Metallimalmikaivostoiminnan päästöt

Tämä sivu on ensyklopedia-artikkeli. Sivutunniste: Op_fi2849
Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi2849}}

Tämän sivun teksti on alkujaan "Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt"-raportista.

Metallimalmikaivostoiminnan päästöjen ja ympäristövaikutusten laatu ja laajuus riippuvat malmiesiintymän geologiasta, arvoainepitoisuudesta sekä koosta ja muodosta, käytettävistä louhinta- ja rikastusmenetelmistä, valituista puhdistinlaitetekniikoista ja -menetelmistä sekä toiminnanharjoittajan sitoutumisesta ylläpitämään ja kehittämään toimintaa siten, että päästöt ympäristöön jäävät mahdollisimman vähäisiksi.

Malmiesiintymän sijainti on ratkaiseva sekä luonnonympäristöön että ihmisiin kohdistuvien vaikutusten kannalta, sillä esimerkiksi maankäyttömuodot, ilmastolliset ja hydrologiset tekijät ja topografia, jotka mm. vaikuttavat mahdollisten haitta-aineiden liikkuvuuteen, ovat sijaintiin sidottuja. Alla olevissa kappaleissa on kuvattu metallimalmikaivostoimintaan liittyviä tyypillisiä päästöjä ja ympäristövaikutuksia.

Metallimalmikaivosten ympäristögeologia

Metallimalmikaivostoiminnassa yksi keskeisimpiä ympäristöhuolia on ympäristölle ja/tai ihmisten terveydelle haitallisten alkuaineiden tai yhdisteiden vapautuminen vesipäästöjen myötä pinta- tai pohjavesiin tai pölyämisen kautta maaperään. Toimintaan liittyvät haitalliset alkuaineet ja yhdisteet voivat olla joko metalleja (esim. Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Pb, Ni, Zn, V), puolimetalleja (As, Sb), suoloja (esim. sulfaatit), ravinteita (typpiyhdisteet) tai orgaanisia yhdisteitä. Ne ovat peräisin malmiesiintymästä itsestään tai louhinnassa käytettävistä räjähdysaineista (typpiyhdisteet), rikastuskemikaaleista (esim. ksantaatit, syanidi, rikkiyhdisteet, suolat) tai koneiden ja laitteiden polttoaineista (mineraaliöljyt). Haitallisten metallien, puolimetallien, sulfaatin ja ravinteiden esiintyminen ja pitoisuustasot riippuvat yleensä ensisijaisesti malmiesiintymän geologiasta ja mineralogiasta sekä rikastusprosessin tehokkuudesta. Niiden haitallisuus ympäristölle riippuu puolestaan pitoisuustason ohella erityisesti niiden toksikologisista ominaisuuksista sekä esiintymismuodosta, jota säätelevät mm. esiintymisympäristön happamuus ja hapetus-pelkistystila (pH, Eh/redox) ja koostumus (mm. kiintoaineksen laatu, muut läsnä olevat alkuaineet ja yhdisteet). Mainitut ympäristötekijät säätelevät keskeisesti haitta-aineiden liukoisuutta ja biosaatavuutta (vrt. esim. Heikkinen 2000, Reinikainen 2007). Useimpien metallien haitallisuus esimerkiksi kasvaa happamuuden myötä, kun metallit esiintyvät liukoisessa kationisessa muodossa. Alla olevissa kappaleissa on keskitytty metallimalmien geologiaan liittyvien erityispiirteiden kuvaamiseen.

Metallimalmiesiintymissä arvometallit esiintyvät tavallisesti sulfidimineraaleina (metallin ja rikin yhdisteenä), oksidimineraaleina (metallin ja hapen yhdisteenä) tai alkuaineina. Suomesta louhittavat metallimalmit kuuluvat pääosin kahteen ensimmäiseen ryhmään, vaikkakin joissakin kultaesiintymissä kulta voi esiintyä myös alkuainekultana. Merkittävimmät ympäristöriskit liittyvät yleisesti sulfidimalmiesiintymiin, jotka sisältävät rautasulfidimineraaleja, kuten magneetti- tai rikkikiisua, tai muita metallisulfideja (esim. kuparikiisu, arseenikiisu, pentlandiitti, sinkkivälke). Tällaisia ovat tyypillisesti kupari-, lyijy-, sinkki-, kulta- ja nikkelimalmit. Kromi-, rauta-, vanadiini-, titaani- ja uraanimalmit ovat yleensä oksidimetallimalmeja (esim. Siivola 1986).

Sulfidimalmien ympäristöriskit liittyvät sulfidimineraalien rapautumisherkkyyteen maan pinnan oloissa. Sulfidimineraalit ovat muodostuneet maankuoren pelkistävissä oloissa. Niiden altistuminen ilmakehän hapelle ja vedelle johtaa niiden hapettumiseen ja happamien, metalleja (mm. raskasmetallit, Al, Fe), puolimetalleja (As, Sb) ja sulfaattia sisältävien vesien muodostumiseen (esim. Nordstrom & Alpers 1999). Sulfidimineraalien rapautumisessa muodostuva happamuus liuottaa edelleen metalleja muista kiviaineksen sisältämistä mineraaleista. Rautasulfidimineraalit ovat sulfidimineraaleista ongelmallisimpia, sillä ne rapautuvat kaikista nopeimmin ilmakehän hapelle ja vedelle altistuessaan. Sulfidimineraalien altistumista ilmakehälle voi tapahtua louhosten seinämissä, rikastusprosessissa, rikasteen varastokasoissa, sivukivikasoissa, rikastushiekka-alueilla sekä alueilla, joihin on levinnyt sulfidimineraalipitoista pölyä.

Sulfidimineraalien hapettumisen hallinta kaivostoiminnan aikana ja sen päätyttyä on yksi keskeisimmistä haasteista metallikaivosten ympäristökuormituksen vähentämisessä. Sulfidimineraalien hapettumisessa muodostuvien vesien happamuus riippuu kivi- tai mineraaliaineksen sisältämien happoa tuottavien ja neutraloivien mineraalien määräsuhteista. Vapautuvien metallien ja puolimetallien jakauma ja pitoisuustasot riippuvat puolestaan mineraalien koostumuksesta sekä liukoisuudesta, johon vaikuttavat mm. mineraalirakeiden muoto ja esiintymistapa, raekoko sekä ympäröivät pH-Eh olot (esim. Blowes & Ptacek 1994, Cravotta et al. 1999). pH-Eh olot säätelevät edelleen myös vapautuneiden metallien, puolimetallien ja yhdisteiden käyttäytymistä ja vaikuttavat niiden kulkeutumiseen. Useimpien metallien liukoisuus kasvaa happamuuden kasvun myötä.

Metallimalmiesiintymissä merkittävimpiä happoa tuottavia mineraaleja ovat rautasulfidimineraalit (magneettikiisu [Fe1-xS] ja rikkikiisu [FeS2]), ja neutraloivia mineraaleja ovat erityisesti karbonaatit (kalsiitti [CaCO3], dolomiitti [CaMgCO3]). Jos happoa tuottavien mineraalien määrä on kiviaineksessa suurempi kuin neutraloivien mineraalien määrä, kiviaines luokitellaan happoa tuottavaksi, ja on todennäköisesti happamia valumavesiä tuottavaa. Jos neutraloivien mineraalien määrä on kiviaineksessa puolestaan suurempi kuin happoa tuottavien mineraalien määrä, materiaali luokitellaan happoa tuottamattomaksi, ja muodostuvat valuma- tai suotovedet ovat yleensä neutraaleja tai jopa alkalisia (Price et al. 1997). Valumavedet voivat siitä huolimatta kuitenkin sisältää merkittäviä määriä ympäristölle haitallisia metalleja (esim. Heikkinen et al. 2009).

Raskasmetallien ja puolimetallien (As) esiintyminen vaihtelee malmityypeittäin ja -esiintymittäin. Niiden ensisijaisia lähteitä metallimalmiesiintymissä ovat sulfidimineraalit ja arsenidit, joista metalleja voi vapautua mineraalien rapautumisen myötä. Usein sulfidimineraalit sisältävät arvometallin ohella epäpuhtautena pieniä määriä muita raskasmetalleja. Esimerkiksi pentlandiitti ([Fe,Ni]9S8) voi sisältää nikkelin lisäksi mm. kobolttia. Kulta puolestaan esiintyy usein arseenikiisun yhteydessä. Toissijaisia raskasmetallien ja puolimetallien lähteitä metallimalmiesiintymissä ovat herkästi liukenevat silikaattimineraalit, kuten kiillemineraalit tai tummat silikaattimineraalit (esim. pyrokseenit, amfibolit), joiden mineraalihilat voivat sisältää epäpuhtautena raskasmetalleja (esim. Cu, Cr, Ni, Zn, V), ja joiden liukenevuus kasvaa happamuuden lisääntyessä sulfidihapettumisen myötä. Esimerkiksi kloriitti ([Mg,Fe,Al,Cr]12[(Si,Al)8O20][OH]4) voi olla merkittävä kromin lähde. Osa kiviaineksen raskasmetalleista esiintyy myös niukkaliukoisten silikaattien mineraalihiloissa, jolloin niiden vapautuminen ympäristöön on epätodennäköistä. Metallien esiintymistä ja esiintymismuotoja tutkitaan kemiallisilla ja mineralogisilla menetelmillä. Esiintymän mineralogisesta koostumuksesta voidaan jo päätellä mahdollisten ympäristölle haitallisten metallien esiintymistä ja liukenevuutta.

Sulfidimineraalien hapettuessa vapautuu kaivosalueen vesiin myös rautaa ja rikkiä, joka hapettuu sulfaatiksi. Liuenneen raudan hapettuminen ja saostuminen kaivosvesissä raudan hydroksideina, oksideina tai hydroksysulfaatteina lisää edelleen vesien happamuutta. Silikaattien ja neutraloivien mineraalien liukeneminen puolestaan lisää alumiinin, mangaanin, piin, titaanin sekä alkali- ja maa-alkalimetallien (Ca, Na, Mg, K) määriä kaivosvesissä. Vapautuvien alkuaineiden jakaumat riippuvat täysin rapautuvien materiaalien mineralogisesta koostumuksesta, ja niiden kulkeutumista säätelevät pH-Eh olot, jotka vaikuttavat mm. uusien mineraalisaostumien muodostumiseen ja alkuaineiden pidättymiseen maaperään. Esimerkiksi raudan saostumat pidättävät metalleja kaivosalueen vesissä ja rikastushiekka-alueilla pienentäen alueen vesistöön kohdistuvaa kokonaiskuormitusta.

Rikastushiekoissa sulfidimineraalien määrä riippuu rikastusprosessista ja sen tehokkuudesta. Rikastuksessa ei yleensä saada talteen kaikkia arvomineraaleja, vaan osa sulfidimineraaleista jää rikastuksen jäännösmateriaaliin eli rikastushiekkaan. Rikastushiekka koostuu suurelta osin malmin sisältämistä ns. harmemineraaleista eli arvoaineita sisältämättömistä mineraalirakeista, ja se varastoidaan kaivosalueelle omiin varastoaltaisiinsa. Rautasulfidimineraalit (magneettikiisu, rikkikiisu) sisältävät yleensä hyvin vähän arvometalleja, joten ne pyritään erottamaan rikastuksessa pois rikasteesta, jolloin niistä suurin osa päätyy rikastushiekkakasaan. Jos rikkikiisua esiintyy malmissa suuria määriä, se voidaan erottaa rikastusprosessissa kannattavasti omaksi rikasteekseen ja myydä esimerkiksi rikkihapon valmistukseen, ja alentaa näin rikastushiekan hapontuottokykyä. Rikastushiekassa sulfidimineraalien rapautuminen ja metallien vapautuminen on nopeampaa kuin esimerkiksi sivukivissä rikastushiekan pienemmän raekoon vuoksi, etenkin, jos rikastushiekka läjitetään vedellä kyllästymättömänä. Lisäksi rikastushiekassa mineraalien raepinnat ovat rikkoutuneet jauhatuksen ja rikastusprosessin seurauksena, jolloin mineraalit ovat herkempiä rapautumaan kuin neitseellisessä materiaalissa.

Rikastushiekan ohella myös sivukivet voivat sisältää sulfidimineraaleja. Sivukivillä tarkoitetaan malmiesiintymän niitä kiviä, joiden arvomineraalipitoisuudet ovat niin alhaisia, ettei niitä voida hyödyntää taloudellisesti, mutta jotka täytyy louhia pois varsinaisen malmin saavuttamiseksi ja hyödyntämiseksi. Metallimalmiesiintymien muoto vaihtelee yksittäisistä yhtenäisistä esiintymistä pienempiin, esimerkiksi piipun mallisiin, erillisiin malmioihin, joissa arvomineraalit voivat esiintyä massiivisena tai puolimassiivisena ja/tai pirotetyyppisenä malmina. Metallien ja sulfidimineraalien pitoisuudet ovat sivukivissä yleensä sitä korkeampia, mitä lähempänä malmia sivukivet sijaitsevat. Kauempana malmiesiintymästä sivukivet ovat usein metalli- tai sulfidimineraalisisältönsä puolesta ympäristökelpoisia, ja niitä voidaan hyödyntää esimerkiksi kaivosalueen maarakentamisessa. Sivukivissä mineraalien rapautumista hidastaa ja vähentää niiden suuri lohkarekoko verrattuna rikastushiekkoihin.

Oksidimineraalit ovat tavallisesti maan pinnan oloissa kiderakenteeltaan pysyvämpiä ja heikommin rapautuvia kuin sulfidimineraalit, joten niiden kemialliset ympäristövaikutukset ovat yleensä selvästi vähäisempiä kuin sulfidimalmeilla. Oksidimalmien hyödyntämisessä metalleja voi kuitenkin levitä kiviaineksesta mm. louhinnasta ja rikastushiekan varastoinnista aiheutuvan pölyämisen seurauksena ympäristöön. Oksidimalmiesiintymät voivat sisältää myös sulfidimineraaleja, jolloin niillä on vastaavia ympäristövaikutuksia kuin sulfidimetallimalmeilla. Suomesta louhitaan oksidimalmeja tällä hetkellä vain Kemistä (kromimalmi).

Uraanioksidimalmit ovat radioaktiivisia ja sisältävät uraanin hajoamissarjan tytärnuklidi radium-226:tta, joten niiden louhintaan liittyy erityispiirteenä säteily- ja radonriski. Uraanin malmimineraalit ovat lisäksi hapettavassa ympäristössä herkästi rapautuvia, jolloin niistä voi vapautua ympäristöön uraania, joka on terveydelle haitallinen raskasmetalli (esim. Lottermoser 2007). Uraanimalmien avo- tai maanalaisessa louhinnassa ja prosessoinnissa merkittävimmät ympäristöriskit liittyvät kaivosvesiin, rikastushiekan ja sivukivien varastointiin sekä pölyämiseen. Ne kaikki voivat sisältää kohonneita pitoisuuksia uraania ja toriumia sekä niiden hajoamistuotteita (Ra-226, Rn-222, Pb-210 jne.), joiden puoliintuessa vapautuu radioaktiivista säteilyä (alfa- tai beetahiukkasia tai gammasäteilyä). Radiumin puoliintuminen johtaa myös terveydelle haitallisen radonin muodostumiseen ja vapautumiseen (esim. OECD 1999, Lottermoser 2007). Radon- ja säteilyriski liittyvät erityisesti rikastushiekkojen varastointiin, sillä suurin osa uraanin radioaktiivisista hajoamistuotteista (mm. Ra-226 ja Th-230) jää rikastushiekkaan, kun uraani otetaan talteen malmin prosessoinnissa (esim. Lottermoser 2007). Paikallaan liuotettavissa uraanimalmeissa (ns. in-situ leach -tekniikka) ympäristöriskit kohdistuvat lähinnä pohjavesiin, sillä malmi louhitaan liuottamalla suoraan malmiesiintymästä, eikä maanpäälle varastoitavia rikastushiekkoja tai sivukiviä tavallisesti muodostu. Uraanimalmiesiintymät voivat myös sisältää sulfidimineraaleja, jolloin ympäristöön voi kulkeutua mm. kaivosalueen vesien mukana raskasmetalleja ja metalloideja sulfidimineraalien hapettumisessa muodostuvan happamoitumisen myötä. Happamuus lisää myös radionuklidien kulkeutumista ympäristöön sivukivi- tai rikastushiekkakasoista (esim. Lottermoser 2007). Suomessa uraanin luontaiset keskipitoisuudet ovat moreenissa noin 3.3 mg/kg ja kallioperässä noin 2 mg/kg (Koljonen et al. 1992, Rasilainen 2008).

Varsinaisten uraanimalmien ohella myös muut malmiesiintymät voivat sisältää vaihtelevia määriä uraania, joka voidaan ottaa talteen muun malmin prosessoinnin yhteydessä. Suomessa uraania esiintyy esimerkiksi karbonatiittisissa lyijy- ja fosforimalmeissa (Korsnäs, Sokli), metasedimenttisissä ja karsikivien yhteydessä olevissa kulta-kuparimalmeissa (Juomasuo, Laurinoja), mustaliuskeisiin liittyvissä monimetallimalmeissa (Talvivaara) sekä sinkki-kuparimalmien yhteydessä (Pahtavuoma, Vihanti; esim. Papunen 1986). Esiintymän uraanipitoisuudesta ja mahdollisesta talteenotosta riippuen myös tällaisten esiintymien louhintaan voi sisältyä vastaavia riskejä kuin varsinaisten uraanimalmien louhintaan, mutta yleensä pienemmässä mittakaavassa.

Koska kaivosten keskeiset ympäristöriskit liittyvät niiden geologisiin ominaisuuksiin, on kiviaineksen mineralogisen ja kemiallisen koostumuksen tuntemus ensiarvoisen tärkeää.

Kaivostoiminnasta aiheutuvat päästöt

Kaivostoiminta aiheuttaa elinkaarensa eri vaiheissa erilaisia ympäristövaikutuksia ja päästöjä ympäristöön. Alla olevissa kappaleissa toiminnan päästöt on kuvattu eri elinkaaren vaiheittain.

Päästöt malminetsintävaiheessa

Malminetsinnän päästöt rajoittuvat yleensä kairauksesta ja liikkumisesta aiheutuviin pakokaasupäästöihin. Vesiin voi kohdistua päästöjä (esim. koneiden öljyt) lähinnä vahinkotapauksissa.

Malminetsintävaiheessa koelouhinnasta aiheutuu päästöjä, joiden suuruus ja merkitys vaihtelevat louhintamääristä ja koelouhoksen sijainnista riippuen. Koelouhintavaiheessa louhinnasta, lastauksesta ja kuljetuksista voi aiheutua melua, pölyämistä ja pakokaasupäästöjä. Koelouhinta edellyttää usein myös louhokseen kertyvien vesien pumppausta pois louhoksesta. Kuivanapitovesien mukana lähialueen vesiin voi tulla kiintoaine- ja metallipäästöjä sekä räjähdysaineista peräisin olevia typen päästöjä.

Mahdolliset koerikastamon päästöt ovat samantyyppisiä kuin rikastamon päästöt varsinaisessa tuotantovaiheessa. Näitä käsitellään yksityiskohtaisemmin alla olevissa kappaleissa.

Päästöt kaivoksen rakentamisvaiheessa

Kaivoksen rakentamisvaiheessa rakennustöistä ja lisääntyneestä liikenteestä voi aiheutua melua sekä päästöjä ilmaan, vesiin tai maaperään.

Kaivoksen rakentamisvaiheessa tiestön ja eri maanrakennuskohteiden (mm. rikastushiekka- ja vesivarastoaltaiden padot sekä alueet, joilta pintamaat on poistettu) pölyämisestä aiheutuvat hienojakoisten hiukkasten päästöt ilmaan (pölypäästöt) saattavat erityisesti kuivina ja tuulisina aikoina olla merkittävät ja silmiinpistävät, jos päästöjen rajoittamiseen ei ole kiinnitetty huomiota. Pölypäästöjä aiheutuu myös mm. tarvekiven louhinnasta ja murskauksesta. Pölypäästöjen rajoittamiseen, kuten tiestön kasteluun, murskausaseman kotelointiin ja pölynsidontaan eri kohteissa tulisikin varautua heti rakentamisvaiheen alussa. Jos louhittava ja murskattava kiviaines sisältää merkittäviä määriä grafiittia, on aiheellista varautua erityistoimenpiteisiin grafiittipölyn leviämisen estämiseksi, sillä grafiitti saattaa normaalista kivipölystä poikkeavien leijumis- ja kulkeutumisominaisuuksiensa vuoksi kulkeutua sopivissa olosuhteissa pitkienkin matkojen päähän kaivosalueesta.

Merkittävimmät kaasumaiset päästöt ilmaan muodostuvat rakennusaikana eri rakennuskohteissa sekä kiven louhinnassa ja murskauksessa käytettävien koneiden sekä rakennustarvikkeiden ja kivi- ja maa-aineksen kuljetuksiin käytettävien raskaiden ajoneuvojen pakokaasupäästöistä (hiukkas-, SO2-, COx- ja NOx-päästöt). Pakokaasupäästöt ovat sitä suuremmat, mitä enemmän pintamaita poistetaan, tarvekiveä ja sivukiveä louhitaan sekä kuljetetaan louhokselta käyttökohteisiin ja läjitysalueille.

Rakennettavista kuivatus- ja vedenjohtamisjärjestelmistä, pato- ym. maanrakennuskohteista, läjitysalueilta sekä alueilta, joilta pintamaat on poistettu, voi eroosion kasvun seurauksena tulla valumavesien mukana lähinnä kiintoainepäästöjä kaivosalueen läheisiin vesistöihin etenkin sateisina aikoina ja keväällä lumen sulamisvaiheessa. Jos sopivia vedenkäsittelyjärjestelmiä, esimerkiksi laskeutusaltaita ja/tai pintavalutuskenttiä, ei ole rakennettu ja otettu käyttöön ennen maanrakentamistöiden aloittamista, voivat kiintoainepäästöt alapuolisiin vesistöihin olla ajoittain suuriakin ja selvästi havaittavissa vesistöjen veden samentumisena.

Avolouhoksen sekä maanalaisen kaivoksen vinotunnelin ja muiden tilojen kuivanapitovesien mukana samoin kuin kaivosalueen maaperästä voi alapuolisiin vesistöihin tulla mm. kiintoaine- ja/tai metallipäästöjä. Kuivanapitovesien mukana voi tulla myös kaivoksen toiminnan valmisteluksi tehtävässä tai tarvekiven louhinnassa käytettävistä räjähdysaineista peräisin olevan typen päästöjä. Jos sivukiven läjitys käynnistyy laajana jo rakennusvaiheessa, voi myös läjitysalueen valuma- ja suotovesien mukana tulla mm. kiintoaine-, metalli-, sulfaatti- ja typpipäästöjä.

Rakentamisvaiheessa melupäästöt aiheutuvat pääasiassa louhinnan edellyttämistä räjäytyksistä, louhintaan, kiven murskaukseen ja eri rakennustöihin käytettävistä koneista sekä pintamaiden, murskeen ja louheen kuljetuksiin käytettävien raskaiden ajoneuvojen liikenteestä kaivospiirin sisällä. Kaivosalueelta kantautuva melu voi muodostua häiritseväksi, jos kaivosta rakennetaan lähellä vakinaista tai loma-asutusta tai esim. luonnonsuojelualueita, ja jos melua rajoittaviin toimenpiteisiin (mm. meluvallit, eniten melupäästöjä aiheuttavien koneiden ja ajoneuvojen korvaaminen vähemmän meluavilla, koneiden sijoittaminen mahdollisimman kauas häiriintyvistä kohteista ja/tai seinämien, vallien yms. taakse, räjäytysten ajoittaminen) ei ryhdytä tai niiden toteutus viivästyy.

Rakennusvaiheessa kaivosalueella toimii yleensä useita urakoitsijoita, joiden käytössä on paljon erilaisia koneita ja raskasta kuljetuskalustoa, jotka kuluttavat runsaasti polttoaineita ja edellyttävät säännöllistä huoltoa. Urakoitsijoiden ja kaivosyhtiön omassa toiminnassa muodostuu myös erilaisia jätteitä (mm. rakennus-, öljy- ja kemikaalijätteet) ja saniteettijätevesiä. Näin ollen rakennusvaiheen polttoaine-, öljy- ja kemikaalihuolto, ongelma- ja muu jätehuolto sekä saniteettijätevesien käsittely on jo suunniteltava huolellisesti etukäteen ja toteutettava järjestelmällisesti niin, ettei tankkaus- huolto- ja varastoalueilla pääse ympäristölle haitallisia kemikaaleja maaperään, pohjaveteen ja/tai vesistöön, ja että jätehuolto ja saniteettijätevesien käsittely täyttävät asetetut vaatimukset. Jos nämä toimenpiteet toteutetaan asianmukaisesti, satunnaiset kuljetuskaluston ja koneiden öljy- ja polttoainevuodot sekä rakentamisessa tarvittavien kemikaalien vuodot – ts. vahinkotilanteet – ovat yleensä merkittävimmät maaperän ja pohjaveden pilaantumisen vaaraa aiheuttavat tekijät rakennusvaiheessa. Tällöinkin maaperän pilaantuminen jää yleensä suhteellisen rajalliseksi, jos kaivosyhtiö ja urakoitsijat ovat ennakolta varautuneet asianmukaisesti onnettomuustilanteisiin ja kemikaalivuotojen torjuntaan. Rakennusvaiheessa voi myös muodostua kaivannaisjätteitä, pääasiassa sivukiveä. Tällöin edellytetään esitettäväksi kaivannaisjätteiden jätehuoltosuunnitelmaa sekä kiviaineksen hallintasuunnitelmaa ja niiden toteuttamista viimeistään siinä vaiheessa, kun massiivinen sivukiven louhinta käynnistyy.

Päästöt tuotantovaiheessa

Kaivoksen tuotantovaiheessa rikastusprosessi on normaalisti merkittävin ympäristöpäästöjen aiheuttaja. Rikastuksessa aiheutuu määrällisesti huomattavin päästö prosessin jätteistä, eli rikastushiekasta ja/tai sakkalietteistä. Rikastusprosessin samoin kuin muunkin kaivostoiminnan ympäristöpäästöt ovat prosessikohtaisia ja riippuvat mm. käsiteltävän malmin koostumuksesta sekä käytettävistä menetelmistä ja -tekniikoista. Yhden malmin käsittelyprosessissa saavutettava päästötaso voi olla teknisesti ja taloudellisesti mahdotonta saavuttaa toisen malmin käsittelyprosessissa. Taulukossa 17 on vertailtu avolouhinnan ja maanalaisen louhinnan päästöjä ja ympäristövaikutuksia.

Ilmaan kohdistuvat päästöt

Kaivostoiminnasta aiheutuu päästöjä ilmaan louhinnassa käytettävistä räjäytyksistä, malmin murskauksesta, hienontamisesta ja rikastamisesta, rikasteiden kuivauksesta, lämmöntuotannosta, liikenteestä ja työkoneista sekä rikastushiekan ja sivukivien läjittämisestä. Merkittävimpiä päästöjä ilmaan ovat räjähdyskaasut (CO2, N2, CO, NOx), pakokaasut (CO2, CO, hiilivedyt, NOx, SO2, pienhiukkaset), prosessointikaasut (mm. bioliuotuksesta, bioliuoksen prosessoinnista ja rikasteen painehapetuksesta: H2S, C2S, SO2, CO2, S0 ja kuivauksesta: SO2), hiukkaspäästöt ja mineraalipöly. Mineraalipölypäästöjä (ts. hiukkaspäästöjä) aiheutuu useista eri toiminnoista, kuten esimerkiksi louhinnasta, kuljetuksista, lastauksista, murskauksesta, jauhatuksesta, kuivauksesta, sivukiven läjityksestä sekä rikasteen ja rikastushiekan varastoinnista. Mineraalipöly vastaa koostumukseltaan hienoksi jauhautunutta malmia ja sen sivukiviä, ja voi siten sisältää myös esimerkiksi terveydelle haitallisia metalleja. Mineraalipölyn haitallisuus riippuu malmin mineralogiasta ja mineraalien jauhautuvuudesta. Osa mineraaleista, erityisesti kuitumaiset mineraalit kuten asbesti, voivat itsessään olla pölyssä haitallisia.

Louhinta ja malmin kuljetus

Malmin louhinnasta ja malmin kuljetuksesta aiheutuu mineraalipöly-, pakokaasu- ja räjähdyskaasupäästöjä. Malmin kuljetuksesta kuorma-autoilla aiheutuu liikenteelle tyypillisiä pöly- ja pakokaasupäästöjä sekä avolouhinnassa että maanalaisessa kaivoksessa, etenkin kun malmi kuljetetaan maan pinnalle varastoitavaksi. Mineraalipölyä irtoaa malmista, tien pinnoista, renkaista sekä lavoilta.

Louhinnassa käytettävät räjähdysaineet (esim. emulsioräjähteet, ANFO) muuttuvat räjähdyksessä pääosin vesihöyryksi, hiilidioksidiksi ja typeksi. Niiden lisäksi räjähdyskaasut sisältävät pieniä määriä haitallisia kaasuja, kuten hiilimonoksidia ja typen oksideja. Räjäytyksessä muodostuu myös savua. Räjähdyksessä muodostuvien kaasujen määrä on noin 0.7–1 m3 kaasua/räjähdysainekilo.

Räjäytyksissä muodostuva kuuma kaasu nostaa aina jonkin verran kiviainesta mukanaan ilmakehään. Räjäytyksissä ilmaan nousevan pölyn määrä riippuu panostuksesta sekä louhittavasta kiviaineksesta. Kiviaines laskeutuu pääosin kaivoksen välittömään läheisyyteen, mutta hienoainesta voi kulkeutua kauemmas kaivoksesta. Esimerkiksi grafiittipöly leviää laajalle alueelle ja on tahraavuutensa vuoksi pienissäkin määrin helposti havaittavissa.

Malmin ja sivukiven kuljetus tapahtuu kaivosalueella päällystämättömillä teillä, joille leviää kuljetusten mukana malmi- ja sivukiveä. Kiviaines jauhautuu hienjakoiseksi pölyksi raskaan liikenteen alla, jolloin teille muodostuu usein liejumainen pintakerros. Liikenteestä aiheutuvat pöly- ja pakokaasupäästöt kasvavat välilastausten ja purkamisten sekä matkan pituuden myötä, kun rikastamo sijaitsee kauempana kaivokselta.

Maanalaisessa louhinnassa kaivoksen tuuletusilman mukana ympäristön ilmaan kulkeutuvia päästöjä rajoitetaan työsuojelumääräyksillä, joten päästöt ovat yleensä pieniä. Kosteat olosuhteet kaivoksessa myös vähentävät pölyn leviämistä poistoilman mukana ulkoilmaan. Avolouhinnassa pöly- ja pakokaasupäästöt ovat usein selvästi maanalaista louhintaa suurempia lähinnä ajoneuvoliikenteen vuoksi. Myös niitä rajoitetaan työsuojelumääräyksillä.

Seulonta ja hienonnus (murskaus ja jauhatus)

Murskauksen ja seulonnan ilmapäästöt riippuvat oleellisesti laitteiston sijainnista (Taulukko 18). Sisätiloihin tai maanalaiseen louhokseen rakennetun murskaus- ja seulontapiirin pölypäästöt eivät yleensä kuormita merkittävästi ympäristöä, sillä pölypäästöjä rajoitetaan työsuojelulainsäädännöllä. Kiviautojen kuormat kipataan murskaamon syöttönieluun yleensä kuitenkin ulkoilmassa avoimessa tilassa, eikä pölypäästöjä ole siten mahdollista saada täysin kerättyä käsittelyyn.

Ulkotiloihin kokonaan tai osittain rakennetusta piiristä ympäristöön aiheutuvat pölypäästöt ovat yleensä suurempia kuin sisätiloissa olevassa laitteistossa. Ulkona sijaitsevan piirin pölypäästöjen määrä ja laatu riippuvat säätiloista, malmin laadusta ja käytetystä tekniikasta.

Murskauksen ja seulonnan jälkeen tapahtuva jauhatus ei yleensä aiheuta merkittäviä ilmaan kohdistuvia päästöjä, sillä jauhatus tehdään usein suljetussa jauhatuspiirissä vesilietteessä.

Rikastus

Rikastusprosessista voi aiheutua kaasu- tai pölypäästöjä esimerkiksi rikasteiden kuivauksesta, rikastuskemikaalien valmistuksesta ja käsittelystä tai itse rikastusprosessista. Lämmittämistä vaativista prosesseista aiheutuu kaasupäästöjä, jotka koostuvat polttoaineesta ja -tekniikasta riippuen typen oksideista, hiilidioksidista, rikkidioksidista ja hiukkasista. Rikastusprosessissa muodostuvista kaasuista voi myös aiheutua hajuhaittoja, kuten esimerkiksi rikkivedystä (H2S).

Rikasteiden kuivaus perinteisellä polttoöljyllä lämmitettävällä kuivausrummulla on yksi merkittävimmistä ilmaan kohdistuvista päästölähteistä. Kuivausrummun kaasupäästö sisältää yleensä normaalien savukaasujen lisäksi pölyä ja rikkidioksidia.

Rikastuskemikaalien valmistuksesta kaivosalueella voi aiheutua kaasupäästöjä ilmaan. Esimerkiksi poltetun kalkin valmistuksesta aiheutuu hiilidioksidipäästöjä ja sammutetun kalkin valmistuksesta lämpöä ja vesihöyryä.

Rikastuskemikaalien käsittely mm. saostus- ja vaahdotusprosesseissa sekä suodattimien pesussa voi aiheuttaa kaasupäästöjä, kuten rikkivetyä ja typpidioksidia. Rikkivetyä vapautuu herkästi ilmaan kemiallisista rikkivetyä käyttävistä saostusprosesseista (pelkistys) sekä sellaisista vaahdotusprosesseista, joissa väkevä rikkihappo joutuu kosketuksiin sulfidimineraalien (etenkin magneettikiisun) kanssa. Myös biokasaliuotuksessa voi ilmaan vapautua hiilidioksidia ja rikkivetyä. Rikkivety on myrkyllinen, herkästi syttyvä ja epämiellyttävän hajuinen kaasu, jonka normaali hajuaisti havaitsee jo hyvinkin pieninä pitoisuuksina. Rikkivedyn pitoisuus voi rikastamorakennuksessa nousta terveydelle haitallisen tason yläpuolelle, mutta kaivosalueen ulkopuolella haitta on yleensä lähinnä esteettinen (CICAD 2003). Typpidioksidia voi vapautua ilmaan esimerkiksi keraamisten suodattimien typpihappopesussa, kun väkevä typpihappo joutuu kosketuksiin sulfidimineraalien kanssa. Typpidioksidi on myös erittäin myrkylliseksi luokiteltu kaasu, joka voi aiheuttaa luonnon ympäristövaikutusten ohella myös terveysriskejä.

Rikastuskemikaaleista voi rikkivedyn ohella aiheutua hajuhaittoja myös ksantaateista sekä tärkkelysperäisistä painaja-kemikaaleista (esim. Raisorb). Ksantaattien hajuhaitat liittyvät tavallisesti niiden runsaaseen käyttöön. Tärkkelysperäisten painaja-kemikaalien hajuhaitat puolestaan kasvavat lämpötilan nousun myötä, etenkin kesähelteellä. Ksantaateista ja painaja-kemikaaleista aiheutuvat hajuhaitat ovat yleensä lähinnä esteettisiä.

Rikastusprosessista voi aiheutua ilmaan myös polttoainepäästöjä. Esimerkiksi autoklaavia liuotusprosessissa käyttävistä rikastusprosesseista aiheutuu ilmaan typenoksidi- ja hiukkaspäästöjä, kun autoklaavia lämmitetään höyrynkehittimillä riittävän reaktiolämpötilan aikaan saamiseksi.

Rikasteen varastointi ja kuljetus

Rikasteen varastoinnista, lastauksesta ja kuljetuksesta aiheutuu päästöjä ilmaan pölyämisestä ja ajoneuvojen pakokaasuista (Taulukko 18).

Rikasteen varastointi avoimella alueella aiheuttaa tavallisesti pölypäästöjä, ja pölyn liettyessä sadeveteen päästöt pinta- tai pohjavesiin ovat myös mahdollisia. Pölypäästöjä voi aiheutua joko varastokasasta itsestään tai lastauksessa varastoalueen maan pinnalle varisseesta kuivaneesta materiaalista. Pölypäästöjen määrä rikasteen varastoinnissa riippuu säätiloista sekä käytettävästä prosessi- ja kuivaustekniikasta. Pölyäminen varastokasan pinnasta vähenee, jos rikaste pidetään riittävän kosteana ja se sisältää mahdollisimman vähän täysin kuivaa materiaalia. Rikasteiden painesuodatuksella voidaan saavuttaa rikasteeseen tasainen, sopiva kosteus, mutta esimerkiksi kuivausrumpu tuottaa yleensä kuivempaa materiaalia.

Jos rikaste varastoidaan katetuissa varastohalleissa, ilmapäästöt rajoittuvat lastauksesta ja kuljetuksesta aiheutuviin pakokaasupäästöihin.

Päästöt vesiin

Kaivostoiminnan aikana ympäröiviin vesiin voi aiheutua kuormitusta kaivoksen kuivanapitovesistä, rikastusprosessista sekä sivukivien ja rikastushiekan varastoinnista. Lisäksi vesiin voi aiheutua päästöjä myös pölyn leviämisen tai maaperään kohdistuneiden päästöjen seurauksena. Alla on kuvattu yksityiskohtaisemmin louhinnasta ja rikastuksesta aiheutuvaa kuormitusta.

Louhinta

Kaivoksesta pumpataan maanpinnalle pohjavettä sekä sinne valuvaa pintavettä kaivoksen pitämiseksi kuivana louhintaa varten. Pumppauksen tarve vaihtelee kaivoksittain riippuen alueen hydrologiasta. Pumpattavan veden laatuun vaikuttavat malmin koostumus sekä louhinnassa käytettävät räjähdysaineet. Malmin tyypistä riippuen louhinnassa voi liueta veteen esim. raskasmetalleja, puolimetalleja tai sulfaattia. Esimerkiksi sulfidimalmien louhinnassa kuivanapitovedet ovat tyypillisesti sulfidimineraalien hapettumisen seurauksena happamia ja metallipitoisia. Räjähdysaineista voi puolestaan liueta veteen Taulukko 18. Malmin kuljetuksesta, seulonnasta ja hienonnuksesta sekä rikasteiden varastoinnista ja kuljetuksesta aiheutuvat päästöt ilmaan kotimaisilla metallimalmikaivoksilla/-tuotantolaitoksilla. Kaivos/ tuotantolaitos Malmin kuljetus Seulonta ja hienonnus Rikasteiden varastointi ja kuljetus Kemin kaivos Ei ympäristöpäästöjä (maanalainen louhinta ja nosto hissillä) Seulonta ja hienonnus sisätiloissa, vähäisiä pölypäästöjä pölynpoisto- järjestelmästä Vähäisiä pöly- ja pakokaasupäästöjä rikasteiden lastausalueelta, rikasteet varastoidaan pääsääntöisesti sisä- tiloissa Kittilän kaivos Pölypäästöjä, pakokaasuja (CO2, NOx ja SOx päästöt lasketaan polttoaineen kulutuksen perusteella) Seulonta ja hienonnus sisätiloissa, vähäisiä pölypäästöjä pölynpoisto- järjestelmästä Ei pölypäästöjä rikasteen varastoinnista, sillä alueella ei varastoida rikastetta (=kultaharkkoja); kultaharkkojen kuljetukset eteenpäin Pyhäsalmen kaivos Ei ympäristöpäästöjä (maanalainen louhinta ja nosto hissillä) Seulonta ja hienonnus sisätiloissa, vähäisiä pölypäästöjä pölynpoisto- järjestelmästä Pölypäästöjä lähinnä rikasteiden varastointi- ja lastausalueelta, kokonais- laskeuma alle 200 m:n etäisyydellä 155 kg/ha/kk Vähäisiä pakokaasupäästöjä ajoneuvoista lastauksessa, vähäisiä pöly- ja pakokaasupäästöjä rikki- ja sinkki- rikasteiden junakuljetuksesta avoimissa vaunuissa Talvivaaran kaivos Pölypäästöjä, pako- kaasuja Murskaus ja seulonta sisätiloissa, vähäisiä pölypäästöjä pölynpoisto- järjestelmästä Junakuljetuksesta vähäisiä pakokaasupäästöjä, rikasteiden kuljetus sulje- tuissa säiliöissä Oriveden/ Jokisivun kaivos Pölypäästöjä, pako- kaasuja Toteutetaan Sastamalan rikastamolla Toteutetaan Sastamalan rikastamolla Sastamalan rikastamo ks. Oriveden/ Jokisivun kaivos Pöly- ja melupäästöjä ulkotiloihin rakennetusta piiristä Ei pölypäästöjä rikasteiden varastoinnista ja lastauksesta, varastointi ja lastaus hallissa Ei pölypäästöjä kuljetuksesta (autokuormat peitetään), vähäisiä pako- kaasupäästöjä ajoneuvoista Lahnaslammen kaivos Pölypäästöjä, pako- kaasuja Murskaus ja varastointi sisätiloissa, vain vähäisiä pölypäästöjä pölynpoistojärjestelmästä Ei pölypäästöjä rikasteiden varastoinnista ja lastauksesta, suodatuskuiva rikaste varastoidaan ja lastataan sisätiloissa typen yhdisteitä. Lisäksi kuivanapitovedet sisältävät usein hienojakoista liejua (kivien pinnoilta huuhtoutuvaa kiviainesta) sekä mahdollisesti myös esim. kaivoskoneista tai malmin kuljetuksessa valuneita öljyjä.

Louhinnassa käytettävät räjähdysaineet sisältävät yleensä lähes poikkeuksetta ammoniumnitraattia, joka voi liueta räjähteistä kaivosvesiin. Aikaisemmin oli yleisesti käytössä ammoniumnitraatin ja polttoöljyn seoksesta koostuva ANFO-niminen, herkästi veteen liukeneva räjähdysaine (94 % ammoniumnitraattia ja 6 % polttoöljyä). Nykyisin ANFO korvataan usein niukkaliukoisilla räjähdysaineilla, joista liukenee ammoniumnitraattia vähemmän veteen. Tällainen räjähdysaine on esim. poranreikään pumpattava vesi-öljyemulsio, KEMIITTI 800, jonka ammoniumnitraattipitoisuus on 75 %. Lisäksi käyttöön on tullut enenevässä määrin myös kahdesta porausreiässä räjähtävän seoksen muodostavasta komponenttista, ns. kaasutusliuoksesta ja KEMIITTI 810 -matriisista, koostuvat räjähdysaineet. Niissä on kaasutusliuoksena tyypillisesti natriumnitriittiä ja natriumtiosyanaattia sisältävä vesiliuos. KEMIITTI 810 -matriisi on puolestaan emulsioräjähdysaineen välivalmiste ja sisältää ammoniumnitraattia 75–85 %. Edellä mainittuja räjähdysaineita voi esiintyä myös muilla kauppanimillä.

Louhinnassa räjähtämättä jäänyt räjähdysaine kulkeutuu malmin mukana rikastamolle tai sivukiven mukana jätealueelle. Räjähdysaineiden sisältämä ammoniumnitraatti liukenee rikastamolla, rikastushiekka-altailla tai läjitysalueilla veteen ja aiheuttaa typpikuormitusta alueen vesistöihin.

Louhinnan aikana pienet öljypäästöt vesiin (esim. 10–50 litran öljyvuoto hydrauliikkaletkun rikkoutumisesta) ovat mahdollisia esimerkiksi kaivoskoneiden hydrauliikkajärjestelmien vaurioiden seurauksena. Öljy joko sekoittuu lastattavan malmin joukkoon ja kulkeutuu rikastamolle, tai se kulkeutuu kaivoksen kuivanapitopumppausvesiin. Rikastamon vaahdotusprosessissa suurin osa öljystä nousee vaahdon mukana rikasteeseen ja voi aiheuttaa vaahtoutumisongelmia. Kuivanapitovesien mukana öljy kulkeutuu pumppaamolle, jossa se kerätään talteen öljynerotuslaitteistolla. Kaivoksesta pumpattavat vedet kootaan yhteen pumppaussäiliöön tai -altaaseen, josta ne johdetaan tarvittaessa käsiteltäväksi esimerkiksi selkeytysaltaisiin tai rikastushiekka-alueelle ennen niiden johtamista ympäristöön.

Rikastus

Rikastuksesta voi aiheutua päästöjä vesiin itse malmista tai prosessissa käytetyistä kemikaaleista. Rikastusprosessissa malmi hajotetaan mekaanisesti ja/tai kemiallisesti pienempään raekokoon eri mineraalijakeiksi. Malmin prosessoinnissa mineraalien kidepinnat rikkoutuvat ja mineraalien kemiallinen tasapaino muuttuu, jolloin niiden pinnoilta pääsee vapautumaan esim. metalleja ja rikkiä prosessivesiin.

Rikastuskemikaaleista kokoojakemikaalit ja flokkulantit ovat tyypillisesti sellaisia, joista ei aiheudu kovin merkittävää päästöä vesiin, koska valtaosa kemikaalista tarttuu rikasteeseen, mikäli annostelumäärä on sopiva. Tarpeettoman runsaan annostelun seurauksena voi kemikaalien ylijäämää joutua prosessivesiin ja prosessivesien mukana edelleen ympäristöön. Esimerkiksi fosforipitoisia kokoojia käytettäessä voi ylimääräisestä kokoojan käytöstä aiheutua vesiin ravinnekuormitusta. Kokoojista ksantaatit ovat vesiliuoksessa helposti hajoavia, ja niistä ei yleensä aiheudu merkittäviä päästöjä vesiin (kemikaalijäämä: Na ja/tai K). Myös aktivointikemikaalit tarttuvat suurelta osin rikasteen pintaan, ja vain pieni osa niistä joutuu jätevesiin. Vastaavasti syanidia, joka on myrkyllinen ja erittäin reaktiokykyinen aine, voi joutua jätevesien mukana vain pieniä määriä ympäristöön (esim. kullan tuotannossa), sillä syanidi hajotetaan jätevesistä pois ennen niiden johtamista pois prosessista. Syanidi hajoaa helposti mm. hapen vaikutuksesta. Muut käytettävät kemikaalit kulkeutuvat pääosin prosessivesiin aiheuttaen vaihtelevia päästöjä vesiin.

Rikastusprosessin vedet johdetaan yleensä rikastushiekan kanssa rikastushiekka-altaaseen, jossa ne selkiytetään ja/tai käsitellään, ja palautetaan prosessiin tai johdetaan vesistöön. Osa rikastuskemikaalien yhdisteistä edelleen osittain hajoaa tai saostuu rikastushiekka-altaassa. Rikastuskemikaaleista aiheutuvia päästöjä ei toistaiseksi vielä täysin tunneta. Esimerkiksi rikkihapon käyttö voi aiheuttaa merkittäviä sulfaattipäästöjä (vrt. Heikkinen et al. 2002, Heikkinen et al. 2009), sillä sulfaatti ei hajoa eikä useinkaan saostu rikastushiekka-altaassa.

Muodostuvat jätteet ja niistä aiheutuvat päästöt

Kaivannais- ja prosessijätteet

Metallimalmikaivostoiminnassa muodostuvat tyypilliset kaivannaisjätteet ovat louhinnassa irrotettavat sivukivet, rikastusprosessissa muodostuva rikastushiekka ja rakentamisessa poistettavat pintamaat (erityisesti avolouhinnassa) (Taulukko 21). Lisäksi toiminnan aikana voi syntyä jätteiksi luokiteltavia sakkoja tai lietteitä esimerkiksi liuotusprosessin tai kemiallisten saostusreaktioiden jäännösmateriaalina (esim. kipsi- ja metallihydroksidisakat) tai kaivosvesien kiintoaineen laskeutuksen seurauksena (esim. kuivanapitopumppausvesien selkeytyksestä).

Sivukivet

Sivukiviä louhitaan sekä avolouhinnassa että maanalaisessa louhinnassa malmin irrottamiseksi. Maanalaisessa louhinnassa sivukivien osuus on yleensä vähäisempi kuin avolouhinnassa, jossa sivukivien louhintamäärät saattavat olla jopa suurempia kuin varsinaisen malmin louhintamäärä.

Maanalaisessa louhinnassa muodostuvat sivukivet käytetään tavallisesti suoraan kaivostäyttönä, eikä niitä varastoida maan päälle, lukuun ottamatta kaivoksen rakennusvaihetta, jolloin tarvetta kaivostäytölle ei vielä ole. Tällöin sivukivet käytetään tavallisesti hyödyksi esim. kaivoksen tiestön rakentamisessa. Avolouhinnassa muodostuvat sivukivet varastoidaan kaivosalueelle, jos niiden hyötykäyttö ei ole mahdollista esim. kaivosalueen maanrakentamisessa. Sivukivien hyötykäyttömahdollisuudet riippuvat niiden geoteknisistä ominaisuuksista ja ympäristökelpoisuudesta. Hyvälaatuinen sivukivi voi soveltua myös myytäväksi kaivosalueen ulkopuoliseen maanrakennuskäyttöön.

Kaivosalueelle varastoiduista tai loppusijoitetuista sivukivikasoista voi aiheutua mineraalipöly- tai vesipäästöjä. Sivukivet läjitetään yleensä lohkareina, minkä vuoksi merkittävää pölyämistä ei pääse tapahtumaan. Lohkareiden väleissä voi kuitenkin olla louhinnassa hienoksi jauhautunutta mineraaliainesta, joka on herkkää pölyämiselle. Kiviaineksen mahdollinen rapautuminen, kasvittumisen mahdollistavan pintakerroksen puuttuminen ja sivukivikasojen suuri korkeus lisäävät riskiä tuulieroosiolle ja sen aiheuttamille pölyhaitoille.

Sivukivien vesipäästöjen laatu riippuu pääosin kivien mineralogisesta ja kemiallisesta koostumuksesta. Jos sivukivikasa sisältää esimerkiksi sulfidimineraaleja ja on happoa tuottavaa, sivukivikasasta voi purkautua happamia ja metallipitoisia valumavesiä ympäröiviin pinta- tai pohjavesiin. Sivukivikasoista purkautuvat vedet sisältävät myös räjähdysainejäämiä, jotka aiheuttavat typpikuormitusta ympäröiviin vesiin.

Rikastushiekka

Rikastusprosessista syntyvä jäte eli rikastushiekka koostuu hienoksi jauhetuista malmi- ja sivukivimineraaleista sekä rikastuskemikaalien jäämistä. Se loppusijoitetaan tavallisesti vesilietteenä padoilla ympäröityyn altaaseen, jossa kiinteä materiaali laskeutetaan altaan pohjalle ja selkeytynyt vesi johdetaan käsittelyyn, kierrätykseen tai suoraan vesistöön. Materiaalin määrän kasvaessa altaan patoja korotetaan altaan varastotilavuuden lisäämiseksi.

Muodostuvasta rikastushiekasta suurin osa loppusijoitetaan rikastushiekka-altaisiin, sillä sen hyötykäyttömahdollisuudet ovat rajalliset. Rikastushiekan hyötykäyttöä rajoittavat esimerkiksi sen fysikaaliset (esim. hienous, lujuus) ja kemialliset ominaisuudet (esim. sulfidiset rikastushiekat: hapontuottopotentiaali, ympäristölle haitalliset metallit). Loppusijoitettavan rikastushiekan määrää voidaan kuitenkin usein vähentää hyödyntämällä rikastushiekan karkein osa maanalaisessa kaivoksessa louhostäytteenä. Kaivostäytteenä käytettävään karkeaan fraktioon lisätään yleensä pieni määrä kovettuvaa lisäainetta (esim. sementti, masuunikuona, lentotuhka), jotta se soveltuu paremmin kaivoksen rakenteen lujittamiseen. Täyttömateriaalin käyttö on monilla kaivoksilla kaivoksen toiminnan kannalta tärkeää. Uusi pastatäyttötekniikka mahdollistaisi lähes kaiken rikastushiekan hyödyntämisen louhostäytteenä. Pastatäyttötekniikassa rikastushiekka sakeutetaan ja siitä tehdään pastamainen materiaali, joka pumpataan louhostäytöksi maanalaiseen kaivokseen (INAP 2009, EC 2009).

Rikastushiekka-altaasta voi aiheutua vesi- tai pölypäästöjä tai joskus myös lieviä hajuhaittoja. Rikastushiekka-altaalle vesilietteenä pumpattava rikastushiekka on raekooltaan hienojakoista ja voi kuivuessaan aiheuttaa merkittävää pölyämistä. Pölyämistä edesauttaa rikastushiekka-altaiden laaja pinta-ala ja sijainti usein korkeammalla ympäröivää maastoa. Rikastamon ollessa toiminnassa ja rikastushiekan jaon tapahtuessa koko patopenkereen ympärysmitalta, on altaan pinnan kuivuminen epätodennäköisempää kuin esimerkiksi yhdestä pisteestä tapahtuvassa purussa. Reunoilta pumpattaessa hienojakoisin osa rikastushiekasta kulkeutuu altaan keskelle, karkeajakoisemman materiaalin jäädessä purkupisteen läheisyyteen. Pölyäminen on mahdollista, etenkin kuivan ja tuulisen sään vallitessa, kuivista patopenkoista sekä padon ja vesitilan väliseltä alueelta, jossa materiaali voi päästä kuivumaan. Hajuhaittoja voi aiheutua esimerkiksi rikastuskemikaalien tai altaalla mahdollisesti tapahtuvien kemiallisten ja biologisten reaktioiden seurauksena (esim. rikkivety).

Merkittävimmät päästöt rikastushiekka-alueista kohdistuvat yleensä pinta- tai pohjavesiin joko jätevesien juoksutuksen tai vesien suotautumisen myötä. Rikastushiekka-altaasta purkautuvien vesien laatu riippuu mm. malmiesiintymän koostumuksesta, käytetystä rikastustekniikasta ja -kemikaaleista sekä rikastushiekan läjitystavasta ja altaan rakenteesta (ks. myös Heikkinen 2009). Metallimalmikaivoksilla vedet ovat usein happamia ja sisältävät vaihtelevia määriä malmin sisältämiä raskasmetalleja tai metalloideja. Osa rikastuskemikaaleista voi aiheuttaa myös ravinnekuormitusta (SO4, P, Ca).

Rikastushiekka-altaiden veden määrää säädellään ohjaamalla vettä pois altaasta joko renkailla tai seteillä säädettävän dekantointikaivon kautta. Vedet johdetaan tavallisesti selkeytysaltaaseen, josta ne palautetaan takaisin rikastusprosessiin tai juoksutetaan laskeutumisen jälkeen vesistöön. Erityisesti rikastushiekasta rakennetut padot edellyttävät riittävän laajan kuivan vyöhykkeen (ns. beachin) padon ja vesitilan väliin varmistamaan patorakenteiden vakavuuden.

Normaalin jäteveden juoksutuksen ohella jätealtaasta voi suotautua vettä padon läpi tai sen ali. Suotautuvat vedet kerätään yleensä ympärysojaan, josta vedet voidaan esimerkiksi palauttaa takaisin rikastushiekka-altaaseen, jos vesi ei laatunsa puolesta sovellu johdettavaksi vesistöön. Suotautumista voi tapahtua myös altaan pohjan läpi pohjavesiin, jos jätealtaan pohjarakenne on vettä läpäisevää maa-ainesta. Yleensä altaan pohjan maaperän rakenne tutkitaan ennen rakentamista, ja pohja tiivistetään tarvittaessa esim. keinotekoisella materiaalilla (esim. muovi, bentoniitti tms.) suotautumisen estämiseksi.

Maanpoistomassat

Kaivostoiminnan alkuvaiheessa, erityisesti avolouhoksen rakentamisessa, malmiesiintymän pinta paljastetaan puhtaaksi pintamaista. Nämä maamassat varastoidaan avolouhoksen lähistölle ja niitä hyödynnetään mahdollisuuksien mukaan kaivoksella tehtävissä maarakennustöissä. Massoja voidaan varastoida hyödynnettäväksi myös kaivoksen jälkihoitotöitä varten, jolloin varastointi voi olla hyvinkin pitkäaikaista. Jos massat eivät sovellu geoteknisten ominaisuuksiensa tai ympäristökelpoisuutensa puolesta hyödynnettäväksi maarakentamisessa toiminnan aikana tai jälkihoitotöissä, ne loppusijoitetaan alueelle. Maanpoistomaiden määrä ja laatu riippuvat mm. louhoksen koosta sekä paikallisen maaperän paksuudesta ja rakenteesta.

Sakat ja lietteet

Kaivostoiminnassa voi muodostua erilaisia sakkoja tai lietteitä rikastusprosessissa tai vesien käsittelyssä. Rikastusprosessissa sakkoja voi muodostua mm. liuotusprosessin jäännösliuosten tai pesuvesien kemiallisessa käsittelyssä. Esimerkiksi Talvivaaran kaivoksella muodostuu noin 800 000 t/v kipsistä koostuvaa välineutralointisakkaa ja 700 000 t/v metallihydroksideista ja kipsistä koostuvaa loppusakkaa uuttoliuoksen jälkikäsittelyssä arvometallien talteenoton yhteydessä. Näille materiaaleille ei ole löydetty hyötykäyttömahdollisuuksia, joten kipsisakka loppusijoitetaan tiiviit pohjarakenteet omaavalle sivukivialueelle ja metallihydroksidi-kipsisakka erilliseen vesitiiviiseen altaaseen (Pohjois-Suomen ympäristölupavirasto 2007). Kittilän kaivoksen painehapetusprosessissa syntyvät neutralointisakat läjitetään rikastushiekan mukana rikastushiekka-altaille.

Kaivosalueen vesien käsittelyssä voi muodostua sekä sakkoja että lietteitä. Mineraalisaostumista koostuvia sakkoja, kuten hydroksidisakkoja, syntyy mm. vesien kemiallisessa käsittelyssä, esimerkiksi neutraloinnissa tai saostuksessa. Hydroksidisakkoja muodostuu myös rautapitoisen veden ilmastuksessa esim. rikastushiekka-altaassa. Sakkojen koostumus riippuu käsiteltävän veden laadusta ja käytettävistä kemikaaleista.

Vesien käsittelyssä muodostuu lietteitä mm. kiintoaineen poistossa kaivos- ja prosessivedestä. Kiintoaine poistetaan vesistä tavallisesti laskeuttamalla tai sedimentoimalla selkeytysaltaissa. Maanalaisessa louhinnassa selkeytysaltaat voivat sijaita joko louhostiloissa tai maan päällä. Avolouhinnassa altaat sijaitsevat avolouhoksen läheisyydessä maan päällä. Prosessivesien selkeytys tehdään useimmiten rikastushiekka-alueella ennen vesien johtamista takaisin prosessiin. Selkeytysaltaiden pohjalle kertyy lietettä, joka koostuu hienoksi jauhautuneista malmi- ja harmemineraaleista ja voi sisältää jäämiä räjähdysaineista (louhosvesien lietteet) tai rikastuskemikaaleista (prosessivesien lietteet). Sakat ja lietteet loppusijoitetaan tavallisesti kaivosalueelle joko omiin läjitysaltaisiinsa tai muiden kaivannaisjätteiden yhteyteen. Loppusijoitukselle asetetut vaatimukset riippuvat sakkojen ja lietteiden koostumuksesta.

Sakkoihin ja lietteisiin voi niiden koostumuksesta ja varastoinnista riippuen liittyä pölyämistä tai valumavesistä aiheutuvia vesipäästöjä.

Muut jätteet Kaivoksilla syntyy edellä mainittujen kaivannais- ja prosessijätteiden lisäksi mm. seuraavia kaivos- ja rikastustoiminnasta riippumattomia jätteitä:

• pahvi- ja paperijätteet,
• metalliromu,
• sähkö- ja elektroniikkaromu,
• kumi- ja muovijätteet,
• ongelmajätteet,
• saniteettijätevedet,
• ym.

Jätteet yleensä lajitellaan ja toimitetaan kierrätykseen tai kaatopaikalle. Kaatopaikoille toimitettavien jätteiden määrä pyritään pitämään mahdollisimman vähäisenä.

Saniteettijätevedet käsitellään erillisinä joko kaivoksen omassa biologiskemiallisessa puhdistamossa tai kunnan jätevedenpuhdistamolla.

Melu ja tärinä

Ympäristömelulla tarkoitetaan terveydelle haitallista, ympäristön viihtyisyyttä merkittävästi vähentävää tai työntekoa merkityksellisesti haittaavaa ääntä tai tärinää. Melu vaikuttaa ihmisten terveyteen aiheuttaen mm. kuulovaurioita ja unihäiriötä.

Kaivostoimintaan liittyvistä melu- ja/tai tärinäpäästölähteistä keskeisiä ovat louhintaräjäytykset, panosreikien poraaminen, irrotetun kiviaineksen lastaaminen ja kuljetus, murskaus, ylisuurten kivien rikotus ja murskaukseen liittyvät seulonnat sekä jauhatus. Kaivostoiminnassa prosessit murskauksesta eteenpäin tapahtuvat pääsääntöisesti sisätiloissa, jolloin melun vaikutukset ympäristöön ovat rakenteellisella suunnittelulla rajoitettavissa vähäiseksi. Joissain tapauksissa rikastamon ja sen oheistoimintojen melulähteet (puhaltimet yms.) voivat olla niiden kapeakaistaisuuden takia merkittäviä.

Toiminnan aiheuttama melupäästö esitetään usein päästölähteiden aiheuttamana A-painotettuna ekvivalenttimelutasona lähimmissä meluhaittaa kärsivissä kohteissa. Menetelmässä kaivostoiminnan melulle lasketaan sitä vastaava tasaisen melun suuruus esimerkiksi päiväaikana klo 07–22. Meluntorjuntatoimenpiteiden suunnittelu tai melun leviämismallin laatiminen edellyttää tietämystä laitekohtaisista äänitehotasoista. Melutasojen määrittämiseksi kaivosalueella tehdään melumittauksia.

Louhintaräjäytyksistä aiheutuu tärinän lisäksi myös ilman värähtelyä, joka on taajuudeltaan osittain ihmisen kuuloalueella ja osittain sen alapuolella. Tätä pienitaajuista, räjäytyksessä syntyvää ilman värähtelyä kutsutaan ilmanpaineaalloksi. Ilmanpaineaallon suuruuteen vaikuttavat tekijät vaihtelevat räjäytyksestä toiseen, mikä tekee ilmanpaineaallon suuruuden arvioimisesta vaikeaa. Ilmanpaineaallon leviämiseen ympäristöön ja samalla ilmanpaineaallon aiheuttamaan vaurioitumisriskiin vaikuttavat mm. säätila, maasto, esteet ja paineaallon tulosuunta. Muita ilmanpaineaallon syntyyn vaikuttavia syitä ovat ilmanpaine- ja maanvärähtelyimpulssit. Ilmanpaineaalto on suurin, kun räjähdysaine räjäytetään ilmassa tai pintapanoksena.

Päästöt kaivoksen sulkemis- ja jälkihoitovaiheessa

Kaivostoiminnan päättyessä alueella suoritetaan jälkihoito- ja sulkemistoimet (Heikkinen et al. 2005), joilla pyritään minimoimaan suljetulta kaivosalueelta aiheutuvat päästöt. Tuotannon päättyessä kaivosalueen päästöjen määrä vähenee toimintavaiheeseen verrattuna. Sulkemisen jälkeen kaivosalueelle jäävät lähinnä louhostilat ja jälkihoidetut kaivannaisjätteiden varastointikasat, joista voi kohdistua kuormitusta pinta- tai pohjavesiin. Kasaliuotusta käyttävillä kaivoksilla alueelle jäävät myös jälkihoidetut kasaliuotuksen jäännösmalmimurskekasat, joista arvometallit on erotettu liuottamalla pois.

Louhostiloista voi purkautua kaivosvesiä ympäristöön joko ylivuotona tai kallionrakoja pitkin, kun louhostilat täyttyvät vedellä. Vastaavasti kaivannaisjätteiden varastointikasoista voi jälkihoitotoimenpiteistä riippuen purkautua valumavesiä suotautumalla patojen läpi tai kasojen pohjan kautta, jos kasan pohjarakenteet eivät ole tiiviitä ja pohjamateriaali on vettä läpäisevää. Suotautuminen voi toisinaan jatkua vielä pitkään kaivoksen sulkemisen jälkeen. Jos varastointikasa esimerkiksi peitetään vettä läpäisevällä peitolla, suotautuminen voi jatkua rajattomasti seuraillen alueen sadannan määrää.

Valumavesien laatu riippuu oleellisesti mm. malmiesiintymän tyypistä, jätemateriaalin koostumuksesta ja kemiallisesta rapautumisesta, rikastusprosessissa käytetyistä kemikaaleista sekä louhinnassa käytetyistä räjähdysaineista. Lisäksi valumavesien laatuun vaikuttavat myös käytetyt jälkihoitomenetelmät. Valumavesien laatua parannetaan tavallisesti erilaisilla vesien käsittelymenetelmillä ennen niiden johtamista ympäristöön. Käsittelyä varten vedet kootaan yhteen ojitusjärjestelyillä.

Aiemmin suljetuista kaivosalueista, joissa ei ole vielä edellytetty nykylainsäädännön mukaisia sulkemistoimia, voi aiheutua vesikuormituksen lisäksi pölypäästöjä ympäristöön mm. peittämättömiltä rikastushiekka-alueilta tai jälkihoitamattomilta kaivosalueilta. Vastaavasti kuin vesien laatu, myös pölyn laatu riippuu louhitun malmiesiintymän mineralogisesta ja kemiallisesta koostumuksesta. Kaivostyypistä riippuen pöly voi sisältää ympäristölle haitallisia raskasmetalleja tai puolimetalleja. Pöly voi sisältää myös sulfidimineraaleja, joiden hapettuminen voi aiheuttaa maaperän ja siten myös pinta- ja pohjavesien happamoitumista.

Kaivoksen sulkemisvaiheen päästöjä ja jälkihoitoratkaisuja on käsitelty yksityiskohtaisemmin esimerkiksi Kaivoksen sulkemisen käsikirjassa (Heikkinen et al. 2005).