yield. Results from ICPMS indicate 60-70% recovery of manganese at the highest pulp density. In the samples that were calcined at 1050 °C, MnCO_3 and MnSO_4 were calcined to MnO and MnS respectively. The ratio of the later two compounds in the calcined samples can be used to determine degree of leaching in the leached samples. The lead compounds in these samples appear to have completely evaporated. Compounds of zinc evaporated in 3 of the 4 samples. In the sample that was calcined at 500 °C, the compounds of manganese and zinc were transformed into hetaerolite (ZnMn_2 O_4).