Kaivoshankkeen elinkaari
Tämän sivun teksti on otettu raportista Kauppila, T. (toim.) 2015. Hyviä käytäntöjä kaivoshankkeiden ympäristövaikutusten arvioinnissa. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 222, 141 sivua, 26 kuvaa ja 7 taulukkoa.
Tähän kappaleeseen on koottu tiivis esitys kaivoshankkeen tyypillisestä elinkaaresta. Kuvaus on tarkoitettu taustatiedoksi erityisesti niille suunniteltavan, YVA-vaiheessa olevan kaivoshankkeen sidosryhmille, joilla ei ole aiempaa kokemusta kaivosalasta ja kaivoshankkeista. Lisää tietoa mm. malminetsinnästä, kaivostekniikasta, kaivosten ympäristötekniikoista ja kaivosten sulkemisesta voi lukea lähteistä Heikkinen et al. (2005), Idman et al. (2007), Kauppila et al. (toim.) 2011), mineclosure.gtk.fi (GTK 2015b), TEM (2014) ja Paalumäki et al. (toim.) (2015). Teksti mukailee kirjoittajien TEM:n julkaisemaan oppaaseen (Jantunen & Kauppila (toim.) 2015) laatimaa tekstiä.
Kaivostoiminnan elinkaari koostuu pääpiirteissään neljästä eri vaiheesta: malminetsinnästä, kaivoksen avaamisesta, tuotantovaiheesta sekä kaivoksen sulkemisesta ja jälkihoidosta (kuva 1). Kaivoksen perustamisen edellytys on taloudellisesti hyödynnettävän malmiesiintymän löytyminen, ja se edellyttää pitkäjänteistä, vuosia kestävää etsintätyötä. Taloudellisten suhdanteiden ja malmiesiintymän koon mukaan kaivostoiminnan ajallinen pituus on hyvin vaihteleva. Kaivoshankkeiden elinkaari on aina rajallinen, mikä tulee huomioida myös ympäristövaikutusten arvioinnissa
![](/images/thumb/4/4f/Kaivoksen_elinkaarikuva.png/600px-Kaivoksen_elinkaarikuva.png)
Malminetsintä
Malminetsintä koostuu aluevalinnasta ja alueellisesta malminetsinnästä (aihehankinta), kohdentavasta etsinnästä ja kohteellisesta malminetsinnästä. Malminetsintävaihe kestää usein vuosia tai vuosikymmeniä, ennen kuin esiintymää päästään hyödyntämään (kuva 1). On arvioitu, että keskimäärin vain yksi tuhannesta kiinnostavasta etsintäkohteesta johtaa kaivostoimintaan (esim. Nurmi 2006). Malminetsinnän menetelmiä ja kulkua on kuvattu tarkemmin mm. työ- ja elinkeinoministeriön julkaisemassa oppaassa Malminetsintä suojelualueilla sekä saamelaisten kotiseutualueella ja poronhoitoalueella (TEM 2014) sekä Kaivosteollisuus ry:n ja Opetushallituksen julkaisemassa Kaivos- ja louhintatekniikka -oppikirjassa (Paalumäki et al. (toim.) 2015).
Malmiesiintymän paikallistaminen aloitetaan aluevalinnasta ja alueellisesta malminetsinnästä, joiden tavoitteena on selvittää malmipotentiaalisten vyöhykkeiden sijainti jatkotutkimuksia varten. Sijaintia selvitetään olemassa olevan geologisen, geofysikaalisen ja geokemiallisen tiedon läpikäymisellä ja numeerisella käsittelyllä (esim. GTK:n kallioperä- ja maaperäkartat, matalalentogeofysikaalinen aineisto, alueellinen moreenigeokemiallinen aineisto; www.gtk.fi/tietopalvelut/).
Kohdentavalla malminetsinnällä rajataan tutkittavat kohteet tarkemmin malmipotentiaalisesta muodostumasta. Malmipotentiaalisilta alueilta kerätään tietoa geologisilla maastotutkimuksilla, geofysikaalisilla mittauksilla ja geokemiallisilla tutkimuksilla. Tutkimukset sisältävät suoria havaintoja ja mittauksia kalliopaljastumista, lohkare-etsintää, kallio- ja moreeninäytteenottoa ja näytteiden analysointia. Kalliosta otetaan palanäytteitä vasaralla, minikairalla tai timanttilaikalla tai jauhenäytteitä poralla. Lohkare-etsinnässä etsitään malmiviitteitä näkyvillä olevista kiven lohkareista ja kalliopaljastumista ja otetaan niistä tarvittaessa kivivasaralla tai minikairalla näytteitä. Moreenigeokemian näytteet otetaan lapiokaivannoista, kaivinkonekuopista tai iskuporalla ja näytteistä analysoidaan kivi- ja maa-aineksen kemiallista koostumusta monialkuainemenetelmillä. Moreeni- ja raskasmineraalitutkimuksissa tutkimuskaivannoista havainnoidaan myös maaperän koostumusta ja rakennetta, kerrostumisvaiheita, kuljetusmatkaa, moreenin raskasmineraaleja ja malmilohkareiden esiintymistä moreenissa. Geofysikaalisia mittauksia tehdään lento- tai maanpintamittauksina. Mittauksissa malmipotentiaalisen kohteen paikallistaminen perustuu mineralisaation ja sitä ympäröivien kivi- ja maa-ainesten erilaisiin magneettisiin, sähköisiin, ominaispaino-, radioaktiivisiin tai seismisiin ominaisuuksiin.
Kohteellisilla tutkimuksilla selvitetään tarkasti rajatun kohteen taloudellista hyödyntämiskelpoisuutta. Esiintymää tutkitaan kairaamalla, tihennetyillä geokemiallisilla tutkimuksilla, geofysikaalisilla mittauksilla ja geologisella mallinnuksella. Kairaamalla varmistetaan viime kädessä malmiesiintymän olemassaolo ja kerätään aineisto geologista mallia varten. Kohteen kivilajeista ja kallioperän rakenteesta kairataan pitkiä, kymmenien‒satojen metrien pituisia, yhtenäisiä kairasydännäytesarjoja. Syväkairaukset tehdään timanttikairauskoneilla. Kairasydännäytteet tutkitaan visuaalisesti ja analysoidaan kemiallisesti ja mineralogisesti. Malmiesiintymän hyötymineraalit ja niiden runsaussuhteet määritetään mineralogisilla tutkimuksilla ja mineraalien sisältämät arvoaineiden, esim. perusmetallien, pitoisuudet monialkuaineanalyysillä. Aineiston perusteella laaditaan esiintymästä geologinen 3D-malli jatkotutkimuksia ja mineraalivarantoarvioita varten. Mineralisaation sijainti ja laajuus sekä arvomineraalien keskimääräinen pitoisuus määritellään mineraalivarantoarvion perusteella (Puustjärvi et al. 2015).
Esiintymän hyödyntämisen kannattavuutta arvioidaan koelouhinnalla ja -rikastuksella, kun esiintymä on kairausaineiston ja mineraalivarantoarvion perusteella todettu hyödyntämiskelpoiseksi. Kannattavuusarvioita varten testataan koelouhinnalla eri louhintamenetelmiä ja otetaan näytteitä koerikastukseen, jolla tutkitaan louhittavan malmin rikastamismahdollisuuksia. Esiintymän hyödyntämiskelpoisuuden arvioinnissa huomioidaan koerikastuksen ja -louhinnan tulosten lisäksi myös mm. esiintymän sijainti, koko ja arvomineraalien/-aineiden määrät, louhittavan malmin arvo, kaivoksen rakentamis-, ylläpito- ja jälkihoitokustannukset, rikasteiden markkinointimahdollisuudet sekä ympäristönäkökulmat. Esiintymän hyödyntämiskelpoisuutta ja kannattavuutta arvioitaessa huomioidaan myös kaivoksen toiminnan aikaiset sekä sulkemis- ja jälkihoitovaiheen ympäristöinvestoinneista aiheutuvat kustannukset. Esimerkiksi Puustjärvi et al. (2015) ja Loven (2015) ovat laatineet kattavan kuvauksen kaivoksen mineraalivarantojen ja malmiarvion tekemisestä sekä toiminnan kannattavuuden arvioinnista.
Kaivoksen avaaminen
Kaivoksen rakentaminen aloitetaan, kun malmiesiintymän louhinta- ja rikastusmenetelmät on valittu ja hyödyntäminen on todettu taloudellisesti kannattavaksi. Rakentaminen kestää yleensä noin kaksi vuotta, jos kaivoksen yhteyteen rakennetaan myös rikastamo. Kaivosalueelle rakennetaan tarpeelliset tie- ja sähköyhteydet, kuivatus- ja vedenjohtamisjärjestelmät, valmistellaan tuotantolouhinta sekä rakennetaan louhinnassa ja rikastuksessa muodostuville kaivannaisjätteille läjitysalueet. Avolouhintaa varten poistetaan malmiesiintymän päältä pintamaat. Niitä käytetään kaivosalueella maarakentamisessa tai varastoidaan erillisiin kasoihin myöhempää käyttöä, esim. kaivoksen sulkemisvaihetta, varten. Maanalaisen kaivoksen rakentaminen aloitetaan louhimalla vinotunneli ja mahdollinen nostokuilu sekä maanalaiset prosessointi-, huolto- ja varastotilat. Louhinnassa syntyvät sivukivet joko hyödynnetään alueen rakennuskohteissa tai läjitetään sivukivialueelle. Kaivosalueelle rakennetaan tarpeellisuusjärjestyksessä pysyviä rakennuksia (rikastamo-, huolto-, varasto- toimisto- ym. rakennukset). Kattava kuvaus louhinnan valmisteluun ja kaivoksen rakennustöihin liittyvistä toiminnoista on esitetty mm. Paalumäen et al. (toim. 2015) julkaisemassa oppikirjassa.
Kaivoksen tuotantovaihe
![](/images/thumb/3/3e/Avolouhos.png/400px-Avolouhos.png)
![](/images/thumb/f/fa/Veden_pumppaus_avolouhoksesta.png/400px-Veden_pumppaus_avolouhoksesta.png)
Kaivoksen tuotantovaiheessa malmi irrotetaan kallioperästä louhimalla joko avolouhintana tai maanalaisesta kaivoksesta. Usein toiminta aloitetaan avolouhintana, mutta tuotannon edetessä ja louhoksen syventyessä siirrytään maanalaiseen louhintaan, sillä yleensä syvyyden myötä mm. sivukiven louhintamäärät kasvavat ja louhinnan kustannukset nousevat avolouhinnassa. Sivukiven osuus on yleensä vähäisempi maanalaisessa louhinnassa kuin avolouhinnassa. Avolouhintaa tehdään tavallisesti joko pengerlouhintana tai paikalleen räjäyttämällä. Maanalaisessa louhinnassa käytettäviä tekniikoita ovat mm. pilari-, välitaso-, penger-, lyhytreikätäyttö-, pengertäyttö-, makasiini-, levysorros- ja lohkosorroslouhinta (Lappalainen & Paalumäki 2015). Louhinnassa kivet irrotetaan kalliosta räjäyttämällä ja ylisuuret kivet rikotaan tarvittaessa iskukoneella. Malmikivet kuljetetaan louhoksesta murskaamolle louhe- tai kuorma-autoilla tai hihnakuljettimilla.
Louhitusta malmista irrotetaan arvoaineet tai -mineraalit rikastamalla. Malmi rikastetaan joko paikan päällä tai kuljetetaan muualle rikastettavaksi. Ennen rikastusta malmi murskataan, seulotaan ja jauhetaan. Murskaus tehdään usein vaiheittain, joka sisältää esimurskauksen, välimurskauksen ja hienomurskauksen. Maanalaisessa kaivoksessa malmi esimurskataan usein maan alla, mikä vähentää melu- ja pölyhaittoja. Murskattu malmi hienonnetaan jauhatuksella sellaiseen raekokoon, että malmin sisältämät arvomineraalit saadaan erottua rikastusprosessissa muista mineraaleista. Yleisimmin käytetyt rikastusmenetelmät ovat vaahdotus, ominaispainorikastus, magneettinen rikastus ja liuotusmenetelmät (tankki- tai kasaliuotus). Valittavat menetelmät riippuvat malmin koostumuksesta ja arvoaineiden esiintymismuodosta malmissa. Parhaan saannin varmistamiseksi käytetään usein eri rikastusmenetelmien yhdistelmiä. Useimmissa rikastusmenetelmissä käytetään kemikaaleja tehostamaan arvoaineita sisältävän malmin erottamista muusta kiviaineksesta. Rikastusprosessin lopuksi rikasteet kuivataan esim. erilaisilla suotimilla. Rikastuksen lopputuotteena on tavallisesti kuiva, hienoksi jauhettu, arvometallit sisältävä mineraaliaines. Osa malmeista, esim. esimurskattu kalkkikivi, on käyttökelpoista sellaisenaan ilman erillistä rikastamista. Valmiit tuotteet ja rikasteet varastoidaan kaivosalueelle kasoihin tai erilaisiin säiliöihin ja kuljetetaan asiakkaille jatkokäsiteltäviksi kuorma-autoilla, junilla tai laivoilla.
Louhinnassa muodostuu jätteinä hyödyntämätöntä sivukiveä ja rikastuksessa rikastushiekkaa, joka koostuu hienoksi jauhetuista malmi- ja harmemineraaleista sekä rikastuskemikaalien jäämistä. Sivukivet ja rikastushiekka käytetään hyödyksi kaivosalueen maarakentamisessa tai kaivostäytössä tai läjitetään kaivosalueelle omiin varastokasoihinsa tai jätealtaisiinsa, jos ne eivät sovellu ympäristö- tai geoteknisten ominaisuuksiensa puolesta höytykäyttöön kaivosalueella (esim. maarakentaminen, neutralointi, puhdistus). Kaivostäytöllä voidaan vähentää kaivostunneleiden sortumia ja maan päälle läjitettävien kaivannaisjätteiden määriä. Maanalaisessa louhinnassa sivukivet käytetään tavallisesti suoraan kaivotäyttönä. Täyttömateriaaleina voidaan yleisesti käyttää mm. pelkkää sivukiveä, sivukiven ja rikastushiekan sekoitusta tai rikastushiekasta valmistettua hydraulista tai pastatäyttöä. Rikastusprosessiin sisällytetään vaiheita, joilla rikastusjäte ositetaan useampiin jakeisiin esimerkiksi myöhempää kaupallistamista tai varastoinnin helpottamista varten (esim. rikki- ja magneettikiisurikkaan jakeen erottaminen rikastushiekasta erilleen). Muita toiminnassa muodostuvia kaivannais- ja prosessijätteitä ovat mm. rakentamisessa poistettavat pintamaat sekä rikastuksessa tai vesien käsittelyssä muodostuvat sakat ja lietteet. Pintamaita hyödynnetään alueella maarakentamisessa tai ne varastoidaan odottamaan alueen maisemointia ja jälkihoitoa. Sakat ja lietteet läjitetään tavallisesti omiin läjitysaltaisiinsa.
Kaivostoiminnassa käytetään runsaasti vettä mm. porauksessa ja rikastuksessa. Veden tarpeesta osa katetaan vesien kierrätyksellä ja kaivoksen kuivanapitovesien käytöllä, mutta usein prosessit edellyttävät myös puhtaan tuoreveden käyttöä. Tuorevesi otetaan läheisestä järvestä tai joesta. Vettä kierrätetään takaisin prosessiin mm. selkeytyksen jälkeen rikastushiekka-altaalta, kaivannaisjätekasojen valumavesistä ja eri prosessin vaiheista. Ylimääräinen vesi juoksutetaan kaivosalueelta vesistöön. Ennen juoksutusta vedet tarvittaessa käsitellään joko aktiivisilla tai passiivisilla vesien käsittelymenetelmillä. Kaivostoiminnassa tarvitaan runsaasti energiaa eri vaiheiden toteuttamisessa.
Kaivoksen sulkeminen ja jälkihoito
Toiminnan päätyttyä kaivosalue saatetaan ympäristölle ja ihmisten terveydelle turvalliseksi ja alue sovitetaan ympäristöönsä ja ympäröivään maisemaan mahdollisimman hyvin. Maisemoinnissa ja sulkemisessa huomioidaan alueen jatkokäyttötarpeet. Kaivosalueelta poistetaan kaikki tarpeettomat rakenteet ja huolehditaan siitä, ettei jäljelle jäävistä rakenteista aiheudu riskejä tai haittoja luonnonympäristölle, ihmisten terveydelle tai alueen jatkokäytölle. Sulkemisen yhteydessä tehdään myös alueen suunniteltua jatkokäyttöä edistäviä toimia ja muutostöitä. Osa kaivosalueista voi olla merkittäviä elinympäristöjä uusille pioneerilajeille, jolloin alueen kunnostuksessa huomioidaan uusien lajien asettuminen alueelle.
Sulkemisen suunnittelu ja tavoitteiden asettaminen aloitetaan jo mahdollisimman varhaisessa vaiheessa kaivoksen elinkaarta. Näin voidaan vähentää haitallisia ympäristövaikutuksia ja edistää kunnostustoimenpiteiden kustannustehokasta toteuttamista. Kaivoksen sulkemiskustannukset on tärkeää huomioida jo kaivostoiminnan kannattavuutta arvioitaessa. Varsinainen sulkemissuunnitelma laaditaan ympäristölupahakemukseen ja sitä päivitetään toiminnan edetessä. Lopullinen sulkemissuunnitelma esitetään viranomaisille toiminnan loppuvaiheessa.
Kaivosalueen kunnostamiseksi laaditaan kaikille kaivosalueella oleville toiminnoille (louhostilat, teollisuusalue, sivukivi- ja rikastushiekka-alueet) sulkemissuunnitelma, jossa kuvataan sulkemisen tavoitteet ja määritellään toimenpiteet niiden saavuttamiseksi. Yksittäiset sulkemistoimenpiteet mitoitetaan tapauskohtaisesti ottaen huomioon kyseisen kaivosalueen erityispiirteet (louhittava malmityyppi, louhintatapa, toiminnan laajuus, muodostuvat loppusijoitettavat massat, todetut ympäristövaikutukset) ja sijainti (paikalliset luonnon olosuhteet, maankäyttö). Taulukkoon 1 on koottu esimerkkejä sulkemisen tavoitteista ja sulkemistoimenpiteistä.
Sulkemisen jälkeen varmistetaan seurannalla, että tehdyillä sulkemistoimenpiteillä on saavutettu asetetut tavoitteet ja että toteutetut ratkaisut toimivat suunnitellulla tavalla. Mahdollista seurantaa voivat vaatia esimerkiksi läjitysalueiden peittorakenteiden tai vesienkäsittelyn toimivuus, pinta- ja pohjavesien laatu, pintavesien ekologinen tila sekä kaivospatojen, loppusijoitettujen massojen läjitysalueiden ja sortumavaarallisten alueiden fysikaalinen vakaus. Seurantatulosten perusteella ryhdytään tarvittaessa toimiin, jos havaitaan poikkeamia tai viitteitä sulkemistoimenpiteiden riittämättömyydestä tai toimintahäiriöistä.
Toisinaan suljettavalla kaivosalueella voi olla keskenään ristiriidassa olevia jälkihoitotarpeita, joita tulee punnita sulkemis- ja jälkihoitosuunnitelmassa tapauskohtaisesti. Esimerkiksi kalkkilouhoksissa voi usein säilyä tai muodostua arvokkaita kalkkia vaativien lajien esiintymiä kaivostoiminnan aikana. Alueen jatkokäyttö tai vaikkapa maisemalliset seikat saattavat puoltaa kalliopintojen tai kaivannaisjätekasojen peittämistä maa-aineksilla ja lopulta metsittämistä, mutta lajiesiintymien kannalta useimmiten paras ratkaisu voi olla se, että kalkkipitoiset pinnat ja irtomaat jätetään peittämättä ja mahdollisuuksien mukaan hidastetaan niiden metsittymistä.
Kaivoksen sulkemista ja jälkihoitoa on kuvattu tarkemmin mm. Kaivoksen sulkemisen käsikirjassa (Heikkinen & Noras (toim.) 2005) ja Mine Closure -Wiki-sivustolla (GTK 2015b). Viimeksi mainitussa on evaluoitu keskeisiä sulkemismenetelmiä ja kuvattu esimerkkejä niiden toimivuudesta eri ympäristöissä.
Taulukko ”Esimerkkejä sulkemisen tavoitteista ja sulkemistoimenpiteistä”
Sulkemistavoitteita | Sulkemistoimenpiteitä |
---|---|
Alueen mukauttaminen maisemaan ja jälkikäytön mahdollistaminen |
|
Pölyämisen estäminen |
|
Pinta- ja pohjavesikuormituksen estäminen |
|
Sortumavaaran ehkäiseminen |
|
Katso myös
Tämä sivu on tiedonmuru. Tämä sivu poikkeaa muusta Opasnetin sisällöstä sen suhteen ettei se ole vapaasti muokattavissa. Käyttäessäsi sivun sisältämää tietoa muualla ole hyvä ja viittaa tähän sivuun näin:
|
Tämä sivu on tiedonmuru.
Sivutunniste: Op_fi3884 |
---|
Moderaattori:Heta (katso kaikki)
Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review). |
Lisää dataa
Tämän Opasnet-sivun julkaisutiedot
|
Kirjallisuutta
Hakapää, A. & Lappalainen, P. (toim.) 2009. Kaivos- ja louhintatekniikka. Kaivannaisteollisuusyhdistys ry, opetushallitus. Vammalan kirjapaino Oy. 388 s.
Heikkinen, P. (toim.), Noras, P. (toim.), Mroueh, U.-M., Vahanne, P., Wahlström, M., Kaartinen, T., Juvankoski, M., Vestola, E., Mäkelä, E., Leino, T., Kosonen, M., Hatakka, T., Jarva, J., Kauppila, T., Leveinen, J., Lintinen, P., Suomela, P., Pöyry, H., Vallius, P., Tolla, P. & Komppa, V. 2005. Kaivoksen sulkemisen käsikirja. Kaivostoiminnan ympäristötekniikka. Outokumpu Oyj, Tieliikelaitos, Maa ja Vesi Oy, GTK ja VTT. Vammalan kirjapaino, Vammala. 165 s.
Idman, H.(toim.), Kahra, A. (toim.), Heikkinen, P., Tiainen, M. & Lehtinen, K. 2007. Malminetsintä ja kaivostoiminta suojelualueilla sekä saamelaisten kotiseutualueella ja poronhoitoalueella: opas. KTM julkaisuja 28/2007. 86 s.
Kauppila, P., Räisänen, M.L., Myllyoja, S. (Toim.) 2011. Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt. Suomen ympäristö 29. Helsinki, Suomen ympäristökeskus. 213 s.
TEM 2014. Malmienetsintä suojelualueilla sekä saamelaisten kotiseutualueella ja poronhoitoalueella Malminetsintä opas
Tenhola, M. & Tarvainen, T. 2008. Purovesien ja orgaanisten purosedimenttien alkuainepitoisuudet Suomessa vuosina 1990, 1995, 2000 ja 2006. Tutkimusraportti 172. Geologian tutkimuskeskus, Espoo. 60 s.