Kaivosten rikastushiekan geostatistinen mallinnus ja näytteenottomenetelmät -oivalluksia Otanmäen rikastushiekka-alueelta

Keski-Suomessa sijaitseva Otanmäen kaivos oli toiminnassa vuodesta 1953 vuoteen 1985, ja se tuotti merkittäviä määriä ilmeniittiä, magnetiittia ja vanadiinia. Rikastushiekkaa tuotettiin 9,8 Mt, ja se varastoitiin 145 hehtaarin kokoiselle rikastushiekka-alueelle.

Euroopan unionin painottaessa kierrätystä ja kestävää luonnonvarojen hallintaa Otanmäen rikastushiekka-alue tarjoaa mahdollisuuden kerätä ilmeniittiä talteen kaivannaisteollisuuden jätteestä. Otanmäen rikastushiekka-alueen ja ilmeniitin talteenottohankkeen omistaa Otanmäki Mine Oy.

Tutkimuksessa testattiin miten näytteenottotiheys Otanmäen rikastushiekka-alueelta vaikuttaa resurssiarvioon käyttäen erilaisia geostatistisia malleja. Lisäksi arvioitiin kolmea eri näytteenottomenetelmää, jotta pystyttiin määrittämään tehokkain tapa kerätä edustavia näytteitä.

Ensimmäisessä testatussa menetelmässä käytettiin putkinäytteenotinta, joka koostui muoviputkesta ja läppäventtiilistä. Menetelmää pidetään tehokkaana vaihtelevissa olosuhteissa, mutta se voi viedä aikaa. Toisessa menetelmässä käytettiin läpivirtausterää eli terää, jonka alaosasta maa-aines kulkeutuu läpi terän sen tunkeutuessa maahan.

Kolmannessa menetelmässä käytettiin auger-tyyppistä kierrekairausta. Siinä maa-ainekseen kairataan reikä kierteisellä terällä, ja näytteet kerätään terästä kaapimalla. Auger-menetelmä on nopea, mutta kairareiän seinämistä irtoava materiaali saattaa aiheuttaa näytteen kontaminaatiota.

Tutkimuksessa todettiin, että putkinäytteenotin ja auger-kairaus tuottivat samankaltaisia tuloksia rikastushiekan suhteellisen alhaisessa kosteudessa. Putkinäytteenotin on kuitenkin pienemmästä tilavuudestaan huolimatta tarkempi vaihtelevissa olosuhteissa. Läpivirtausterä oli vähiten tehokas menetelmä, mikä johtui pääasiassa näytehäviöstä terän ylös vedon aikana.

Otanmäen rikastushiekka-alueen geostatistinen mallinnus osoitti ilmeniitin resurssiarvioinnin olevan erittäin luotettavaa, sillä arvioidut pitoisuudet ja tonnimäärä muuttuivat vain vähän, kun näytteenottotiheyttä lisättiin tai mallin mittakaavaa muutettiin.

Tämä osoittaa, että nykyinen 100 x 100 metrin näytteenottoruudukko riittää resurssien tarkkaan arviointiin. Näin ollen mallinnuksen tulokset viittaavat siihen, että Otanmäen rikastushiekka-alueen ilmeniittiresurssi voitaisiin luokitella United Nations Framework Classification for Resources (UNFC) -järjestelmän mukaisesti korkean luotettavuuden kategoriaan. Virallisen luokituksen muuttamiseksi tarvitaan kuitenkin koko rikastushiekka-alueen kattava päivitetty resurssimalli uusilla tiedoilla.

Tutkimus korostaa, miten tärkeitä aluekohtaiset räätälöidyt näytteenottostrategiat ja geostatistinen mallintaminen ovat kaivosten rikastushiekka-alueiden resurssipotentiaalin tarkassa arvioinnissa. Tulokset antavat arvokasta tietoa rikastushiekka-alueiden tehokkaasta tutkimisesta ja luokittelusta. Tämä edistää sekundääristen raaka-aineiden käyttöä.

Tutkimus osoittaa Otanmäen rikastushiekka-alueen potentiaalin ilmeniitin lähteenä ja siten tukee laajempaa tavoitetta parantaa kriittisten raaka-aineiden saatavuutta vanhojen kaivannaisjätealueiden hyödyntämisen avulla.

Teksti

Teemu Karlsson, Tuomas Leskelä, Janne Hokka

Lisätiedot

Leskelä, T., Hokka, J. & Karlsson, T. 2025. Geostatistical modelling of mine tailings and comparative analysis of sampling methodologies: A case study of the Otanmäki ilmenite tailings storage facility project. Journal of Geochemical Exploration 274(6):107759. http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2025.107759

Lisätietoa Otanmäen ilmeniittiprojektista

Sekundääristen raaka-aineiden saatavuus tulevaisuudessa (FutuRaM) | GTK