JÄRVIMALMIN JALOSTUS PUUPOLTTOAINEITA KÄYTTÄVISSÄ LÄMPÖLAITOKSISSA Hajautetut biojalostamot: tulosfoorumi Tomi Onttonen Karelia-AMK

Transkriptio

1 1 JÄRVIMALMIN JALOSTUS PUUPOLTTOAINEITA KÄYTTÄVISSÄ LÄMPÖLAITOKSISSA Hajautetut biojalostamot: tulosfoorumi Tomi Onttonen Karelia-AMK

2 Sisältö 2 - Perustuu opinnäytetyöhöni - Aineisto kerätty hajautetut biojalostamot hankkeelle - Järvien kunnostusruoppauksiin yhdistetty rautamalmin tuotanto - Ruoppausmassan hyödyntäminen - Toimintamallien vertailu - Nykyinen toimintamalli - Ruoppausmassa läjitetään - Opinnäytetyössä selvitetty toimintamalli - Ruoppausmassa poltetaan lämpövoimalassa - Rauta erotetaan tuhkasta

3 Järvimalmi 3 - Toiselta nimeltään limoniitti - Rautapitoista hiekkaa - Tavataan järvien pohjassa, yleensä rannan läheisyydessä - Syntyy saostumalla rautapitoisesta pohjavedestä - Veden tulee virrata järven pohjan läpi - Vaatii hiekkapohjan - Uusiutuva luonnonvara - Kertyy paikoille, mistä on poistettu

4 Järvimalmi koostumus 4 - Sisältää raudan lisäksi mangaania ja fosforia - Fosfori tekee raudasta kylmähaurasta - Rautapitoisuus voi vaihdella eri nostopaikoissa - Voi olla parhaimmillaan yli 60 % - Möhkön ruukilla keskimääräinen rautapitoisuus 36,9 %

5 Järvimalmin historia 5 - Ennen kaivostoimintaa tärkein raudan lähde luvulla järvimalmia jalostettiin runsaasti - Vuosisadan lopulla järvimalmin jalostus väheni - Venäjän tullit - Louhintatekniikoiden kehitys

6 Pasutus 6 - Malmin kuivaus - Haitallisia aineita poistuu - Rikkihappo - Hiilihappo - Helpottaa jatkojalostusta

7 Masuuni 7 - Käytetään raudan pelkistykseen - Suomeen rakennettiin ensimmäinen luvun alussa - Edelleen raudan valmistuksessa käytetty sovellus - Nykymasuunit ovat huomattavasti suurempia kuin järvimalmin pelkistykseen käytetyt masuunit

8 Sedimentti 8 - Maa-ainesta mikä on kertynyt järven pohjaan - Sisältää yleensä ympäristölle haitallisia aineita - Järvimalmi on sekoittuneena järven pohjasedimenttiin - Sisältää paljon vettä - Ruoppaustekniikasta riippuen % - Vain vähän haihtuvia aineita - Kuiva-aineen hehkutushäviö keskimäärin n. 20 % - Keskimäärin 5,9 % rautaa

9 Toimintamallit 9 Nykyinen malli Läjitys Selvityksen malli Kunnostusruoppaus Ruoppausmassa Kunnostusruoppaus Ruoppausmassa Lämpölaitos Rautamalmi Masuuni

10 Nykyinen malli 10 - Yksinkertainen - Vähän toimijoita - Hyötykäyttö mahdollista - Maisemointi - Viherrakentaminen - Ruoppaus massan läjitys kallista - Läjitysalue tulee sijoittaa niin, että ruoppausmassan sisältämä vesi ei virtaa suoraan vesistöön - Haitalliset aineet jäävät läjitysalueelle

11 Selvityksen malli 11 - Sedimentin läjityksen kustannukset säästyvät - Mutta sedimentti tulee kuljettaa kauemmas ruoppausalueelta - Tuo uuden tulon lähteen lämpöyrittäjälle - Sedimentin sisältämät haitta-aineet paremmin hallittavissa

12 Mallin heikkoudet 12 - Kattilan pohjatuhkaa ei saa enää käyttää tuhkalannoitteena - Muita hyödyntämismahdollisuuksia varmasti on - Ruopattua sedimenttiä voidaan hyödyntää - Sedimentin sisältämän veden poistoon kuluu energiaa - Lisää polttoaineen kulutusta ja kasvattaa kustannuksia - Huonontaa biokattilan hyötysuhdetta - Voi lisätä lämpölaitoksen häiriöitä

13 Malmin arvo 13 - Rautamalmin (60 % rautaa) hinta on noin 100 /t - Järvimalmi sisältää fosforia ja muita epäpuhtauksia - Voi laskea malmin hintaa

14 Sedimentin koostumus 14 - Sedimentti testattiin ICP-analyysillä - Kloorin ja typen määrää ei saatu selvitettyä - Polton kannalta haitallisia yhdisteitä ovat - Kloori, natrium, rikki, typpi, kalium, kalsium ja pii - Keskimäärin järvisedimentti sisältää polttoon vaikuttavia alkuaineita suurin piirtein saman verran kuin puupolttoaineet - Typen ja rikin pitoisuudet ovat kuitenkin noin 4 x puupolttoaineisiin nähden - Sedimentin koostumus vaihtelee paljon alueittain ja järven eri kohdissa

15 Sedimenttinäytteet 15 - Loitimo - Keskimääräistä sedimenttiä pienemmät pitoisuudet polton kannalta haitallisia aineita - Vähän rikkiä - Jukajärvi - Saman kaltaista kuin Loitimon sedimentti, mutta suuri rikkipitoisuus - Rikkiä noin 20 x määrä verrattuna puupolttoaineisiin

16 16

17 17

18 Polttokokeet 18 - Suoritettiin muunnetulla kiukaalla - Ensiöilman syöttö muutettu - Mahdollinen ensiöilman puhallus - Sedimentti levitettiin paperille, jotka aseteltiin palotilaan - Estää sedimentin valumisen arinan läpi - Sedimenttiä lisättiin noin 10 % polttoaineen painosta (märkäpainot) - Sedimentin mukana meni rautaa kattilaan 2 5 g kaikissa polttokokeissa

19 19

20 Polttokokeiden pohjatuhka 20 - Testattiin ICP-analyysillä - Pohjatuhka sisälsi rautaa 2 3,5 g jokaisen polttokokeen tuhkassa - Pohjatuhkan sisältämä rauta erottui magneettisesti

21 21

22 22

23 Jatkotutkimukset 23 - Sedimentin klooripitoisuuden selvittäminen - Suuremman kokoluokan polttokokeiden suorittaminen - Erilaisten toimintamallien ympäristövaikutusten vertailu

24 24 KIITOS! Tomi Onttonen