Innovaatioverkostolla ympäristötehokkuutta mineraalien jalostuksen prosesseihin – INNOMIN

Kaivos- ja prosessiteollisuus on erittäin tärkeä toimiala Itä- ja Pohjois-Suomelle, sillä erilaisia ilmastoteknologioita, kuten aurinkopaneeleja, sähköajoneuvoja ja tuuliturbiineja, rakennetaan nopeammin kuin koskaan maailmassa. Tämä puolestaan tekee kriittisten raaka-aineiden, kuten litiumin, koboltin, grafiitin, nikkelin, kuparin, fosforin ja harvinaisten maametallien, kestävästä saatavuudesta ratkaisevan tärkeää Suomelle ja muulle Euroopalle. Monet mineraalien prosessoinnissa käytössä olevat murskaus-, jauhatus- ja rikastusmenetelmät ovat yli 100 vuotta vanhoja, eikä niitä ole alun perin kehitetty ympäristön kannalta kestäviksi. Tehokkaammista, tarkemmista ja ympäristöystävällisemmistä erotusmenetelmistä on syntymässä seuraavia huipputeknologioita, joiden kehittämiseen kaivos- ja rikastusteollisuus on lisäämässä merkittävästi resurssejaan nyt ja tulevaisuudessa.

Koska maapallon kaikki rikkaimmat malmiesiintymät ovat jo ehtyneet, on jäljellä vain yhä köyhempiä malmiesiintymiä. Tästä syystä kaivosten rikastusprosesseissa työstetään yhä enenevässä määrin heikkolaatuisempia ja vaikeammin rikastettavia arvomineraaliesiintymiä, mikä aiheuttaa haasteita kaivos- ja rikastustoiminnalle. Nykyisin käytössä olevat malmikivien hienonnus- ja prosessointitavat kuluttavat energiaa kohtuuttomasti sillä niiden hyötysuhde on huonoimmillaan alle 1 %. Kaivokset rikastamoineen tuottavat yhä enemmän kaivannaisjätteitä sivukivien, rikastushiekan, jätesakkojen ja kivijäännösten muodossa kuormittaen ympäristöä ja ihmisten terveyttä. Maailmassa syntyy ihmistä kohden noin 1000 kg pelkästään kaivosteollisuuden prosessien jätevirtana muodostuvaa hienoainesta (rikastushiekkaa) vuosittain. Materiaalin prosessoinnin myötä syntyy myös suuria määriä erilaisia vesipäästöjä (kulutus 7–9 miljardia m³ vettä joka vuosi), jotka sisältävät raskasmetallijäämiä ja kemikaaleja. Vesienkäsittelyn uusia prosessointiratkaisuja tulisi kehittää nykyisestä, jotta kaivosalueelle päätyvien jätevesien määrä pienenisi merkittävästi ja veden sisältämät haitta-ainemäärät laskisivat päästörajojen alapuolelle. Kaivos- ja rikastusteollisuuden prosessien uudistuminen on jäänyt muun maailman teollisuuden kehityksestä jälkeen. Jotta kaivannaisala kykenee lähitulevaisuudessa vastaamaan vihreän siirtymän kasvaviin mineraalisten raaka-aineiden määriin samalla päästörajojen kiristyessä, on yksikköprosesseja tarkasteltava uudelleen.

Hankkeen tavoitteena on löytää uusia innovatiivisia ratkaisuja vihreässä siirtymässä tarvittavien mineraalijakeiden puhtaampaan ja tarkempaan erotteluun ja talteenottoon, niin arvoaines- kuin jätejakeiden osalta. Hankkeessa kehitetään arvomineraalien tarkempaan erotteluun soveltuvaa puristusmurskausmenetelmää, jossa malmikivien hienonnus toteutetaan täysin kuivana ilman vettä ja vähemmällä energialla. Hankkeessa kehitetään ja optimoidaan myös mineraalipartikkelien vaahdotusrikastus- ja liuotusprosesseja, joita edeltävä arvomineraalien esirikastus on toteutettu edellä kuvatulla vettä ja energiaa säästävällä puristusmurskausmenetelmällä. Tämä mahdollistaa kaikkien puristusmurskauksessa syntyvien mineraalijakeiden reaaliaikaisen käsittelyn, jolloin syntyvä ympäristökuormitus on mahdollisimman pientä. Tällainen jätejakeiden hyödyntämisen mahdollisuus, jonka puristusmurskaus menetelmänä myös mahdollistaa, on välttämätön edellytys nollapäästöisen kaivoksen perustamiselle.

Hankkeessa tavoitteena on yhteistyössä kaikkien osatoteuttajien kanssa kehittää älykkäitä mittaus- ja mallintamisratkaisuja mineraaliprosessien hallinnan parantamiseksi. Hankkeessa tutkitaan myös, miten hiilidioksidikaasun käytöllä ja sen ympärille rakennetulla menetelmällä voidaan estää tärkeiden perusmetalleja sisältävien sulfidimalmien hapettuminen. Tavoitteena on vähentää kemikaalien käyttöä ja löytää hiilidioksidin avulla ratkaisuja prosessivesikiertojen sulkemisasteen kasvattamiseksi (tavoitteena nollapäästöinen prosessi). Hankkeessa tutkitaan eri materiaalien suotautumis- ja saostusominaisuuksia niin arvometallien talteenoton kuin vedenpuhdistuksen näkökulmista. Hanke tuottaa tuloksia kaivosten rikastusprosessien kemikaalien, raaka- aineiden ja veden käytön älykkääseen hallintaan ja edistää kehitysaskelia kohti puhtaampaa kaivostoimintaa.