Terrafame pilotoi kaivoksella neljää uutta ratkaisua prosessivesien hallintaan 4.11.2016

  • Terrafame Group Oy:n vesiteknologiahanke on edennyt pilotointivaiheeseen, jossa kaivosalueen vesien puhdistusratkaisuja kokeillaan käytännössä Sotkamon kaivoksella
  • Sulfaattipitoisuuden minimoiminen vähentäisi entisestään kaivoksen ympäristövaikutuksia
  • Alustavan kehitystyön perusteella Terrafame voisi tuottaa myös arvokkaita lannoitteiden raaka-aineita sivutuotteena

Terrafame Group Oy:n vesienhallinnan kehitysprojekti eli niin kutsuttu Ariel-hanke on edennyt pilotointivaiheeseen. Terrafamen Sotkamon kaivoksella pilotoidaan käytännössä neljää teknistä ratkaisua, joilla kaivoksen ympäristövaikutuksia voitaisiin entisestään vähentää selvästi minimoimalla kaivosalueelta poistettavien vesien sulfaattipitoisuutta.

Sulfaatin hallinnan lisäksi Ariel-hankkeen aikana tehdyt tutkimukset ovat tuoneet esille  liiketoimintamahdollisuuksia, joita vesienhallintaratkaisut voisivat avata uusien sivutuotteiden kautta.

Ariel-hanke käynnistyi syksyllä 2015. Kesäkuussa 2016 Terrafame Group Oy esitteli uuden vesienhallintaratkaisun alustavan konseptin, jonka mukaisesti kaivoksella tehtäisiin merkittäviä muutoksia sulfaatin, natriumin ja rikin hallintaan sekä kemikaalien kierrätykseen.

Keskeisimpiä muutoksia olisivat prosessissa neutralointiaineena käytettävän lipeän osittainen tai täydellinen korvaaminen toisella alkalilla kuten kaliumhydroksidilla. Lipeän korvaaminen nostaisi kuitenkin kaivoksen kemikaalikustannuksia. Tämän vuoksi metallitehtaan prosessia muutettaisiin konseptissa siten, että neutralointikemikaalin arvo saataisiin hyödynnettyä  uusien mahdollisten sivutuotteiden kautta.

”Ariel-hankkeessa on sovellettu kiertotalousajattelua. Valitsemalla uudet raaka-aineet kokonaisuuden kannalta voidaan saavuttaa synergioita eri prosessien kesken. Lisäämällä uusia vaiheita prosessiin voidaan raaka-aineista myös muokata uusia tuotteita. Kun raaka-aineista syntyvät tuotteet saadaan  sidottua sulfaattiin, pystytään vastaamaan  alkuperäiseen haasteeseen, eli sulfaatin vähentämiseen”, kertoo Ariel-projektin johtaja Jani Kiuru Terrafame Group Oy:stä.

”Kesän ja syksyn 2016 aikana tehdyt laboratoriokokeet ovat osoittaneet, että Terrafamen sivutuotteena voitaisiin teknisesti tuottaa esimerkiksi taloudelliselta arvoltaan merkittäviä  kaliumsulfaattia tai kaliumkarbonaattia, joita voitaisiin myydä lannoiteteollisuudelle raaka-aineeksi. Tämänhetkisen arvion mukaan vesi- ja kemikaalikiertojen sulkemisen sekä sivutuotteiden myynnin rahalliset vaikutukset voisivat nousta vuositasolla huomattaviksi, jopa kymmeniin miljooniin euroihin. Ratkaisun toteutettavuuden selvittämistä jatketaan käynnistyneessä pilotointivaiheessa”, Kiuru toteaa. 

”Terrafamen kaivoksella vesiä käsitellään ja puhdistetaan tälläkin hetkellä parhaan käytettävissä olevan eli BAT-teknologian avulla, joten kaivosta operoidaan jo nyt ympäristön kannalta kestävästi. Ariel-hankkeessa haemme ratkaisuja, joilla kaivoksen vesienhallintaa voitaisiin entisestään tehostaa pitkällä tähtäimellä ja samalla parantaa kaivoksen liiketoiminnallista potentiaalia”, Kiuru sanoo.

Terrafame Group Oy on hakenut patenttia uudelle vesienhallinnan konseptille ja joukolle siihen sisältyviä yksittäisiä keksintöjä. Tämän lisäksi kehityshankkeessa mukana olevilla toimijoilla on patentteja ja hakemuksia omiin teknologioihinsa liittyen.

Kesän ja syksyn aikana Ariel-hankkeessa on keskitytty pilottikokeiden suunnitteluun, pilottilaitteiden rakentamiseen sekä olemassa olevien laitteiden tarvittaviin modifiointeihin Terrafamen tuotantoprosessiin sopiviksi. Pilotointivaiheen neljä koekokonaisuutta käynnistetään vaiheistetusti lokakuun 2016 ja tammikuun 2017 välillä.

 

Käynnistyneessä pilotointivaiheessa kokeillaan neljää eri teknologiaratkaisua, joita toteuttavat suomalaiset yritykset:

  • Sofi Filtration tutkii kiintoaineen poistoa Terrafamen tuotantoprosessissa kiertävästä vedestä kokeilemalla kehittämäänsä suodatinta ensin metallitehtaalla ja seuraavassa vaiheessa kalvonpuhdistuslaitteiden esikäsittelyssä.  Tavoitteena on varmistaa mahdollisimman tasalaatuinen ja sopiva veden virtaus uusille nanosuotimille sekä Terrafamen päätuotteiden – nikkelin, sinkin ja kuparin – saannon kasvattaminen.
  • Skyscape pilotoi mahdollisuutta korvata kaivoksen nykyinen käänteisosmoosilaitos nanosuodattimella (NF). Käytännössä korvaaminen tapahtuisi vaihtamalla suodatinkalvot. Lisäksi kokeilussa testataan erilaisia prosessin ajotapamuutoksia ja materiaalivalintoja. Skyscapen kokeilun tavoitteena on mahdollistaa nykyisen suodatinkapasiteetin kasvattaminen ja maksimaalinen hyödyntäminen ja moninkertaistaa puhtaan veden virtaus prosessissa ilman merkittäviä lisäinvestointeja.
  • Sulfator kehittää ns. biologista sulfaatinpelkistystä, jonka lopputulemana voi syntyä muun muassa lannoitteiden raaka-aineita, tehokkaampi metallien talteenottoprosessi sekä parempi tuotantoprosessin materiaalitehokkuus. Käytännössä kokeessa pelkistetään käänteisosmoosilaitoksen rejektin eli paluuliuoksen sisältämä sulfaatti rikkivedyksi anaerobisessa bioreaktorissa ja tutkitaan, voitaisiinko bioreaktorissa muodostuva rikkivety hyödyntää metallien talteenottoprosessissa. Bioreaktorissa syntyvä alkaliliuos voidaan mahdollisesti myös myydä lannoitteen raaka-aineeksi, jolloin siitä saataisiin huomattavia lisätuloja.
  • OWA Group kokeilee haihdutuskiteytystä, jonka tavoitteena Terrafamen metallitehtaan vettä voitaisiin haihduttaa ja myöhemmässä vaiheessa kiteyttää haihdutusjäännöksestä metallisulfaatteja. OWAn pilottia ei muista poiketen toteuteta kaivoksella vaan OWAn toimitiloissa hyödyntäen kaivokselta toimitettua vettä.

 

”Hankkeen aiempiin tutkimusvaiheisiin verrattuna pilotointivaiheessa on huomattavasti suurempi mittakaava. Lisäksi kokeet toteutetaan OWAn pilottia lukuunottamatta kaivoksella, minkä ansiosta voidaan käyttää aitoa syöttövettä realistisissa olosuhteissa. Saamme siis nyt käynnistyneen pilotointivaiheen myötä huomattavasti selkeämmän kuvan ratkaisujen toteutettavuudesta ja käyttökelpoisuudesta”, Kiuru kertoo.

Pilottikokeiden tulosten perusteella tehdään yksityiskohtaiset teknis-taloudelliset tarkastelut, joiden pohjalta on mahdollista edetä kehitys- ja suunnitteluvaiheisiin, joiden on määrä valmistua vuoden 2017 loppuun mennessä. Demolaitoksen rakentaminen voisi alkaa aikaisintaan vuoden 2018 alusta.

 

Tutustu tästä Ariel-hankkeen aiempiin vaiheisiin:

http://www.terrafame.fi/kaivoksella-tapahtuu/uutiset/2016/06/terrafamen-kaivokselle-uusi-vesienhallinnan-suunnitelma-mahdollisuus-merkittaviin-hyotyihin.html

http://www.terrafame.fi/kaivoksella-tapahtuu/uutiset/2015/11/terrafame-group-etsii-pilotointihankkeella-uusia-ratkaisuja-kaivosvesien-puhdistamiseksi.html

 

Lisätietoja:

Terrafame Group Oy

Projektijohtaja Jani Kiuru, puh. 040 823 8471, jani.kiuru@terrafamegroup.com

Toimitusjohtaja Matti Hietanen, puh 040 823 8806, matti.hietanen@terrafamegroup.com

 

Terrafame Group Oy on Suomen valtion kokonaan omistama erityistehtäväyhtiö, jonka vastuulla on hallita valtion omistusta ja käyttää omistajavaltaa Terrafame Oy:ssä. Terrafame Groupin tehtävänä on hankkia Terrafameen yksityistä täydentävää rahoitusta sekä tukea kaivosyhtiön toiminnan vakauttamista ja kehittämistä. Terrafame Groupin tehtäviin kuuluu myös auttaa kaivosvesien puhdistukseen liittyvien uusien teknologisten ratkaisujen kehittämisessä.

 

Terrafame Oy on suomalainen monimetalliyhtiö, joka tuottaa nikkeliä, sinkkiä ja kobolttia Sotkamossa sijaitsevalla kaivoksellaan ja metallitehtaallaan. Tavoitteenamme on ympäristön kannalta kestävä, turvallinen ja kannattava liiketoiminta. Terrafamen omistaa Suomen valtion kokonaan omistama Terrafame Group Oy.

 

Liite 1: Taustaa Ariel-hankkeesta

Terrafame Group Oy käynnisti syksyllä 2015 kehitys- ja pilotointihankkeen (Ariel-hanke), jossa haetaan uusia teknologisia ratkaisuja kaivoksen vesien puhdistamiseksi ja sulfaattipitoisuuden vähentämiseksi. Terrafame Group Oy investoi hankkeeseen kaksi miljoonaa euroa. 

Hankkeen ensimmäisessä vaiheessa Terrafame Group järjesti talvella 2015 minidemonstraatiohaun, joka oli tarkoitettu yrityksille, tutkimuslaitoksille ja yliopistoille. Minidemonstraatio on pieni hanke, jossa kokeellisesti ja laskennallisesti demonstroidaan ehdotettua vedenpuhdistusratkaisua, prosessioptimointiratkaisua, prosessiteknistä ratkaisua tai muuta vastaavaa menetelmää, jolla voidaan vähentää kaivokselta poistettavien vesien sulfaattipitoisuuksia. Lisäksi ehdotusten käytettävyys ja kustannusvaikutukset arvioidaan suuremmassa mittaluokassa. Keskeisenä reunaehtona ratkaisun ei tulisi lisätä vedenkäsittelyn tai tuotannon nykykustannuksia. 

Hanke on edennyt suunnitellusti ja sen tuloksena syntyneen, kesäkuussa 2016 esitellyn vesienhallinnan konseptin mukaisesti kaivoksella tehtäisiin merkittäviä muutoksia sulfaatin, natriumin ja rikin hallintaan sekä kemikaalien kierrätykseen. Uusi vesienhallintakonsepti vähentäisi merkittävästi kaivoksen ympäristövaikutuksia sekä parantaisi tuotantotehokkuutta ja liiketoiminnallista potentiaalia.

Uusi vesienhallintakonsepti pähkinänkuoressa

Keskeisimpiä muutoksia olisivat prosessissa neutralointiaineena käytettävän lipeän (NaOH) osittainen tai täydellinen korvaaminen toisella alkalilla kuten kaliumhydroksidilla (KOH). Kaivokselta uloslaskettavien puhdistettujen vesien sisältämä sulfaatti johtuu pääosin lipeästä, jonka sisältämä natrium sitoo sulfaattia ja heikentää näin vesienpuhdistuksessa käytössä olevan kalkkimaitosaostuksen tehokkuutta sulfaatin osalta.

Lipeän korvaaminen nostaisi kaivoksen kemikaalikustannuksia. Tämän vuoksi metallitehtaan prosessia muutettaisiin konseptissa siten, että neutralointikemikaalin arvo saataisiin hyödynnettyä. Muutokset liittyvät niin prosessivirtojen hallintaan, käänteisosmoosilaitoksen päivitykseen kuin kokonaan uusien prosessin osien rakentamiseen.

Metallitehtaan liuoskierron osalta ratkaisu tarkoittaisi bioliuotuskasoille palaavan liuosvirran sulkemista. Tämän seurauksena lisääntyvä vesimäärä voitaisiin käsitellä nykyisessä käänteisosmoosilaitoksessa, kun sen kapasiteettia nostetaan prosessimuutoksilla. Käänteisosmoosilaitoksessa erotettavaa kaliumsulfaattia voitaisiin edelleen jatkokäsitellä esimerkiksi käyttäen suoraosmoosia tai haihdutusta. Kaliumsulfaatti voitaisiin myydä raaka-aineena esimerkiksi lannoiteteollisuuteen. Vaihtoehtoisesti konsentraatti voitaisiin johtaa bioreaktoriin, jossa kalium jalostettaisiin kaliumkarbonaatiksi. Myös kaliumkarbonaattia käytetään lannoitteena. Prosessissa syntyvä rikki voitaisiin hyödyntää metallien saostusprosessissa.

Yllämainittujen ratkaisujen toteutettavuutta selvitetään nyt alkaneessa pilotointivaiheessa.

Ariel-hankkeella on ohjausryhmä, jossa on erittäin laaja edustus Suomen johtavaa vesialan osaamista mm. VTT:stä, GTK:sta, Finnish Water Forumista, Aalto-yliopistosta, Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta sekä Oulun yliopistosta.