Extraction of High-Purity Silica from Industrial Biomass Ash using Low-Cost Hydrometallurgical Methods
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Agricultural biomass ash is considered a potential renewable source for silicon due to its abundance and carbon-neutral status. Barley biomass ash from a Spanish biomass power plant is currently being investigated for its potential as a possible silica source. The primary objective of this work is to refine the biomass ash using low-cost hydrometallurgical methods, such as acid leaching and water segregation, to assess if such techniques can sufficiently purify the biomass ash to the required level of 98 wt% SiO2 purity. The secondary objective of this work is to examine the effects of lixiviant type (water, HCl, H2SO4) and strength (0.1, 1, 5M HCl), as well as leaching time (1, 5h) and temperature (25, 50, 90 °C). The highest silica purity was achieved by utilizing water segregation prior to leaching the sample with 1M HCl for 5h at 90°C, in which the raw material was refined from 33.6wt% to 90.8wt%SiO2. The predominant residual elements, namely potassium (K), calcium (Ca),and aluminum (Al), accounted for approximately 7 wt% of the leached sample, indicating the presence of alumina silicates that can neither be removed through acid leaching nor water segregation.
Abstract [sv]
Jordbruksbiomassa-aska anses vara en potentiell förnybar källa till kisel på grundav dess överflöd och kolneutrala status. Kornbiomassa-aska från ett spanskt biomassakraftverk undersöks för närvarande med avseende på dess potential som en möjlig kiseldioxidkälla. Det primära syftet med detta arbete är att förädla biomassa-askan med hjälp av billiga hydrometallurgiska metoder, såsom syraurlakning och vattensegregering, förr att bedöma om sådana tekniker kan rena biomassan tillräckligt till den erforderliga nivån på 98 vikt% kiseldioxid. Det sekundära målet med detta arbete är att undersöka effekterna av urlakning med (vatten, HCl, H2SO4) och styrka (0,1, 1, 5M HCl), såväl som urlakningstid (1, 5h) och temperatur (25, 50, 90°C). Det högsta kiseldioxid innehållet uppnåddes genom att använda vattensegregering innan provet lakades med 1M HCl i 5 timmar vid 90°C, där råmaterialet raffinerades från 33.6 vikt% till 90.8 vikt% SiO2. De dominerande återstående elementen, nämligen kalium (K), kalcium (Ca) och aluminium (Al), stod för cirka 7 vikt% av det urlakade provet, vilket indikerar närvaron av aluminosilikater som varken kan avlägsnas genom syralakning eller vattensegregering.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 57
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:532
Keywords [en]
Agricultural waste, waste valorisation, HCl leaching, H2SO4 leaching, silicon, silica, biomass, biomass ash
Keywords [sv]
Jordbruksavfall, avfallsvalorisering, HCl-urlakning, H2SO4-urlakning, kisel, kiseldioxid, biomassa, biomassa-aska
National Category
Other Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354624OAI: oai:DiVA.org:kth-354624DiVA, id: diva2:1904366
Subject / course
Materials and Process Design
Educational program
Master of Science in Engineering
Supervisors
Examiners
2024-10-092024-10-092024-10-09Bibliographically approved