Rikastushiekka on kaivostoiminnan luontainen sivutuote. Vaikka hiekkaa voidaan käyttää esimerkiksi rakennusmateriaalina tai kaivostäytteenä, päätyy osa hiekasta väistämättä aina rikastushiekan läjitysalueelle. Sakatin hankkeessa lähestymistapamme läjitykseen noudattaa maailman edistyksellisimpiä käytäntöjä, joilla minimoidaan ympäristövaikutukset ja varmistetaan läjitysalueen turvallisuus.
Maan uumenista löytyvät arvokkaat mineraaliesiintymät, malmit, ovat useimmiten sivukiven eli vähäarvoisen kiviaineksen ympäröimää. Louhinnassa malmin sekaan tulee sivukiveä, joka laimentaa louhitun materiaalin metallipitoisuuksia. Sakatissa materiaali esimurskataan maan alla ja siirretään kuljetushihnalla maan pinnalle edelleen hienonnettavaksi. Lopulta noin hiekanjyvän kokoiset kappaleet etenevät varsinaiseen rikastusprosessiin, jossa malmi jalostetaan rikasteeksi. Rikastusprosessissa arvomineraalit siis erotetaan sivukivestä ja malmin arvottomista mineraaleista.
Rikastus voidaan tehdä esimerkiksi vaahdottamalla, jossa säiliöissä - vaahdotuskennoissa - veteen sekoitettuun malmiainekseen johdetaan ilmaa. Kiviaineksen ja veden muodostamaan lietteeseen lisätään vaahdotuskemikaaleja, jonka johdosta malmimineraalit tarttuvat ilmakupliin, nousevat vaahtona säiliön pinnalle ja lopulta valuvat kennosta ränniä pitkin jatkokäsittelyyn. Kun arvokkaat mineraalit on saatu talteen, jää jäljelle muu hienoksi jauhettu kiviaines eli rikastushiekka. Sakatin tapauksessa tämä jaetaan vaahdottamalla ja magneettisella erottelulla edelleen matala- ja korkearikkiseen rikastushiekkaan. Korkearikkinen rikastushiekka ja osa matalarikkisestä hiekasta siirretään takaisin kaivokseen, jossa sitä hyödynnetään kaivostäytteen ainesosana. Loput matalarikkisestä rikastushiekasta viedään rikastuslaitokselta tuotantoalueen läheisyydessä sijaitsevalle rikastushiekan läjitysalueelle.
Koska lähes jokaisella kaivoksella on läjitysalue, on alueiden turvallinen rakentaminen ja hallinnointi keskeinen osa kaivoksen suunnittelua ja toteutusta.
”Anglo Americanin lähestymistapa rikastushiekka-alueisiin noudattaa alan parhaita käytäntöjä. Lähtökohtanamme on, että rikastushiekka kuljetetaan, läjitetään ja säilytetään turvallisesti. Myös rikastushiekka-alueen turvallinen sulkeminen on keskeisen tärkeää. Lähestymistapamme perustuu läjityksen vedenkäytön minimointiin, ympäristövaikutusten vähentämiseen tai välttämiseen sekä rikastushiekka-alueiden turvallisuuden ja vakauden varmistamiseen huolimatta läjitysmäärästä”, tohtori Caius Priscu kertoo. Priscu on toiminut Anglo Americanin globaalina läjitysalueista vastaavana johtajana ja asiantuntijana.
Veden poistaminen rikastuhiekasta ennen läjitystä vähentää riskejä
Rikastushiekan läjitystä voidaan toteuttaa usealla eri tavalla, mutta valtaosalla maailman kaivoksista se toteutetaan märkäläjityksenä. Märkäläjityksessä rikastushiekka pumpataan lietteenä rikastushiekka-altaisiin. Altaissa kiinteä aines vajoaa altaan pohjalle ja pinnalla oleva vesi voidaan pumpata takaisin rikastusprosessiin tai vedenpuhdistuksen kautta poistettavaksi kaivosalueelta.
Märkäläjityksessä rikastushiekka-alueisiin sitoutuu paljon vettä, ja altaat vaativat patorakenteita. Mikäli altaat on suunniteltu huonosti tai niitä käytetään tai ylläpidetään väärin, voi vuotojen ja reunarakenteiden epävakauden seurauksena olla padon heikentyminen. Sortumistapauksissa seuraukset voivat olla vakavia, ja vuototilanteetkin ovat ympäristön kannalta vahingollisia, sillä altaiden vedet ovat puhdistamattomia ja niissä voi olla kohonneita metallipitoisuuksia.
Märkäläjityksessä veden muodostaman riskin vuoksi on alan yleisenä suuntauksena ja pyrkimyksenä poistaa vettä mahdollisimman paljon ennen läjitystä ja kierrättää sitä rikastamolla. Yleistyvä tapa on suodattaa rikastushiekka ja läjittää se suodinkuivana. Suodatus on tehokkain vedenpoistomenetelmä, kun tavoitellaan rikastushiekan luonteen virtausominaisuuksien muuttamista nestemäisestä, juoksuhiekkamaisesta aineksesta kiinteäksi. Menetelmää kutsutaan myös kuivaläjitykseksi, vaikka materiaali ei läjitettäessä olekaan kuivaa vaan kosteaa.
Tällainen suodatetun rikastushiekan läjitys on käytössä muun muassa Chilen La Coipan kaivoksella sekä Greens Creekin kaivoksella Yhdysvaltain Alaskassa. Menetelmä ei ole vielä käytössä millään suomalaisella kaivoksella, joskin Yara Siilinjärven kaivoksella sovelletaan tehosakeutusta niin kutsutulla pastalaitoksella. Tehosakeutuksessa rikastushiekka käsitellään pastaksi eli tahnaksi, mikä on edelleen pumpattavassa muodossa mutta vesipitoisuudeltaan märkäläjityksen ja kuivaläjityksen välissä.
Suodatetun rikastushiekan läjityksessä suodinkuiva rikastushiekka viedään vedenpoiston jälkeen läjitysalueelle, jossa työkoneet levittävät ja pakkaavat sen tasaiseksi ja tiiviiksi hiekkapatjaksi. Suodatetun rikastushiekan läjityksessä etuna on, että patoja tai vesiallasta ei tarvita, joten veteen liittyvät riskit poistuvat. Sakatissa läjitysalueen ympärille rakennetaan kuitenkin varmuussyistä reunapenger, joka suojaa aluetta tuulieroosiolta ja helpottaa maisemointia, kun aluetta suljetaan. Lisäksi menetelmä pienentää läjitysaluetta ja säästää vettä.
”Ei ole olemassa yhtä tapaa, joka olisi kaikissa tilanteissa paras, mutta suodatetun rikastushiekan läjitys yhdistettynä rikastushiekan sijoittamiseen takaisin maan alle pidetään alan parhaana käytäntönä. Yhdistelmän etuina ovat matalammat riskit, rikastushiekka-alueen maanpäällinen pienempi jalanjälki ja rakenteiden pitkän aikavälin kestävyys”, Priscu kuvaa.
Suodatetun rikastushiekan läjityksen etuihin kuuluu lisäksi sen erinomainen soveltuvuus kylmille ja kuiville alueille, sen rakennusteknisesti helppo toteutettavuus sekä läjitysalueen asteittaisen palauttamisen ja sulkemisen helppous. Myös läjitystavan vaikutukset pohjavesiin ovat pienet johtuen hyvin pienestä alueeseen sitoutuneesta vapaasta vedestä.
Kuten kaikkiin muihinkin läjitystapoihin, liittyy suodatetun rikastushiekan läjitykseen myös haasteita.
”Rikastushiekan laajamittainen sakeutus ja suodattaminen vedestä on kallista. Läjitystapa vaatii myös erillisen vesialtaan jätevesien varastointiin ja uudelleenkäyttöön sekä rakenteita pintaveden poistamiseksi läjitysalueelta. Läjitysalueista syntyy myös pölyä, mutta pölynhallintaan on helppoja ja tehokkaita menetelmiä. Kaiken kaikkiaan hyödyt ovat selkeästi haittoja merkittävämmät ”, Priscu kertoo.
Suodatetun rikastushiekan läjitys Sakatin hankkeessa
Sakatin kaivoksessa korkearikkinen rikastushiekka ja osa matalarikkisestä hiekasta, joka vastaa noin 40 prosenttia kaikesta läjitysaineksesta, viedään takaisin maanalaiseen kaivokseen, jossa sitä hyödynnetään kaivostäytteenä. Tämän ansiosta maan pinnalla sijaitseva rikastushiekan läjitysalue on pienempi.
”Sakatin kaivosalueen ja rikastushiekan läjitysalueen suunnittelussa on lähdetty siitä, että kaivoksen tuotantoalue pidetään alueellisesti mahdollisimman tiiviinä. Sen ansiosta koko kaivoksen ympäristöjalanjälki on pienempi”, AA Sakatti Mining Oy:n toimitusjohtaja Pertti Lamberg kertoo.
Loput matalarikkisestä rikastushiekasta kuljetetaan suodinkuivana ajoneuvoilla tai kuljetushihnoilla läjitysalueelle. Läjitysalueen pohjalle rakennetaan kalvorakenne maaperän suojelemiseksi. Reunarakenteet ja penkereet rakennetaan siihen tarkoitukseen soveltuvasta sivukivestä, eli suurempikokoisesta kivimurskasta, joka ei kulje rikastusprosessin läpi.
Läjitysalueen rakenteissa käytettävän sivukivilouheen ansiosta rakenne on kestävä ja tuulieroosio vähenee, sillä läjitysalue ei koostu ainoastaan hienorakeisesta rikastushiekasta. Pölyämisen vähentämiseksi Sakatissa hyödynnetään lisäksi pölynsidontaa esimerkiksi kastelemalla rikastushiekkakasoja sekä pitämällä pinta tiivinä ja tasaisena. Myös avoinna olevan alueen pienentäminen vaiheittaisella sulkemisella kuuluu suunnitelmiin. Niinpä alue sulautuu lopulta muihin läjitystapoihin verrattuna paremmin ympäristöön .
”Rikastushiekan palauttaminen takaisin maan alle yhdistettynä suodatettuna tehtävään läjitykseen maan pinnalla noudattaa kaivosalan parhaita käytäntöjä. Tätä paremmin ei läjitystä oikeastaan voi toteuttaa, ja tapa soveltuu oikein hyvin Sakatin hankkeeseen huomioiden ympäröivän alueen ja ilmaston”, Lamberg painottaa.