Kaivosteollisuuden jätteet kiertoon: rikastushiekasta betonia ja pöytälevyjä

Rikastushiekka on kaivannaisjätettä, jota muodostuu mineraalien rikastusprosesseissa miljoonia tonneja vuodessa pelkästään Suomessa. Kaivoksen elinkaaren ollessa kymmeniä vuosia, on kyseessä valtava määrä hyödyntämätöntä materiaalia. SETELIT-hankkeessa Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) ja Savonia-ammattikorkeakoulun tutkijat ovat selvittäneet, mitä kaikkea rikastushiekkojen hyödyntäminen käytännössä vaatii ja miten tutkimuksessa kertyvä tieto olisi parhaiten käytettävissä jatkossakin.

Opas rikastushiekan hyödyntämisestä kiinnostuneille
Yhtenä rikastushiekkojen uusiokäytön pullonkaulana on ollut Ei Enää Jätettä (EEJ) -menettelyn monimutkaisuus ja hitaus. Jätelain mukaan uusiomateriaalin tai -tuotteen tulee täyttää useita ehtoja jätestatuksen purkamiseksi, eikä kaivosyhtiöissä välttämättä ole vielä tarvittavaa osaamista tuotteistamisprosessin läpivientiin. On siis selkeä tarve ohjeistukselle ja tutkimuspalveluille. Hankkeen tuottamassa oppaassa EEJ-menettelyä lähestytään tapausesimerkein, painopisteenä teollisuusmineraalikaivokset. Ohjeistus käsittelee rikastushiekkoihin liittyvää lainsäädäntöä ja sääntelyä, niiden ominaisuuksia ja määrittelyä, sekä selventää aihealueen sanastoa.

Rikastushiekkojen ominaisuudet ohjaavat tulevaa käyttöä
Se tiedetään jo, että metallikaivosten rikastushiekat sopivat yleensä parhaiten kaivosalueen sisäpuolella käytettäväksi, kunhan on osoitettu, että niistä mahdollisesti liukenevat yhdisteet eivät aiheuta haittaa ympäristölle. Savonian vesi- ja ympäristötekniikan koehallista löytyy Flow Loop -laitteisto, jolla voi tutkia betoninkaltaisen rikastushiekkapohjaisen pastan virtausominaisuuksia ja simuloida sen pumppaamista maanalaisiin louhoksiin täyttö- ja tukiaineeksi. Samalla voidaan kokeilla erilaisia teollisuuden sivuvirtoja sementtiä korvaamaan. Perinteisen sementin valmistus tuottaa runsaasti CO2 päästöjä, joten vähähiilisen korvaajan etsiminen kannattaa.

Teollisuusmineraalikaivosten inerteillä rikastushiekoilla puolestaan on paljon potentiaalia tuotteissa, joita voi käyttää kaivosalueen ulkopuolella. Rikastushiekan uusiokäyttö voisi olla kannattavaa, jos siitä voitaisiin valmistaa jokin hieman pidemmälle jalostettu korkeamman arvon tuote, kuten vaikka puistonpenkki tai pihalaatta. Keko Geopolymeereiltä tilattu, rikastushiekkaa sisältävä pöytälevy on valmistettu geopolymerisoimalla, joka on yksi vähähiilinen vaihtoehto sementin käytölle. Olennaisinta on kuitenkin tutkia huolella rikastushiekan ominaisuudet ja ymmärtää niiden asettamat reunaehdot, jotta jätestatuksen purkaminen ja materiaalin tuotteistaminen voi onnistua. SETELIT-hankkeen ansiosta GTK ja Savonia pystyvätkin nyt tarjoamaan tutkimuspalveluita juuri tähän tarpeeseen.

Tekoäly avuksi tiedon hallintaan ja soveltamiseen
Kuten kaikessa tutkimuksessa, myös SETELIT-hankkeen puitteissa on syntynyt paljon uutta tietoa. Eri materiaaleista tehdyt kemialliset analyysit, lujuus- ja uuttokokeiden tulokset ja esimerkiksi huokoisuustiedot on koottu reseptikirjasto-tietokantaan, jota voi tulevaisuudessa, tekoälyn ja koneoppimisen avulla, käyttää rikastushiekkapohjaisten tuotteiden reseptien luomiseen. 
Rikastushiekkapohjaisiin tuotteisiin on siis otettu vasta ensikosketus. Ohjeistuksen, tutkimuspalveluiden ja tietokantamallin avulla SETELIT-hanke pyrkii kuitenkin tasoittamaan tietä tämän jätelajin uusiokäytölle ja siten edistämään ajatusta jätteettömästä tuotannosta.

Hankkeen nimi: SETELIT - Sekundääristen teollisuusvirtojen arvonlisäys ja tuotteistus 
Kestoaika: 1.3.2023-30.11.2025
Rahoitusohjelma: EAKR Uudistuva ja osaava Suomi 2021-2027, Hiilineutraali Suomi, Kiertotalouteen siirtymisen edistäminen
Rahoitus: Euroopan unionin osarahoittama
Lisätiedot verkkosivuilta: Setelit
Hankkeen toteuttajat: Geologian tutkimuskeskus, Savonia-ammattikorkeakoulu 

Yrityskumppanit: Agnico Eagle Finland Oy, Yara Suomi Oy, LKAB Minerals Oy, Alva Oy, Sika Finland Oy, Fatec Oy, Fescon Oy ja Sibelco Nordic Oy

Yhteyshenkilöt: 
Neea Heino
Tutkija (vesi- ja kaivosympäristöratkaisut, kaivosympäristöt ja sivuvirrat) 
neea.heino@gtk.fi 
Geologian tutkimuskeskus

Petri Juntunen
Erityisasiantuntija (vesiturvallisuus) 
petri.juntunen@savonia.fi 
Savonia-ammattikorkeakoulu Kuopio, Ympäristötekniikan opetus- ja tutkimusyksikkö