Rikastushiekan hyödyntäminen liukoisten metallien hallinnassa
Happonen, Ville (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025060520691
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025060520691
Tiivistelmä
Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena oli tutkia Yara Siilinjärven kaivoksen rikastushiekan kykyä sitoa raskasmetalleja vedestä. Koesarja toteutettiin kahdessa vaiheessa: ensimmäinen koesarja 24.6.-7.7.2021 keskittyi synteettisen huleveden käyttöön, ja toinen koesarja 25.4.-17.6.2022 hyödynsi todellisia teollisuuden jätevesiä.
Ensimmäisessä koesarjassa käytettiin kolmea eri seosta: kvartsihiekka, kvartsihiekan ja rikastushiekan seos sekä pelkkä rikastushiekka. Kokeen aikana mitattiin raskasmetallien (kupari, sinkki, lyijy, antimoni) pitoisuuksia vesinäytteistä, jotka analysoitiin atomiaabsorptiospektrometrillä.
Toisessa koesarjassa, joka toteutettiin pidemmällä aikavälillä, keskityttiin mittaamaan kuparin, raudan, nikkelin, lyijyn ja sinkin pitoisuuksia. Kokeessa käytettiin neljää kolonnia, joista yksi painovoimatoiminen.
Ensimmäisessä koesarjassa havaittiin, että rikastushiekka vähensi merkittävästi kuparin, sinkin ja lyijyn pitoisuuksia vedessä, kun taas antimonin osalta poistuma oli vähäistä. Sekoituskolonni (50 % kvartsihiekkaa ja 50 % rikastushiekkaa) toimi parhaiten koko kokeen ajan. Kolonnissa 3 havaittiin merkittävää materiaalin tiivistymistä, mikä heikensi sen suorituskykyä kokeen loppuvaiheessa.
Toisessa koesarjassa havaittiin merkittäviä eroja metallien reduktiossa eri seurantajaksojen välillä. Kolonneissa 1–3 huomattiin virtaamaongelmia noin kolmen viikon kuluttua kokeen aloittamisesta, mikä johti kolonnien täyttömateriaalin osittaiseen vaihtoon. Rautaa poistui vedestä merkittävästi kaikissa seurantajaksoissa, mutta muiden metallien osalta tulokset vaihtelivat. Painovoimatoiminen kolonni 4 osoittautui tehokkaaksi ilman merkittäviä virtaaman heikkenemisiä.
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että Yara Siilinjärven kaivoksen rikastushiekka on tehokas raskasmetallien sitoja erityisesti kuparin, sinkin ja lyijyn osalta. Parhaat tulokset saavutettiin käyttämällä seosta, jossa oli 50 % kvartsihiekkaa ja 50 % rikastushiekkaa. Pitkäkestoisessa testauksessa havaittiin virtaamaongelmia rikastushiekan tiivistymisen vuoksi, mutta painovoimatoiminen kolonni toimi ilman merkittäviä ongelmia. Tutkimus tarjoaa arvokasta tietoa rikastushiekan potentiaalista raskasmetallien poistajana ja jatkotutkimusten mahdollistajana.
Ensimmäisessä koesarjassa käytettiin kolmea eri seosta: kvartsihiekka, kvartsihiekan ja rikastushiekan seos sekä pelkkä rikastushiekka. Kokeen aikana mitattiin raskasmetallien (kupari, sinkki, lyijy, antimoni) pitoisuuksia vesinäytteistä, jotka analysoitiin atomiaabsorptiospektrometrillä.
Toisessa koesarjassa, joka toteutettiin pidemmällä aikavälillä, keskityttiin mittaamaan kuparin, raudan, nikkelin, lyijyn ja sinkin pitoisuuksia. Kokeessa käytettiin neljää kolonnia, joista yksi painovoimatoiminen.
Ensimmäisessä koesarjassa havaittiin, että rikastushiekka vähensi merkittävästi kuparin, sinkin ja lyijyn pitoisuuksia vedessä, kun taas antimonin osalta poistuma oli vähäistä. Sekoituskolonni (50 % kvartsihiekkaa ja 50 % rikastushiekkaa) toimi parhaiten koko kokeen ajan. Kolonnissa 3 havaittiin merkittävää materiaalin tiivistymistä, mikä heikensi sen suorituskykyä kokeen loppuvaiheessa.
Toisessa koesarjassa havaittiin merkittäviä eroja metallien reduktiossa eri seurantajaksojen välillä. Kolonneissa 1–3 huomattiin virtaamaongelmia noin kolmen viikon kuluttua kokeen aloittamisesta, mikä johti kolonnien täyttömateriaalin osittaiseen vaihtoon. Rautaa poistui vedestä merkittävästi kaikissa seurantajaksoissa, mutta muiden metallien osalta tulokset vaihtelivat. Painovoimatoiminen kolonni 4 osoittautui tehokkaaksi ilman merkittäviä virtaaman heikkenemisiä.
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että Yara Siilinjärven kaivoksen rikastushiekka on tehokas raskasmetallien sitoja erityisesti kuparin, sinkin ja lyijyn osalta. Parhaat tulokset saavutettiin käyttämällä seosta, jossa oli 50 % kvartsihiekkaa ja 50 % rikastushiekkaa. Pitkäkestoisessa testauksessa havaittiin virtaamaongelmia rikastushiekan tiivistymisen vuoksi, mutta painovoimatoiminen kolonni toimi ilman merkittäviä ongelmia. Tutkimus tarjoaa arvokasta tietoa rikastushiekan potentiaalista raskasmetallien poistajana ja jatkotutkimusten mahdollistajana.