JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Vanadiini on arvokas ja tärkeä metalli muun muassa teräs-, kemian- sekä energiateollisuudelle. Terästeollisuus kuluttaa tuotetusta vanadiinista yli 90 %. Vanadiini on myös erittäin kriittinen metalli, vaikka sitä on runsaasti maankuoressa. Se on levinnyt maankuoreen laajasti ja harvaan, joten sen talteenotto primaariraaka-aineesta on kallista.

Yleisesti käytössä oleva vanadiinin talteenottomenetelmä koostuu kuonan pasutuksesta, liuotuksesta, liuoksen puhdistuksesta ja vanadiinin erottamisesta sekä saostamisesta. Pasutuksella vanadiini voidaan hapettaa korkeammille hapetusluvuille (+IV, +V). Pasutuksen aikana mineraalifaasit, joissa vanadiini on kuonassa, voivat hajota. Hapetus voidaan tehdä myös nestefaasihapetuksella. Liuotus voidaan tehdä happo-, emäs- tai ammoniumsuolaliuotuksella. Vanadiinin liukoisuus kasvaa hapetusluvun kasvaessa, joten vanadiini pyritään liuottamaan kuonasta vanadaattina. Liukenemiseen vaikuttavat kuonan koostumus, ympäristön olosuhteet sekä valitut liuotusolosuhteet.

Tutkielmassa esitetyt tutkimustulokset osoittavat, että happoliuotus oli tehokas, mutta ei selektiivinen. Lisäksi happoliuotuksen jälkeen tarvittin ylimääräisiä reagensseja vanadiinin kiteyttämiseksi ammoniumvanadaattina. Emäsliuotus oli selektiivisempi, mutta vanadiinin saanto ei yltänyt happoliuotuksen tasolle. Erotus- ja puhdistusvaiheita sekä ylimääräisiä reagenssilisäyksiä tarvittiin usein myös emäsliuotuksen jälkeen. Ammoniumsuolaliuotus osoittautui selektiiviseksi ja ei edellyttänyt liuotusvaiheen jälkeen erityisiä puhdistusvaiheita. Ylimääräisiä reagenssilisäyksiä ei tarvittu. Lisäksi ammoniumsuolaliuotuksessa uuttoliuos voitiin kierrättää. Tutkimukset osoittivat, että vanadiini on potentiaalinen alkuaine hyödynnettäväksi uusiutuvan energian varastointiteknologiassa, kuten läpivirtausakuissa. Modifioituja vanadiiniyhdisteitä on ehdotettu myös litiumioniakkujen katodimateriaaleiksi. Esitettyjen tutkimusten pohjalta voidaan arvioida, että vanadiiniyhdisteiden käyttötarve mitä todennäköisemmin tulee nousemaan tulevaisuudessa. Tämän takia vanadiinin talteenottoa terästeollisuuden sivuvirroista on hyödyllistä tutkia.