Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt perustamis- ja tuotantovaiheessa

Kaivoksen perustaminen ja tuotantovaihe

Kestävä kehitys ja kaivostoiminta

Kestävän kehityksen mukainen kaivostoiminta edistää yhteiskunnan elintasoa tavalla, joka varmistaa tasapainoiset elinolosuhteet sen asukkaille nyt ja tulevaisuudessa (MMSD 2002). Tämä edellyttää tasapainoista ja vastuuntuntoista kaivostoimintaa, jossa huomioidaan niin lyhytaikaiset kuin pitkäaikaiset ympäristölliset, sosiaaliset, taloudelliset ja hallinnolliset näkökohdat. Vaikka käytössä olisi parhaimmat ympäristötekniikat, kaivostoiminnalla tulee aina olemaan jonkin asteista vaikutusta ympäristöön. Toiminnan toteutus tulee olla ympäristön sietokyvyn rajoissa, mikä mahdollistaisi luonnon palautumisen yhteisön hyväksymälle tasolle toiminnan päätyttyä. Tällainen toiminta edellyttää mm.:

• vastuuntuntoista luonnonvarojen käyttöä takaamalla raaka-ainevarojen riittävyyden myös tuleville sukupolville (materiaalien käyttötehokkuutta),
• kriittisten luonnonvarojen ja -arvojen suojelua,
• louhinnan ja malmikiven prosessoinnin päästöjä vähentävän tekniikan kehittämistä,
• pitkäaikaissijoitettavien jätteiden määrän ja haitallisuuden vähentämistä,
• lyhyt- ja pitkäaikaisten ympäristövaikutusten ennaltaehkäisyä,
• vastuuntuntoista ympäristöasioiden hoitoa,
• tiedon välityksen läpinäkyvyyttä ja virheettömyyttä sekä asiallisuutta,
• luottamuksellisen yhteistyön tukemista yleisten tavoitteiden ja arvojen mukaisesti (MMSD 2002)

Kestävän kehityksen mukaisen kaivostoiminnan pääperiaatteet (MMSD 2002)

Taloudellinen	Sosiaalinen
*maksimoidan inhimillinen hyvinvointi varmistaa kaikkien resurssien tehokas käyttö tunnistaa ja sisäistää ympäristölliset ja sosiaaliset kannukset ylläpitää ja parantaa elinkelpoista yritystoimintaa	*varmistaa oikeudenmukainen kustannusten ja hyötyjen jakautuminen tämän päivän sukupolvien kesken kunnioittaa ja vahvistaa ihmisten perusoikeuksia (sosiaalis-poliittinen vapaus ja oikeudet, kulttuurillinen itsehallinto ja yksilöllinen turvallisuus) kehittää raaka-aineiden kestävää käyttöä siten että taataan raaka-ainevarojen riittävyyt myös tuleville sukupolville
Ympäristöllinen	Hallinnollinen
*edistää vastuuntuntoista luonnon varojen käyttöä ja ympäristön sekä aiemmin syntyneiden vaurioiden kunnostamista vähentää jätteiden määrää ja ympäristön tuhoutumista kaivostoiminnan elinkaaren eri vaiheissa ennaltaehkäistä mahdolliset ympäristövaikutukset (varovaisuusperiaate) toimia ekologisesti kestävissä rajoissa ja suojella kriittisiä luonnonvaroja ja -arvoja	*tukea edustuksellistademokratiaa, yksilön vaikuttamismahdollisuutta elinympäristöä koskevissa päätöksissä kannustaa vapaata yritteliäisyyttä ja kilpailukykyä säädösten puitteissa turvata tiedonvälityksen läpinäkyvyys, asiallisuus ja virheettömyys asianosaisille taata vastuuvelvollisuus päätöksen teossa ja toiminnassa, jotka perustuvat kattaviin ja virheettömiin selvityksiin tukea luottamuksellista yhteistyösä yleisten tavoitteiden ja arvojen mukaisesti taata, että päätökset tehdään tarkoituksenmukaisella tasolla noudattaen läheisyysperiaatetta kun mahdollista

Kaivostoiminnan suunnittelu ja rakentamisvaihe

Kaivostoiminnan suunnittelun lähtökohtana tulee olla päästöiltään ja ympäristövaikutuksiltaan hallittavien ja luonnonsuojeluarvoja huomioivien menetelmien valinta. Paras ympäristöhallintajärjestelmä suosii päästöjä vähentäviä ja ympäristövaikutuksia ennaltaehkäiseviä ja/tai heikentäviä toimintamenetelmiä:

• Malmin hyödyntämisessä suositaan menetelmiä, jotka lisäävät louhittavan kiviaineksen monipuolista hyötykäyttöä (sivutuotekehittely) ja vähentävät maan päälle pitkäaikaissijoitukseen tulevaa kaivannaisjätemäärää (mm. ekotehokas materiaalien käyttö, siirtyminen maanalaiseen louhintaan ja kaivannaisjätteiden sijoitus maan alle).
• Malmikiven louhinnan ja räjäytyksen sekä malmikiven kuljetuksen suunnittelussa suositaan menetelmiä, jotka vähentävät pöly-, melu- ja tärinäpäästöjä sekä räjähdyskemikaalijäämiä kaivosalueen valumavesissä.
• Louhinnan ja rikastuksen suunnittelussa valitaan laitteita ja menetelmiä, joilla voidaan minimoida energiankulutusta.
• Malmikiven prosessoinnissa suositaan menetelmiä, jotka vähentävät tuoreen veden käyttöä ja suosivat käyttöveden kierrätystä. Lisäksi suositaan sellaisia prosessikemikaaleja,
  • jotka hajoavat haitattomaan muotoon rikastushiekkajätteen tai jätelietteen pumppauksessa ja/tai niiden läjitysalueella ennen jäteveden lopullista puhdistamista, tai
  • jotka hajotetaan prosessissa haitattomaan muotoon ennen jätelietteen varastoimista, tai
  • jotka voidaan ottaa uusiokäyttöön.

Kaivosalueen maankäytön suunnittelun perustana on toiminta-alueen ja ympäristön maankäyttöintressien yhteensovittaminen ja avoin keskustelu paikallisen yhteisön (asukkaat, matkailu-, metsä- ja kalatalousyrittäjät) ja ympäristönsuojelusta vastaavien viranomaisten sekä luonnonsuojelujärjestöjen kanssa. Paikallisten asukkaiden elinkeinojen, intressien ja luonnonsuojelun huomioiminen on keskeistä kaivostoiminnan rakenteiden, kuten malmi- ja sivukivien kuljetusreittien (ja mahdollisesti radan) sekä putkistoreittien (jäteliete, jätevesi, raakavesi), pintavesien kulkureittien ja jätealueiden, suunnittelussa. Tähän liittyy myös häiriötilanteiden (onnettomuus, vuotopäästö) hallinnan ja varotoimenpiteiden suunnittelu. Kaivosalueiden rakentaminen rikkoo laajoja maa-alueita, mikä lisää maaeroosioriskiä. Eroosion ja siihen liittyvän pölyämisen hallinta edellyttää mm. puuston jättämistä jätealueiden ja tiestön suojavyöhykkeiksi ja/tai suojavyöhykkeiden (vallien) kasvittamista ja kasvillisuuden ylläpitoa. Toimenpidesuunnittelun tulee sisältää myös eroosion mahdollisten haittavaikutusten seurantaohjelman laadinnan.

Kaivostoiminnan BEP-suunnittelussa huomioitavia tekijöitä (Environment Canada 2009)

Malmikivien prosessoinnin suunnittelu	Jätevesien laadun arviointi (prosessivesi, kuivanapitovesi, läjitysalueiden valumavesi)
*valitaan menetelmiä, jotka lisäävät kierrätysveden käyttöä ja vähentävät tuoreen veden käyttöä; suositaan energiatehokkaita menetelmiä (esim. laitesuunnittelu) arvioidaan prosessikemikaalien ympäristöhaittoja (kemikaalivaihtoehtotarkastelu);varotoimenpiteet potentiaalisesti haitallisten kemikaalien hajotukseen prosessivesistä ennen jälkikäsittelyä (mm. syanidin hajotus, tioyhdisteiden ja/tai rikkihapon neutralointi) kemikaalikäytön säätö kulutuksen vähentämiseksi; varotoimenpiteet kemikaalivuotojen varalta (kuljetus, äilytys, käyttö); henkilökoulutus pöly- ja kaasupäästöjen arviointi; päästöjä vähentävän prosessoinnin valinta, mahdollisten päästöjen puhdistustekniikan valinta arvoaineiden prosessissa syntyvien jätejakeiden (rikastushiekka, sakkalietteet) määrän ja laadun sekä kemiallisen pysyvyyden arviointi; jätejakeiden hyötykäytön arviointi bioliuotusjätejakeen määrän, laadun ja kemiallisen pitkäaikaismuutunnan arviointi; hyötykäytön arviointi	*fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, erityisesti hapontuottopotentiaali ja potentiaalisesti haitallisten alkuaineiden liukenevuus (esiintymän geologia ja geokemia) potentiaalisesti haitalliset yhdisteet; prosessikemikaalit /kemikaalijäämät (mm. tioyhdisteet, syanidi), räjähdysainejäämät (typen yhdisteet), veden puhdistuksessa käytetyt kemikaalit kiintoaineksen määrä ja laatu lyhyt- ja pitkäaikaisen laatuvaihtelun arviointi tunnistetaan jäteveden laadun poikkeavaa muuttumista (esim. malmin prosessihäiriö, häiriö veden puhdistuksessa) kuvaavat indikattoris seurantaa varten, veden laadun valvonnan koulutus
Muu rakenteiden suunnittelu	Maaeroosion kiintoaineksen kulkautumisen hallinnan suunnittelu
*lähtevä teistö (+mahdollinen pistorata); kulkureittien suunnittelussa huomioitava ympäristöonnettomuusriskit, vesien kulkureitit ja vesistön läheisyys (vaikutus kalastoon), asutuksen läheisyys, luonnonsuojelunäkökohdat, kulttuurilliset suojelunäkökohdat, kaavoitus, voimalinjat ja muu infrastruktuuriverkosto kuljetushihnaston ja vesi-/jätelieteputkiston kulkureittien paikan valinnassa huomioitavaa vesiluontoon ja kuivan maan luontoon kohdistuvat ympäristöriskit (vuototilanne, pölypäästöjen esto), laitteiston huolto ja häiriötilanteiden mittauskohteet lumen kasaaminen, sulamisvesien mahdollinen ohjaaminen puhdistukseen muiden jätteiden hallinta, varastointi, kuljetus ja/tai mahdollinen käsitteyl paikan päällä murskaamon sijoittaminen maan alle, meluvallien rakentaminen päästöjen vähentämiseksi	*selvitetään rakennettavien alueiden kasvillisuuden poistoon ja maan paljastamiseen liittyvät eroosion riskikohteet ja potentiaaliset ympäristöriskit (mm. pölyjen leviäminen, kiintoaineksen kulkeutuminen vesistöön) suunnitellaan riittävän laaja kasvitettu suojavyöhyke paljastettujen/rakennettujen alueiden ympärille tai jätettään puustoa suojavylhykkseeksi paljastettujen/rakennettujen alueiden ympärille ja/tai uudelleen muotoillaan maaston topografiaa hillitsemään eroosiota ja kiintoaineksen kulkeutumista (sedimenttiloukku) ylläpidetään kasvillisuuden pysymistä suojavyöhykkeellä toiminnan aikana suunnitellaan riittävän laaja (vähintään 100 metriä) puskurivyöhyke suojelualueiden ja vesistö- tai pohjavesialueiden suojaamiseksi suunnitellaan eroosion hallinnan seurantajärjestelmä (pölymittaukset, veden mukana kulkeutuvan kiintoaineksen seurantamittaus)

Jätealueiden BEP-suunnittelu

Yleisperiaatteet kaivannaisjätteiden hallintaan ja sijoittamiseen Kaivannaisjätteiden hallinnan ja sijoittamisen lähtökohtana on kehittää malmikiven prosesseja siten, että vähennetään pitkäaikaiseen läjitykseen menevien jätejakeiden määrää ja lisätään toiminnan aikaisten sivutuotteiden tai potentiaalisten sivutuotteiden määrää. Kaivannaisjätteiden ympäristökelpoisuutta ja/tai hyötykäyttöä esim. maarakentamisessa voidaan parantaa mm. seuraavilla toimilla (lisätietoja mm. EC 2009, INAP 2009):

• vähennetään rautasulfidien osuutta ja siten pienennetään jätteen hapontuotto-potentiaalia
  • erotettu rautasulfidipitoinen rikastushiekka on potentiaalinen sivutuote (Fe, S)
• lisätään jätteen neutralointikykyä (kalkkilisäys/karbonaattipitoinen mineraali-jauhelisäys)
• hajotetaan haitalliset kemikaalit ennen rikastushiekkajätteen sijoitusta ja/tai vähennetään liukoisten kemikaalijäämien määrää sijoitettavassa jätteessä (esimerkiksi syanidin hajotus prosessissa)
• edistetään potentiaalisesti haitallisten hivenalkuaineiden sitoutumista niukkaliukoisena sijoitettavaan jätteeseen (kemikaalilisäys)
• lajitellaan potentiaaliset sivutuotteet joko louhinnassa ja/tai malmikiven prosessoinnissa ja sijoitetaan erilleen pitkäaikaissijoitukseen menevistä jätejakeista
• selvitetään erilaisten arvomineraalien ja -metallien kuten hightech-alkuaineiden (esim. Ree, Ga, In, Nb, Li), esiintyminen, mikä voi edistää jätejakeen hyötykäyttöä tulevaisuudessa.

Kaivannaisjätteiden sijoituksen suunnittelu ja sijoituspaikan valinta kattavat yleispiirteissä läjitysalueen koko elinkaaren perustamisesta sulkemiseen. Sijoituspaikan valintaa ja suunnittelua ohjaavat:

• sijoitettavien jätteiden tai sivutuotteiden fysikaaliset, kemialliset ja geotekniset ominaisuudet sekä potentiaaliset vuorovaikutusreaktiot läjitysympäristön kanssa
  • määräten läjitysalueen pohja- ja patorakenteet
  • vaikuttaen vesien hallintajärjestelmän ja jälkihoitomenetelmien valintaan
• tiedot vaihtoehtoisten sijoituspaikkojen ympäristön tilasta, maaperän ja kallioperän ominaisuuksista, hydrologiasta ja hydrogeologisista erityispiirteistä
• suoto- ja valumavesien keräys puhdistukseen niin toiminnan aikana kuin toiminnan päätyttyä, mikä takaa samalla jälkihoidon toimivuuden
• maankäyttötarve toiminnan aikana kuin myös toiminnan jälkeen (+ omistusoikeudet ja konfliktit ympäristön asukkaiden kanssa)
• mahdollisuus sijoittaa kaivannaisjätteitä louhokseen/maanalaiseen kaivokseen
• asutuksen läheisyys
• olemassa oleva tiestö ja kuljetuksen esteet
• suojelukohteiden läheisyys ja niihin kohdistuvat potentiaaliset vaikutukset
• toiminta-alueen nykyinen ja tuleva virkistyskäyttö, maa- ja metsätalouskäyttö
• kustannustekijät: kuljetuskustannukset, rakenteiden ja ylläpidon kustannukset, jälkihoitokustannukset ja jälkihoidon tarkkailukustannukset
• mahdolliset toiminnan päättymisen jälkeiset terveys-, ympäristö- ja turvallisuusriskit (Heikkinen et al. 2005)
• sään ääriolot (kerran sadassa vuodessa).

Hapontuoton ennaltaehkäisy kaivannaisjätteen sijoituksessa

Kaivannaisjätteiden sijoituksen suunnittelua ja läjitysmenetelmän valintaa ohjaavat keskeisesti jätteen hapontuotto- ja neutralointiominaisuudet sekä haitta-aineiden potentiaalinen liukeneminen. Suunnittelussa ja läjitystavan valinnassa huomioidaan myös eri sijoitus- ja jälkihoitoratkaisujen ympäristövaikutukset ja arvioidaan hapontuottoriskiä. Sivukivien ja rikastushiekan (+jätelietesakan) hapontuoton ennaltaehkäisyyn soveltuvia läjitystekniikoita ovat:

• lajittelu, jossa erotetaan eri läjitys- tai varastoalueille hyötykäyttöön soveltuvat kivet ja ympäristökelpoisuudeltaan heikkolaatuiset kivet (happoa tuottavat ja heikosti happoa tuottavat ja/tai haitta-ainepitoiset),
• kapselointi, jossa happoa tuottavat sivukivet kapseloidaan neutralointikykyisillä kivillä (ala- ja yläpuolelta sekä sivuilta) tai muulla alkalisuutta lisäävällä aineksella (kalkkikivijauhe, alkalinen jäteaines),
• kerrostaminen (täytekakkurakenne, layering), jolloin läjityksessä vuorottelevat neutralointi- ja hapontuotto-ominaisuuksiltaan erilaiset sivukiviainekset.Osa kerroksista voi koostua myös hienojakoisesta, alkalisesta jäteaineksesta tai kivijauheesta (pastakerros), joka pidättää hyvin vettä ja siten hidastaa/estää hapen kulkeutumista happoa tuottaviin sivukivikerroksiin,
• sivukiven ja rikastushiekan sekaläjittäminen (blending), joka voidaan toteuttaa esimerkiksi avolouhoksen täyttönä siten, että happoa tuottavien sivukivien sekaan läjitetään neutralointikykyistä, karbonaattipitoista rikastushiekkaa (lisätietoja INAP 2009, BC AMD 1989, Tremblay & Hogan 2001, Miller et al. 2006).

Rikastushiekan hapontuoton ennaltaehkäisyyn soveltuvia tekniikoita ovat:

• rautasulfidien poistaminen pitkäaikaisläjitykseen sijoitettavasta rikastushiekkajätteestä,
• rikastushiekan neutralointikyvyn parantaminen kalkkilisäyksellä tai muulla alkalisella aineksella,
• rikastushiekan hienoainespitoisuuden lisääminen kerrosvälein (hieno-karkeakerros-vuorottelu); hienoainespitoinen, vähän rautasulfideja sisältävä karbonaattipitoinen rikastushiekka tai muu alkalinen jätemateriaali soveltuu myös happoa tuottavan rikastushiekka-altaan peittorakenteeksi (vesi- ja/tai märkäpeitto),
• veden määrän vähentäminen ja rikastushiekan tiivistäminen lisäämällä hienoaineksen osuutta jätetäytössä (pasta, thickening) (lisätietoja INAP 2009, BC AMD 1989, Tremblay & Hogan 2001, Miller et al. 2006).

Kaivannaisjätteiden ympäristökelpoisuusominaisuuksien mukaiset parhaat pohjarakenteiden tekniikat (Suomen ympäristökeskus 2012a (ympäristöluvat vv. 2007-2009, räisänen 2003, EC 2009)

- tiivistyvä järvilieju (suojakerros)

Jätteen ominaisuudet	Pohjan tiivis eriste tai reaktiivinen rakenne	Muut rakenteet, maapohja*	Veden läpäisykyky, krrospaksuus	Sijoituspaikka, maastomuoto
Happoatuottamaton, ei potentiaalisesti liukenevia haitta-aineita ja/tai kemikaalijäämiä	ei	moreeni tai kallio rajaavana ja kantavana maapohjana	moreenin vedenläpäisykyky 10^-5 - 10^-6 m/s	tasainen/laakso/mäenlaki/loiva rinne, moreeni- tai kalliomaa
Happoa tuottamaton, metallien/metalloidien pitoisuudet ja niiden liukoisuuspotentiaali > taustatason, ei haitallisia kemikaalijäämiä +- räjähdejäämiä	ei	moreeni rajaavana ja kantavana pohjarakenteena	moreenin vedenläpäisykyky 10^-7 - 10^-8 m/s paksuus >= 1 m	tasainen/laakso/loiva rinne, moreenimaa
Happoa tuottamaton, metallien /metalloidien pitoisiidet ja niiden liukoisuuspotentiaali > taustatason, ei haitallisia kemikaalijäämiä +- räjähdeainejäämiä	1-kerrosrakenne: tiivistyvä turve* ja/tai tiivistetty turve
		eristekerrosten vedenläpäisykyky >= 10^-10 m/s, paksuus tiivistyneenä >=0,3 m	suoalue; tasainen/laakso/loiva rinne, moreenimaa
	moreeni (+-kallio) kantavana maapohjana	moreenikerroksen (10^-8 - 10^-9 m/s) paksuus >= 5 m
neutralointikykyinen kivilouhe/ hienoainespit. kivimurske**	hienoainesmoreeni/ tiivistyvä hieno siltti +- savi	moreeni-/ siltti-savikerroksen (10^-8 - 10^-10 m/s) paksuus >= 5 m	laakso, moreenimaa/ siltti-savimaa
Happoa tuottamaton, metallien/ metalloidien pitoisuuden ja niiden liukenemispotetiaali > taustatason, ei haitallisia kemikaalijäämiä +- räjähdeainejäämiä	1-kerrosrakenne:kumibitumikermi	pohjamaantasoitus ja tiivistäminen +- suojakerros*** rajaavaan pohjamaahan	vesitiivis (10^-9 - 10^-14 m/s), paksuus 3.63 mm tai 4.04 mm	tasainen/laakso/loiva rinne, moreenimaa
	1-kerrosrakenne: HDPE- kalvo	suojekerros***, tasoitettu ja tiivistetty (heikosti vettäläpäisevä), kantava pohjamaa	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 1.5 mm tai 2 mm	tasainen/ laakso, moreenimaa
Heikosti happoa tuottava, metallien /metalloidien pitoisuudet ja niiden liukoisuuspotentiaali > taustatason, ei haitallisia kemikaalijäämiä, +-räjähdejäämiä	neutralointikykyinen kivilouhe/ hienoainespit. kivimurske**	hienoainesmoreeni/ hieno siltti +- savipitoinen sedimentti	moreeni-/ siltti-savikerroksen (10^-8 - 10^-10 m/s) paksuus >= 5 m	laakso, moreenimaa/siltti-savimaa
	luonnon maakerrokset**: tiivistyvä turve (ylin) hienosiltti/savi (alin)	tiivistyvien kerrosten alla kantava hienoainesmoreeni	vesitiivis (10^-10 - 10^-12 m/s), paksuus >= 0,5 m, hienoainesmoreenin (10^-9 m/s) paksuus >= 5 m	tasainen/ laakso: moreenimaa
	1- /2-kerrosrakenne: HDPE-kalvo tai kumibitumikermi +- bentoniittimatto	suojakerros***, tasoitettu ja tiivistetty (heikosti vettäläpäisevä), kantava pohjamaa	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), kalvon paksuus 1 mm tai 1.5 mm, bitumikermin paksuus 3.63 mm tai 4.04 mm	tasainen/ laakso, morenimaa
Happoa tuottava, metallien/ metalloidien pitoisuudet ja niiden liukoisuupotentiaali > taustan taso, +-räjähdeainejäämiä	2-kerrosrakenne: muovikalvo (ylin) bentoniittimatto (alin) tai kaksoismuovikalvo****	suojakerros***, tasoitettu, kantava pohjamaa	vesitiivis; muovikalvo 10^-9 - 10^-15 m/s ja betoniittimatto >= 10^-8 m/s, paksuus 1.5 mm ja/tai 2 mm	tasainen/laakso (kaltevuus max 3%) moreenimaa tai louhittu kalliopohja

*Puusto poistettu
**Soveltuu sivukivikasoille;tiivistyvä pohja ja läjitysmenetelmänä kerrostaminen/ kapselointi, jos osa kivistä metalli-/ metalloidipotoisia ja/tai happoatuottavia
***Suojakerros kivisen/louhikkoisen pohjamaan ja kumibitumikermin väliinpistekuormituksen välttämiseksi. Sivukivien/kivimurskeiden läjitysalueella suojakerros (raekoko < kalvon paksuus) rakennetaan eristekerroksen ylä- ja alapuolelle. Rikasushiekan tai sakkalietteen läjitysalueella suojakerros vain alapuolelle, jos ei ole pistekuormitusta. Suojakerroksen paksuus määräytyy läjitysmassan painon (korkeuden) ja pohjamaan hydrogeologisen luonteen mukaan.
****Muovikalvojen väliin rakennetaan suojakerros/kuivatuskerros tarkkailuputkille.