Artikkeli
KiertotalousRaaka-aineetVesivaratYmpäristö

Miksi iso osa kaivannaissektorin sivuvirroista jää hyödyntämättä ja miten voisimme hyödyntää mineraaliset raaka-aineet paremmin?

Suomessa panostetaan geologisten luonnonvarojen hyödyntämiseen, ja kaivannaisjätteiden ja sivuvirtojen hyödyntämisen kehittämisessä on paljon potentiaalia. Jäte- ja muu sivuvirtaosaaminen sekä tarvittava tieto on jo olemassa, mutta siitä huolimatta hyödyntämisaste on edelleen matala. Geologian tutkimuskeskuksen johtava asiantuntija Päivi Kauppila kertoo, mistä tämä johtuu ja miten tilannetta voisi parantaa.

Tehdasympäristö, jossa kolme henkilöä työskentelevät turvavarusteissa. Kaksi katsoo yhdessä toista kohtaa prosessista ja yksi vatkaa koneella isossa ämpärissä ainesta.
GTK Mintecin koetehdas ja laboratoriot tarjoavat mahdollisuuden lähteä viemään kokonaisvaltaista raaka-aineajattelua käytäntöön jo toiminnan suunnitteluvaiheesta alkaen.

EU-maissa jätteiden käsittely ja kierrätys suhteessa jätemäärään on vähäisintä niissä maissa, joissa jätevirrasta suurin osa on kaivannaisjätteitä. Suomen lisäksi tällaisia maita ovat Romania, Bulgaria ja Ruotsi.

Eurostat-tilastojen mukaan EU:ssa käsiteltiin vuonna 2020 keskimäärin 60 % kaikesta jätteestä: 39 % kierrätettiin, 15 % käytettiin kaivostäyttöön ja 6 % energian talteenottoon. Loput 40 % sijoitettiin kaivannaisjätealueille ja kaatopaikoille.

Suomessa hyödynnettiin vuonna 2020 noin 16 % kaikista jätevirroista, ja kaatopaikoille ja kaivannaisjätealueille läjitettiin 84 % kokonaisjätemäärästä. Mineraalisen jätteen määrä oli Suomessa yhteensä yli 100 miljoonaa tonnia ja siitä hyödynnettiin ainoastaan noin 7,5 %.

Suomessa kaivannaisjätettä hyödynnetään pääasiallisesti kaivosalueen maarakentamisessa ja kaivostäyttöihin

Teollisuusmineraalikaivosten ja luonnonkivituotannon kaivannaisjätteitä on usein helpompi hyödyntää esim. ympäristörakentamisessa kuin metallimalmikaivostoiminnan kaivannaisjätteitä, sillä metallimalmikaivostoiminnassa kaivannaisjätteet voivat sisältää muita kaivannaisjätteitä useammin ympäristölle haitallisia metalleja tai mineraaleja.

Malmin louhinnassa muodostuvaa sivukiveä käytetään kaivosalueilla pääasiallisesti maarakentamisessa patoihin ja teihin sekä kaivostäytöissä. Lisäksi sivukiveä voidaan hyödyntää jonkin verran maarakentamisessa kaivosten ulkopuolella.

Rikastusprosessissa muodostuvaa rikastushiekkaa käytetään rikastushiekka-alueen patojen korottamiseen ja kaivostäytöissä. Sitä käytetään jonkin verran kaivosten ulkopuolella esim. maanparannusaineena, tiiliin sekä maalien ja betonin täyteaineena sekä jossain määrin myös rikkihapon valmistuksessa.

Esimerkiksi Pyhäsalmi Mine Oy:n sinkki-kupari-kaivoksen pyriittipitoista rikastushiekkaa on käytetty rikkihapon valmistuksessa, ja Oy Nordkalk Ab:n tuotantolaitos Lappeenrannassa hyödyntää mm. wollastoniitin tuotannon kiertokalsiittia maanparannusaineena.

Siilinjärvellä toimiva Yaran fosforikaivos -ja tehdas erottavat rikastushiekasta monia eri aineita. Kalsiittia käytetään veden neutralointiin, biotiittia esim. luomuviljelyyn sopivien lannoitteiden raaka-aineena ja flogopiitti sopii mineraalitäyteaineeksi polymeereihin ja pinnoitteisiin. Yaran lannoitetuotannossa syntyvä kipsi puolestaan sitoo fosforia pelloilla.

Keliber Oy:n litiumhanke Kaustisilla suunnittelee erottavansa rikastushiekasta maasälvän ja kvartsin omiksi tuotteikseen keramiikka- ja lasiteollisuuden käyttöön. Kvartsia voidaan lisäksi käyttää valimohiekkana. Rikastushiekan soveltuvuutta on tutkittu myös betonin valmistukseen sekä asfalttipäällysteeseen. Rikastushiekasta erotettavaa muskoviittia voidaan käyttää muoviteollisuuden täyteaineena ja sivukivistä on mahdollista ottaa biotiittiä talteen lannoitteiden raaka-aineeksi sekä forsforin poistoon tai pidättämiseen jätevesistä.

Miksi kaivannaisjätteiden hyödyntämisen lisääminen on tärkeää?

Jätteiden määrän kokonaisvaltainen vähentäminen on EU-tason tavoite, joka on kirjattu Suomessa jätelakiin. Ensisijainen tavoite on vähentää jätteen määrää ja haitallisuutta. Seuraavia tavoitteita ovat uudelleenkäytön, kierrätyksen ja hyötykäytön lisääminen.

Koska kaivostoiminta on energiaintensiivistä sekä paljon sivuvirtoja tuottavaa, tulisi se tehdä mahdollisimman kestävästi. Sivuvirtojen hyödyntämisen etuna on neitseellisten materiaalien säästyminen. Lisäksi energiaa säästyy ja hiilidioksidipäästöt vähenevät, kun jo louhittua ja murskattua tai hienonnettua kiviainesta, esimerkiksi rikastushiekkaa, hyödynnetään tehokkaammin. Nämä lisäävät kaivostoiminnan kestävyyttä ja tukevat kiertotaloutta.

Kaivannaisjätteiden hyödyntäminen vähentää myös kaivosalueille loppusijoitettavien kaivannaisjätteiden määriä ja samalla helpottaa niiden hallintaa sekä alentaa toiminnan kustannuksia ja vähentää ympäristöriskejä. Riskejä vähentävät toimenpiteet myös lisäävät kaivostoiminnan hyväksyttävyyttä ja tuottavat siten lisäarvoa sekä kaivosyrityksille että yhteiskunnalle.

TEM:in julkaisemassa kaivosten sivukivien ja rikastushiekkojen hyödyntämismahdollisuuksia kartoittaneessa esiselvityksessä yhtenä merkittävimpänä sivukiven ja rikastushiekan hyödyntämisen haasteena nähtiin kuljetuskustannukset suhteessa kaivannaisjätteen kaupalliseen arvoon.

On myös lainsäädännöllisiä esteitä ja haasteita erityisesti silloin, jos materiaali on jo luokiteltu jätteeksi. Näiden haasteiden purkaminen parantaisi hyötykäytön edistämistä.

Useita mineraalisia raaka-aineita jää hyödyntämättä – yksi apukeino on kokonaisvaltainen ajattelu kiertotaloustwistillä

Suomessa on viime vuosina panostettu paljon höytykäyttömahdollisuuksien selvittämiseen – ja löydettykin uusia mahdollisuuksia. Tutkimusideoiden konkretisoituminen uudeksi toiminnaksi ja tuotteiksi on kuitenkin toteutunut osin suhteellisen hitaasti.

Kokonaisvaltaisemman ajattelun lanseeraaminen on tärkeää. Kaivosta suunniteltaessa on usein tavoitteena ottaa talteen alueella runsaimmin esiintyvät ja arvokkaimmat arvoaineet, kuten nikkeli, kupari, kulta tai litium. Esiintymästä löytyy usein pääarvoaineiden ohella muitakin hyödynnettäviä raaka-aineita, jotka päätyvät kaivannaisjätteisiin, jos niiden hyödyntämismahdollisuuksia ei huomioida toiminnan suunnittelussa. Jätteiden hyödyntäminen niiden läjittämisen jälkeen on haastavaa.

Kaivannaisjätteiden hyödyntämistä lisää ja helpottaa, kun kiertotalous otetaan alusta alkaen yhdeksi toiminnan suunnittelukriteeriksi ja tavoitellaan mahdollisimman korkeaa louhittavan ja prosessoitavan materiaalin hyödyntämisastetta. Tällöin voidaan esimerkiksi muokata rikastusprosessia niin, että jätteeksi menevän jakeen määrä vähenee, tai lajitella sivukivet höytykäyttöä tukevilla kriteereillä. Näin läjitettävän jätteen määrä vähenee.

Kaivosalalla on vallalla edelleen yhden toimijan malli, joka rajoittaa hyötykäyttömahdollisuuksia. Materiaalivirrasta saataisiin enemmän hyötyjä irti toimimalla yhdessä muiden toimijoiden kanssa kumppaneina. Outokumpuun tekeillä oleva Outokumpu Mining Hub lähtee kehittämään ja kokeilemaan erilaisia yhteistyömalleja kaivosalalle pienten ja suurten toimijoiden välille.

Metsäteollisuudessa on hyviä esimerkkejä, miten paikan päällä hyödynnetään erilaisia liiketoimintakonsepteja ja hyödynnetään puuta monipuolisesti sekä mahdollistetaan muidenkin liiketoiminta. Esimerkkinä tästä on Metsä Group.

GTK tehostaa prosesseja ja mahdollistaa kiertotaloutta

GTK:lla on laaja ymmärrys ja osaaminen mineraalisista materiaaleista ja niiden tutkimuksesta, prosessoinnista sekä kaivannaisjätteiden hallinnasta. GTK ylläpitää laajaa mineraaliesiintymätietokantaa ja kerää aineistoja sekundaarisista mineraaliraaka-aineista. Yhtenä tutkimusteemana GTK selvittää vanhojen kaivannaisjätealueiden hyödyntämispotentiaalia.

GTK Mintecin koetehdas ja laboratoriot tarjoavat mahdollisuuden lähteä viemään kokonaisvaltaista raaka-aineajattelua käytäntöön jo toiminnan suunnitteluvaiheesta alkaen. GTK Mintecissä on esimerkiksi erotettu rikastusprosessia muokkaamalla lopullisesta rikastushiekasta erilleen haitallisin jae, kuten arseenia sisältävät mineraalit. Näin voidaan tuottaa rikastushiekkaa, jolla on enemmän hyötykäyttömahdollisuuksia tai se on ympäristöystävällisempää läjittää.

GTK:ssa on tutkittu lisäksi esimerkiksi: keraamien valmistusta kaivannaisjätteistä, rikastushiekan ja muiden sivumateriaalien hyödyntämistä kovettuvissa kaivostäytöissä sekä sivumateriaalien ja biohiilen hyödyntämistä kaivannaisjätteiden peittoratkaisuissa. 

Niin haitta-aineiden kuin arvoaineidenkin erottaminen vaatii paljon energiaa ja työvaiheita. Tarvitaan kokonaistaloudellinen kustannushyötyarvio niin prosessin kuin ympäristön kannalta. Tosiasia on, ettei kaikki mineraalijäte ole hyödynnettävää ainakaan tällä hetkellä. Paljon on kuitenkin mahdollisuuksia.

GTK:lle rakennetaan parhaillaan GTK Minteciin Outokumpuun testikenttää, jossa tullaan testaamaan eri sivumateriaalien hyötykäyttömahdollisuuksia kaivannaisjätteiden hallintaan. Lisäksi yksi tulevista tutkimusaiheista on kaivannaisjätteiden hyödyntäminen kasvualustoissa.

Juttuun on haastateltu Geologian tutkimuskeskuksen johtavaa asiantuntijaa Päivi Kauppilaa. Hän keskittyy kaivosympäristö- ja kiertotalouskysymyksiin sekä kaivannaisjätteiden hallintaan ja hyödyntämiseen liittyviin tutkimuskysymyksiin.

Lisätietoa

Päivi Kauppila, johtava asiantuntija
sähköposti: paivi.kauppila@gtk.fi

GTK Mintecin koetehdas ja laboratoriot

Keraamien valmistus kaivannaisjätteistä

Rikastushiekan ja muiden sivumateriaalien hyödyntämistä kovettuvissa kaivostäytöissä

Sivumateriaalien ja biohiilen hyödyntämistä kaivannaisjätteiden peittoratkaisuissa