Kaivostoiminta ja kaivoksen elinkaari

Kaivostoiminta

Kaivannaisteollisuus voidaan jakaa kolmeen päätoimialaan, jotka ovat kaivosteollisuus, kiviainesteollisuus ja luonnonkiviteollisuus. Kaivosteollisuus kattaa metallisten malmien louhinnan ja jalostuksen, sekä teollisuusmineraalituotannon. Kiviainesteollisuuteen kuuluu rakentamisessa tarvittavat hiekat, sorat ja kalliokiviainekset sekä niistä jalostetut tuotteet. Luonnonkiviteollisuus on näistä kolmesta toimialasta pienin ja se kattaa rakentamisessa käytettävien muotoiltujen kivilohkareiden ja tuotteiden valmistuksen.

Kaivos on tuotantolaitos, joka tuottaa hyödyntämiskelpoisia mineraaleja louhimalla niitä maankuoresta ja erottamalla ne hyödyntämiskelvottomasta kivestä. Kaivoksen elinkaari koostuu karkeasti ottaen neljästä päävaiheesta: malminetsinnästä, kaivoksen rakentamisesta, tuotannosta ja jälkihoidosta.

Suomessa kaivostoiminnalla on pitkät perinteet; ensimmäinen rautaa tuottanut kaivos Lohjan Ojamolla avattiin luultavasti jo ennen vuotta 1530. Yhteensä Suomessa on toiminut yli 1000 metallimalmi-, teollisuusmineraali- tai karbonaattikivikaivosta. Vuonna 2010 kaivoksia oli tuotannossa yhteensä 51 (poislukien pienet louhimot): 10 metallimalmikaivosta, 17 karbonaattikivikaivosta, 15 muuta teollisuusmineraalikaivosta ja 9 teollisuuskivikaivosta/louhosta. Viimeaikainen mineraalien kysynnän kasvu ja maailmanmarkkinahintojen nousu on vauhdittanut uusien kaivosten perustamista ja vanhojen jälleenavaamista.

 

Malminetsintä

Malminetsintä on pitkäjänteistä työtä, jonka tavoitteena on löytää maankamaran mineraaliesiintymiä. Malminetsinnän haastavuutta kuvaa se, että vain noin yksi etsintäprojekti tuhannesta johtaa avattavaan kaivokseen. Mineraaliesiintymän päätyminen taloudellisesti hyödynnettäväksi malmiksi on vahvasti riippuvaista taloudellisista suhdanteista. Esimerkiksi 80-luvulla löydetty esiintymä ei välttämättä ollut löytymishetkellään taloudellisesti kannattava kaivoksen perustamisen kannalta, mutta tekniikan kehittyessä ja mineraalin markkinahinnan noustessa kaivoksen avaaminen voi tulla ajankohtaiseksi myöhemmin.

Malminetsintämenetelmiin kuuluvat suorat havainnot maastossa, sekä erilaisten kerättyjen laajempien aineistojen analysoiminen. Esimerkkinä laajasta aineistosta ovat GTK:n keräämät maanlaajuiset lentogeofysikaaliset aineistot, sekä moreenigeokemian aineistot. Geologisiin maastotutkimuksiin kuuluu esimerkiksi kalliopaljastumien havainnointi, lohkare-etsintä, sekä kohteellisen malminetsinnän tärkein vaihe, eli kallioperäkairaus. Kairaukset aloitetaan yleensä, kun geologisten, geofysikaalisten ja/tai geokemiallisten tutkimusten perusteella on saatu rajattua kiinnostava malmipotentiaalinen alue. Malminetsinnän viimeinen vaihe sisältää koelouhinnan, jonka avulla selvitetään esiintymän hyödynnettävyys tai kannattavuus, sekä testataan ja kehitetään rikastusmenetelmiä.

 

Kaivoksen rakentaminen

Mikäli mineraaliesiintymä havaitaan taloudellisesti hyödynnettäväksi, aloitetaan kaivoksen rakentamisen suunnittelu. Kaivoksen rakentaminen kestää yleensä noin kaksi vuotta, mikäli kaivosalueelle tulee myös rikastamo. Ensimmäisessä rakennusvaiheessa alueelle rakennetaan tarpeellinen infrastruktuuri, johon kuuluu tiestö ja sähkönsyöttö. Ensimmäiset rakennukset työ-, tauko- ja varastotiloiksi ovat yleensä väliaikaisia ja ne korvataan myöhemmin kiireellisyysjärjestyksessä pysyvillä rakennuksilla. Ennen tuotantovaihetta pitää rakentaa myös läjitysalueet tuotantoprosesseissa muodostuville jätteille, kuten sivukiville ja rikastushiekoille, sekä varmistaa näiden turvallinen varastointi niin terveyden kuin ympäristönkin kannalta.

Varsinaisen malmin louhinnan aloittamiseksi on tehtävä erilaisia valmistelevia töitä riippuen malmiesiintymän sijainnista suhteessa maanpintaan. Avolouhosta varten malmin pinta paljastetaan poistamalla alueelta pintamaata ja sivukiveä. Maanalaisen kaivoksen rakennus alkaa yleensä vinotunnelin, nostokuilun ja maanalaisten huolto- ja varastotilojen louhinnalla. Syntynyttä kivimateriaalia pyritään käyttämään hyödyksi kaivosalueen muiden kohteiden, kuten tiestön, patojen, jne. rakentamisessa.

 

Kaivoksen tuotantovaihe

Kaivoksen tuotantovaiheessa malmikivi louhitaan kallioperästä. Jos malmiesiintymä sijaitsee lähellä maanpintaa, käytetään avolouhintaa. Mikäli malmi sijaistee syvemmällä, pitää se louhia maanalaisin menetelmin. Avolouhoksen syventyessä sivukiven määrä yleensä kasvaa, sillä louhoksen yläosaa on laajennettava seinämien pitämiseksi turvallisen loivina. Syvälle ulottuvan malmiesiintymän hyödyntämisessä täytyy arvioida, kuinka paljon avolouhosta kannattaa laajentaa ennen maanalaiseen louhintaan siirtymistä. Koska louhokset ja maanalaiset kaivokset ulottuvat usein pohjaveden pinnan alapuolelle, täytyy niitä pitää kuivana pumppaamalla pois kertyvää vettä. Maanalaisessa kaivoksessa on myös huomioitava tuuletus, jäähdytys ja sortumavaaran ehkäiseminen esimerkiksi täyttämällä turhia louhostiloja sivukivellä ja rikastushiekalla.

Louhittu malmi murskataan ja jauhetaan sopivan pieniksi kappaleiksi rikastusprosessia varten. Yleensä hienonnusta jatketaan, kunnes malmin sisältämät arvomineraalit esiintyvät tarpeeksi puhtaina itsenäisinä rakeina. Rikastusvaiheessa arvottomammasta kiviaineksesta erotetaan halutut arvoaineet ja/tai mineraalit kemiallisilla tai mekaanisilla prosesseilla. Yleisiä käytettyjä rikastusmenetelmiä ovat vaahdotus, ominaispainorikastus, magneettinen rikastus, erilaiset liuotusmenetelmät, tai näiden yhdistelmät. Vaahdotuksessa mineraalirakeet pyritään nostamaan lietteen pintaan saamalla ne tarttumaan ilmakupliin erilaisten kemikaalien avulla. Ominaispainoerotus perustuu mineraalien välisiin ominaispainoeroihin, jolloin ne saatetaan erilleen painovoiman avustuksella esimerkiksi erilaisten tärypöytien, spiraalien tai raskaan väliaineen avulla. Magneettierotuksessa magneettien avulla erotetaan magneettiset mineraalit muusta aineksesta. Liuotuksessa arvokkaat aineet erotetaan malmista esimerkiksi erilaisten happojen tai syanidin avulla. Liuotusta voidaan tehostaa tai se voi kokonaan perustua myös bakteeritoimintaan, jolloin puhutaan bioliuotuksesta.

Rikastusprosessissa syntynyt rikaste kuivataan ja varastoidaan odottamaan kuljetusta asiakkaalle jatkokäsittelyä varten. Rikaste on yleensä hienojakoisena mineraaliaineksena tai harkkoina, kuten monen kultakaivoksen tapauksessa. Rikastusprosessissa ylijäänyt aines pumpataan veden mukana rikastushiekka-altaille.

 

Kaivoksen sulkeminen ja kaivosalueen jälkihoito

Kun malmi ehtyy, kaivos suljetaan ja aloitetaan jälkihoito. Kaivosyhtiön vastuu alueen turvallisuudesta ja ympäristön pilaantumisesta ei pääty kaivoksen sulkemiseen, vaan ympäristön tilaa on tarkkailtava ja tarvittaviin puhdistustoimiin ryhdyttävä myös sulkemisen jälkeen. Sulkemisprosessin tavoitteena on saattaa kaivosalue kaivostoimintaa edeltäneeseen tilaan ja ihmisten terveydelle ja ympäristölle haitattomaan kuntoon, huomioiden kuitenkin mahdollinen kaivoksen myöhempi hyödyntäminen tai alueen hyötykäyttö. Sulkemisen suunnittelu aloitetaan jo kaivostoiminnan alkuvaiheessa; toiminnan lopettaminen ja jälkihoito on otettava huomioon jo kaivos- ja ympäristölupia anottaessa.

Sulkemistoimenpiteisiin kuuluu esimerkiksi maaluiskien muotoilu, stabilisointi ja kasvillistaminen, jyrkkien seinämien sortumisriskin vähentäminen, koneiden ja laitteiden poistaminen, sekä rakennusten purku. Kaivosalue tulisi pyrkiä maisemoimaan mahdollisen luonnonmukaiseen tilaan ja estää vaarallisille alueille pääsy ja varoittaa niistä erilaisin merkein. Alueelle jääviä rakenteita, veden laatua ja vesien puhdistusjärjestelmien toimivuutta, sekä maisemoinnin onnistumista olisi syytä seurata. Jälkihoitoon voi kuulua esimerkiksi kaivosalueelta peräisin olevan valuma- ja suotoveden kerääminen ja käsittely erilaisilla aktiivisilla tai passiivisilla puhdistusmenetelmillä. Aktiivisia puhdistusmenetelmiä ovat esimerkiksi veden pumppaaminen puhdistuslaitokseen, ja passiivisia erilaiset reaktiiviset seinämät, suotopatjat tai keinotekoiset kosteikot.

{slide=Lähteet|closed|noscroll}

Heikkinen P, Noras P (toim.) 2005: Kaivoksen sulkemisen käsikirja, ISBN 951-690-941-8{/slides}