Tarvekiven murskauksen päästöt

Malline:Method

Vastuuhenkilö: Maria Nikkarinen

Kysymys

Mikä on kaivostoiminta-alueella tapahtuvasta tarvekiven murskauksesta aiheutuva hiukkaspölypäästö (mineraalipöly)? Tässä yhteydessä ei tarkastella murskaimien ja kuljettimien pakokaasupäästöjä.

Perustelut

Kaivoksen perustamisvaiheessa ja tarpeen mukaan toiminnan aikana tehdään rakentamistoimia, joissa tarvitaan eri karkeusasteen kivimurskeita isoista rikotetuista lohkareista aina hiekkafraktioon. Tavanomaisimmin hyödynnetään kaivosalueelta saatavia sivukiviä, mikäli niiden ympäristökelpoisuuskriteerit täyttyvät ja tekniset vaatimukset ovat riittävät. Tämä toiminta on täysin verrattavissa normaalissa maanrakentamisessa tapahtuvaan kiviainestuotantoon ja murskauslaitostoimintaan. Murskauslaitoksella tarkoitetaan louheen, soran tai moreenin murskaamista murskaustuotteeksi murskauslaitteistolla. Laitos koostuu esimurskaimesta, mahdollisista väli- ja jälkimurskaimista, kuljettimista ja seuloista. Suomessa yleisesti käytössä ovat ns. liikuteltavat tai liikkuvat, tela-alustaiset ns. track -tyyppiset murskauslaitokset. Raaka-aine syötetään kaivinkoneella, pyöräkuormaajalla tai dumpperilla syöttimeen, joka annostelee materiaalin esimurskaimeen. Tarvekivimurskauksessa käytetään vastaavia murskaimia kuin malmin murskauksessa. Esimurskaimena käytetään yleensä leukamurskainta. Ensimmäisen murskausvaiheen tuote siirretään kuljettimella joko suoraan välimurskaimeen (yleensä kara- tai kartiomurskain) tai seulalle. Toisessa ja kolmannessa vaiheessa murskausta ja seulontaa jatketaan halutun tuotteen valmistamiseksi. Mitä enemmän kiviainesta tarvekiveksi murskataan, sitä enemmän hienoainesta ja siten myös pölypäästöjä syntyy. Tarvekiven murskaus on tyypillisesti kausiluonteista ja satunnaisesti tapahtuvaa.

Katso myös Suomen ympäristö 25/2010

Taulukko 1. Kiviainestuotannon päästökertoimet, ilman vähennystoimia (kg/tonni, kosteusprosentti 0,21-1,3%) .

Toiminto	Kokonaispölypäästö	PM-10	PM-2,5
Esimurskaus	ND	ND	ND
Välimurskaus	0,0027	0,0012	ND
Hienomurskaus	0,195	0,0075	ND
Seulonta	0,0125	0,0043	ND
Hienoseulonta	0,15	0,036	ND

Taulukko 2. Kiviainestuotannon päästökertoimet käytettäessä vesisumuttimia (kg/tonni, kosteusprosentti 0,55-2,88%) .

Toiminto	Kokonaispölypäästö	PM-10	PM-2,5
Esimurskaus	ND	ND	ND
Välimurskaus	0,0006	0,00027	0,00005
Hienomurskaus	0,0015	0,0006	0,000035
Seulonta	0,0011	0,00037	0,000025
Hienoseulonta	0,0018	0,0011	ND

Yleisin tapa arvioida murskauksen hiukkaspäästöjä on käyttää päästökertoimia. Päästökertoimet on johdettu laajasta joukosta murskausprosessin mittaustuloksia. Taulukon luvut ovat yleisimmin metallimalmien prosessoinnille esitetyt ja esiintyvät samoina useissa teoksissa.

Murkauksen aiheuttama kontrolloimaton pölypäästö lasketaan kaavalla:

KHM= k x M x A 

KHM = kokonaishiukkasmäärä (g/vrk)

k1-3 = murskausvaihekohtainen hiukkaspäästökerroin eri kosteuspitoisuudessa (g/ton) 
 
M = syötteenmäärä/tunti (ton/t)

A = työtunnit vuorokaudessa

Taulukko 3. Teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia .

Hallintamenetelmä	Pölyn läpipäästökerroin
Tuulensuojamuuri	0,7
Materiaalin kastelu	0,5
Hihnan kotelointi, sykloni	0,35
Hihnan kotelointi, harjaus	0,25
Hihnan kotelointi, kangassuodattimet	0,17
suljettu tai maanalainen	0
Sähköstaattinen suodatus	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.

Materiaalin kastelun osalta käytetään ensimmäistä kaavaa ja Taulukon 2. arvoja.

Epävarmuudet

Tarvekiven murskaus poikkeaa malmintuotantoprosessiin liittyvästä murskauksesta ennen muuta siten, että haluttu lopputuote on yleensä karkeaa louhetta tai enintään sepelimurskeluokkaa. Toiminta on ajallisesti erittäin satunnaista ja lyhytkestoista. Tarvekivimurskausta voidaan toiminnan aikana rakennusvaiheen jälkeen tarvita ainoastaan muutamana päivänä vuodessa ja joinain vuosina ei lainkaan. Tapauskohtaiset paikalliset erot ja yksilölliset murskausratkaisut voivat aiheuttaa epätarkkuutta päästöarvioon kertoimen avulla.

Riippuvuudet

Hiukkasten syntymiseen kallioainesta murskattaessa vaikuttavat kiviaineksen kovuus, raekoko, tiheys, ja kosteus. Eri mineraalit rikkoutuvat eri tavalla, joten kivipölyn koostumus voi poiketa emäkallion koostumuksesta. Pölypäästöille on tyypillistä voimakas vaihtelu sää- ja tuotantotilanteen sekä käytettävien laitteiden mukaan. 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.