Flotation med xantater används idag av svenska gruvbolag i anrikningsprocesserna av basmetaller och guld. För att ge en mer hållbar process, mot en grönare gruvindustri, har vi i tre sekventiella forskningsprojekt, finansierade av Swedish Mining innovation, utvärderat potentialen i att ersätta nuvarande använda flotationsreagenser med ligninpartiklar erhållna från förnybara råvaror.
Kan användningen av rikligt med förnybara råvaror stödja en gruvindustri med lågt koldioxidavtryck?
Denna fråga blev startskottet för en framgångsrik forskningsresa, där expertis från både akademi och industri deltog. För det första konceptet har forskargruppen Biokemisk processteknik vid Luleå Tekniska Universitet använt sin organosolvreaktor för att utveckla en miljövänlig produktion av biologiskt nedbrytbara giftfria ligninpartiklar från skogsråvara från Sveaskog. Boliden Minerals utvärderade potentialen hos ligninpartiklarna organosolv att användas som flotationsreagens i en ny hållbar flotationsprocess för kopparåtervinning.
Förstudien LIGNOFLOT kunde visa att ligninpartiklarna hade en stor potential att möjliggöra selektiv återvinning av koppar och andra mineral i närvaro av järnsulfider utan närvaro av ett depressivt medel. Den nya flotationsprocessen med ligninpartiklar är nu skyddad under ett beviljat svenskt patent, även under behandling i Europa.
Förstudien var ett viktigt tillfälle för oss att initialt testa om vår idé var relevant och om den var applicerbar för gruvändamål. Baserat på de positiva resultaten och det industriella intresset fortsatte vi vår prospektering av användningen av organosolv-ligninpartiklarna i det efterföljande fullskaleprojektet, LIGNOFLOT, nu även med stöd av Nouryons expertis.
Syftet med LIGNOFLOT var att förbättra selektiviteten i kopparutvinning från sulfidmalmer, baserat på att helt eller delvis ersätta fossilbaserade xanthate-samlare med det utvecklade ligninbaserade reagensen. Från utveckling av de organiska ligninpartiklarna via deras karakterisering till deras tillämpning i flotationsprocessen, testades reagenset framgångsrikt under laboratorieförhållanden med lovande resultat som verifierades under semi-pilotanläggningsförhållanden på Boliden. I semi-pilotförsöken ledde användning av organosolv-ligninpartiklarna i blandning med små koncentrationer av xantater till ökad återvinning av och selektivitet mot koppar, medan halten var jämförbar med kontrollgruppen, där endast xantater användes som kollektorer. Mycket små koncentrationer av organosolv-ligninpartiklar (1-5 g/ton) var nödvändiga för att förbättra flotationsprestandan, och xantatdosen reducerades signifikant (75%). Dessutom observerades att kalk kan avlägsnas från reagensblandningen med bibehållen mycket hög selektivitet mot koppar. Järnhalten i kopparkoncentraten var lägre när organosolvligninpartiklarna användes jämfört med flotationen som utfördes med enbart xantater. Därför har de organiska ligninpartiklarna en stor potential som hållbart flotationsreagens.
”På Boliden tror vi på kraften i samarbete. Det framgångsrika partnerskapet i LIGNOFLOT-projektet, och nu LIGNOMIN, visar på styrkan i att kombinera kompletterande expertis. Vi förväntar oss att användningen av biologiskt nedbrytbara flotationsreagenser, såsom lignin, kommer att bana väg för en grönare och effektivare framtid för våra mineralanrikningsprocesser”.
Anders Sand, Forskningschef, Boliden gruvor
Med utgångspunkt i kunskapen från LIGNOFLOT-projektet syftar det efterföljande projektet LIGNOMIN, som startade i mars 2023, till att öka antalet ligninkällor som används för ligninpartikelreagenset. Projektet genomförs med långsiktigt stöd från Boliden och inkluderar nya partners, Bottenvikens Bryggeri och ONar AB. Syftet med LIGNOMIN-projektet är att tillhandahålla ett holistiskt koncept för en gruvindustri med lågt koldioxidavtryck genom att använda förnybara råvaror för produktion av nya biobaserade flotationsreagenser som kan erbjuda högre intäkter genom en ökad återvinning av värdefulla basmetaller. Mer specifikt kommer vi i LIGNOMIN att undersöka effekterna av att använda lignin från rikligt förekommande lignocellulosakällor, dvs. tekniska ligniner från nordiska bioraffinaderier, samt restprodukter från jordbruks- och livsmedelssektorn, för produktion av ligninpartiklar som ska användas i ett nytt flotationsreagenssystem. Ett intressant angreppssätt är att använda bryggeriavfall, i det här fallet drav, som ligninkälla.
”Vi på Bottenvikens gillar att samarbeta med andra, i LIGNOMIN får vi möjlighet att arbeta branschöverskridande och inom olika kunskapsområden. Vi kan utforska teknik för att tillvarata vårt avfall och hitta nya möjligheter att positionera våra små och medelstora företag i en cirkulär ekonomi i den gröna omställningen i norra Sverige”.
Mattias Bergström, VD Bottenvikens Bryggeri AB
Ligninreagenserna kommer att studeras vidare så att specifika skräddarsydda partiklar kan produceras och appliceras på specifika malmprover. De organiska ligninpartiklarna presterade bra när de testades vid Bolidens pilotprojekt, så det är nödvändigt att verifiera deras prestanda samt den biologiska nedbrytbarheten och toxiciteten hos de oreagerade reagenserna under de kontinuerliga flotationsförhållandena, som kommer att utföras vid Uleåborgs gruvskolas pilotanläggning. Projektet beräknas vara klart 2026 och vi hoppas att resultaten kan stödja etableringen av en europeisk produktionslinje av flotationsreagenser, vilket samtidigt kommer att öka den ekonomiska effekten och minska miljöpåverkan samt stärka den internationella konkurrenskraften inom sektorn.
”Finansieringsprogrammet för Swedish Mining Innovation har gjort det möjligt för oss att utforska och demonstrera den industriella genomförbarheten av att använda biologiskt nedbrytbara ligninpartiklar och dess potential att öka metallåtervinningen och samtidigt minska gruvsektorns miljöavtryck”.
Ulrika Rova, Professor och Projektledare, Luleå Tekniska Universitet.
Katerina Hruzova, Kalliopi Pavlopoulou, och July Ann Bazar.
