Behaviour of trace elements in copper smelting processes - LA-ICP-MS as a tool for sample characterisation

Julkaisun otsikon käännös: Hivenaineiden käyttäytyminen kuparinsulatusprosesseissa - LA-ICP-MS työkaluna näytteiden analysoimisessa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Nopeasti kasvavaa tarvetta metalleille, joita käytetään akuissa, elektroniikassa sekä uusiutuvan energian tuotannossa, ei voida kattaa pelkästään louhimista ja primäärituotantoa lisäämällä. Jotta metallien riittävyys voidaan paremmin turvata ja päästä lähemmäs kiertotaloutta, elinkaarensa päässä olevien tuotteiden kierrätystä ja metallien talteenottoa niistä tulee lisätä merkittävästi. Yksi varteenotettava vaihtoehto useiden metallien kierrätykselle on käyttää olemassa olevia primääri- ja sekundäärikuparisulattoja. Monet näistä on optimoitu primääririkasteiden käsittelemiseen, minkä vuoksi tarvitaan enemmän tutkimusta ymmärtääksemme sekundääristen raaka-aineiden lisäämisen vaikutukset prosesseihin. Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena oli selvittää usean, sekundääriraaka-aineissa läsnä olevan hivenainemetallin (Ir, Mo, Pb, Re, Sn, Sb, Te, Ga, In, La, Nd, Li, Co, Mn) käyttäytymistä laboratoriomittakaavan kokeissa. Näiden metallien jakautumista tutkittiin termodynaamisessa tasapainossa tai ajan funktiona 1300 °C:ssa, ja teollisten kuparinsulatusprosessien olosuhteita simuloitiin käyttämällä useaa eri kaasuatmosfääriä. Faasikohtaiset alkuaineiden pitoisuudet analysoitiin käyttäen kolmea suoraa faasi-analyysitekniikkaa: pyyhkäisyelektronimikroskooppi–energiadispersiivinen röntgenspektroskopia (SEM-EDS), elektronisäde–mikroanalyysi (EPMA) sekä laserablaatio–induktiivisesti kytketty plasma–massaspektrometria (LA-ICP-MS). Näistä viimeisimmällä voidaan analysoida erittäin pieniä hivenainepitoisuuksia tarkasti eri faaseista. Jakaumakerroin (L = m.% alkuainetta metalliseoksessa tai kivessä / m.% alkuainetta kuonassa) on kätevä tapa esittää ja vertailla eri hivenaineiden käyttäytymistä. Osa työn jakaumakerrointuloksista edustaa ensimmäisiä kirjallisuudesta löytyviä arvoja, ja osa parantaa huomattavasti aiemmin raportoitujen tulosten tarkkuutta. Galliumin, indiumin ja lantaanin jakaumakertoimille kuparikivien ja rautasilikaattikuonien välillä ei löytynyt vertailuarvoja aiemmin julkaistusta kirjallisuudesta, kuten ei myöskään litiumin ja lantaanin jakaumakertoimille kupariseoksen ja korkea-alumiinioksidisen rautasilikaattikuonan välillä. Mangaanin osalta uudet tulokset osoittavat selvästi aiemmin raportoiduista tuloksista pienempiä jakaumakertoimia eli mangaani jakautuu erittäin vahvasti kuonaan. Tulosten parempi tarkkuus ja luotettavuus johtuvat suorien faasianalyysitekniikoiden käytöstä sekä LA-ICP-MS tekniikan alhaisista määritysrajoista. Tässä väitöskirjassa raportoituja tuloksia voidaan soveltaa teollisuudessa, kun suunnitellaan, optimoidaan, mallinnetaan ja arvioidaan prosesseja esimerkiksi elektroniikkaromun ja käytettyjen akkujen kierrätykseen teollisessa mittakaavassa.
Julkaisun otsikon käännösHivenaineiden käyttäytyminen kuparinsulatusprosesseissa - LA-ICP-MS työkaluna näytteiden analysoimisessa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Jokilaakso, Ari, Vastuuprofessori
  • Taskinen, Pekka, Ohjaaja
  • Jokilaakso, Ari, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0583-4
Sähköinen ISBN978-952-64-0584-1
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • kuparinsulatus
  • jakautuminen
  • kierrätys
  • kiertotalous

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Hivenaineiden käyttäytyminen kuparinsulatusprosesseissa - LA-ICP-MS työkaluna näytteiden analysoimisessa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä