Odzysk metali szlachetnych tj. złota, platyny, palladu czy też rodu jest istotny głównie ze względów ekonomicznych ale również i ekologicznych. Wiadomym jest, że związki tych metali wykazują właściwości toksyczne, a w niektórych przypadkach również mutagenne. Dlatego procesy recyklingu tych metali muszą być prowadzone ze szczególną dbałością o środowisko naturalnego, którego częścią wszyscy jesteśmy.
Z punktu widzenia opłacalności prowadzonego procesu, odzysk powinien być przeprowadzony w możliwie najtańszy sposób umożliwiający wysoką efektywność przy niskich nakładach zarówno energetycznych jak i materiałowych. Ponadto otrzymywane w wyniku procesu odpady powinny być możliwe do utylizacji w równie prosty i bezpieczny sposób.
W procesach recyklingu stajemy przed dwoma podstawowymi wyzwaniami. Pierwszym z nich jest jak odseparować interesujące nas metale od pozostałych zanieczyszczeń (np. rozpuszczalnika). Drugim wyzwaniem jest sama separacji już odzyskanych metali na metale czyste. Wiadomym jest, że czystość metali ma kluczowy wpływ na ich cenę. Jednakże niejednokrotnie ze względów ekonomicznych (ale i nie tylko), korzystniejszym i ważniejszym jest sam odzysk i sprzedaż mieszaniny metali niż odzysk połączony z ich jednoczesną separacją. Najczęściej procesy oczyszczania są złożonymi i wieloetapowymi procesami. Obecnie wiele takich technologii zostało już opracowanych, dlatego też przedmiotem prowadzonych badań nie jest sam proces oczyszczania metali, ale odzysk tych metali z silnie rozcieńczonych roztworów wodnych. Odzysk z silnie rozcieńczonych roztworów wodnych w dalszym ciągu stanowi wyzwanie naukowe. Znane są metody separacji platyny od palladu, bazujące na wykorzystaniu różnicy w iloczynie rozpuszczalności ich soli amonowych. Jednak w wyniku takiego procesu generowane są odpady, które wciąż zawierają około 5g/L tych soli. Taka technologia jest obecnie stosowana w Mennicy Metale Szlachetne (Radzymin, Polska), gdzie do odzysku pozostałych w roztworze metali (tj. Pt, Pd oraz nieznacznych ilości Au) stosowanych jest kilka technologii, mimo to w dalszym ciągu firma notuje znaczące straty metali szlachetnych.
Poprzez silnie rozcieńczone roztwory należy rozumieć takie, w których stężenie poszczególnych metali jest niższe niż 10 mM, tj. np. dla Pt poniżej 2g/dm3. Warto tu zaznaczyć, iż w chemii zakłada się, iż składniki są trudno rozpuszczalne jeśli ich rozpuszczalność jest mniejsza niż 5g/dm3. Zatem, jak łatwo dostrzec, prace badawcze będą prowadzone w obszarze stężeń tych metali, w którym klasyczne metody strącenie zawodzą.
Prace badawcze każdorazowo prowadzone będą w modelowych roztworach wodnych zawierających jony metali szlachetnych o stężeniu poniżej 10mM w środowisku kwaśnym tj. pH poniżej 3 i zawierającym jony chlorkowe. Obecność jonów chlorkowych i odczyn kwaśny determinuję formę występowania jonów tych metali. Każdorazowo występują one w formie kompleksów chlorkowych lub kompleksów mieszanych (akwa- lub hydrokso- kompleksy) w zależności od stężenia jonów chlorkowych oraz pH.
Cele projektu:
- Opracowanie modelu matematycznego wysokociśnieniowego reaktora przepływowego ze złożem porowatym do odzysku metali szlachetnych z silnie rozcieńczonych roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe.
- Budowa prototypowej instalacji i walidacja opracowanego modelu, celem wytworzenia wiedzy umożliwiającej budowę instalacji w skali technicznej
Odzysk metali szlachetnych z kolumny sorpcyjnej, możliwy jest na dwa sposoby:
- Spopielenie sorbentu. Metoda ta jest powszechnie stosowana. Obecnie są dostępne żywice jonowymienne, z których odzysk metali szlachetnych możliwy jest wyłącznie na tej drodze.
- Wymywanie (elucja), przy użyciu stężonych kwasów mineralnych. Metoda ta jest technicznie możliwa, jednak powoduje generowanie kolejnej partii odpadów, co zmniejsza jej atrakcyjność z punktu widzenia finansowego.
Efektem końcowym będą zgłoszenia patentowe (minimum 1) oraz wiedza know-how (minimum 1) z zakresu modelowania i budowy reaktorów przepływowych wysokociśnieniowych do odzysku metali szlachetnych z silnie rozcieńczonych roztworów wodnych.
Istnieje duże zapotrzebowanie na tego typu technologię. Świadczy o tym fakt iż każdorocznie w Szwajcarii, do ścieków trafia około 40 kg złota i bliżej nieokreślona ilość innych metali szlachetnych. W Polsce KGHM oraz wspomniana Mennica Metale Szlachetne, również notują znaczne straty metali szlachetnych w tym zakresie. Powstało również kilka mniejszych firm, również zajmujących się recyklingiem metali nieżelaznych np. POLBLUME, Elemental Holding S.A, które mogą być zainteresowane obniżeniem strat w ich technologiach.
W efekcie końcowym, AGH w Krakowie, będzie mogło poszerzyć zakres świadczonych usług o doradztwo specjalistyczne w zakresie odzysku metali szlachetnych, jak również, gotowej technologii do wdrożenia.
