Uusi murskausmenetelmä säästää vettä ja energiaa kaivoksilla ja tuottaa parempaa akkumateriaalia – jatkotestaukseen myös muille malmeille

Kuivassa puristusmurskausmenetelmässä arvomineraalit pyritään erottamaan arvottomista mineraaleista aiempaa puhtaammin hyödyntämällä eri materiaalien raerajoja ja mikrohalkeamia.

Perinteisesti grafiitin käsittelyssä on käytetty runsaasti vettä ja energiaa vaativaa märkäjauhatusta. Arvostetussa Minerals Engineering -tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa esitellään Continuously Compressing Crushing (CCC) – puristusmurskaustekniikan sovellus grafiitin jalostukseen, mikä lupaa vallankumouksellisia säästöjä veden ja energian käytössä. CCC-menetelmää testattiin ensimmäistä kertaa luonnonmalminäytteillä Oulun yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa, jossa olivat mukana myös Itä-Suomen yliopisto ja Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu (Xamk).

”Kun korkealaatuisen grafiitin kysyntä litiumioniakkujen tuotannossa kasvaa, CCC-menetelmän kyky tuottaa karkeita grafiittihiutaleita on erityisen merkittävä. Karkearakeiset grafiittihiutaleet ovat hyvin haluttuja erilaisissa teollisissa sovelluksissa niiden erinomaisen laadun ja puhtauden vuoksi. Uusi edistysaskel tukee vihreää siirtymää ja esimerkiksi sähköajoneuvojen kehitystä”, arvioi Oulun yliopiston kaivannaisalan yksikkö Oulu Mining Schoolin professori Shenghong Yang.

”CCC-menetelmän tärkeä etu perinteisiin menetelmiin on, että vettä ei tarvita lainkaan, joten menetelmä on täysin vedetön, mikä vähentää haitallisia ympäristövaikutuksia”, kuvaa Oulun yliopiston väitöskirjatutkija Niina Paasovaara. ”Lisäksi jo 1950-luvulla todettiin, että hitaampi kuormitus on energiatehokkain tapa murtaa kivimateriaali, joten on hämmästyttävää, miten nyt jalostettua menetelmää ei ole jo aiemmin otettu käyttöön.”

Perinteisesti kivi hakataan mahdollisimman hienoksi, mikä johtaa helposti hiukkasten ylijauhautumiseen, vaikeuttaa jatkokäsittelyä ja tuottaa paljon haitallista pölyä. Uudella tavalla tuotetussa hienoaineksessa ja puhtaammassa murskaustuotteessa on arvomineraaleilla suurempi pinta-ala, mikä helpottaa monella tavalla seuraavaa vaihetta eli mineraalien rikastusta. Lue lisää tutkimusmurskaimen keksijöistä: Uusi murskain kehitetty kaivosalalle (uutinen, 2020).

”Grafiitin murskausteknologian kehittäminen on askel kohti kestävämpää kaivosalaa. Jatkossa vettä ja energiaa säästävää puristusmurskausmenetelmää testataan myös muille malmityypeille. Murskausmenetelmän soveltaminen teolliseen mittakaavaan vaatii vielä kehitystyötä. Uusien, kestävien menetelmien käyttöönotto vaatii myös uusien osaajien kouluttamista kaivosalalle, jota vaivaa jatkuva työvoimapula”, professori Yang muistuttaa.

”Jatkotutkimuksessa keskitymme puristusmurskausprosessin eri vaiheiden energiatehokkuuden tarkempaan todistamiseen, Paasovaara suunnittelee. Lisäksi menetelmä on yhdistetty vihreän kemian tutkimukseen, jossa uudentyyppisten murskaustuotteiden rikastamiseen käytetään uusia vihreän kemian periaatteiden mukaisia  rikastuskemikaaleja, joita tutkitaan yhteistyössä Itä-Suomen yliopiston farmasian laitoksen kanssa. ”Pyrkimyksenä on saada koko malmimineraalien murskaus-, hienonnus- ja rikastusprosessi vettä ja energiaa säästäväksi sekä vähemmän jätettä tuottavaksi. ” Yhdessä uusien rikastuskemikaalien kanssa CCC-menetelmä edistäisi vihreän siirtymän puhtautta kriittisten mineraalien rikastusprosesseissa", Paasovaara jatkaa.

Tutkimus julkaistiin huhtikuussa 2024: Paasovaara, N., Hartikainen, S., Peräniemi, S., Kuopanportti, H., & Yang, S. (2024). Continuously compressing crushing towards a dry processing method, a testing for graphite ore. Minerals Engineering, 212, 108713. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2024.108713

Tutkimusta on tukenut K.H. Renlundin säätiö, ja se on osa Euroopan aluekehitysrahaston rahoittamaa ”HUGGER” – bio- ja kiertotalousmateriaalien energiatehokas murskaus -hanketta| Xamk