Innovatiiviset kaivosvesien puhdistusratkaisut ja ekotehokkaat pilotoinnit (iFORMINE)
Haatanen, Noora (2018)
Haatanen, Noora
Editoija
Haatanen, Noora
Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-098-2
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-098-2
Tiivistelmä
iFORMINE –hankkeen tavoitteena oli kehittää uusia ratkaisuja kaivosvesien hallintaan ja ekotehokkuuden lisäämiseen. Hankkeessa kehitettiin ja pilotoitiin uusia vedenpuhdistusprosesseja kaivosteollisuuteen soveltaen erityisesti metsäteollisuudessa toimivaksi osoitettuja innovatiivisia tekniikoita. Lisäksi hankkeen tavoitteena oli parantaa kaivosteollisuuden ekotehokkuutta löytämällä myös toiminnassa syntyville rejektivirroille uusia sovelluskohteita.
Kolmen vuoden aikana tutkittiin useita uusia ja innovatiivisia esienkäsittelymenetelmiä sekä rejektien hyötykäyttöä ja toteutettiin neljä isompaa pilotointia.
Kiinnostavia tuloksia saatiin mm. nopean sekoituksen soveltamisesta haitta-aineiden saostamiseen kaivosten vesivirroista yritysyhteistyössä Wetend Technologies Oy:n sekä kaivosten kanssa. TrumpJet® Flash Mixing injektiosekoitustekniikkaa testattiin mm. metallien ja typenyhdisteiden saostamiseen. Tuloksien mukaan tehokkaammalla sekoitusmenetelmällä saatiin vähennettyä kemikaaliannostelua huomattavasti. Perinteisten saostusmenetelmien lisäksi tutkittiin struviittisaostusta, jonka todettiin myös olevan lupaava sovelluskohde kyseiselle sekoitusmenetelmälle. Paperi- ja selluteollisuudessa hyödynnettyä In-Line PCC™ kalsiumkarbonaattisaostus menetelmää sovellettiin myös metallipitoisten kaivosvesien käsittelemiseksi hyvin tuloksin. Jatkotutkimuksia kuitenkin tarvitaan vielä mm. kemikaaliannostelun optimoimiseksi sekä rejektien hyötykäytön edistämiseksi.
Hankkeessa tutkittiin laajasti myös uudenlaista sähkösaostusmenetelmän soveltuvuutta kaivosvesien typenyhdisteiden ja fluoridin poistoon. Tulokset olivat lupaavia ja täyttävät kaivosteollisuuden kriteerit, sillä menetelmä soveltuu erityisen hyvin suurien vesimassojen käsittelyyn ja on hyvin yksinkertainen operoida.
Eräs tutkimuksellinen osuus painottui kaivossakkojen hyödyntämiseksi energiantuotannossa polttamalla. Orgaanista polymeeriä sisältävää kaivossakkaa pelletöitiin ja poltettiin onnistuneesti. Polttokokeiden tuloksia, savikaasujen koostumusta ja energiankulutusta, voitiin seurata hankkeen yhteydessä toteutetun reaaliaikaisen mittausjärjestelmän kautta.
Harvinaiset maametallit (rare earth elements, REE) ovat erittäin tärkeitä metalleja monissa korkean teknologian sovelluksissa ja niitä syntyy kaivosteollisuuden sivuvirtoina hyvin pieninä pitoisuuksina. Hankkeen aikana kehitettiin uusi energiatehokas ja ympäristöystävällinen menetelmä tällaisten harvinaisten maametallien talteenottoon vesimatriisista.
Uudenlaisen ympäristöystävällisen vesikiertoon pohjautuvan hiilidioksidin talteenottomenetelmän sovelluskohteena tutkittiin hiilidioksidin käyttöä rikastusvaahdotuksessa. Kaivoksen lämpökattilan savukaasuista talteenotetun hiilidioksidin hyödyntäminen sulfidimalmin vaahdotusvaiheen tehostamiseksi osoittautui toimivaksi. Tehtyjen rikastuskokeiden tuloksien mukaan menetelmällä voitaisiin parantaa kullan saantia merkittävästi. Saannon ja selektiivisyyden paranemisen lisäksi sovelluksella haettiin myös vaikutusta vesistöpäästöihin. Talteenotetun hiilidioksidin käyttösovelluksia kaivosteollisuudesta testattiin lisäksi mm. kaivossakkojen stabiloinnissa.
Mikrobiologisen typenpoiston soveltavuutta testattiin kaivosteollisuuden prosessivesiin pidempi aikaisella pilot - kokeella. Anaerobinen ammoniumtypen hapetus on kustannustehokas ja lupaava vaihtoehto perinteiselle biologiselle typenpoistolle.
Kolmen vuoden aikana tutkittiin useita uusia ja innovatiivisia esienkäsittelymenetelmiä sekä rejektien hyötykäyttöä ja toteutettiin neljä isompaa pilotointia.
Kiinnostavia tuloksia saatiin mm. nopean sekoituksen soveltamisesta haitta-aineiden saostamiseen kaivosten vesivirroista yritysyhteistyössä Wetend Technologies Oy:n sekä kaivosten kanssa. TrumpJet® Flash Mixing injektiosekoitustekniikkaa testattiin mm. metallien ja typenyhdisteiden saostamiseen. Tuloksien mukaan tehokkaammalla sekoitusmenetelmällä saatiin vähennettyä kemikaaliannostelua huomattavasti. Perinteisten saostusmenetelmien lisäksi tutkittiin struviittisaostusta, jonka todettiin myös olevan lupaava sovelluskohde kyseiselle sekoitusmenetelmälle. Paperi- ja selluteollisuudessa hyödynnettyä In-Line PCC™ kalsiumkarbonaattisaostus menetelmää sovellettiin myös metallipitoisten kaivosvesien käsittelemiseksi hyvin tuloksin. Jatkotutkimuksia kuitenkin tarvitaan vielä mm. kemikaaliannostelun optimoimiseksi sekä rejektien hyötykäytön edistämiseksi.
Hankkeessa tutkittiin laajasti myös uudenlaista sähkösaostusmenetelmän soveltuvuutta kaivosvesien typenyhdisteiden ja fluoridin poistoon. Tulokset olivat lupaavia ja täyttävät kaivosteollisuuden kriteerit, sillä menetelmä soveltuu erityisen hyvin suurien vesimassojen käsittelyyn ja on hyvin yksinkertainen operoida.
Eräs tutkimuksellinen osuus painottui kaivossakkojen hyödyntämiseksi energiantuotannossa polttamalla. Orgaanista polymeeriä sisältävää kaivossakkaa pelletöitiin ja poltettiin onnistuneesti. Polttokokeiden tuloksia, savikaasujen koostumusta ja energiankulutusta, voitiin seurata hankkeen yhteydessä toteutetun reaaliaikaisen mittausjärjestelmän kautta.
Harvinaiset maametallit (rare earth elements, REE) ovat erittäin tärkeitä metalleja monissa korkean teknologian sovelluksissa ja niitä syntyy kaivosteollisuuden sivuvirtoina hyvin pieninä pitoisuuksina. Hankkeen aikana kehitettiin uusi energiatehokas ja ympäristöystävällinen menetelmä tällaisten harvinaisten maametallien talteenottoon vesimatriisista.
Uudenlaisen ympäristöystävällisen vesikiertoon pohjautuvan hiilidioksidin talteenottomenetelmän sovelluskohteena tutkittiin hiilidioksidin käyttöä rikastusvaahdotuksessa. Kaivoksen lämpökattilan savukaasuista talteenotetun hiilidioksidin hyödyntäminen sulfidimalmin vaahdotusvaiheen tehostamiseksi osoittautui toimivaksi. Tehtyjen rikastuskokeiden tuloksien mukaan menetelmällä voitaisiin parantaa kullan saantia merkittävästi. Saannon ja selektiivisyyden paranemisen lisäksi sovelluksella haettiin myös vaikutusta vesistöpäästöihin. Talteenotetun hiilidioksidin käyttösovelluksia kaivosteollisuudesta testattiin lisäksi mm. kaivossakkojen stabiloinnissa.
Mikrobiologisen typenpoiston soveltavuutta testattiin kaivosteollisuuden prosessivesiin pidempi aikaisella pilot - kokeella. Anaerobinen ammoniumtypen hapetus on kustannustehokas ja lupaava vaihtoehto perinteiselle biologiselle typenpoistolle.