Metallien ja materiaalien talteenotto on välttämätöntä vihreän siirtymän ja kriittisten raaka-aineiden huoltovarmuuden kannalta. Metallurgiset prosessit mahdollistavat akuissa ja puhtaan energian teknologioissa tarvittavien raaka-aineiden talteenoton ja kierrätyksen myös haastavista malmeista ja sekundäärisistä raaka-aineista. VTT kehittää ja validoi talteenottoratkaisuja jatkuvan pilotoinnin ja testauksen avulla yhdessä teollisuuden kumppaneiden kanssa. Tavoitteenamme on parantaa resurssitehokkuutta ja tukea hiilineutraalia tulevaisuutta.
Metallien ja materiaalien talteenotto lyhyesti
Kriittisten raaka-aineiden ja talteenottoteknologioiden kysyntä kasvaa, kun ilmastotavoitteet tiukentuvat ja Euroopassa pyritään varmistamaan raaka-aineiden saatavuus.
VTT tukee metallien ja mineraalien talteenottoa heikkolaatuisista malmeista, teollisuuden sivuvirroista ja elinkaarensa päähän tulleista tuotteista, mikä vähentää ympäristövaikutuksia ja luo uusia liiketoimintamahdollisuuksia.
Huipputason tutkimusympäristöt, mahdollisuus jatkuvatoimiseen pilotointiin sekä osaaminen mallinnuksessa ja skaalaamisessa tukevat kestävien talteenottoprosessien kehittämistä saman katon alla.
Metallien ja materiaalien talteenotto muuttaa jätteet arvokkaiksi raaka-aineiksi
Perinteisessä kaivostoiminnassa ja metallien jalostuksessa suuri osa malmista jää hyödyntämättä. Tavanomaiset prosessit keskittyvät usein yhden päämetallin talteenottoon, vaikka sen osuus koko malmista voi olla alle prosentin. Tämän seurauksena merkittäviä määriä muita arvokkaita metalleja sisältävää materiaalia jää hyödyntämättä. Esimerkiksi kullan pitoisuus malmissa on tyypillisesti vain muutamia grammoja tonnia malmia kohti.
Raaka-aineiden vajaa hyödyntäminen jättää arvokkaita sivuvirtoja käyttämättä ja lisää ympäristökuormitusta. Uusille talteenottoratkaisuille on selkeä tarve.
Nykyaikaiset talteenottoteknologiat ja kiertotalouteen perustuvat ratkaisut mahdollistavat aiemmin hyödyntämättä jääneiden materiaalien talteenoton ja niiden muuttamisen uusiksi arvokkaiksi raaka-aineiksi.
Akkumineraaleilla on keskeinen rooli energiamurroksessa
Siirtymä puhtaampiin teknologioihin lisää kriittisten metallien kysyntää. Sähköajoneuvojen ja energian varastointijärjestelmien globaalit markkinat kasvavat nopeasti, samalla kun korkealaatuisten malmien saatavuus heikkenee. Kysynnän kattamiseksi on hyödynnettävä myös matalapitoisempia raaka-ainelähteitä.
VTT kehittää menetelmiä, joilla arvokkaita metalleja ja mineraaleja voidaan ottaa talteen, erotella ja puhdistaa matalapitoisista malmeista sekä sekundaarisista lähteistä, kuten jätteistä ja rikastushiekasta.
Kehittyneiden metallurgisten teknologioiden avulla voidaan ottaa talteen myös sivumetalleja ja mineraalijäämiä. Tämä vähentää jätettä ja tukee kestävämpää kaivostoimintaa ja metallituotantoa. Samat menetelmät tukevat myös tehokasta kierrätystä ja edistävät materiaalien ja luonnonvarojen kiertotaloutta.
Hydrometallurgian ja mekaanisen käsittelyn hyödyt
Hydrometallurgia ja mekaaninen käsittely ovat keskeisiä menetelmiä, joilla arvokkaita metalleja ja mineraaleja otetaan talteen matalapitoisista malmeista, teollisuuden sivuvirroista ja jätteistä. Näiden menetelmien avulla voidaan:
-
Ottaa talteen matalapitoisia raaka-aineita aiempaa tehokkaammin
-
Hyödyntää sivuvirtoja ja jätteitä
-
Pienentää ympäristöjalanjälkeä perinteisiin menetelmiin verrattuna optimoitujen prosessien avulla
-
Parantaa materiaalien kiertotaloutta
VTT yhdistää kaivos- ja materiaalitutkimuksen teollisuuden tarpeisiin
VTT kehittää uusia konsepteja, jotka maksimoivat malmien, mineraalipohjaisten raaka-aineiden ja sekundääristen materiaalivirtojen, kuten rikastushiekan ja käytettyjen akkujen, arvon. Meillä on pitkäaikainen kokemus alalta sekä edistyksellinen pilotointi-infrastruktuuri, jonka avulla kehitämme uusia talteenottoteknologioita ja viemme ne teollisiin sovelluksiin.
Hyödynnämme kehittyneitä hydrometallurgisia menetelmiä, joiden avulla asiakkaamme voivat vähentää prosessiensa ympäristövaikutuksia ja tunnistaa uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Menetelmäosaamisemme tukee uusien talteenottoprosessien sekä puhtaampien ja kestävämpien tuotantojärjestelmien kehittämistä.
Kohdemetallien lisäksi keskitymme sivumetallien talteenottoon ja teollisten sivuvirtojen hyödyntämiseen. Teknologiamme mahdollistavat kaivannaisjätteiden ja muiden sekundaaristen materiaalien tehokkaan käsittelyn ja niiden muuttamisen arvokkaiksi raaka-aineiksi monenlaisiin käyttökohteisiin.
Esimerkiksi mineraaliset sivuvirrat voivat joissakin tapauksissa korvata sementtiä rakennusmateriaaleissa, toimia raaka-aineina korkean lämpötilan keraameissa tai täyteaineina muoveissa. Jätteiden muuttaminen arvokkaiksi raaka-aineiksi hyödyttää sekä ympäristöä että taloutta.
Metallien kierrätys monimutkaisista materiaalivirroista
Metallit ovat välttämättömiä korkean teknologian sovelluksissa, kuten akuissa, elektroniikassa ja useista eri materiaaleista koostuvissa tuotteissa. Monien metallien kierrätysaste on kuitenkin edelleen alhainen. EU:n kriittisiä raaka-aineita koskevan säädöksen (Critical Raw Materials Act, CRMA) tavoitteena on vahvistaa Euroopan raaka-aineriippumattomuutta lisäämällä kriittisten metallien tuotantoa, jalostusta ja kierrätystä EU:n alueella.
VTT kehittää kierrätysteknologioita, jotka soveltuvat monimutkaisten ja heterogeenisten materiaalivirtojen käsittelyyn, myös silloin kun ne sisältävät haitallisia komponentteja. Osaamisemme kattaa sekä mekaanisen esikäsittelyn että hydrometallurgiset prosessit, joiden avulla arvokkaat metallit voidaan talteenottaa tehokkaasti haastavista lähteistä.
Metallien kierrätys on sekä kiertotalouden kulmakivi että kasvava liiketoimintamahdollisuus. Innovatiiviset teknologiamme auttavat muuttamaan heikkolaatuiset ja elinkaarensa päähän tulleet materiaalit taloudellisesti kannattaviksi metallien lähteiksi.
Kenelle palvelumme on suunnattu
Teemme yhteistyötä kumppaneiden kanssa mm. seuraavilla teollisuuden aloilla:
Kaivosteollisuus ja jalostus
Kierrätys ja jätehuolto
Ajoneuvoteollisuus.
Kumppanuutemme kattaa materiaalien talteenoton koko arvoketjun ja mahdollistaa kestävien talteenottoprosessien kehittämisen, pilotoinnin ja käyttöönoton teollisessa mittakaavassa.
Palvelumme
Tarjoamme räätälöityjä ratkaisuja kriittisten ja strategisten metallien talteenottoon yrityksesi tarpeiden mukaan. Olitpa kehittämässä uusia prosesseja vaativille materiaaleille tai ratkomassa teknisiä haasteita, asiantuntijamme tarjoavat tukea koko kehitysprosessin ajan.
Käytössäsi on edistynyt tutkimusinfrastruktuuri, mukaan lukien Bioruukin pilotointilaitteistot, joiden avulla uudet ideat voidaan validoida ja skaalata tehokkaasti. Yhdessä voimme viedä uudet ratkaisut tutkimuksesta teolliseen käyttöön.
Yhteistyössä VTT:n kanssa voit:
Validoida uusia konsepteja mineraali- ja jätevirtojen käsittelyyn
Testaa ideasi mekaanisen käsittelyn ja kuivien käsittelyprosessien alustoillamme. Voit vertailla, jatkojalostaa ja validoida ratkaisuja asiantuntijoiden ohjauksessa.
Skaalata hydrometallurgiset konseptit teollisiin prosesseihin
Autamme määrittämään ja varmistamaan kriittiset prosessiparametrit aina konseptivaiheesta jatkuvaan pilotointiin.
Ennakoida prosessin suorituskykyä ennen pilotointia
HSC Sim -työkalun avulla mallinnamme massa- ja energiataseet ja yhdistämme tulokset ympäristöjalanjäljen arviointiin. Saat etukäteen näkymän sekä ratkaisun taloudelliseen suorituskykyyn että vastuullisuusprofiiliin.
Käyttää huippuluokan pilotointi-infrastruktuuria
Hydrometallurgia ja mekaaninen erottelu saman katon alla. Kokeneet asiantuntijamme opastavat ja auttavat tulosten tulkinnassa.
Hyödyntää syvällistä raaka-aineosaamistamme
Meillä on pitkäaikainen kokemus muun muassa terästeollisuuden sivutuotteista, käytetyistä akuista ja primäärisistä sulfidimalmeista, mikä auttaa nopeuttamaan kehitysaikoja ja välttämään tyypillisiä haasteita.
Tutkia biopohjaisia talteenottoratkaisuja
Testaa biologisia prosesseja metallien talteenottoon ja sulfaattien pelkistykseen kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa.
Validoida korkeapaineliuotusprosesseja
Hyödynnä laboratoriomittakaavan pöytäautoklaavia liuotuskäyttäytymisen tutkimiseen ja luotettavien parametrien määrittämiseen autoklaaviprosessien skaalausta varten.
Suunnitella älykkäämpiä ja nopeampia prosesseja
Yhdistä räätälöity prosessisuunnittelu massa- ja energiataseiden mallinnukseen. Näin tunnistat optimaaliset käyttöolosuhteet ja lyhennät kokeilu/erehdys-vaihetta.
Hyödyntää dataa, joka tukee investointipäätöksiä
Pilotointiin integroidut analytiikkapalvelumme tuottavat luotettavaa, toistettavissa olevaa ja päätöksentekoa tukevaa dataa.
Esimerkkikysymyksiä, joihin voimme vastata
Miten voin kehittää prosessikonseptiani?
Asiantuntijamme ja tutkimusalustamme tukevat konseptin kehittämistä alkuvaiheen tarkastelusta laboratoriokokeisiin ja pilotointiympäristössä tehtävään validointiin.
Miten voin verrata uutta teknologiaa perinteisiin hydrometallurgisiin menetelmiin?
Tuemme vertailua räätälöidyillä testausohjelmilla ja vertailukelpoisella datalla sekä validoimalla tulokset suhteessa vakiintuneisiin hydrometallurgisiin prosesseihin. Kehittynyt pilotointi-infrastruktuurimme ja analytiikkaosaamisemme auttavat tuottamaan luotettavaa ja teollisesti relevanttia tietoa päätöksenteon tueksi.
Minulla on uusi raaka-aine hydrometallurgiseen prosessiini. Miten voin kehittää sitä konseptitasolta teolliseen mittakaavaan?
Tarjoamme tukea kehitysprosessin kaikkiin vaiheisiin konseptitestauksesta käytännön validointiin. Voimme esimerkiksi auttaa
- tuottamaan tietoa vaihtoehtoisista hapettimista ja niiden vaikutuksesta liuotukseen
- poistamaan hivenalkuaineita prosessiliuoksista ioninvaihtohartsien (IX) avulla kolonneissa, mikä mahdollistaa esimerkiksi raffinaatti- ja uuttoliuosten tai jätevesien puhdistuksen tutkimisen
- erottamaan koboltin nikkelistä neste-nesteuutolla (SX) valitsemillasi uuttoreagensseilla ja PLS-liuoksella 12-vaiheisessa mixer-settler-laitteistossa.
Raaka-aineen testaaminen vaatisi tuotantolinjan pysäyttämistä. Onko muita vaihtoehtoja?
Mekaanisen käsittelyn tutkimusympäristömme mahdollistaa modulaariset testit, jotka simuloivat tuotantolinjan olosuhteita ilman tuotantokatkoksia.
Käytettävissä oleva laitteisto sisältää muun muassa raekokoon ja tiheyteen perustuvia erottimia (zig-zag, Falcon), kaksiroottorisen esimurskaimen, sekundaarisen murskaimen (vasara- ja kuulamylly), korkean ja matalan intensiteetin magneettisen erottimen sekä pyörrevirta- ja sähköstaattisen erottimen.
Millaisia raaka-aineita voin testata VTT:llä?
Meillä on kokemusta sekä primäärimalmeista että sekundäärisistä materiaalivirroista, kuten kierrätetyistä akuista, terästeollisuuden sivuvirroista, rikastushiekasta sekä sinkkiteollisuuden jäännöksistä, kuten jarosiitista.
Metallien ja materiaalien talteenoton projektit ja ekosysteemit
BATCircle on Aalto-yliopiston johtama suomalainen tutkimus- ja innovaatiokonsortio, joka edistää kestävää ja kilpailukykyistä akkujen arvoketjua kiertotalousratkaisujen avulla. Hanke keskittyy seuraavan sukupolven akkukemikaalien, uusien kierrätysmenetelmien sekä synergisten prosessointi- ja jalostusteknologioiden kehittämiseen. Yhdistämällä yliopistojen, tutkimuslaitosten ja teollisuuden osaamisen BATCircle pyrkii vähentämään riippuvuutta kriittisistä raaka-aineista, parantamaan materiaalien talteenottoa ja vahvistamaan Suomen asemaa akkumetallien ja energiaratkaisujen globaalina edelläkävijänä.
METALLICO vastaa akkujen kriittisten raaka-aineiden kasvavaan kysyntään ja niihin liittyviin toimitusriskeihin. Hanke keskittyy arvokkaiden materiaalien talteenottoon sekä primäärisistä että sekundaarisista lähteistä, kriittisten akkumetallien tuotanto- ja talteenottoratkaisujen demonstrointiin sekä niiden loppukäyttöpotentiaalin arviointiin. Lisäksi METALLICO soveltaa innovatiivisia tunnistus- ja karakterisointiteknologioita ja edistää sidosryhmäyhteistyötä ja verkostoitumista.
CICERO vastaa kahteen keskeiseen haasteeseen akkujen arvoketjussa Euroopassa. Näitä ovat vahva riippuvuus rajallisesta määrästä kolmansia maita nikkelin, koboltin ja mangaanin jalostettujen suolojen osalta sekä niiden nykyisiin kaivos- ja jalostuskäytäntöihin liittyvät merkittävät ympäristö-, terveys- ja turvallisuushaasteet. CICERO keskittyy kestävän ja kustannustehokkaan nikkelin, koboltin ja mangaanin prosessointi- ja jalostusmallin kehittämiseen Euroopassa. Tähän kuuluu myös näiden materiaalien jatkojalostus Euroopassa valmistettaviksi NMC-materiaaleiksi litiumioniakkuja varten.
Yhteistyö kanssamme
Teemme mielellämme yhteistyötä kanssasi ideasta toteutukseen – tai missä tahansa vaiheessa siltä väliltä. Alkuarvioinnin jälkeen voimme tarjota esimerkiksi seuraavia yhteistyömuotoja:
-
Räätälöity kumppanuus
Jokainen projekti on ainutlaatuinen, joten sovitamme palvelumme tarpeidesi mukaan. Autamme muuttamaan ideat prototyypeiksi sujuvasti ja tehokkaasti.
-
Yhteistyöhankkeet
Olemme mukana tutkimus- ja kehityshankkeissa useiden yrityskumppaneiden ja rahoittajien kanssa. Yhteistyöhankkeissa riski jakautuu eri toimijoiden kesken, ja tuloksista hyötyvät kaikki.
-
Verkostomme ja ekosysteemimme käytössäsi
Autamme mielellämme yhdistämään yrityksesi sopivan sparraus- ja kehityskumppanin kanssa.
Asiantuntijamme
Päivi Kinnunen työskentelee teollisen kiertotalouden, kaivosteollisuuden sivuvirtojen hyödyntämisen sekä (bio)hydrometallurgian parissa. Hänellä on laaja kokemus asiantuntijatehtävistä ja suurten tutkimus- ja kehityshankkeiden koordinoinnista, mukaan lukien METGROW+- ja ITERAMS -hankkeet.
Antti Porvali työskentelee tutkimustiimin vetäjänä ryhmässä, jonka osaaminen kattaa hydrometallurgian, mineraalien prosessoinnin ja mikrobiologian. Porvali on työskennellyt monipuolisesti erilaisten raaka-aineiden parissa, kuten käytettyjen akkujen (NiMH, litiumioni), käytettyjen magneettien sekä sulfidipitoisten sivuvirtojen kanssa. Hän on johtanut useita mittavia hankkeita, kuten VTT:n BATCircle 2.0 -hanketta, ja toiminut viimeiset kymmenen vuotta akateemisen tutkimuksen ja teollisuuden rajapinnassa.
