Uusia ratkaisuja kaivannaisjätteiden vähentämiseen

Geologian tutkimuskeskus (GTK) on saanut päätökseen kolmivuotisen projektin, jossa kehitettiin kaivannaisjätteiden hallintamenetelmiä, tutkimusmetodeja ja ympäristökäytäntöjä. Projektissa kehitettyjen työkalujen avulla voidaan vähentää kaivannaisjätteiden, erityisesti haitallisen jätteen, määrää ja simuloida kaivannaisjätteiden ympäristövaikutuksia.

Kaivannaisjätteiden hallinta on yksi keskeisimpiä haasteita kestävässä kaivostoiminnassa, sillä kaivannaisjätteitä syntyy vuosittain suuria määriä ja niillä voi olla haitallisia, pitkäaikaisia ympäristövaikutuksia. Jätteiden hallinta on haastavaa erityisesti metallimalmikaivoksilla, joissa jätteet sisältävät ympäristölle haitallisia mineraaleja ja metalleja. Louhittavasta kivestä voidaan usein hyödyntää vain pieni osa. Suurin osa läjitetään mineraalijätteenä kaivosalueelle. Kaivannaisjätteiden varastointi edellyttää kalliita rakenteita. Lisäksi osa läjitettävästä materiaalista voisi olla mahdollista hyödyntää joko kaivosalueella maarakentamisessa tai muun teollisuuden raaka-aineena.
Entistä suurempi osa jätteestä hyötykäyttöön
KaiHaMe -projektissa kehitettiin työkaluja, joilla voidaan vähentää haitallisten jätteiden määriä ja lisätä siten louhittavien kiviainesten raaka-ainearvoa, vähentää kaivannaisjätteiden läjittämisen ympäristövaikutuksia ja edistää kestävän kehityksen mukaista kaivostoimintaa. Kehitettävät työkalut olivat kaivannaisjätteiden optimoinnin toimintamalli, jätteiden haitallisuuden vähentäminen eri rikastusmenetelmillä sekä jätteiden pitkäaikaiskäyttäytymisen tutkimismenetelmiä. Tutkimuskohteina olivat erityisesti kulta- ja perusmetallikaivosten kaivannaisjätteet.
Projektissa kehitetyn kaivannaisjätteiden optimoinnin toimintamallin pohjalta jätteiden laatua voidaan muokata ja optimoida osana rikastuskokeita heti toiminnan alkuvaiheessa. Malli mahdollistaa aiempaa kokonaisvaltaisemman raaka-ainetarkastelun, jolloin jätteestä on mahdollista erottaa enemmän hyötykäyttöön soveltuvaa tai ominaisuuksiltaan pysyvämpää jätettä. Mallin toimivuutta testattiin Kopsan kultakuparimalmin rikastuskokeilla, joissa painopisteenä oli haitallisten arseeni- ja sulfidimineraalien vähentäminen jätteestä ilman, että vaarannettiin kullan ja kuparin saantia. Tulosten perusteella rikastusprosessia säätämällä oli mahdollista muokata jätteiden ominaisuuksia niin, että suurin osa muodostuvasta jätteestä oli ympäristökelpoisuudeltaan parempaa ja haitallisen jätteen määrä voitiin rajata pienemmäksi. Jätteen ympäristökelpoisuuden muokkaamisella havaittiin olevan positiivinen vaikutus myös prosessivesien laatuun.
Simuloinnin avulla arvioita kaivannaisjätteiden ympäristövaikutuksista ja niiden ehkäisystä
Kaivannaisjätteiden pitkäaikaiskäyttäytymisen arvioimisen edistämiseksi projektissa selvitettiin eri pitkäaikaiskäyttäytymistä ennustavien laboratoriomenetelmien toimivuutta sekä testattiin kenttälysimetrien soveltuvuutta pitkäaikaiskäyttäytymisen tutkimiseen. Lisäksi käytettiin reaktiivista kulkeutumismallinnusta ennustamaan jätekasoilta purkautuvien vesien laatua sekä simuloimaan eri sulkemisratkaisujen, esimerkiksi peittorakenteiden, vaikutusta vesien laatuun pitkällä aikavälillä. Tulokset osoittivat, että mineralogiset määritykset ja lysimetrikokeet tuovat perinteisten testimenetelmien ohella arvokasta lisätietoa kaivannaisjätteiden pitkäaikaiskäyttäytymisen ennustamiseen. Niiden lisäksi mallinnuksella voidaan edelleen simuloida, millaisia ympäristövaikutuksia kaivosalueille varastoiduista jätekasoista on odotettavissa ja miten niitä voitaisiin ehkäistä.
Projektia rahoittivat Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) ohella Geologian tutkimuskeskus, Boliden Kevitsa Mining Oy, FQM Altona Mining, Kemira Oyj sekä Endomines Oy.
GTK ottaa projektissa kehitetyt työkalut osaksi palvelutarjontaansa. Projektin keskeisimmät tulokset on koottu projektin loppuraporttiin, joka on julkaistu Geologian tutkimuskeskuksen Bulletin -julkaisusarjassa:
Kauppila, P. M. & Tarvainen,T. (eds) 2018. Improving the environmental properties, utilisation potential and long-term prediction of mining wastes. Geologian tutkimuskeskus, Bulletin 408. 108 sivua, 50 kuvaa ja 17 taulukkoa. Julkaisu on ladattavissa osoitteesta: http://tupa.gtk.fi/julkaisu/bulletin/bt_408.pdf
Lisäksi yksittäisten osatutkimusten tulokset on julkaistu GTK:n raportteina ja ne ovat ladattavissa GTK:n julkaisutietokanta Hakusta (https://hakku.gtk.fi/fi/).

Kuva. Kaivannaisjätteet edellyttävät laajoja varastoaltaita. Jätteiden hyödyntämismahdollisuuksien parantaminen muokkaamalla jätteiden ominaisuuksia rikastusprosessissa vähentää läjitystä vaativien jätteiden määriä. (Kuva @ Paola Frattini, GTK)
Lisätietoja:
Päivi Kauppila, yksikön päällikkö, Tuotantoympäristöt ja kierrätys
puh. 0205 503 3715, paivi.kauppila@gtk.fi