Rautalammin Kiviniemestä löydettiin mittava skandium-esiintymä 10 vuotta sitten Geolokisen tutkimuskeskuksen perustutkimuksen yhteydessä. Geolokinen tutkimuskeskus on tutkinut esiintymää lisää ja Itä-Suomen yliopisto kehittänyt menetelmää skandiumin erottamiseksi muusta maa-aineksesta.
RaSPi-hankkeen (Rautalammin Scandium-rikkaan malmion kokonaisvaltaisen hyödyntämisen Pilotointi) johtoryhmä kokoontui 11.10.2018 Rautalammille hankkeen päätösseminaariin ja samassa yhteydessä pidettiin avoin yleisöinfo aiheesta. Asiantuntijoina tilaisuudessa olivat Jouko Vepsäläinen & Juha-Matti Aalto Itä-Suomen Yliopistosta sekä Tapio Halkoaho Geolokisesta tutkimuskeskuksesta.
Tässä kooste tilaisuudessa käsitellyistä asioista.
Mitä on skandium?
Skandium on yksi alkuaineista, järjestysnumeroltaan 21. Sen tiheys on noin 3g/cm3, kun esimerkiksi alumiinin tiheys on 2,7g/cm3. Skandiumia ei esiinny luonnossa metallisena. Se on EU:ssa luokiteltu kriittiseksi raa-aineeksi, joka tarkoittaa sen olevan vaikeasti saatavilla.
Skandiumia on maa- ja kallioperässä hyvin vähän. Tyypillisesti n. 20 grammaa tonnissa. Rautalammin kiviniemen esiintymän skandiumpitoisuus on poikkeuksellisen suuri noin 200 grammaa tonnissa.
Skandiumia käytetään esimerkiksi auto- ja lentokoneteollisuudessa. Pienikin määrä (1%) skandiumia sekoitettuna alumiiniin parantaa seoksen kestävyyttä merkittävästi. Näin mahdollistetaan kestävämpiä ja kevyempiä rakenteita. Skandiumia voi hyödyntää myös polttokennoissa sekä korkeajännitteisissä siirtolinjoissa.
Skandiumin haasteena on se, että toistaiseksi tehokkaat tavat erotella skandium muusta maa-aineksesta ovat vasta kehitteillä.
Mistä Rautalammin malmiossa on kysymys?
Rautalammin Kiviniemessä, yksityisomisteisella maalla tehtiin Geolokisen tutkimuskeskuksen perustutkimusta vuonna 2008. Kairareikiä kallioperään porattiin tuolloin 9 kappaletta, yhteensä 1251,8 metrin verran. Tutkimusten yhteydessä havaittiin alueen skandium-pitoisuuden olevan poikkeuksellisen suuri, noin kymmenkertainen tavanomaiseen verrattuna. Esiintymä sijaitsee n. 22 kilometrin päässä Rautalammin kuntakeskuksesta. Vertailun vuoksi Tapio Halkoaho (GTK) mainitsee Siilinjärven kaivoksen sijaitsevan 5,5 kilometrin päässä keskustasta.
Halkoaho kertoo, että harvinaisten maametallien ja muiden hi-tech metallien esiintymisestä Rautalammin alueella tiedetään varsin vähän, mutta tuskin kiviniemen esiintymä on ainoa laatuaan, vaikkakin vastaavan tyyppistä esiintymää ei ole Suomesta tai edes koko maailmasta kuvattu.
Kiviniemen malmiossa on laskelmien mukaan malmikiveä 13,4 tonnia, jossa on:
- 2180 tonnia skandiumia
- 23100 tonnia zirkoniumia
- 1080 tonnia yttriumia
- 46700 tonnia fosforia sekä
- 146 900 tonnia titaania
J-M Aalto (Itä-Suomen yliopisto) muistutti, että vaikka skandium jo yksinään on varsin arvokas alkuaine (tällä hetkellä), muiden esiintymän arvoaineiden hyödyntäminen on kokonaisuuden kannalta hyvin keskeistä – se on huomattavasti kestävämpi vaihtoehto ympäristölle, yhteiskunnalle ja aluekehitykselle.
Poikkeuksellisen suuren skaniumpitoisuuden lisäksi Rautalammin esiintymässä on poikkeuksellisen vähän raskasmetalleja (nikkeliä, kadmiumia, arseenia, kromia, toriumia ja uraania) sekä hyvin vähän rikkiä, jolloin rikkihappoa ei synny hapettumisen seurauksena.
Itä-Suomen yliopiston J-M Aalto havainnollisti karttakuvin, että esimerkiksi kohuttuun Talvivaaran kaivokseen verrattuna kyseessä on hyvin paljon pienempi kokonaisuus ja myös kaivos on tyypiltään täysin erilainen.
Mistä RaSPi-hankkeessa oli kysymys?
RaSPi-hankkeella oli kolme tavoitetta:
1) selvittää onko Itä-Suomen yliopistossa kehitetyllä uudella skandiumin rikastusmenetelmällä edellytyksiä toimia teollisesti kannattavana prosessina.
2) Selvittää kuinka hyvin muut malmissa olevat arvokkaat aineet (mm. Zirkonium, fosfori, titaani, yttrium ja sinkki) voidaan rikastaa magneetti- ja painovoimaerotusmenetelmällä.
3) Markkinoida Rautalammin esiintymän ainutlaatuisuutta ja kehitettävää täysin uutta rikastusmenetelmää kansainvälisesti.
Hankkeen 299 000 euron budjetin päärahoittaja oli Pohjois-Savon liitto, osarahoittajina Itä-Suomen yliopisto, Rautalammin kunta, Chemec Oy, MAYT Oy, Ferroplan Oy ja FilterIt. Hanke tehtiin aikavälillä 1.10.2016 – 30.9.2018.
Tutkimuksissa havaittua
Skandiumin esikäsittelykokeissa havaittiin, että kokonaisvaltaisen hyödyntämisen kannalta eri mineraalien erottaminen ennen happoliuotusta on paras vaihtoehto:, koska tällöin:
- Liuotettavan skandium-pitoisen materiaalin määrä mahdollisimman pieni (haponkulutus).
- Eri mineraalit voidaan hyödyntää monipuolisemmin.
- Jätteen määrä pienin ja jäte on koostumukseltaan yksinkertaisinta.
Malmin esikäsittelykokeissa eri mineraalien erottaminen on osoittautunut haastavaksi, sillä malmissa on useita ominaisuuksiltaan samankaltaisia mineraaleja. Tulosten perusteella skandiumin erottaminen Kiviniemen malmista onnistuu perinteisten ja uusien rikastusmenetelmien yhdistelmällä.
RaSPissa onnistuttiin tehostamaan skandiumin happoliuotusta merkittävästi, lisäksi onnistuttiin erottamaan skandium pääosasta muita malmin metalleja. Nyt tehdyt kokeet ovat suuntaa antavia, mittakaava on kaivosteollisuudessa vielä oikeastaan ”laboratoriomittakaavaa” eli hyvin kaukana teollisesta hyödynnettävyydestä.
Nyt tehdyt kokeet luovat hyvän pohjan vaadittavalle lisätyölle, jollaisia ovat esimerkiksi:
- Tehokkaamman malmin esikäsittelymenetelmän kehittäminen arvokkaiden mineraalien/alkuaineiden hyödyntämiseksi.
- Happoliuotusmenetelmän säätämisen koostumukseltaan nyt käytettyä skandiumrikastetta paremman rikasteen liuottamiseksi.
- Happoliuotuksessa muodustuvan ”rikastushiekan” käsittely.
- Skandiumjakeen loppupuhdistusmenetelmän testaus.
- Lisäkokeita mahdollisimman kustannustehokkaan happoliuosjäännöksen käsittelymenetelmän löytämiseksi.
- Suuremman mittakaavan pilot-kokeet koko prosessista (useita satoja kiloja skandiumrikastetta).
On todennäköistä, että Kiviniemessä tehdään jatkotutkimuksia lähivuosina. Paikallaolleiden asiantuntijoiden mukaan kaivostoiminnan käynnistyminen voisi olla ajankohtaista aikaisintaan 20-40 vuoden kuluttua.
