Thermodynamic modelling of aqueous metal sulfate solutions

Julkaisun otsikon käännös: Metallisulfaattipitoisten vesiliuosten termodynaaminen mallinnus

Petri Kobylin

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Hiili- ja metallisulfidikaivosten happamat suotovedet ovat pitkään olleet merkittävä ympäristöongelma. Kierrätyksen ja materiaalien uudellenkäytön vaatimukset ovat kasvaneet huomattavasti erityisesti EU:ssa. Neutraloidun maa-aineksen vieminen täyttömaaksi ei ole enää mahdollista. Tarvitaan siis tehokkaita menetelmiä rikkihapon ja metallisulfaattien kierrättämiseksi ja uudelleen käyttämiseksi sivuvirroista. Kehitettäessä vaihtoehtoisia ratkaisuja tarvitaan parempaa ymmärrystä MeSO4–H2SO4–H2O (Me = Mn, Ni, Fe) systeemien termodynaamisesta käyttäytymisestä. Tässä työssä on kehitetty FeSO4–H2SO4–H2O, NiSO4–H2SO4–H2O ja MnSO4–H2O systeemien termodynaamisesti konsistentti tietokanta, jolla voi mm. laskea metallisulfaattien liukoisuuksia laajalla lämpötila- ja konsentraatioalueella. Vesiliuosten epäideaalisuus on huomioitu mallissa Pitzerin keskiaktiivisuuskerroinmallilla. Kidevedellisten metallisulfaattisuolojen termodynaamiset arvot uudelleenarvioitiin tässä työssä. Yllä olevien systeemien aikaisempia mallinnuksia tarkasteltiin myös kriittisesti tässä työssä. Nykyinen malli esittää metallisulfaatti-vesi systeemien kokeelliset havaintotulokset lämpötilaväleillä -2–220 °C (FeSO4), -3–220 °C (NiSO4) ja -11–175 °C (MnSO4) sekä konsentraatioalueella puhtaasta vedestä kiteisen metallisulfaatin saostumisrajalle. Mallilla voi laskea liukoisuudet, keskiaktiivisuuskertoimet, veden aktiivisuuden, liuoksen entalpian ja lämpökapasiteetin sekä hydraattien dissosioitumispaineet tarkasti, mutta mallilla on rajoituksensa yli 100 °C lämpötiloissa kokeellisen tiedon niukkuudesta johtuen. Malli esittää myös saatavilla olevat FeSO4–H2SO4–H2O ja NiSO4–H2SO4–H2O systeemien kokeelliset liukoisuusarvot tarkasti 100 °C ja rikkihappopitoisuuteen 10 mol/kg asti. Malli ennustaa myös hyvin liukoisuusmittauksia laimeissa rikkihappopitoisuuksissa ja korkeissa 160–250 °C lämpötiloissa.
    Julkaisun otsikon käännösMetallisulfaattipitoisten vesiliuosten termodynaaminen mallinnus
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Taskinen, Pekka, Vastuuprofessori
    • Taskinen, Pekka, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5055-3
    Sähköinen ISBN978-952-60-5056-0
    TilaJulkaistu - 2013
    OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

    Tutkimusalat

    • mallinnus
    • Pitzerin yhtälö
    • metallisulfaatti
    • aktiivisuus
    • CALPHAD menetelmä

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Metallisulfaattipitoisten vesiliuosten termodynaaminen mallinnus'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä