» Rikkihapon syöttö agglomeraattiin - koetoimintailmoitus 12.2.2016
Koetoimintailmoitus rikkihapon syöttämisestä agglomeraattiin. Sisällysluettelo Koetoimintailmoitus rikkihapon syöttämisestä agglomeraattiin... 3 Suunniteltu koetoiminta 3 Koeajon tavoitteet 4 Koeajon järjestelyt 5 Käytettävä kemikaali ja sen kulutus ja käsittely 5 Koetoiminnan ympäristövaikutukset 6 Päästöt ilmaan 6 Muut ympäristövaikutukset 6 Ympäristötarkkailu 7 Varautuminen poikkeustilanteisiin 7 Riskinarviointi 8
Koetoimintailmoitus 29.4.2016 3 (8) Koetoimintailmoitus rikkihapon syöttämisestä agglomeraattiin Tämä on ympäristönsuojelulain (527/2014) 119 :n mukainen ilmoitus koeluonteisesta toiminnasta. Tämä ilmoitus liitetään myös Turvallisuus- ja kemikaalivirastolle toimitettavaan muutosilmoitukseen. Luvan hakija Terrafame Oy, Talvivaarantie 66, 88120 Tuhkakylä luvan hakijan yhteyshenkilöt ympäristöasiassa kemikaaliturvallisuusasioissa Elina Salmela elina.salmela@terrafame.fi Timo Turrek timo.turrek@terrafame.fi Terrafame Oy (jatkossa yhtiö tai Terrafame ) on aloittamassa koetoiminnan, jossa tutkitaan mahdollisuutta syöttää väkevää rikkihappoa agglomeroituun malmiin ennen sen kasaamista bioliuotuskasalle. Koetoiminta tullaan toteuttamaan primääriliuotusalueella Terrafamen kaivospiirin tehdasalueella Sotkamossa. Koetoiminta sijoittuu kiinteistöille 205-405-15-9 Liussuo, 765-402-60-18 Ruusumaa ja 765-402-60-26 Perälä. Koetoiminnasta tehdään ympäristönsuojelulain mukainen ilmoitus koeluonteisesta toiminnasta sekä muutosilmoitus Turvallisuus- ja kemikaalivirastolle (Tukes). Ilmoitus annetaan tiedoksi myös ympäristösuojelun valvontaviranomaiselle (Kainuun Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus), Kainuun pelastuslaitokselle, työsuojeluviranomaiselle sekä Sotkamon kunnan ja Kajaanin kaupungin ympäristö- ja terveydensuojeluviranomaisille. Suunniteltu koetoiminta Terrafame Oy:n tuotanto perustuu bioliuotukseen, jossa metallit irrotetaan malmista bakteerien avulla. Tuotantoprosessin keskeisimmät vaiheet ovat louhinta, murskaus, agglomerointi, biokasaliuotus ja metallien talteenotto. Agglomeroinnissa optimaaliseen raekokoon murskattu malmi kastellaan rummussa kiertoliuoksella. Tämän jälkeen malmi kasataan noin kahdeksan metriä korkeiksi kasoiksi, joissa sitä liuotetaan bakteerien avulla n. puolentoista vuoden ajan. Bioliuotuksessa mikrobeille luodaan optimaaliset kasvuolosuhteet. Kasaan asennetun putkiston läpi puhalletaan malmikasaan ilmaa ja kasaa kastellaan liuoksella, jota kierrätetään kasan läpi metallien liuotuksen ja mikrobitoiminnan kannalta välttämättömien, happamien olosuhteiden luomiseksi. Kiertoliuoksen ph-tasoa säädetään väkevän rikkihapon avulla. Happo syötetään liuoskiertoon sekoittamalla se kasteluliuokseen liuosaltaissa. Happaman kiertoliuoksen metallipitoisuuden noustessa riittävän korkeaksi, liuos johdetaan metallien talteenottoon, jossa siitä saostetaan yhtiön tuotemetallit rikkivedyn avulla pelkistämällä ne jälleen metallisulfideiksi.
Koetoimintailmoitus 29.4.2016 4 (8) Tämän ilmoituksen mukaisella koetoiminnalla tutkitaan agglomeroinnin tuotteen eli agglomeraatin, kiertoliuoksella kastellun murskatun malmin, kastelua rikkihapolla ennen sen kasausta liuotuskasaksi primääriliuotusalueella. Koetoiminta aloitetaan Q2-2016 aikana ja se kestää noin vuoden riippuen kasauksen ja liuotuksen edistymisestä, koetoiminnan aikana tehtävistä havainnoista ja koetoiminnan ensimmäisten vaiheiden tuloksista riippuen. Esimerkiksi korroosioilmiöiden mahdollisten muutosten havainnointi kuljetin- ja kasauslaitteistojen risteysasemilla voi kestää pitkään. Koetoiminnan laajuus käsiteltyinä malmitonneina on n. 700 000 2 100 000 tonnia. Koetoiminta aloitetaan testaamalla yksi selkeä kasauskokonaisuus ja varmistamalla rikkihapon syötön toimivuus, jonka jälkeen koeajo voidaan toistaa. Koetoiminnassa nähdään tärkeäksi pystyä kartoittamaan toiminnan toistettavuus, vaikutukset ja mahdolliset käytännön haasteet eri alueilla. Kasattavan alueen vaihtumisesta huolimatta happo syötetään myöhemmin tässä ilmoituksessa kuvattavin järjestelyin samassa pisteessä primääriliuotusalueen pohjoispuolella. Koetoiminnan aikana haetaan sopivaa rikkihapon syöttömäärää väliltä 0-10 kg H2SO4 malmitonnia kohden. Rikkihappoa johdetaan jossain määrin jo nyt kiertoliuoksen mukana agglomeraattiin (syötettävä happomäärä nykyisellään PLS:n mukana on n. 0,2 kg H2SO4/t malmi). Jos syöttösuhde on n. 5 kg/t, hapon määrä malmissa olisi noin 0,5 m-%. Hapon syöttö aloitetaan pienellä määrällä ja mahdollisia syntyviä ympäristöja turvallisuusvaikutuksia seurataan tehostetusti. Syötettävän hapon määrää nostetaan asteittain tehtyihin havaintoihin perustuen. Mikäli jollain syöttösuhteella havaitaan ympäristö- ja/tai turvallisuusvaikutuksia, syöttömäärää tarkastellaan uudelleen. Ennen koetoimintaa yhtiö on tehnyt laboratoriokokeita, joissa on tutkittu rikkihapon syötön vaikutuksia eri syöttösuhteilla. Laboratoriomittakaavan kokeista tehty raportti on tämän ilmoituksen liitteenä 1. Koeajon tavoitteet Koetoiminnan tavoitteena on luoda malmia liuottaville mikrobeille optimaaliset olosuhteet heti kasausvaiheessa ja tasaisesti koko liuotuskasan alueelle. Tavoitteena hapottaa malmia etupainotteisesti sekä tasaisemmin liuotuksen alkuvaiheessa, kun hapon kulutus on suurimmillaan. Koetoiminnan odotetaan parantavan primääriliuotuksen liuotusolosuhteita ja siten tuotantoa ja nikkelin saantia, nopeuttavan liuotusprosessin käynnistymistä ja samalla vähentävän rikkihapon kokonaiskulutusta liuotuskasan elinkaaren aikana. Nyt testattava menetelmä on yleisesti käytössä kasaliuotuslaitoksilla. Nykytilanteessa pääosa primääriliuotuksen liuotuselinkaaren vaatimasta rikkihaposta syötetään kiertoliuokseen kasteluliuoksen seassa, eli rikkihappo johdetaan PLS-altaille ja kasteluliuokseen. Liuosta kasoille johtavat kastelulinjat kulkevat kasarakenteen päällä, jolloin tuotantokasan elinkaaren aikana liuotuskasan yläosa ottaa vastaan voimakkaimman kuorman. Tämän ilmoituksen mukaisen koetoiminnan hypoteesina on, että happaman liuoksen tulisi levitä koko kasan malmimäärän joukkoon etenkin liuotusprosessin käynnistymisvaiheessa. Näin ollen nykykäytännöillä liuotuksen käynnistys tapahtuu viiveellä. Syöttämällä rikkihappoa malmin joukkoon ennen sen asettumista kasalle pyritään pienentämään tätä viivettä, ja lopulta parantamaan siten liuotuksen kokonaissaantia. Liuotuskasan elinkaaren aikaisen rikkihapon kulutuksen ei odoteta kasvavan, koska arvioidun mukaan rikkihappoa ei tarvitse syöttää yhtä paljon kasteluliuoksen joukossa. Koetoiminnasta tehdään loppuraportti koetoiminnan havainnoista, tuloksista, haponkulutuksesta, ympäristövaikutuksista sekä esitys mahdollisista jatkotoimenpiteistä kuuden kuukauden kuluessa
Koetoimintailmoitus 29.4.2016 5 (8) koetoiminnan päättymisestä. Raportoinnin pitkähkö viive koetoiminnan lopettamisesta tarvitaan kaikkien mahdollisten vaikutusten havainnoimiseksi. Koeajon järjestelyt Malmi kuljetetaan agglomeroinnista kasauslaitteistolle hihnakuljettimella (ns. keskikaistakuljetin), joka kulkee agglomerointiasemalta primääriliuotuskasojen välissä kasauslaitteistolle. Ilmakuva tuotantopaikasta on esitetty liitteenä 2. Koetoiminnassa rikkihappo syötetään hihnalla kulkevan malmin päälle. Happo syötetään hihnakuljettimelle primääriliuotusalueen pohjoispäässä. Rikkihappo pyritään syöttämään hihnakuljettimella kulkevan malmimateriaalin sisään syöttömekanismilla, jossa on ensin materiaalivirran tasaava pyörä ja tasattuun malmin vaon tekevä aura ennen hapon syöttöputkea. Tämän jälkeen ns. aura peittää materiaalipatjaan syötetyn hapon niin, että se jää malmivirran sisään. 3D-malli syöttöjärjestelystä on esitetty tämän ilmoituksen liittessä 3. Syöttämällä happo materiaalipatjan sisään minimoidaan riski, jossa sade pääsee kastelemaan rikkihapon, joka laimentuessaan lämpenee voimakkaasti. Tällöin lämpö voisi aktivoida rikkivedyn muodostumisreaktion myös pienemmillä syöttösuhteilla. Ennen varsinaisen koetoiminnan aloittamista rikkihapon syöttölaitteiston toimivuus testataan. Koetoiminnassa tarvittava rikkihappo johdetaan erillisenä haarana primääriliuotuksen nykyjärjestelyissä käyttämästä happolinjasta. Haara johdetaan mahdollisimman maltillisen syöttöpaineen linjasta. Rakennettava rikkihappoputken haaralinja asennetaan suojaputkeen. Putkilinja kulkee lyhyen matkan kuljettimen viertä kalvottamattomalla alueella ja tältä osin happolinja asennetaan mahdollisimen umpinaiseen suojaputkeen, jonka valumasuunta on putken loppupään osalta kuljettimelle ja toisesta päästä takaisin putkikanaaliin. Rikkihapon syöttölinjasto rakennetaan haponkestävästä teräksestä SFS-EN 13480-5 standardin PED1 modullinin mukaisesti. Syöttökohdalla kuljetinhihnan alapuolella ei ole kalvotusta. Syöttöpiste katetaan väliaikaisella suojarakenteella. Happolinjan reitti on esitetty edellä mainitussa ilmakuvassa (liite 2). Mahdolliset malmin ripetyksen vaikutukset linjastolla havainnoidaan valokuvaamalla ja tarkastamalla kuljetinrakenteet ennen koetoimintaa ja sen jälkeen. Ripetyskohtia siivotaan säännöllisesti. Koetoimintaa seurataan erityisesti alkuvaiheessa tehostetusti koko hapotetun malmin kulkureitin osalta haponsyötöstä kasauskohteeseen asti. Malminkäsittelyn tuotanto-osaston vastaa koetoiminnan operatiivisestä toimista ja huomioivat koetoiminnan vuoroittaisilla tarkastuskierroksillaan. Mahdolliset havainnot ilmoitetaan koetoiminnasta vastaaville insinööreille ja raportoidaan koetoiminnan loppuraportissa. Käytettävä kemikaali ja sen kulutus ja käsittely Koetoiminnassa käytetään primääriliuotuksessa jo nyt ph:n säätöön käytettävää väkevää rikkihappoa (93 %). Rikkihapon OVA-ohje ovat tämän ilmoituksen liitteenä 4 ja käyttöturvallisuustiedote liitteessä 6. Rikkihappo on vahva, veteen liukeneva, syövyttävä epäorgaaninen happo. Happo lämpeää voimakkaasti laimentuessaan, mikä on huomioitu riskienarvioinneissa. Laimentumisen, esimerkiksi sateen, vaikutuksia hapotetun malmin käyttäytymiseen on testattu myös laboratoriotestein (liite 1).
Koetoimintailmoitus 29.4.2016 6 (8) Varsinaiset kuljetus- ja varastointijärjestelyt tai -määrät eivät muutu normaalin toiminnan aikaisesta. Myös hapon kulutuksen on arvioitu pysyvän samalla tasolla liuotuskasan elinkaaren aikajänteellä tarkasteltuna. Koetoiminnan ympäristövaikutukset Päästöt ilmaan Ennen koetoimintaa yhtiö on tehnyt laboratoriokokeita, joissa on tutkittu mm. rikkivedyn muodostumista eri rikkihapon syöttösuhteilla sekä laimenemisen, kuten sateen, vaikutusta rikkivedyn muodostumiseen. Liiallinen hapon lisääminen agglomeraattiin aiheuttaa riskiä rikkivedyn muodostumiselle. Laboratoriokokeiden perusteella muodostuvan rikkivedyn määrä on tällöinkin pieni ja muodostuminen on riippuvainen rikkihapon määrästä, joka pidetään koetoiminnassa turvallisella tasolla ja jota säädetään myös tehtyjen havaintojen perusteella. Laboratorio-olosuhteissa syöttösuhteella 3 kg H2SO4 malmitonnia kohden rikkivetyä ei vapautunut missään vaiheessa. Syöttösuhteella 5 kg H2SO4 malmitonnia kohden syntyvän rikkivedyn määrä laboratoriomittakaavan kokeissa syötön jälkeen avonaisen astian vierestä mitattuna oli enimmillään 3,3 ppm. Syöttösuhteella 15 kg H2SO4 malmitonnia kohden rikkivedyn määrä oli enimmillään 13,8 ppm. Rikkivetyä muodostui syöttösuhteella 5 kg H2SO4 malmitonnia kohden 330 sekunnin ajan ja syöttösuhteella 15 kg H2SO4 malmitonnia kohden 1100 sekunnin ajan. Tehtyjen kokeiden perusteella vaikuttaisi siltä, että rikkivedyn muodostumisen riski on suurimmillaan niissä pisteissä, jossa se tipahtaa hihnalta toiselle eli kasausvaihteessa, kun kasteltu malmi sekoittuu samalla. Kasausvaiheen lisäksi hihnalla esiintyy tärinää koko hihnakuljettimen matkalla, mutta tärinän vaikutus on huomattavasti pienempi kuin malmin pudotuspisteissä. Lisäksi kasatusta malmista voi vapautua rikkivetyä kasauksen jälkeisen luonnollisen ilmastumisen vuoksi. Myös hapon lämpeneminen sen laimentuessa esim. sateella aktivoi reaktion rikkivedyn muodostumiselle. Tätä testattiin laboratorio-olosuhteissa. Kokeessa agglomeraatin pinnalle 3 kg/t suhteessa syötetystä rikkihaposta syntyi kasteltaessa rikkivetyä. Suhteella 5 kg/t syötetystä rikkihaposta rikkivetyä syntyi kasteltaessa maksimissaan 113 ppm kastellun kasan pinnassa. Laimenemenisen ehkäisemiseksi happo syötetään kuljettimella virtaavan materiaalin sisään, jolloin laboratoriokokeiden mukaan rikkivedyn muodostuminen pieneni selvästi. Syntyvän rikkivedyn määrää seurataan koetoiminnan aikana henkilökohtaisten kannettavien kaasuhaistelijoiden sekä alueelle sijoitettavien, siirrettävien kaasuhaistelijoiden avulla. Mikäli koetoiminnan havaitaan aiheuttavan poikkeuksellista rikkivedyn muodostumista, rikkihapon syöttö keskeytetään tai syötettävä määrä lasketaan takaisin tasoon, jolla vastaavaa vaikutusta ei ole havaittu. Muut ympäristövaikutukset Primääriliuotusalueella, n. 200 ha, on tiivis pohjarakenne, joka on vesitiivis, hyvin salaojitettu ja viettävä (3-5 % kaltevuus).
Koetoimintailmoitus 29.4.2016 7 (8) Primääriliuotuskasojen välialueella, jossa agglomeraattia ja primäärin purkumalmia siirtävät hihnakuljettimet toimivat (ns. keskikaista), ei ole kalvorakennetta. Siksi primääriliuotusalueen l käytetään suojapumppauksia, joiden avulla 5 15 metriä syvistä kaivoista poistetaan kalvotetulta alueelta tai sen läheisyydestä happamia ja vähän likaantuneita vesiä, jotta ne eivät pääse sekoittumaan alueen muihin vesijakeisiin. Suojapumpattavan veden laatua seurataan säännöllisesti osana yhtiön omaa ympäristötarkkailua. Keskikaistakuljettimen alapuolta puhdistetaan säännöllisesti mahdollisen ripettyneen malmipölyn puhdistamiseksi alueelta. Tämän lisäksi hihnakuljettimien kaavareiden toimivuuden tarkastelua tehdään osana normaalia tuotanto- ja kunnossapitotyötä. Asiantuntijoiden mukaan ympäristösuojelurakenteissa käytettävä kalvo kestää rikkihapon, mutta voi vaurioitua mahdollisessa veden ja rikkihapon reaktiossa syntyvästä lämmöstä tai hapon pinnalla kiehuvasta vedestä. Syöttämällä happo malmivirran sisään minimoidaan esimerkiksi sateen laimentava vaikutus. Koetoiminnan ei oletetan vaikuttavan merkittävästi nykytoiminnasta poikkeavasti primääriliuotuslohkojen välialueen (ns. keskikaista) kuormitukseen tai suojapumpattavan veden laatuun. Vaikutuksia voidaan pienentää huolellisella puhtaanapito- ja kunnossapitotyöllä. Mahdollisia vaikutuksia seurataan osana yhtiön omaa, tuotanto- ja ympäristötarkkailua. Ympäristötarkkailu Yhtiö ei näe tarvetta ympäristövelvoitetarkkailuohjelman täydentämiselle koetoiminnasta johtuen. Mahdollista muodostuvaa rikkivetyä havainnoidaan tuotantokentän alueella sinne sijoitetuilla siirrettävillä kaasuhaistelijoilla. Lisäksi alueella liikuttaessa havainnoidaan mahdollisia rikkivety- ja rikkidioksidipitoisuuksia kannettavilla kaasuilmaisimilla, jotka kuuluvat yhtiön työturvallisuusohjeiden mukaiseen perusvarustukseen tuotantoalueella. Muilta osin yhtiö katsoo, että sen olemassaoleva oma tuotannonseurantaan kuuluva näytteenotto-ohjelma ja suojapumppausten seuranta riittää mahdollisten ympäristövaikutusten havainnointiin sekä tuotannon seurantaan. Varautuminen poikkeustilanteisiin Koetoiminnasta on tehty HAZOP-riskitarkastelu, jota päivitetään muutosten yhteydessä ja aina tarvittaessa. Rikkihappolinjassa on virtaama- ja painemittaukset ja se on asennettu suojaputkeen. Niiltä osin, kuin uusi happolinja kulkee kalvottamattomalla alueella, se on asennettu suojaputkeen, jonka valumasuunta on putken loppupään osalta kuljettimelle ja toisesta päästä takaisin putkikanaaliin. Mahdollista rikkivedyn muodostumista seurataan erityisesti koetoiminnan alkuvaiheessa tehostetusti ja aina syötön aikana. Mikäli koetoiminnan havaitaan aiheuttavan poikkeuksellista rikkivedyn muodostumista, rikkihapon syöttö keskeytetään tai syötettävä määrä lasketaan takaisin tasoon, jolla vastaavaa vaikutusta ei ole havaittu. Ennen varsinaista koetoiminnan aloittamista syöttölaitteiston toimivuus testataan.
Koetoimintailmoitus 29.4.2016 8 (8) Riskinarviointi Koetoiminnasta on tehty riskinarviointi, jossa on käsitelty ympäristö- ja työturvallisuusriskejä. Riskinarvioinnissa on tehty myös jäännösriskiarviointi mahdollisille riskinhallintatoimenpiteille. Riskianalyysi löytyy liitteestä 5. Riskiarvioinnin tulos voidaan jakaa 3 pääluokkaan, työturvallisuusriskit, materiaaliriskit ympäristöriskeihin. sekä Työturvallisuusriskit liittyvät agglomeraatin kohoneeseen rikkihappopitoisuuteen kuljetinhihnoilla. Kuljetinhihnojen tyypillinen variseminen aiheuttaa potentiaalisia altistusmahdollisuuksia rikkihappopitoiselle agglomeraattipölylle. Riski on tiedostettava kaikissa prosessi- ja kunnossapitotöissä ja huomiotava suojauksessa. Riskitaso poistuu kun koetoiminnan jälkeen puhdistetaan kaikki rakenteet. Materiaaliriskit ovat toinen rikskiarvioinnin kohde. Rikkihappopitoisen agglomeraatin variseminen rakenteille voi aiheuttaa koroosiota. Kriittiset kohdat, kuten kaapelit, tasot, kantavat rakenteet suojataan kalvoilla ja muilla rakenteilla. Koetoiminnan jälkeinen laitteiston rakenteiden puhdistus auttaa myös hallinoimaan koroosion etenemistä. Materiaaliriskin toinen riskiaspekti on syöttöpisteen 93% rikkihapon tahaton valuminen kumiselle kuljetinjihnalle, joka mahdollisesti vaurioituu. Riski voidaan hallita siten että rikkihappo syötetään hihnalla kulkevaan agglomeraattiauman sisälle ja syöttökohta aumassa peitetään auraamalla. Ympäristöriskinarvionnin keskeiset riskit ovat rikkihappopitoisen materiaalin päätyminen kalvottomalle alueelle sekä hapotetun agglomeraatin rikkivetymuodostus. Rikkihappopitoisen agglomeraatin päättyminen kalvottomalle alueelle esimerkiksi hihnojen tyhjentämistilanteessa voidaan estää siten, että kaikki koneellisesti poistettu agglomeraatti lastataan suoraan kuljetusajoneuvoon. Näin ollen maaperää kontaminoiva välivarastointi hihnan vieressä ei tapahdu. Rikkivedyn muodostusriski rikkihappo lisäyksen jälkeen on mahdollista, jos rikkihapon annostus kasvaa. Kun koetoiminnassa havaitaan rikkivedyn muodostusta, rikkihapon annostelu muutetaan takaisin tasolle jossa rikkivedyn muodostusta ei ole. Ilmoituksen mukana toimitettavat liitteet: Liite 1. Laboratoriokoeraportti, Terrafame Oy:n Tuotannon kehitys-osasto Liite 2. Ilmakuva syöttöalueesta ja rikkihappolinjan kulku alueella Liite 3. 3D-kuva toteutettavasta syöttömekanismista Liite 4. Rikkihapon OVA-ohje Liite 5. Riskienarviointi Liite 6. Rikkihappo KTT Liite 7. Hazop Rikkihapon syöttö agglomeraattiin