Mineraalien rikastusprosessin vesijalanjälki
Heinonen, Julia (2015)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015121423924
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015121423924
Tiivistelmä
Mineraalien rikastamiseen käytetään useita fysikaalisia ja kemiallisia menetelmiä. Prosessi sisältää malmin hienonnuksen, rikastuksen ja lopuksi vedenpoistamisen rikastelietteestä. Malmin rikastamiseen käytetään muun muassa vaahdotusta, liuotusta, magneettista rikastusta ja tiheyseroihin perustuvia rikastusmenetelmiä. Rikastuslietteestä voidaan poistaa vettä sakeuttamalla ja suodattamalla.
Rikastusprosessin ympäristövaikutuksia voidaan arvioida laskemalla tuotteen vesijalanjälki, joka kertoo valmistamiseen kulutetun veden määrän. Tässä kirjallisuustyössä esiteltiin mineraalien käsittelymenetelmiä sekä prosessijätevesien puhdistusmenetelmiä. Kirjallisuuslähteiden pohjalta selvitettiin Pyhäsalmen kaivoksella valmistetun kuparianodin vesijalanjälki sekä esitettiin menetelmiä, joilla prosessiin tarvittavan raakaveden kulutusta voitaisiin vähentää.
Pyhäsalmella kuparirikasteesta valmistetun kuparianodin vesijalanjälki on 240 litraa H2O ekvivalenttia tuotettua tonnia kohden. Pyhäsalmen prosessin raakaveden kulutusta voidaan vähentää lisäämällä sisäistä vedenkierrätystä. Kalsiumsulfaatin saostuminen putkiin ja pumppuihin on ilmentynyt ongelmaksi vedenkierrätyksen lisäämisessä. Kalsiumsulfaattia voidaan erottaa vedestä membraaneihin, ioninvaihtoon ja sähkökemiaan perustuvilla tekniikoilla. Vaihtoehdossa, jossa johdetaan kaikista kolmesta vaahdotuksesta saatavat rikastuslietteen ja rikastushiekan sakeutuksien ylitteet sekä suodatuksien suodosvedet samaan vedenkäsittelyyn voidaan kattaa arviolta noin 65 % koko veden tarpeesta. Raakavettä säästetään vuodessa 3,4 Mm^3 ja samalla rikastushiekka-altaiden tarvittava koko pienenee, joka vähentää ympäristöriskejä. Several physical and chemical methods are used in mineral processing. The process includes ore comminution, enrichment and finally removal of water from concentrate slurry. Flotation, leaching, magnetic separation and gravity separation methods are used to concentrate the ore. Water can be removed from the slurry by thickening and filtration.
The environmental impact of an enrichment process can be estimated by calculating the water footprint of a product, which tells the amount of water consumed in the production of the product. The mineral processing methods and the wastewater treatment methods were presented in this literature work. Water footprint of copper anode made in Pyhäsalmi mine and methods to reduce the raw water consumption were presented based on literature sources.
Water footprint of copper anode made of copper concentrate is 240 liters H2O equivalent per produced ton. The raw water consumption of Pyhäsalmi mine process can be reduced by increasing water recycling. Precipitation of calcium sulphate on pipes and pumps was found to be a problem for increasing the recycling rate of water. Calcium sulfate can be removed from the water by membrane, ion exchange and electrochemistry based techniques. In one option where water from thickening and filtering of concentration slurry and tailings slurry is derived to the same water treatment. That is estimated to cover approximately 65 % of the whole process water need. Raw water saving is 3,4 Mm^3 per year and at the same time tailings pool doesn`t have to be as large as before, which reduces the environmental risks.
Rikastusprosessin ympäristövaikutuksia voidaan arvioida laskemalla tuotteen vesijalanjälki, joka kertoo valmistamiseen kulutetun veden määrän. Tässä kirjallisuustyössä esiteltiin mineraalien käsittelymenetelmiä sekä prosessijätevesien puhdistusmenetelmiä. Kirjallisuuslähteiden pohjalta selvitettiin Pyhäsalmen kaivoksella valmistetun kuparianodin vesijalanjälki sekä esitettiin menetelmiä, joilla prosessiin tarvittavan raakaveden kulutusta voitaisiin vähentää.
Pyhäsalmella kuparirikasteesta valmistetun kuparianodin vesijalanjälki on 240 litraa H2O ekvivalenttia tuotettua tonnia kohden. Pyhäsalmen prosessin raakaveden kulutusta voidaan vähentää lisäämällä sisäistä vedenkierrätystä. Kalsiumsulfaatin saostuminen putkiin ja pumppuihin on ilmentynyt ongelmaksi vedenkierrätyksen lisäämisessä. Kalsiumsulfaattia voidaan erottaa vedestä membraaneihin, ioninvaihtoon ja sähkökemiaan perustuvilla tekniikoilla. Vaihtoehdossa, jossa johdetaan kaikista kolmesta vaahdotuksesta saatavat rikastuslietteen ja rikastushiekan sakeutuksien ylitteet sekä suodatuksien suodosvedet samaan vedenkäsittelyyn voidaan kattaa arviolta noin 65 % koko veden tarpeesta. Raakavettä säästetään vuodessa 3,4 Mm^3 ja samalla rikastushiekka-altaiden tarvittava koko pienenee, joka vähentää ympäristöriskejä.
The environmental impact of an enrichment process can be estimated by calculating the water footprint of a product, which tells the amount of water consumed in the production of the product. The mineral processing methods and the wastewater treatment methods were presented in this literature work. Water footprint of copper anode made in Pyhäsalmi mine and methods to reduce the raw water consumption were presented based on literature sources.
Water footprint of copper anode made of copper concentrate is 240 liters H2O equivalent per produced ton. The raw water consumption of Pyhäsalmi mine process can be reduced by increasing water recycling. Precipitation of calcium sulphate on pipes and pumps was found to be a problem for increasing the recycling rate of water. Calcium sulfate can be removed from the water by membrane, ion exchange and electrochemistry based techniques. In one option where water from thickening and filtering of concentration slurry and tailings slurry is derived to the same water treatment. That is estimated to cover approximately 65 % of the whole process water need. Raw water saving is 3,4 Mm^3 per year and at the same time tailings pool doesn`t have to be as large as before, which reduces the environmental risks.