-->

Δευτέρα, 27 Ιανουαρίου 2020

Εχει μέλλον η εξαγωγική Μεταλλουργία στον τόπο μας;(I)

Αν δεχθούμε ότι το μέλλον της Μεταλλευτικής/Μεταλλουργίας χωρεί παράλληλα με τη δυνατότητα αξιοποίησης των άφθονων πλην φτωχών και δυσκατέργαστων μεταλλευμάτων, τότε το μέλλον αυτό βρίσκεται στην κατεύθυνση της Υδρομεταλλουργίας και πιθανότατα της Βιο-υδρομεταλλουργίας.
Δρ. Π. Τζεφέρης*

 Το ερώτημα πλανάται εδώ και δεκαετίες στους χώρους των «παροικούντων την Ιερουσαλήμ», είτε αυτοί βρίσκονται στα Εργαστήρια και τις αίθουσες διδασκαλίας των ελληνικών Πανεπιστημίων/Πολυτεχνείων είτε στους υπηρετούντες τον τομέα ως ιδιώτες ή ως δημόσιοι λειτουργοί, όπου τίθεται το ζήτημα μετ’ επιτάσεως. Από τον καιρό που, για παράδειγμα, η Γ.Μ.Μ.Α.Ε. ΛΑΡΚΟ δεν μπορεί να ανταποκριθεί επαρκώς και με ασφάλεια στις περιβαλλοντικές και τεχνολογικές προκλήσεις που απαιτεί η αξιοποίηση της πλειοψηφίας των φτωχών ελληνικών σιδηρονικελιούχων λατεριτών (Ni, Co) και από τον καιρό που τα σημαντικά πολυ-μεταλλικά θειούχα κοιτάσματα της Β. Ελλάδας (πολύτιμα: Au, Ag, βασικά: Cu, Pb, Zn), ανεξαρτήτως υπαιτιοτήτων, μένουν είτε ανεκμετάλλευτα είτε περιορίζονται στον βαρυτομετρικό διαχωρισμό και την διαδικασία του εμπλουτισμού χωρίς μεταλλουργική κατεργασία και παραγωγή μεταλλικών αξιών ως τελικά προϊόντα.

Ας κάνουμε λοιπόν ορισμένες απλές παρατηρήσεις/διαπιστώσεις, χωρίς πολλούς αριθμούς, που στηρίζονται στην διεθνή πρακτική και δυστυχώς -όπως αποδεικνύεται- όσο απλούστερες είναι τόσο δυσκολότερη φαίνεται η εμπέδωση και κυρίως η υλοποίησή τους.

Αν δεχθούμε ότι το μέλλον της Μεταλλευτικής/Μεταλλουργίας χωρεί παράλληλα με τη δυνατότητα αξιοποίησης των άφθονων πλην φτωχών και δυσκατέργαστων μεταλλευμάτων και των εν δυνάμει χρήσιμων «απορριμμάτων/στείρων/παραπροϊόντων» (ας παρακάμψουμε εδώ προσωρινά το landfill mining, το urban mining, το intelligent mining, το deap (sea or underground) mining και το απώτερο …extraterrestrial mining), τότε το μέλλον της Μεταλλουργίας είναι η Υδρομεταλλουργία και πιθανότατα η Βιο-υδρομεταλλουργία.

Γιατί οι τεχνολογίες αυτές αφενός επιτρέπουν την επεξεργασία των σε αφθονία πολύ φτωχών μεταλλευμάτων (low grade, large scale) ή «απορριμμάτων» μεταλλευτικών εκμεταλλεύσεων (πχ. τα στείρα των πυρομεταλλουργικών κατεργασιών) με μικρότερη κατανάλωση ενέργειας, σχετικά ελεγχόμενο κόστος αλλά και με τρόπο σε μεγάλο βαθμό φιλικό και αποδεκτό από το περιβάλλον. Kαι ακόμη μπορούν να δώσουν λύσεις σε ειδικά προβλήματα, όπως πχ. εκλεκτική ανάκτηση, αξιοποίηση των mining tailings, αποφυγή ή διαχείριση (remediation πχ. με SRB) της όξινης απορροής μεταλλείων (ΟΑΜ) κ.α.

Τεχνικές όπως η εκχύλιση σωρών απορριμμάτων εκμετάλλευσης (dump leaching), η εκχύλιση σε σωρούς μεταλλεύματος (heap leaching), η εκχύλιση σε στήλες (column leaching), η έκπλυση μετώπων μεταλλοφόρων εκμεταλλεύσεων (stope washing) και η επί τόπου (in situ) εισχώρηση διαλύματος εκχύλισης στο κατάλληλα διαμορφωμένο κοίτασμα (in situ leaching), αποτελούν υδρομεταλλουργικές τεχνικές που έχουν εφαρμοστεί ήδη σε βιομηχανική κλίμακα παγκοσμίως για την αξιοποίηση φτωχών μεταλλευμάτων κυρίως χαλκού, ουρανίου καθώς και δυσκατέργαστων μεταλλευμάτων χρυσού.


Ειδικότερα, η βιοεκχύλιση (bioleaching), γενικότερα η χρήση βιολογικών μεθόδων ανάκτησης μετάλλων (Βιο-υδρομεταλλουργία) ως αποτέλεσμα της δράσης ορισμένων μικροοργανισμών τόσο αυτότροφων (Thiobacillus ferrooxidans, thiooxidans sp) όσο και ετερότροφων (heterotrops, fungus πχ. Aspergillus, Penicillium) είναι μια νεώτερη, αλλά όχι απολύτως νέα τεχνολογία, η οποία εφαρμόζει με επιτυχία αρχές της βιοτεχνολογίας στη μεταλλουργική βιομηχανία αλλά και στην Περιβαλλοντική Τεχνολογία. Ηδη διεξάγεται εκτεταμένη ερευνητική δραστηριότητα αλλά και υφίστανται εφαρμογές σε βιομηχανική κλίματα για την δυνατότητα εφαρμογής της βιοτεχνολογίας σε διάφορα επιστημονικά πεδία στο χώρο των γεω-επιστημών (Μεταλλουργία, βιο-επεξεργασία απορριμμάτων-waste tailings, βιο-επίπλευση, βιο-αποκατάσταση εδαφών, βιο-ρόφηση κλπ):

https://www.oryktosploutos.net/2020/01/blog-post.html

Ένα πολύ ενδιαφέρον video με τον χαρακτηριστικό τίτλο «Bacteria: the invisible miners» εξηγεί τη διαδικασία, τα οφέλη και δίνει βιομηχανικά παραδείγματα τεχνικών και εφαρμογών της βιοεκχύλισης: https://www.youtube.com/watch?v=CCzDIv38qAA

Ας πάρουμε μία από τις τεχνικές αυτές, το (bio) heap leaching. Κατάλληλο διάλυμα εκχύλισης διαβρέχει ένα σωρό μεταλλεύματος ο οποίος έχει αποτεθεί επάνω σε μία κατά το δυνατό, υδατοστεγή επιφάνεια, ώστε να καθίσταται εφικτή η συλλογή του διαλύματος (pregnant leach solution, PLS). Το διάλυμα αυτό στη συνέχεια υφίσταται επεξεργασία ώστε ν' ανακτηθούν τα πολύτιμα συστατικά που έχουν περιέλθει σ' αυτό. H απλή τόσο στη σύλληψη, όσο και στην εφαρμογή, μέθοδος της Εκχύλισης σε Σωρούς (heap leaching), έτυχε μιας εκρηκτικής εξάπλωσης από τη δεκαετία του 1980 κυρίως στις ΗΠΑ, ενώ σήμερα η μέθοδος συγκαταλέγεται μεταξύ των φθηνότερων και αποδοτικότερων για την ανάκτηση πολυτίμων ή κοινών μετάλλων, ακόμη και για ιδιαίτερα φτωχά και δυσκατέργαστα μεταλλεύματα, τα οποία σε διαφορετικές συνθήκες θα ήταν αδύνατο ν' αξιοποιηθούν. Επίσης βρίσκει εφαρμογή στην επωφελή διαχείριση των mining tailings των εγκαταλειμμένων μεταλλείων που αποτελoύν και το δυσκολότερο περιβαλλοντικό ζήτημα της μεταλλείας μετά την εντατική και σε μεγάλο βαθμό μη ορθολογική εφαρμογή της τους δύο τελευταίους αιώνες.

Για παράδειγμα, η οριακή περιεκτικότητα χαλκού για τη βακτηριακή εκχύλιση των θειούχων κοιτασμάτων του χαλκού είναι πλέον κάτω από 0.3%, περίπου 0.15%. Ομοίως για το νικέλιο, το κοίτασμα του Talvivaara (Φινλανδία) όπου εφαρμόζεται με επιτυχία η βιοεκχύλιση σε σωρούς (bio-heap-leaching) περιέχει μόνο 0.23% νικελίου διεσπαρμένο κυρίως στον θειούχο πεντλαδίτη (επισημαίνεται ότι τα δικά μας νικελιούχα κοιτάσματα θεωρούνται ακατάλληλα για τροφοδοσία στην μεταλλουργία της Λάρυμνας όταν πέσουν κάτω από το 0,9% σε Ni).


Ανάλογο παράδειγμα χρήσης βιο-ϋδρομεταλλουργίας αποτελεί και η πιο κοντινή μας Σκουριώτισσα Κύπρου όπου η μέθοδος που εφαρμόζεται από την Hellenic Copper Mines (HCM) για την ανάκτηση του Cu συνδυάζει Βιοεκχύλιση σε Σωρούς - Εξαγωγή με Οργανικό Διαλύτη –Ηλεκτρανάκτηση (HBL/SX/EW). Η υδρομεταλλουργική μέθοδος HBL/SX/EW πέραν του ότι κατεργάζεται πολύ φτωχά κοιτάσματα, αποτελεί περιβαλλοντικά ασφαλέστερη επιλογή από τις πυρο-μεταλλουργικές μεθόδους αλλά είναι και πιο αποδοτική στη χρήση υλικών, ενώ έχει μέτριες απαιτήσεις ενέργειας και εργασίας εξασφαλίζοντας σχετικά χαμηλό κόστος λειτουργίας. Η περιεκτικότητα του Cu στο αρχικό κοίτασμα είναι περίπου 0,35% ενώ προσφάτως, η ΗCM εκτός από χαλκό παράγει και χρυσό, μιας και ήδη λειτουργεί μια νέα μικρή μονάδα παραγωγής πολύτιμων μετάλλων.      http://www.oryktosploutos.net/2019/01/blog-post_25.html

Ειδικά για τα δυσκατέργαστα κοιτάσματα, κυρίως του χρυσού, εφαρμόζεται σήμερα ευρέως η βιοξείδωση (bio-oxidation), η οποία βελτιώνει σημαντικά την προσπελασιμότητα του χρυσού (κατά την επακολουθούσα κυάνωση) τόσο όταν αυτός είναι εγκλεισμένος σε θειούχο πλέγμα όσο και όταν περιέχεται σε μεταλλεύματα που περιέχουν δυσκατέργαστα ανθρακικά συστατικά. Η προκατεργασία με βιοοξείδωση (Bio-oxidation-BIOX) ή οξείδωση υπό πίεση (Pressure oxidation-POX) για τα δυσκατέργαστα μεικτά θειούχα πχ. αρσενοπυρίτες, αποτελεί την πιο ενδεδειγμένη λύση για την απομάκρυνση και τον έλεγχο του αρσενικού, την αποδέσμευση των μετάλλων και την εν συνεχεία υδρομεταλλουργική διαλυτοποίηση του θειούχου πλέγματος και την ανάκτηση των μεταλλικών αξιών μέσω «conventional cyanide leaching» και «electro-winning» (κυάνωση- ηλεκτρόλυση).

Οσο για την δυνητική χρήση της κυάνωσης ή του «flash smelting» ή του HBL/SX/EW ή οποιασδήποτε άλλης τεχνολογίας θα πω το εξής: καμία από τις Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές (ΒΔΤ) όπως τις ορίζει η Ευρωπαϊκή και η Εθνική νομοθεσία ως τεχνικώς εφικτές και οικονομικώς βιώσιμες,  δεν είναι a priori απολύτως ασφαλής ή απολύτως ανασφαλής αλλά ούτε και αποδιοπομπαία. Ολες απαιτούν, πέραν της εναρμόνισης με τις θεσμικές επιταγές, διαρκές monitoring και διαχείριση του κινδύνου ώστε να μην διακυβεύεται υπέρβαση στον αποδεκτό “κίνδυνο” που μπορεί να αναληφθεί και συνομολογείται στις αρχικές εγκρίσεις: περιβαλλοντικές, τεχνικές-τεχνολογικές, Η&S, βιωσιμότητας.

Εχει μέλλον η εξαγωγική Μεταλλουργία στον τόπο μας;(ΙI)