Työpaketin tavoitteena on edistää kaivannaisjätteiden monipuolisempaa hyödyntämistä kehittämällä raaka-ainepotentiaalin arvioimista ja arvoaineiden talteenottoa, muokkaamalla jätteitä hyödyntämiskelpoisempaan muotoon ja etsimällä niille uusia käyttökohteita. Kaivannaistoiminnan jätteet voivat sisältää hyödyntämiskelpoisia raaka-aineita, esimerkiksi arvometalleja tai muuta mineraalista materiaalia, joiden talteenotolla voidaan lisätä tuotannon kannattavuutta ja vähentää läjitettävien jätteiden määriä. Jätteiden sisältämät arvoaineet voivat olla ympäristön kannalta haitta-aineita, jolloin niiden talteenotto vähentää jäljelle jäävän jätemateriaalin haitallisuutta. Jätemateriaali voi sisältää myös ympäristölle haitallisia aineita, joiden talteenotto ei ole maailmanmarkkinahinnan puolesta kannattavaa, mutta joiden poiston kannattavuus voi perustua ympäristövaikutusten hallinnan helpottumisesta saavutettavaan kustannustehokkuuteen.

Työpaketti 3 koostuu kahdesta osatutkimuksesta, joissa selvitetään kaivannaisjätteiden hyötykäyttömahdollisuuksien lisäämistä muokkaamalla rikastusteknisesti rikastushiekan ominaisuuksia sekä mahdollisuuksia hyödyntää haitta-aineita sisältäviä sivukiviä kaivosalueella esimerkiksi muiden kaivannaisjätteiden peittorakenteissa. Molemmissa työpaketeissa hyödynnetään lysimetrikenttäkokeita.
 

Jätteistä on moneksi

Kaivannaisjätteiden hyötykäytöllä edistetään kestävää kaivostoimintaa materiaalitehokkuuden kautta sekä vähentämällä kaivannaistoiminnassa syntyviä jätevirtoja ja toiminnassa tarvittavien neitseellisten raaka-aineiden määriä. Kaivannaistoiminnan jätefraktiot sisältävät pieniä määriä arvometalleja ja myös erilaisia luonnonmateriaaleja, joita ei tällä hetkellä hyödynnetä niin tehokkaasti kuin se olisi mahdollista. Ominaisuuksiensa puolesta osa kaivannaisjätemateriaaleista sopisi korvaamaan niin maanrakentamisessa käytettävää soraa, hiekkaa ja mursketta kuin myös muiden teollisuuden alojen tarvitsemia luonnonmineraaleja, kuten kvartsia. Jätteissä olevia luonnonmineraaleja voitaisiin käyttää mahdollisesti sorptiomateriaaleina ja uusioraaka-aineina erityyppisissä geopolymeereissä ja -komposiiteissa.

Kaivannaisjätteitä muodostuu kaivostoiminnassa suuria määriä (kuvassa mittakaavana kivikuorma-auto kasan päällä). Varsinaisten arvoaineiden lisäksi jätemateriaaleista on mahdollista tuottaa rikastusteknisesti muitakin hyödynnettäviä tuotteita tai parantaa jätteiden ympäristökelpoisuutta ja vähentää haitallisen jätteen määrää. (Kuva © Päivi Kauppila, GTK)

Jätevirrat vaativat muokkaamista ja prosessien kehittämistä

Sellaisenaan jätteet, erityisesti metallikaivostoiminnan rikastushiekat, eivät kuitenkaan useimmiten sovellu hyötykäyttöön ja hyötykäytön lisääminen voi edellyttää jätteiden ympäristökelpoisuuden muokkaamista esim. fysikaalisilla tai kemiallisilla menetelmillä. Jätemateriaaleja voidaan jalostaa samoilla menetelmillä, joita käytetään malmien rikastamisessa. Näitä prosessitekniikoita kehitetään esimerkiksi GTK:n Outokummun toimipisteessä. Jätteiden hyötykäytön edistäminen perustuu KaiHaMe-projektissa ensisijaisesti jätteiden ympäristökelpoisuuden muokkaamiseen malmin prosessoinnin yhteydessä, jolloin tavoitteena on myös vähentää muodostuvien haitallisten jätteiden määriä. Tämä tuo toimintaan kustannussäästöjä pienentämällä haitallisten jätteiden edellyttämien hallintainvestointien määrää, mutta saattaa vaatia lisää energiaa, laiteinvestointeja sekä lisätä kemikaalikulutusta.

Arseenin vähentämistä rikastushiekoista selvitetään laboratoriomittakaavan rikastuskokeilla. (Kuva © Anna Tornivaara, GTK).

Usein kaivannaisjätemateriaaleille voi löytyä hyödyntämismahdollisuus itse kaivosalueelta. Kaivosalueilla tarvitaan huomattavia määriä erilaisia maa- ja kiviaineksia mm. jätealueiden pohja-, pato- ja jälkihoitorakenteissa. Neitseellisiä materiaaleja, jotka täyttävät rakentamiselle asetettavat kriteerit, ei ole yleensä saatavilla riittäviä määriä kaivosalueen läheisyydestä, jolloin kuljetuskustannukset voivat muodostua haasteeksi. Kaivostoiminnassa muodostuvien jätejakeiden käyttöä kaivosalueen maarakentamisessa rajoittaa lainsäädännöllisesti usein niiden sisältämät ympäristölle haitalliset aineet ja haitta-aineiden liukeneminen. Tämän vuoksi on tärkeää muokata jätteitä jo rikastusprosessin aikana niin, että haitta-aineet voidaan ohjata erilliseen jätejakeeseen, jolloin hyödyntämiskelpoisen materiaalin määrä kasvaa. Lisäksi voidaan tutkia, löytyykö haitta-aineita sisältäville kaivannaisjätteille, esimerkiksi sivukiville, sellaisia käyttökohteita kaivosalueella, joissa liukenemista ei tapahdu tai sillä ei ole merkitystä ympäristön kannalta. Tämän osoittaminen edellyttää lainsäädännön mukaisesti perusteellista jätteiden karakterisointia sekä käytännön koerakenteita ja niiden seurantaa. KaiHaMe-projektissa tutkitaan lysimetrikenttäkokeilla haitta-aineita sisältävien kaivannaisjätteiden soveltuvuutta kaivosalueen maarakentamiseen, esim. jätealueiden peittorakenteisiin.

Lysimetrikenttäkokeilla voidaan tutkia luonnon olosuhteissa esimerkiksi kaivannaisjätteiden soveltuvuutta jätealueiden peittorakenteisiin. (Kuva © Teemu Karlsson, GTK)