Bioliuotus

Bioliuotus tai biokasaliuotus () on kaivosteollisuudessa käytetty rikastusmenetelmä, jolla metallit erotetaan malmista. Prosessina bioliuotusta tapahtuu jokaisessa sopivassa malmiossa myös luonnossa, mutta teollisesti prosessia nopeutetaan huomattavasti säätämällä olosuhteet bakteereille sopiviksi sekä kasvattamalla malmin pinta-alaa murskaamalla. Bioliuotuksella saadaan talteen kultaa, kuparia, sinkkiä ja Suomessa myös nikkeliä. Alhaisten operointikustannusten vuoksi menetelmä on kannattava myös sellaisilla esiintymillä, joilla metallipitoisuus on alhainen.

Prosessin kuvaus
Prosessissa malmi murskataan ensin hienoksi. Sen jälkeen erillisessä agglomerointirummussa agglomeroidaan rikkihappoa käyttäen pienet hiukkaset liittymään isojen pintaan. Agglomeroitu murske kasataan suuriin kasoihin 3–5 % rinteeseen. Kasoja kastellaan bakteerilioksella, joka kiertää prosessissa.

Yleisimpiä käytettyjä bakteereja ovat Acidithiobacillus ferrooxidans ja Acidithiobacillus thiooxidans, joista ensimmäinen hapettaa rautaa ja jälkimmäinen rikkiä. Bakteerien optimaalinen toiminta-alue on pH 1,5–2,5, riippuen liuotuksessa esiintyvistä bakteereista. pH:n säätö vaatii siis happoa, koska monien mineraalien liuottaminen kuluttaa happoa enemmän, kuin sulfidin hapettuminen vapauttaa.

Liuotus toimii melko laajalla lämpötila-alueella, mutta yleisimmät bakteerikannat toimivat 25 °C ja 38 °C välillä. Kuitenkin myös yli 80 °C toimivia bakteereja on tavattu muun muassa japanilaisista kaivoksista.

Prosessin historia

Bioliuotuksen juuret pystytään määrittämään yli 1000 vuoden päähän. Esimerkiksi 900-luvulta säilyneissä hiilipiirustuksissa esitetään, miten kuparipitoista malmia kasataan puiseen ränniin, jonka yläpäähän kaadetaan vettä, joka valuu painovoimalla alas kastellen malmia. Liuos kierrätetään aaseilla tai kantaen takaisin rännin yläpäähän alasäiliöstä, ja kupari pelkistettiin romuraudalla metalliseksi kupariksi liuoksesta. Prosessilla saatiin valmistettua hyvin puhdasta kuparia vaikka hyötysuhde ei ollut kovin hyvä. Sama prosessi on edelleenkin käytössä muun muassa Puolassa mustaliuske-alueella.

Bioliuotus on ympäristöystävällinen prosessi verrattuna perinteisiin menetelmiin, jos muodostuvat liuokset hallitaan ja käsitellään huolellisesti. Bioliuotettu malmi on myös vähemmän reaktiivista, kuin perinteisten menetelmien rikastushiekka, jolloin happamien kaivosvesien voidaan olettaa olevan myös pienempi ongelma, kuin perinteisillä menetelmillä.

Bioliuotus käytössä

Maailmalla bioliuotusta käytetään erityisesti kullan talteenotossa. Kultaa ei liuoteta, vaan kullan ympärillä oleva sulfidiset mineraalit poistetaan, jolloin voidaan välttää malmin viimeinen jauhamisvaihe, joka vaatisi huomattavia määriä energiaa.

Kultamalmi jauhetaan maksimissaan 100 μm:n kokoisiksi partikkeleiksi, jotka sidotaan inerttien kivien pintaan happoliuoksella. Pinnoitetut kivet kasataan liuotuskasalle, jossa sen viipymäaika on noin 10–14 päivää. Liuotuksen jälkeen kivien pinnalta pestään jatkokäsittelyyn liuotusjäänne, johon kulta on jäänyt. Jatkokäsittelyn kannalta kulta-atomien pitää olla partikkelien pinnalla, jotta kullan erottaminen malmista onnistuisi.

Värimetallien liuotus sulfidimineraaleista eroaa kullan liuotuksesta huomattavasti, sillä toisin kuin kulta, värimetallit ovat osana liuotettavia mineraaleja ja vapautuvat liuokseen, josta ne voidaan ottaa talteen joko hydrometallurgisin tai sähkökemiallisin keinoin.

Värimetallien liuotus myös kestää yleensä vuodesta kymmeniin vuosiin, riippuen malmin murskausasteesta ja liuotettavista mineraaleista. Maailman yleisimmin bioliuotettava metalli on kupari, jota liuotetaan muun muassa Chilessä ja Kanadassa. Sinkki liukenee myös hyvin, mutta matalan hintansa vuoksi sinkin liuottaminen päätuotteena ei ole kannattavaa.

Nikkelin bioliuotusta on testattu kahdessa projektissa: Talvivaarassa Suomessa ja Australiassa Radio Hill -projektissa. Radio Hill jouduttiin vesihuolto-ongelmien vuoksi keskeyttämään.

Katso myös
Rikastus

Lähteet 

Biotekniikka
Mikrobiologia
Metallurgia