High-tech-metallit

Muita Minera-projektin tuotoksia

Minera-mallin sovelluksia	· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti
Muut	· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus
Muita kaivostoimintaan liittyvää	· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi

Tämä sivu on ensyklopedia-artikkeli. Sivutunniste: Op_fi3414
Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa Näytä tulokset

Sekundääristen high-tech -metallien hyödynnettävyys Suomessa

Sekundääristen mineraalijätteiden hyödynnettävyys yleisesti

Mineraalijätteen ja –sivutuotteiden (ex situ) hyödyntäminen saattaa joissakin tapauksissa olla ympäristön kannalta hyväksyttävämpää ja joskus myös vähemmän aikaa ja rahaa vievää, kuin in situ –esiintymien hyödyntäminen. Sekundäärisen mineraaliresurssin käyttämistä raaka-aineena voidaan harkita, mikäli määrät, konsentraatiot, saatavuus ja raaka-aineen materiaalimarkkinat ovat suotuisia. Ennen kuin metallin tai muun arvokkaan aineen sekundääristä resurssia voidaan hyödyntää, se pitää kuitenkin tunnistaa, karakterisoida ja arvioida taloudellisesti, sosiaalisesti ja ympäristön kannalta mahdolliseksi. (Aatos & Kauppila 2010)

Yleisiä soveltavia käytäntöjä tai menetelmiä ihmisperäisten jätteiden luokittelusta hyödynnettäviksi resursseiksi ei juurikaan ole, tai niitä ei ole sovellettu tarpeeksi raaka-aineiden tuottamiseksi mineraalijätteistä. Mineraalijätteen karakterisointiin liittyvää tietoa on tuotettu EU:n jätelainsäädännön (esim. EWC/LOW) ja jätteen tuotteistamisen (esim. End-of-Waste, REACH) puitteissa. EU:n kaivosjätelainsäädäntö kattaa lähinnä ympäristöhallinnallisia näkökulmia ja kaivosjätteen karakterisoimisen lähtökohtana on suuronnettomuuksien estäminen ja ympäristönsuojelulliset päämäärät, ei niinkään jätteen tarkastelu taloudellisen hyödynnettävyyden kannalta. (Aatos & Kauppila 2010)

Kaivos- ja metalliteollisuuden mineraalijätteet saatetaan identifioida mineraaliresursseiksi, mutta ne jäävät silti enemmän tai vähemmän luokittelemattomiksi, koska resurssien käyttökelpoisuuden arvioiminen on vaikeaa riittämättömän karakterisoinnin ja tiedon puutteen vuoksi. Mineraalijätteen käyttöä saattavat vaikeuttaa lisäksi esimerkiksi materiaalin huono tuottoisuus, moninainen mineraalijätelainsäädäntö, lajittelematon varastointi, haitallisuus, materiaalin tekninen sopimattomuus käyttöön tai yksinkertaisesti kysynnän puute. (Aatos & Kauppila 2010)

Sekundääristen jätteiden hyödyntäminen ja ympäristö

Metallikaivosteollisuus tuottaa suuret määrät sekundäärisiä materiaaleja, kuten sivukiveä, rikastushiekkaa, lietettä, kuonaa, lentotuhkaa ja saostumia, johtuen yleensä louhitun malmin sisältämästä vähäisestä arvokkaan ainesosan pitoisuudesta. Sekundäärisen materiaalin varastoiminen vaatii laajoja alueita johtaen ympäristöllisiin muutoksiin, mikäli aineksen hyötykäyttö ei ole mahdollista. Sekundääristen mineraalien sijoittaminen vaatii sekä jätealueen, että itse materiaalin pitkän ajan fysikaalista ja kemiallista pysyvyyttä. Yleensä kaivosjätteen varastointia koskevat ongelmat liittyvät potentiaalisesti haitallisten aineiden ympäristöön leviämiseen aiheuttaen riskin ihmisille ja muulle eliöstölle. (Aatos & Kauppila 2010)

Malmien prosessointitekniikat olivat aikaisemmin pääsääntöisesti tehottomampia ja ne tuottivat paljon sekundääristä materiaalia, jonka metallipitoisuudet jäivät suhteellisen korkeiksi (Lottermoser 2007). Kaivosjätteiden uudelleenkäsittely vähentäisi sekundäärisen materiaalin metallipitoisuuksia ja näin ollen yleensä myös sen haitallisuutta. Tämän seurauksena jäljelle jäänyt aines saattaa olla aiempaa inertimpää ja sopivampaa myös muuhun hyötykäyttöön, esimerkiksi maarakennuksen alalla, johtaen jätteen kokonaismäärän vähenemiseen. (Aatos & Kauppila 2010)

Sekä kiinteiden että nestemäisten sekundääristen materiaalien hyötykäytöstä metallintuotannon raaka-aineena on olemassa useita esimerkkejä. Erityisesti jätevesien hyödyntämiseksi on kehitetty lukuisia menetelmiä (Macket al. 2004). Myös kokeilut rikastushiekan uudelleenkäsittelemiseksi ovat osoittaneet, että on mahdollista tuottaa metalleja matalapitoisistakin rikastushiekoista (Xie et al. 2005, Hernández et al. 2007, Coto et al. 2008, Aatos & Kauppila 2010).

Sekundääriset high-tech –metallit

Kiinnostus ns. high-tech –metalleja kohtaan on viimeaikoina kasvanut suuresti johtuen lähinnä Euroopan- ja maailmanlaajuisesta mineraalipolitiikasta, sekä tulevaisuuden raaka-ainetarpeiden näkymistä. Euroopan komission raaka-ainealoitteessa (EC 2008) listataan valikoituja kriittisiä high-tech –metalleja, jotka ovat In, Ge, Ta, PGM (platina-ryhmän metallit kuten Ru, Pt ja Pd), Te, Co, Li, Ga ja REE (harvinaiset maametallit). (Aatos & Kalapudas 2010)

Viime vuosien teknisen kehityksen myötä high-tech –metallien tarve on syntynyt vasta hiljattain. Tästä johtuen niitä ei ole juurikaan hyödynnetty tai saatavuutta selvitetty vanhemmissa kaivoshankkeissa, joten perus- ja jalometallien tuotantoon keskittyneiden kaivosten ja sulattamoiden jätealueilla saattaa olla huomattavan suuri potentiaali high-tech –metallien löytymiselle.

Vaikka high-tech –metalleihin ei välttämättä ole aikaisemmin kiinnitetty suurtakaan huomiota, voidaan alkuperäisten malmiesiintymien geologian ja mineralogian, sekä malmin käsittelyssä käytettyjen prosessien perusteella tehdä oletuksia Suomen ihmisperäisten esiintymien olemuksesta. Julkisia kuvauksia aktiivisten ja suljettujen kaivosten ja malmiesiintymien yleisistä ominaisuuksista löytyy esimerkiksi Geologian tutkimuskeskuksen ylläpitämistä tietokannoista (esim. FODD (2010), ympäristölupia koskevista asiakirjoista, sekä kaivosyhtiöiden internetsivuilta. (Aatos & Kalapudas 2010)

Potentiaaliset telluurin, tantaalin, koboltin ja litiumin sekundääriset esiintymät Suomessa

ProMine –projektin (Aatos 2010) yhteydessä tutkittiin erityisesti tulevaisuuden kestävää kehitystä tukevien teknologioiden kannalta tärkeitä ”vihreinä metalleina” pidettyjen telluurin, tantaalin ja koboltin potentiaalisia sekundäärisiä esiintymiä Suomessa liittyen jo tunnettuihin mineraaliresursseihin, tai kaivosalueilla tai metallinjalostuslaitoksilla oleviin varantoihin. Nämä kolme metallia on maailmanlaajuisesti luokiteltu kriittisiksi materiaaleiksi lyhyellä (5 vuotta), keskipitkällä (vuoteen 2020 saakka) ja pitkällä (vuoteen 2050 saakka) aikavälillä esimerkiksi elektroniikan ja akkuteknologian raaka-aineina (Buchert et al. 2009). Rosendalin litium-potentiaalia selvitettiin FODD –aineiston (FODD 2010) perusteella.

Telluuri

Telluuri (Te) on puolimetalli, jota esiintyy Maan kuoressa keskimäärin noin 2 mikrogrammaa kilossa. Yleisimmin telluuri esiintyy tellurideina, kuten calaveriittina, sylvaniittina ja krenneriittinä (De Vos & Tarvainen 2006. Telluuria käytetään metalliseoksissa, kemikaaleissa, katalyyteissä, vulkanointiaineissa, pigmenteissä, elektroniikka- ja termoelektroniikkateollisuudessa ja aurinkoenergiasovelluksissa(Buchert et al. 2009, George 2009, Guiliger 1999, Vulcan 2009). Suurimman osan maailman geologisista telluuri-varannoista arvellaan liittyvän seleeniä ja telluuria sisältäviin kuparisulfidiesiintymiin (George 2009).

Suomessa on useita suunniteltuja, käynnissä olevia, tai lopetettuja kaivoshankkeita liittyen malmiesiintymiin, jotka saattavat sisältää telluuria. Tarkkaa tietoa sekundäärisen telluurin olemassaolosta ei ole saatavilla, mutta mielenkiintoisten, yli 20 Mt jätettä sisältävien rikastushiekka-alueiden määrä on ainakin 15 (FODD 2010). Mielenkiintoisia kohteita ovat esimerkiksi Hituran, Haverin ja Kevitsan kaivokset, joilla on havaittu tellurovismuttia (Hytönen 1999). Kaivosalueiden lisäksi Suomessa on sekundäärisen telluurin resursseja, sekä telluurin talteenottoon liittyvää teknologian kehitystä liittyen Ni- ja Cu-tuotannon sivutuotteisiin metallinjalostamoilla. Kiinnostavimmat sekundäärisen telluurin resurssit Suomessa liittyvät Harjavallan ja Kokkolan sulattamoihin, sekä kaivosten osalta Te-pitoisiin Au-, Ni-Co-PGM- ha Zn-hankkeisiin. (Aatos & Kalapudas 2010)

Tantaali

Tantaali (Ta) on siirtymämetalli, jota esiintyy Maan kuoressa keskimäärin 1,7 mg kilossa. Yleisimpiä tantaalimineraaleja ovat tantaliitti, formaniitti sekä mikroliitti. Tantaalia voi esiintyä myös pyrokseeneissä, amfiboleissa, biotiitissä, sekä erityisesti ilmeniitissä ja titaniitissa. Tantaali esiintyy lähes aina yhdessä niobiumin (Nb) kanssa (De Vos & Tarvainen 2006). Tantaalia käytetään mm. elektroniikkakomponenteissa (esim. kondensaattoreissa), sairaanhoitoon liittyvissä laitteissa (koska se on biologisesti inerttiä), sekä ilmailu-. Kommunikaatio- ja energia-aloilla (Cunningham 1998, Cunningham 1999, USGS 2005, Wickens 2004, T.I.C. 2010). Perinteisiä tantaalin lähteitä ovat mm. pegmatiittiset tai alumiiniköyhät graniitit, sekä alluviaaliset esiintymät.

Suomessa tunnetaan kaksi tantaali-pitoista kaivoshanketta. Sekundääristä tantaalia saattaa esiintyä kiinnostavia määriä Soklin fosforikaivoksella, sekä tällä hetkellä suljetun Rosendahlin Be-Ta –kaivoksen rikastushiekoissa (FODD 2010). Soklin tantaalin raaka-ainepotentiaali on jo tutkimuksen ja kehitystyön alla (Pöyry Environment Oy 2008). Myös muut pegmatiitteja hyödyntävät kaivokset, kuten Kemiön maasälpäkaivos, saattavat olla potentiaalisia tantaalin lähteitä.

Koboltti

Koboltti (Co) on siirtymämetalli, jota esiintyy Maan kuoressa keskimäärin 29 mg kilossa, kuoren ylemmässä osassa 10 mg/kg. Se voi esiintyä melko harvinaisina mineraaleina, kuten smaltiittina, kobolttihohteena tai linnaeiittina, sekä aksessorisena aineena esimerkiksi oliviinissa, pyrokseenissa, amfibolissa, arseenikiisussa, rikkikiisussa, sekä magneettikiisussa. (De Vos & Tarvainen 2006)

USGS:n (2010) mukaan kobolttia sisältävät malmit liittyvät yleensä Ni-pitoisiin lateriittisiin esiintymiin, sedimenttisiin Cu-esiintymiin, tai kuten Suomen tapauksessa Ni-Cu –sulfidiesiintymiin mafisissa tai ultramafisissa kivissä. Myös merenpohjan mangaani-noduuleiden on arveltu sisältävän kobolttia. Suomessa potentiaalisia kobolttiresursseja esiintyy vanhoilla kaivosalueilla kuten Outokummussa, Luikonlahdella, Leppävirralla ja Nivalassa. Suomessa monet kobolttia sisältävät malmit saattavat olla myös potentiaalisia telluurin lähteitä (FODD 2010). Aktiivisten tai lopettaneiden kaivosten rikastushiekka-alueiden lisäksi mielenkiintoisia mahdollisuuksia tarjoaa koboltin talteenoton tehostaminen Kokkolan ja Harjavallan sulattamoilla (Aatos & Kalapudas 2010).

Litium

Litium (Li) on kevein alkalimetalli. Aksessorisena litiumia esiintyy yleisesti mm. kalimaasälvässä, biotiitissa, amfiboleissa, sekä savimineraaleissa. Se muodostaa joitakin lähinnä pegmatiiteissa esiintyviä mineraaleja, kuten lepidoliittia ja spodumeenia (De Vos & Tarvainen 2006). Litiumia käytetään yleisesti mm .keramiikka- ja lasituotannossa, akuissa, sekä voitelurasvoissa. Erityisesti litiumin käyttö akuissa on lisääntynyt huomattavasti viime vuosien aikana, johtuen kannettavien akkukäyttöisten laitteiden lisääntymisestä. Maanpäälliset suolalammikot ja järvet ovat maailmanlaajuisesti litiumkarbonaattien pääasiallinen lähde, johtuen lähinnä matalista tuotantokustannuksista verrattuna kivimalmien louhintaan. Kierrätetyn litiumin käyttö on ollut perinteisesti vähäistä, mutta on lisääntynyt tasaisesti litiumakkujen yleistyessä (USGS 2011). Suomessa sekundääristä litiumia esiintyy kaivosjätteissä vähän, potentiaalisin kohde on Rosendalin kaivosalue Kemiössä (FODD 2010).

Yleisesti ottaen potentiaali high-tech –metallien löytymiseksi vanhojen ja uusien suomalaisten kaivosten jätealueilta on hyvä. Telluurin, tantaalin ja koboltin lisäksi on havaittu merkkejä mm. antimonista, platina-ryhmän metalleista, sekä harvinaisista maametalleista (FODD 2010, ProMine-projekti). Suomessa olevien high-tech –metalliresurssien kattavampi kartoittaminen ja hyödynnettävyyden arvioiminen vaatii kuitenkin lisätutkimuksia.

Lähteet

Aatos, S. 2010. ProMine D4.1 Summary and introduction (draft). GTK

Aatos, S. & Kauppila, P. 2010. ProMine D4.1.1 Resource and process assessment concept of secondary resources – Summary (draft). GTK

Aatos, S. & Kalapudas, R. 2010. ProMine D4.1.2 Potential resource and process options for secondary Te, Ta and Co in Finland – Summary (draft). GTK

Buchert, M., Schüler, D., Bleher, D. 2009. Critical metals for future sustainable technologies and their recycling potential. March 2009 - Executive Summary and Final Report. Öko-Institut e.V., Institute for Applied Ecology Issued by United Nations Environment Programme (UNEP DTIE). Funded by EU. Executive summary 14 p. and Final report 81 p. http://www.unep.fr/shared/publications/pdf/DTIx1202xPA-Critical%20Metals%20and%20their%20Recycling%20Potential.pdf

Coto O., Galizia F., Hernández I., Marrero J., Donati E., 2008. Cobalt and nickel recoveries from laterite tailings by organic and inorganic bio-acids. Hydrometallurgy 94: 18-22.

Cunningham, L. D. 1998. Tantalum Recycling in the United States in 1998. U. S. Department of the Interior. 01-349. http://www.recyclebiz.com/tantalumrecycling.pdf

Cunningham, L. D. 1999. Tantalum, in Plunkert, P.A., and Jones, T.S., comps., Metal prices in the United States through 1998: U.S. Geological Survey, p. 143-145. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/231798.pdf

De Wos, W. & Tarvainen, T. (chief-editors) 2006. Geochemical Atlas of Europe, Part 2. Geological Survey of Finland. ISBN 951-690-956-6.

EC 2008. Commission staff working document accompanying the communication from the commission to the European Parliament and the Council. The raw materials initiative — meeting our critical needs for growth and jobs in Europe {COM(2008) 699}. SEC(2008) 2741. http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/metals-minerals/files/sec_2741_en.pdf

FODD 2010. Fennoscandian Ore Deposit Database and Metallogenic Map. Numeric database. GTK, SGU, NGU, VSEGEI & SC Mineral. http://en.gtk.fi/ExplorationFinland/fodd/

George, M. W. 2009. Selenium and tellurium [Advance Release]. 2008 Minerals Yearbook. U.S. Department of the Interior, U. S. Geological Survey, 65.0-65.9. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/selenium/myb1-2008-selen.pdf

Guilinger, J. 1999. Assessment of critical thin film resources. Tellurium. RAF-9-29609. World Industrial Minerals for National Renewable Energy Laboratory (NREL). http://www.nrel.gov/pv/thin_film/docs/telluriumworldindustrialminerals2000.doc

Hernández C.M.F., Banza A.N., Gock E., 2007. Recovery of metals from Cuban nickel tailings by leaching with organic acids followed by precipitation and magnetic separation. Journal of Hazardous Materials 139:25-30.

Hytönen, K. 1999. Suomen mineraalit. Geologian tutkimuskeskus. Erillisjulkaisu. ISBN 951-690-745-8.

Lottermoser, B. G. 2007. Mine Wastes. Characterization, Treatment, Environmental Impacts. Second Edition. Springer-Verlag Berling Heidelberg. 304 p.

Mack C., Burgess J.E., Duncan J.R. 2004. Membrane bioreactors for metal recovery from wastewater: A review. African Journals online. http://ajol.info/index.php/wsa/article/viewFile/5105/12695. Accessed 5th March 2010.

Pöyry Environment Oy 2008. Kemira GrowHow Oyj. Soklin kaivoshankkeen YVA-ohjelma. 20.2.2008. 9M607220.COY, Pöyry Environment Oy, 73 p.

T.I.C. 2010. Tantalum – Raw Materials and Processing. Tantalum-Niobium International Study Center. http://tanb.org/

USGS 2005. Tantalum statistics, in Kelly, T.D., and Matos, G.R., comps., Historical statistics for mineral and material commodities in the United States: U.S. Geological Survey Data Series 140, USGS. http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/tantalum-use.pdf

USGS 2010. Mineral Commodity Summaries. USGS Minerals Information. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/

USGS 2011. Mineral Commodity Summaries. USGS Minerals Information. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2011/mcs2011.pdf

Vulcan, T. 2009. Tellurium And Garlic. Features and Interviews. Hardassetinvestor.com. http://www.mmta.co.uk/uploaded_files/HArd%20Assets.%20Tellurium.pdf

Wickens, J. 2004. Developments in the Tantalum Market. Presentation. Tantalum-Niobium international Study Center. http://tanb.org

Xie Y., Xu Y., Yan L., Yang R. 2005. Recovery of nickel, copper and cobalt from low-grade Ni–Cu sulfide tailings. Hydrometallurgy 80:54-58.