Terrafamen kaivokselle uusi vesienhallinnan suunnitelma - mahdollisuus merkittäviin hyötyihin

Terrafame Group on yhteistyössä Terrafamen kaivoksen kanssa valmistellut uutta vesienhallinnan konseptia, joka vähentäisi Sotkamon kaivoksen ympäristövaikutuksia sekä parantaisi tuotantotehokkuutta ja liiketoiminnallista potentiaalia merkittävästi.

Konsepti on tulosta syksyllä 2015 käynnistyneestä vesienhallinnan kehityshankkeesta, jossa haettiin vesi- ja kemianalan asiantuntijakentästä ratkaisuehdotuksia, joilla voitaisiin vähentää kaivokselta poistettavien vesien sulfaattipitoisuutta. Hanke eteni kevään 2016 aikana koetoimintavaiheeseen, jossa ratkaisuehdotuksia kokeiltiin Terrafamen kaivoksella käytännössä.

Uusia mahdollisuuksia tuotantoprosessin kehittämiseen

Koetoimintavaiheen tulosten pohjalta laadittu suunnitelma perustuu sulfaattipitoisuutta nostavien tai sulfaatin poistoa häiritsevien aineiden käytön vähentämiseen tai korvaamiseen. Lisäksi konsepti perustuu sulfaatin kierrätykseen tuotantoprosessissa. Uudet ratkaisut johtaisivat mahdollisesti huomattaviin muutoksiin Terrafamen tuotantoprosessin eri vaiheissa.

Olemme erittäin tyytyväisiä siihen, että vesienhallintaprojektin koetoimintavaiheessa on nopeassa aikataulussa saavutettu näin merkittävä uusi suunnitelma. Keskeisimpiä muutoksia olisivat prosessissa neutralointiaineena käytettävän lipeän (NaOH) osittainen tai täydellinen korvaaminen 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, kertoo vesienhallinnan kehityshankkeen projektijohtaja Jani Kiuru Terrafame Group Oy:stä.   

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.

Terrafame Group on suojannut nyt esitetyn konseptin ja joukon siihen sisältyviä yksittäisiä keksintöjä. Tämän lisäksi kehityshankkeessa mukana olevilla toimijoilla on patentteja ja hakemuksia omiin teknologioihinsa liittyen.

Tarkempi kuvaus ehdotetuista muutoksista prosessiin on esitetty tämän liitteessä KLIKKAA TÄSTÄ.

Merkittäviä hyötyjä sekä ympäristön että talouden kannalta

Uudet vesienhallintaratkaisut vähentäisivät merkittävästi kaivoksen ympäristövaikutuksia sekä parantaisivat tuotantotehokkuutta ja liiketoiminnallista potentiaalia. Konkreettisia hyötyjä olisivat muun muassa suurempi vedenkäsittelykapasiteetti sekä merkittävästi vähentynyt sulfaatti- ja natriumkuorma vesistöihin. Uusi vesienhallinnan konsepti saattaisi avata myös uusia taloudellisia mahdollisuuksia.

Kaivoksen ympäristövaikutukset vähenisivät merkittävästi, kun sulfaatin määrä laskisi murto-osaan nykyisestä, Kiuru kertoo.

Kehityshanke jatkuu pilot-mittakaavan tutkimus- ja kehitysvaiheella, teknistaloudellisella arvioinnilla sekä skaalauksella suurempaan mittakaavaan. Arviomme on, että kehitys- ja suunnitteluvaihe Terrafamen kaivoksella valmistuisi vuoden 2017 loppuun mennessä, jolloin pilottituotannon rakentaminen voisi alkaa vuoden 2018 alussa, kertoo Terrafame Group Oy:n toimitusjohtaja Matti Hietanen.

Alustavasti näyttää siltä, että muun muassa vesi- ja kemikaalikiertojen sulkemisen sekä uusista tuotteista, kuten tuotantoprosessin sivutuotteena syntyvistä lannoiteteollisuuden raaka-aineista saatavien lisätulojen ansiosta toiminnan taloudellinen tulos voisi selvästi parantua.  Vuositasolla vaikutus voisi mahdollisesti nousta jopa kymmeniin miljooniin euroihin, Hietanen jatkaa.

Terrafame ja Terrafame Group arvioivat parhaillaan esiteltyjen vesienhallintaratkaisujen edellyttämiä investointeja kaivosalueelle ja tuotantoprosessin osiin.  Arviot kustannussäästöistä sekä uusista liiketoimintamahdollisuuksista täsmentyvät luonnollisesti myöhemmin teknistaloudellisen tarkastelun myötä, Hietanen päättää. 

Uuden konseptin taustalla innovatiivisia ratkaisuja, todennettua teknologiaa ja kahdeksan ratkaisuehdotusta

Vesienhallinnan kehityshankkeessa haettiin julkisella haulla vesi- ja kemianalan asiantuntijakentästä ratkaisuehdotuksia, joilla voitaisiin vähentää Sotkamon kaivokselta poistettavien vesien sulfaattipitoisuutta.  Terrafame Group sai yli 100 varteenotettavaa

ehdotusta, joista se valitsi koetoimintavaiheeseen kahdeksan hanketta. Uudessa vesienhallintakonseptissa on hyödynnetty koetoimintavaiheen tuloksia, toimivien kaupallisten ratkaisujen tuntemusta, uusia innovaatioita, ratkaisumalleja muilta toimialoita sekä sovellettu näitä kaikkia kaivoksen paikallisiin olosuhteisiin ja ainutlaatuiseen tuotantoprosessiin. 

Terrafame Group valitsi pilotoitavat ratkaisuehdotukset hyödyntäen vesienhallinnan kehityshankkeen ohjausryhmän arvioita. Vesienhallinnan kehityshankkeen ohjausryhmässä on mukana Suomen johtavia vesialan osaajia useista organisaatioista, kuten VTT, GTK, Finnish Water Forum, Aalto-yliopisto, Lappeenrannan teknillinen yliopisto sekä Oulun yliopisto.

Aqaminerals Finland Oy demonstroi laboratoriokokein mm. adsorpentin toimintaa prosessivesissä, minkä tavoitteena on käänteisosmoosilaitoksen toiminnan tehostaminen.

Oulu Water Alliance Oy ja Adven Oy demonstroivat haihdutuksen ja kiteytyksen yhdistelmää. Tavoitteena on kehittää konsepti, jossa metallitehtaan vettä haihdutetaan ja myöhemmässä vaiheessa haihdutusjäännöksestä kiteytetään metallisulfaatteja.

Sulfator Oy demonstroi bioreaktorin toimivuutta sulfaatinpoistossa. Kokeet tehdään Savonian ammattikorkeakoulussa olevalla pilotilla. Toimiessaan menetelmä mahdollistaisi energiatehokkaan tavan vähentää merkittävästi kaivokselta poistettavien vesien sulfaattipitoisuutta.

Outotec Oyj demonstroi jäädytyskiteytyksen toimivuutta yhdessä hollantilaisen alan toimijan, EFC Separations BV:n kanssa. Ajatuksena on hyödyntää arktisen alueen kylmyyttä sulfaatin kiteytyksessä kiteyttäen suolat jäädyttämällä.

Sofi Filtration Oy demonstroi suodattimensa soveltuvuutta kahdessa eri kohteessa; RO-laitoksen esikäsittelyssä sekä metallien saostuksessa.

Skyscape Oy kehittää konsepteja, joilla RO-laitoksen poistovettä eli rejektiä pystyttäisiin kierrättämään prosessissa. Muita tutkittavia konsepteja ovat muun muassa kemikaalioptimointiin ja metallien talteenottoon liittyvät ratkaisut.

Suomen Tarkkuusvalimo Oy:n hanke keskittyy haihdutuksen esiselvitykseen. Demonstraatiossa tutkitaan kaupallisia haihdutusratkaisuja ja selvitetään niiden soveltuvuutta kaivoksen prosesseihin. Kokeellisesti demossa tutkitaan haihdutuksen kannalta kriittisiä ilmiöitä kuten saostumista, lämmönsiirtoa ja korroosiota.

Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy tutkii ehdotuksessaan mahdollisuutta korvata lipeä vaihtoehtoisella neutralointiaineella metallien saostuksessa. Toimiessaan lipeän määrää voitaisiin vähentää, joka mahdollistaisi sulfaatin tehokkaamman poiston kipsisaostuksella. 

Vesienhallinnan kehityshankkeen aikataulu ja jatko

Vesienhallinnan kehityshanke on vaiheittain toteutettava projekti, joka etenee teknologiakartoituksesta pilotoinnin ja demonstroinnin kautta varsinaiseen suunnittelu- ja rakennusvaiheeseen.

Ensimmäisessä vaiheessa (minidemonstraatiovaihe) talven ja kevään 2016 aikana Terrafame Group arvioi ja valitsi joukon potentiaalisia ratkaisuvaihtoehtoja ja rahoitti niiden tarjoajia. Ratkaisujen soveltuvuutta kaivosympäristössä on selvitetty pienissä erillisissä hankkeissa.

Toisessa vaiheessa (konseptikehitys) näiden ratkaisujen pohjalta rakennetaan noin vuoden 2017 alkuun mennessä yhtenäinen kokonaisuus. Konseptikehityksen jälkeen kokonaisuudelle tehdään toteuttamiskelpoisuusarvointi ja sitä aletaan skaalata suurempaan mittakaavaan.

Kehitys- ja suunnitteluvaiheen arvioidaan valmistuvan vuoden 2017 loppuun mennessä siten, että demolaitoksen rakentaminen voisi alkaa vuoden 2018 alusta.