Rikastusprosessin suunnittelu ja testaus on tärkein vaihe malmien kokonaisvaltaiseen hyödyntämiseen ja rikastushiekkojen turvalliseen hallintaan
Mineraaliset raaka-aineet ovat elintärkeitä nyky-yhteiskunnassa: lähes kaikki mikä ei kasva, pitää kaivaa – ja mineraaleja tarvitaan lannoitteissakin. Mineraaleja yhteiskunnalle tuottavat kaivokset tuottavat myös paljon sivuvirtoja, ellei entistä useampia mineraaleja onnistuta hyödyntämään samalla kertaa. On olennaista suunnitella ja testata prosessi niin, että jätteen sekä haitallisten aineiden määrä minimoidaan ja saadaan mahdollisimman paljon arvoaineita talteen. Tässä auttaa Geologian tutkimuskeskuksen kiertotalouden ja mineraaliprosessoinnin koetehdas- ja laboratoriokokonaisuus GTK Mintec. Lisäksi GTK Mintecissä voi tutkia ja testata myös kaivannaisjätteiden ja muiden raaka-aineiden prosessointia. Jätteen pitkäaikaisen käyttäytymisen ennakointiin taas saa tietoa GTK SMARTTEST -testialustan avulla.
Mineraaliset raaka-aineet ovat välttämättömiä nykyaikaisille yhteiskunnille ja ihmisten hyvinvoinnille. Suurin osa ympärillämme olevista asioista perustuu kaivostoiminnan tuottamiin raaka-aineisiin. Mineraalien ja kaivostoiminnan kysyntä kasvaa nopeasti nykyisen energiasiirtymän vuoksi. Kaivoshankkeet tuottavat kuitenkin usein suuria määriä mineraalijätettä, jota ei ole onnistuttu hyödyntämään. Jos näitä mineraalijätteitä ei hallita asianmukaisesti, niiden pitkäaikaisessa varastoinnissa voi olla riskejä. Jätteiden hävittäminen ja hallinta voivat siten olla huomattava kustannus kaivoshankkeille.
Kaivosjätteiden hallinnan riskit, kustannukset ja tilantarve halutaan minimoida sekä maksimoida louhitun ja prosessoidun malmin arvo. Siksi kaivoshankkeet pyrkivät yhä enemmän minimoimaan jätteen määrää prosesseissaan.
”Tämä tehdään suunnittelemalla mahdollisimman monelle malmin mineraalille käyttötarkoituksia, jotka ovat teknologisesti ja taloudellisesti toteutettavissa. Jäljelle jääviä mineraalijätevirtoja muokataan edelleen prosessissa, yleensä poistamalla haitallisia komponentteja, jotta jätteiden hallinta olisi turvallista ja kustannustehokasta”, kertoo tutkimusprofessori Tommi Kauppila, GTK.
Kokonaisvaltainen hyödyntäminen suunnitellaan rikastusprosessiin
GTK Mintec sijoittuu tärkeään kohtaan kaivoshankkeiden päätöksentekoa, sillä se suunnittelee kestäviä prosesseja kaikenlaisille malmeille. Tutkimusta ja testausta voidaan hyödyntää niin uusien kaivosprojektien suunnittelussa kuin käynnissä olevien kaivosten kehittämisessä tai suljettujen kohteiden uudelleen prosessoinnissa.
Yksityiskohtainen mineraloginen tutkimus muodostaa perustan louhitun aineksen kokonaisvaltaiselle hyödyntämiselle. Prosessi alkaa materiaalin koostumuksen ja mineralogisten ominaisuuksien ymmärtämisellä.
”Kun asiakas tuo meille näytteen tutkittavaksi, suoritamme mineralogiset analyysit käyttämällä muun muassa pyyhkäisyelektronimikroskopiaan perustuvia automatisoidun mineralogian järjestelmiä. Olemme kehittäneet edistyneitä työkaluja maksimoidaksemme automatisoidun mineralogian tuottamien tietojen potentiaalin, mikä tehostaa rikastushiekkojen hyödyntämisen selvittämistä”, sanoo tutkija Miradije Rama, GTK.
Tämä lähestymistapa antaa kattavan käsityksen tutkittavien rikastushiekkojen käyttökelpoisuudesta, ei vain näytemateriaalin mineralogiasta, heti tutkimuksen alusta alkaen. Automatisoidun mineralogian tietojen ja mineraalien hyödyntämistä silmällä pitäen kerättyjen tietokantojen yhdistäminen tarjoaa alustavaa tietoa materiaalin rikastamispotentiaalista, haitallisista komponenteista ja soveltuvuudesta erilaisiin käyttötarkoituksiin. Näitä tietoja voidaan hyödyntää edelleen esimerkiksi prosessointitutkimuksissa ja muissa sovelluksissa.
GTK Mintecin koetehtaan tehdasmittakaavan koeajot täydentävät tietoa kestävimmästä tavasta erottaa arvoaineet ja näin tukee investointipäätöksen tekemistä.
Aiemmin louhitun malmin arvoaineita on saattanut päätyä kaivannaisjätteisiin. Vanhojen kaivannaisjätteiden uudelleenkäsittely voi tarjota mahdollisuuksia tuottaa nykyisin tarvittavia mineraaleja ja metalleja. GTK Mintecissä pystytään tutkimaan myös vanhojen kaivannaisjätteiden mineraalikoostumusta ja kehittää prosesseja raaka-aineiden talteenottoon. Samalla voidaan hallita näihin jätealueisiin liittyviä riskejä.
Pitkäaikaiset kenttätestit auttavat kehittämään rikastushiekkojen hallintaa
Vaikka nollajätteinen kaivos on monilla tavoitteena, kaikkea kaivostoiminnassa syntyvää jätettä ei voi tällä hetkellä poistaa hyvällä suunnittelullakaan. Siksi tarvitaan uusia menetelmiä jätteenhallintaan. Yksi yleistyvä menetelmä on veden poistaminen prosessijätteestä ennen loppusijoitusta. Tätä hyödynnetään yhä enemmän myös muualla kuin kuivilla kaivosalueilla. Menetelmä mahdollistaa prosessivesien nopean kierrätyksen sekä pienempiä ja tehokkaampia jätealueita verrattuna perinteiseen märkämenetelmään.
Prosessoinnin testausvaiheessa kerättyä dataa jätejakeista voidaan heti hyödyntää turvallisen ja pitkäaikaisen kaivannaisjätteiden hallinnan suunnittelussa. Jätteestä tehtävien erilaisten laboratoriotutkimusten lisäksi pilot-mittakaavan mineraalien rikastuskokeet tuottavat riittävästi materiaalia suurimittaisten jätehallintaratkaisujen kenttäkokeiden toteuttamiseen GTK SMARTTEST -testialustalla.
Koerikastuksen yhteydessä aloitetut testit voivat kestää useita vuosia ennen kaivoshankkeen alkamista, tarjoten arvokasta tietoa jätehallinnan suunnitteluun. Testien suuri mittakaava ja pitkä kesto mahdollistavat kaivannaisjätteiden ja niiden eristysrakenteiden prosessien jäljittelyn mahdollisimman realistisesti.
Lisätiedot
Tommi Kauppila, tutkimusprofessori
Geologian tutkimuskeskus GTK
tommi.kauppila@gtk.fi
Tuuli Kalliosalo, asiakkuuspäällikkö
Geologian tutkimuskeskus GTK
tuuli.kalliosalo@gtk.fi
Aiheeseen liittyviä projekteja:
- Rikastushiekkojen tuotteistaminen ja hyötykäytön tehostaminen automatisoidun mineralogian avulla – MinerAll
- Puhtaan energiajärjestelmän siirtymä (REPower-CEST)
- SMARTTEST – Älykäs kiertotalouden kenttätestausalusta kaivannaisjätteille ja sivuvirroille
Projektien rahoittajat
