Metallimalmin murskausprosessin pölypäästöt

Kohteesta Opasnet Suomi
Loikkaa: valikkoon, hakuun




Kysymys

Miten lasketaan metallimalmin murskausprosessin ja jauhatuksen pölypäästöt?

Vastaus

Esimerkkilaskenta

Kuinka monta tonnia malmia murskataan tunnissa?:

Montako tuntia prosessia ajetaan päivässä?:

Mitä murskausprosesseja on käytössä?:
Esi/karkea murskaus
Välimurskaus
Hienomurskaus
Materiaalin siirto ja kuljetus
Märkäseulonta
Kuivaseulonta ilman avulla
Kuivaseulonta ilman ilmapuhallusta
Kuivaus

Onko malmi kuivaa vai kosteaa (rajana 1.5 % kosteutta)?:

Mitkä päästönvaimennusprosessit ovat käytössä?:
Tuulensuojamuuri
Materiaalin kastelu
Hihnan kotelointi, sykloni
Hihnan kotelointi, harjaus
Hihnan kotelointi, kangassuodattimet
suljettu tai maanalainen
Sähköstaattinen suodatus

+ Näytä koodi

Perustelut

Murskauksen aiheuttamat hiukkaspäästöt

Murskausvaihekohtainen hiukkaspäästökerroin kahdessa eri kosteuspitoisuudessa (kg/ton)

Metallimalmin murskausprosessin kokonais- (TSP) ja hengittyvien hiukkasten (PM10) päästökertoimet (kg/ton)
TSP PM10
Kuiva malmi (kosteus <4paino%)
Esi/karkea murskaus 0,2 0,02
Välimurskaus 0,6 no data
Hienomurskaus 1,4 0,08
Materiaalin siirto ja kuljetus 0,06 0,03
Kostea malmi (kosteus >4paino%)
Esi/karkea muskaus 0,01 0,004
Välimurskaus 0,03 0,012
Hienomurskaus 0,03 0,01
Materiaalin siirto ja kuljetus 0,005 0,002
Kuiva ja kostea malmi
Märkäseulonta merkityksetön merkityksetön
Kuivaseulonta ilman avulla 14,4 13,0
Kuivaseulonta ilman ilmapuhallusta 1,2 0,16
Kuivaus 9,8 5,9
KHM= k x M x A 

KHM = kokonaishiukkasmäärä (g/vrk)

k1-3 = murskausvaihekohtainen hiukkaspäästökerroin eri kosteuspitoisuudessa (g/ton) 
 
M = syötteenmäärä/tunti (ton/t). Karkeamuskaimeen syötetyn materiaalin paino, samaa painoa käytetään myös muissa saman prosessin murskausvaiheissa.

A = työtunnit vuorokaudessa


Taulukko 2. Teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia [1].
Hallintamenetelmä Pölyn läpipäästökerroin
Tuulensuojamuuri 0,7
Materiaalin kastelu (jatkuva kosteana pitäminen) 0,5
kotelointi, sykloni 0,35
kotelointi, harjaus 0,25
kotelointi, kangassuodattimet 0,17
suljettu tai maanalainen 0
Sähköstaattinen suodatus[2] 0,13-0,08

Pölypäästön vähennys murskainta kohden lasketaan kaavalla:

KHMh=KHM*C1*C2...*Cn 

jossa:

KHMh = päästön massa (kg, hallittu)

KHM = päästön massa (kg, hallitsematon)

C1-Cn = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle


Murskaus suoritetaan, jotta louhittu malmikivi saadaan rikottua raekooltaan jatkokäsittelyyn sopivaksi. Maanalaisessa louhinnassa malmikivi esimurskataan ennen malmin nostoa maanpinnalle, jotta kappalekoko olisi nostolaitteille sopiva. Mikäli malmi kuljetetaan kaivoksesta rikastamolle kuorma-autoilla, ylisuuret kappaleet rikotaan ennen kuljetusta ja ensimmäinen varsinainen murskausvaihe tehdään maanpinnalla sijaitsevassa murskaamossa. Ensimmäistä murskausvaihetta nimitetään esi- tai karkeamurskaukseksi ja tavallisimmin siihen käytetään leuka- tai karamurskaimia. Tämän jälkeinen murskausprosessi riippuu sitä seuraavasta jauhatus- tai muusta käsittelyprosessista. Normaalisti murskauspiiri koostuu murskaimista ja seuloista, jotka on kytketty suljettuun piiriin siten, että murskauspiiristä ulos tulevan materiaalin raekoko on halutulla raekokoalueella. Toisinaan esimurskauksen jälkeen riittää pelkästään seulonta, jolla materiaali jaetaan eri raeluokkiin. Sisätiloihin tai maanalaiseen louhokseen rakennetun murskaus- ja seulontapiirin pölypäästöt eivät yleensä kuormita merkittävästi ympäristöä. Sen sijaan ulkotiloihin kokonaan tai osittain rakennetusta piiristä aiheutuu ympäristöön pölypäästöjä.

Murskattaessa kiviainesta siihen kohdistuu suuria voimia, jotka irrottavat kiviaineksesta pölyhiukkasia. Mitä enemmän kiviainesta murskataan, sitä enemmän hienoainesta ja siten myös pölypäästöjä syntyy. Murskaus tapahtuu vaiheittain ja vaiheita on kaivoksesta riippuen 1-4. Esimurskaimena Suomen metallimalmikaivoksilla käytetään yleisimmin leukamurskainta, jossa kallioaines murskautuu leukojen välissä puristumalla (Kauppila et al. 2011). Välimurskaimena käytetään yleensä kara- tai kartiomurskainta, joissa kartion muotoinen laakeroitu kara puristaa materiaalia murskaimen manttelia vasten, jolloin murske murskautuu (Kauppila et al. 2011). Kolmannessa ja neljännessä vaiheissa käytetään samantyyppisiä murskaimia kuin välimurskauksessa. Kallioainesta murskattaessa iskemällä, puristamalla tai räjäyttämällä, kiviaineksesta lohkeaa tai hankautuu irti hiukkasia. Kivipölyhiukkasia syntyy sitä enemmän mitä enemmän kiveä murskataan. Syntyneiden hiukkasten määrä on myös verrannollinen murskaamisessa käytettyyn energiamäärään.

Yleisin tapa arvioida murskauksen hiukkaspäästöjä on käyttää päästökertoimia. Päästökertoimet on johdettu laajasta joukosta malminmurskausprosessin mittaustuloksia. Taulukon 1 luvut ovat yleisimmin metallimalmien prosessoinnille esitetyt ja esiintyvät samoina useissa teoksissa (Countess Environmental 2006). Primäärimurskauksen päästöihin sisältyy kokonaisuuteen kuuluvien toimintojen - seulonnan, murskauksen, säiliön, syöttölaitteen ja kuljetushihnan hiukkaspäästöt (Countess Environmental 2006).

Tapauskohtaiset paikalliset erot ja yksilölliset murskausratkaisut voivat aiheuttaa epätarkkuutta päästöarvioon kertoimen avulla. Suorilla mittaustuloksilla voidaan varmentaa päästökertoimen oikeellisuutta

Riippuvuudet

Murskauksen ja seulonnan ilmapäästöt riippuvat oleellisesti laitteiston sijainnista eli tehdäänkö toiminta maan alla, sisätiloissa vai ulkona. Pölypäästöjen määrä ja laatu riippuvat kivilajista ja malmin laadusta sekä käytetystä tekniikasta. Hiukkasten syntymiseen kallioainesta murskattaessa vaikuttavat kiviaineksen kovuus, raekoko, tiheys ja kosteus. Lisäksi syötteen koko ja mineraalirakenne vaikuttavat pölynmuodostukseen murskauksessa. Eri mineraalit rikkoutuvat eri tavalla, joten kivipölyn mineraalisuhteet eivät ole samat kuin murskattavan kiven. Käytetyssä tekniikassa pölyämiseen vaikuttavia asioita ovat murskan tyyppi, koon pienennyssuhde, läpäisyaste, kosteusprosentti ja hienoainespitoisuus. Iskuun perustuva murskaaminen tuottaa enemmän pölyhiukkasia kuin puristukseen perustuva. Sääolosuhteissa vaikuttavia asioita ovat tuulen nopeus, vuoden aika ja ilman kosteus. Syntyvien pölyhiukkasten kokonais- ja pienhiukkasten määrä kasvaa esimurskauksesta jälkimurskaukseen.

Asbestipitoisuuden huomiointi

Asbestimuotoisten mineraalien tunnistaminen ja osuus murskattavassa kiviaineksessa on mahdollista arvioida makroskooppisista näytteistä ja tunnistus voidaan varmentaa ja tarkentaa ohuthietutkimuksen avulla (Junttila 1994, Nikkarinen 2001). Mikäli asbestimineraaleja murskattavassa malmissa esiintyy on ennen varsinaisen tuotannon aloittamista syytä koemurskauksen yhteydessä selvittää pölymittauksin kokonaispölyn kuitupitoisuus. Kuitujen määrä työilmassa on torjuntatoimenpiteillä (kostutus, kotelointi, automatisointi, valvomot, ilmanvaihto) saatava riittävän pieneksi ja työterveysmääräysten mukaisiksi. Samalla eliminoidaan murskauksesta aiheutuva kuitujen pääsy ympäristöön.

Grafiittipitoisuuden huomiointi

Grafiitti on yleinen aksessori mineraali etenkin voimakkaasti metamorfoituneissa kivissä Suomessa. Grafiitti on kevyt mineraali, jonka ominaispaino on 2,09-2,23. Se esiintyy usein levymäisinä kiteinä. Grafiitti on koostumukseltaan hiiltä ja sen pöly on mustaa ja pieninäkin määrinä näkyvää ja helposti tahraavaa. Mikäli metallimalmikaivosten murskattava malmi tai sivukivi sisältävät grafiittia on se syytä huomioida etenkin pölyn leviämisen arvioinnissa sillä grafiittipöly leviää muuta mineraalipölyä kauemmaksi.Tässä yhteydessä ei tarkastella murskaimien ja kuljettimien pakokaasupäästöjä.

Jauhatus

Jauhatuksen tarkoituksena on hienontaa malmi sellaiseen raekokoon, että malmin sisältämät arvomineraalit esiintyvät riittävän puhtaina itsenäisinä rakeina, jotta ne saadaan erotettua sivukivirakeista rikastusprosessissa.

Metallimalmikaivoksilla malmi jauhetaan yleensä vesilietteessä, vaakasuorissa pyörivissä myllyissä, joko metallisilla jauhinkappaleilla tai malmista erotelluilla suuremmilla kappaleilla (ns. autogeeniset jauhatusmenetelmät). Suomessa yleisimmin käytössä ovat tankomyllyt tai kuulamyllyt. Malmi jauhetaan yhdessä tai useammassa vaiheessa. Jauhatuspiirin myllyt on useimmiten kytketty suljettuun piiriin luokituslaitteiden kanssa, jotka palauttavat karkeat rakeet takaisin jauhatuspiiriin. Näin varmistetaan, että jauhatuksesta ulos tulevan materiaalin raekokojakauma on halutulla alueella jatkokäsittelyä varten.

Jauhatuspiiriin saattaa olla kytkettynä myös karkeavaahdotuskoneita, ominaispainoerottimia tai jopa magneettierottimia, joilla erotetaan luokituslaitteen palauttamasta ns. kiertokuormasta arvomineraalien karkeampia fraktioita. Tällaiset kytkennät ovat melko tyypillisiä varsinkin kullan rikastuksessa.

Malmin jauhatus tehdään yksi- tai monivaiheisena prosessina, jotta malmi saadaan rikastusprosessin vaatimaan hienouteen. Jauhatuksen pölypäästöön vaikuttavat jauhettava, kivilaji, syötteen raekoko, kosteusprosentti, malmintyyppi, jauhautumissuhde ja hienoainesmäärä. Kaikki muuttujat huomioivaa tietoa ja laskentakaavaa ei käytännössä tarvita, koska jauhatus tehdään Suomen metallimalmikaivoksissa yleisesti sisätiloissa, vesilietteessä ja suljetussa jauhinpiirisysteemissä. Tällöin hiukkaspäästökerroin = 0 tai lähellä sitä.

Vaikka malmin jauhatus tapahtuu pääsääntöisesti suljetussa piirissä, jauhatuksesta aiheutuvan pölypäästön voi tarvittaessa laskea alla olevalla kaavalla. Päästöjen vähentäminen voidaan laskea malmin murskauksen päästöjen vähentämisen mukaan.

KHM = k x M x A 

KHM = kokonaishiukkasmäärä (g/vrk) 
k = hiukkaspäästökerroin eri kosteuspitoisuudessa (Taulukko 1, Kappale malmin murskaus (g/ton) 
M = syötteenmäärä/tunti (ton/t)
A = työtunnit vuorokaudessa 

Lähde: modified from WRAP Fugitive Dust Handbook[1] [2]

Lähtötietoja

päästökerroin(kg /ton)
ObsKosteusHiukkaskokoProsessiArvo
1KuivaTSPEsi/karkea murskaus0.2
2KuivaTSPVälimurskaus0.6
3KuivaTSPHienomurskaus1.4
4KuivaTSPMateriaalin siirto ja kuljetus0.06
5KosteaTSPEsi/karkea murskaus0.01
6KosteaTSPVälimurskaus0.03
7KosteaTSPHienomurskaus0.03
8KosteaTSPMateriaalin siirto ja kuljetus0.005
9*TSPMärkäseulonta0
10*TSPKuivaseulonta ilman avulla14.4
11*TSPKuivaseulonta ilman ilmapuhallusta1.2
12*TSPKuivaus9.8
13KuivaPM10Esi/karkea murskaus0.02
14KuivaPM10Välimurskaus0 - 0.6
15KuivaPM10Hienomurskaus0.08
16KuivaPM10Materiaalin siirto ja kuljetus0.03
17KosteaPM10Esi/karkea murskaus0.004
18KosteaPM10Välimurskaus0.012
19KosteaPM10Hienomurskaus0.01
20KosteaPM10Materiaalin siirto ja kuljetus0.002
21*PM10Märkäseulonta0
22*PM10Kuivaseulonta ilman avulla13
23*PM10Kuivaseulonta ilman ilmapuhallusta0.16
24*PM10Kuivaus5.9
läpipääsykerroin(-)
ObsProsessiTulos
1Tuulensuojamuuri0.7
2Materiaalin kastelu0.5
3Kotelointi, sykloni0.35
4Kotelointi, harjaus0.25
5Kotelointi, kangassuodattimet0.17
6suljettu tai maanalainen0
7Sähköstaattinen suodatus0.08 - 0.13

Kaava

Varsinainen metodi

+ Näytä koodi


Katso myös

Minera-malli: Ohjeistusta kaivostoiminnan ympäristö- ja terveysriskien arviointiin.
Osa linkeistä vie ohjeistuksiin eri vaikutusarvioinnin osien tekemisestä, osa taas valmiisiin laskentamalleihin (lihavoitu).
Kaivostoiminta

Kohdekohtaisen arvioinnin esimerkkisivu · Rikastus · Kaivosprosessit

Minera-kokonaismalli.png
Pölyn ja hiukkasten päästöt

Pöly (ohje) · Lähteet · Pintamaan poisto! · Tarvekivi ! · Louhinta ! · Murskaus · Lastaus ja pudotus · Kuljetuksen pakokaasupäästöt! · Kuljetuksen pölypäästöt! · Työkoneet · Hihnakuljetus · Energiantuotanto · Polttomoottorit! · Sähköntuotanto ! · Boilerit ! · Varastointi · Kaivannaisjäte · Sivukivi · Rikastushiekka

Muut päästöt

Haju · Kaasut · Typpi · Säteily! · Tärinä · Jätevesi · Varastoinnin vesipäästö · Mallinnusohjelmat · Rikastuskemikaalipäästöt · Melu

Pitoisuus ympäristössä

Pohjavesi · Pintavesi · Kulkeutuminen vedessä! · Sedimentit · Sedimentit (mittaukset) · Sedimentit (huokosvedet) · Maaperä! · Maaperän terveysriskinarvio

Ihmiset Ympäristö ja ekologia
Altistuminen

Altistumisen arviointi

Nisäkkäät ja linnut · Kasvit! · Maaselkärangattomat! · Ravinto!

Vaikutus

Terveysriskinarvioinnin rakenne · Riskinarviointiohjeet: · Pohjavesi · Pintavesi · Pöly · Kaasumaiset ilman epäpuhtaudet · Maaperä · Tärinä · Haju · Säteily! · Maaperän terveysriski · Kaasut · Melu · Pienhiukkasvaikutukset! · Terveysriskin kuvaus

Vesistöt · Maaperä · Sedimentti · Ekologinen riskinarviointi: · Ekologisten vaikutusten arviointi · Kohdekohtaisen mallin vaiheet · Alustus · Kohdetutkimukset · Vaikutusten arviointi · Mittauksiin perustuva arvio · Luonnehdinta

Integroitu riskinarvio

Integroitu riskinarvio · Viitearvoja

Muita Minera-projektin tuotoksia
Minera-mallin sovelluksia

· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti

Muut

· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus

Muita kaivostoimintaan liittyvää

· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi


Pienoiskuvan luominen epäonnistui: Esikatselukuvaa ei voitu tallentaa kohteeseen
Pienoiskuvan luominen epäonnistui: Esikatselukuvaa ei voitu tallentaa kohteeseen

Minera-logo.png

Avainsanat

Kaivosteollisuus, mineraali

Viitteet

  1. National Pollutant Inventory. Emission Estimation Technique Manual for Mining. V.3.0, June 2011. Australian Government, Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities
  2. Viittausvirhe: Virheellinen <ref>-elementti; viitettä electro ei löytynyt

National Pollutant Inventory (NPI), 2011. Emission Estimation Technique Manual for Mining. V.3.0, June 2011. Australian Government, Department of Sustainability, Environment, Water, Population and Communities. http://www.npi.gov.au/publications/emission-estimation-technique/pubs/mining.pdf

Countess Environmental, 2006. WRAP Fugitive Dust Handbook. Western Governors’ Association, Denver, Colorado. 244 s. http://www.wrapair.org/forums/dejf/fdh/content/FDHandbook_Rev_06.pdf

Junttila, S.; Hartikainen, T.; Härmä, P.; Korhonen, K.; Suominen, V.; Tossavainen, A.; Pyy, L. 1994. Kuitumineraalien esiintyminen Suomen kalkkikivikaivoksissa ja kalliomurskelouhoksissa. . Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 127, 54 p.

Kauppila P., Räisänen, M. L. & Myllyoja, S. (toim.), 2011. Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt. Suomen ympäristö 29. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. 213 s.

Nikkarinen, Maria; Aatos, Soile; Teräsvuori, Eeva 2001. Asbestin esiintyminen ja sen vaikutus ympäristöön Tuusniemellä, Outokummussa, Kaavilla ja Heinävedellä. Summary: Occurrences of asbestos minerals and their environmental impact in the area of municipalities of Tuusniemi, Outokumpu, Kaavi and Heinävesi, eastern Finland. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 152, 41 p., 2 apps.

Sandvik Mining & Construction, 2010. Minimizing Dust Emissions at belt transfer Stations. http://www.bulk-solids-handling.com/safety_environment/emission_control/articles/262370/index.html

Junttila, S.; Hartikainen, T.; Härmä, P.; Korhonen, K.; Suominen, V.; Tossavainen, A.; Pyy, L. 1994. Kuitumineraalien esiintyminen Suomen kalkkikivikaivoksissa ja kalliomurskelouhoksissa. . Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 127, 54 p.

Nikkarinen, Maria; Aatos, Soile; Teräsvuori, Eeva 2001. Asbestin esiintyminen ja sen vaikutus ympäristöön Tuusniemellä, Outokummussa, Kaavilla ja Heinävedellä. Summary: Occurrences of asbestos minerals and their environmental impact in the area of municipalities of Tuusniemi, Outokumpu, Kaavi and Heinävesi, eastern Finland. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 152, 41 p., 2 apps.

Aiheeseen liittyviä tiedostoja