Kaivos

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Maailman suurin kuparikaivos Chilessä Chuquicamatassa.

Kaivos on kaivannaistoiminnan tuotantoyksikkö, jossa louhitaan jotakin mineraalia tai malmia. Kaivos voi olla avolouhos tai maanalainen kaivos. Avolouhinta on kustannustehokkaampaa, mutta sen jäljet maisemaan ovat isommat kuin maanalaisella louhinnalla. Maanalaisessa kaivoksessa joudutaan malmin ja sivukiven irrotuksen ja poiston lisäksi rakentamaan runsaasti infrastruktuuria: tunneleita, sähköverkostoa, tuuletuskanavia ja vesijohtoja.

Kaivokset ovat riskialttiita työpaikkoja, kuten muutkin maanrakennusalan työpaikat. Vaaroja ovat muun muassa sortumat, tulvat ja myrkylliset kaasut. Tämän vuoksi työturvallisuudesta huolehtiminen on oleellinen osa kaivostoimintaa.

Länsimaissa kaivostoiminta on nykyisin yleensä pitkälle koneistettua ja osin automatisoitua. Kehitysmaissa kaivostoiminta on työvoimaintensiivisempää toimintaa, jossa käsityöllä on edelleen merkittävä osuus. Sama näkyy myös työturvallisuudessa. Vaarallisimpia kaivoksia ovat hiilikaivokset.

Suomessa oli 1500-luvun alussa noin 500 kaivostalähde tarkemmin?, nykyään noin 40.

Omistus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaivosten muodostumisessa on olemassa pääasiassa kolmenlaisia periaatteita. Kaivosten konsessioperiaatteen mukaan malmivarat omistaa valtio, joka voi vuokrata oikeutensa yrityksille. Toisen periaatteen mukaan malmivarat kuuluvat maanomistajalle. Kolmannen periaatteen mukaan malmivarat kuuluvat kaivoksenvaltaajalle, joka voi maanomistajan maalle hakea kaivosvaltauksen ja myöhemmin tutkimusten perusteella kaivospiirin. Ruotsin kuningaskunnan periaatteiden mukainen kaivosvaltausmenetelmä on ollut Suomessa voimassa vuodesta 1723 alkaen. Yhdysvalloissakin valtausperiaate on ollut yleinen, ja se on edelleen voimassa Texasissa.[1]

Kaivosten tuotteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaivokset tuottavat pääosan ihmiskunnan tarvitsemista metalleista ja mineraaleista. Tiettyjen metallien osalta osa kulutuksesta voidaan kattaa kierrätyksen avulla, mutta kulutuksen kasvaessa tarve myös neitseellisen raaka-aineen käyttöön kasvaa. Kasvava kulutus myös nostaa metallien hintoja, mikä laskee kynnystä entistä köyhempien esiintymien tuotantoon ottamiselle. Metalleja ihmiskunta tarvitsee nykyaikaisen elintavan ylläpitämiseen, sillä lähes kaikki kestokulutushyödykkeet polkupyörästä taulutelevisioon ja puhelimen akkuun sisältävät metallisia raaka-aineita.

Kaivosten tuottamat mineraalit puolestaan ovat raaka-aineita, jotka eivät välttämättä näy loppukuluttajalle. Siksi puhutaankin teollisuusmineraaleista. Esimerkiksi paperissa on lähes puolet mineraaliraaka-aineita: kalsiittia, kaoliinia tai talkkia. Tämä siksi, että ne ovat täyteaineina halvempia kuin puukuitu, ja niiden avulla voidaan parantaa esimerkiksi paperin ominaisuuksia. Myös maalit ja muovit sisältävät runsaasti mineraaliraaka-aineita, muun muassa väriaineita. Teollisuusmineraalien kierrätettävyys on toistaiseksi vielä huonoa, lasia lukuun ottamatta. Teollisuusmineraalien louhinta on länsimaissa usein määrällisesti jopa metallimalmien louhintaa merkittävämpää.

Kaivuumenetelmät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Avolouhinta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Avolouhinnassa siirretään kaivosalueen pinnassa olevat maamassat ja kiviaines sivuun kunnes varsinainen mineraaliesiintymä paljastuu. Mineraaliesiintymä murskataan ja kuljetetaan rikastamoon.[2] Kaivosalueen sivuun siirrettyä louhittua kiviainesta kutsutaan sivukiveksi.

Tunnelilouhinta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tunnelilouhinnassa mineraaliesiintymää seurataan kalliossa poraamalla ja räjäyttämällä tunneli. Aikaisemmin poraus on tehty käsin mutta nykyisin käytetään pyörillä tai teloilla kulkevaa porauskalustoa, joka voi toimia myös osittain automatisoituna. Tunnelilouhinta tapahtuu yleensä ns. välitasolouhintana jossa yhdestä pystysuorasta kaivoskuilusta louhitaan vaakasuuntaisia tuotantotunneleita pystysuunnassa 25 metrin välein.[3]

Liuotusmenetelmät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Liuotusmenetelmissä (ISL, In-Situ Leaching) maata ei siirretä ollenkaan eikä kaivoksessa tarvita myöskään tunneleita. Maahan porataan pystysuuntaisia kaivoja joista osaa käytetään mineraalit erottavan liuoksen pumppaamiseen maahan, osa taas saman liuoksen keräämiseen pois. Maaperän koostumuksesta riippuen liuos on joko hapanta tai emäksistä.

ISL-menetelmää käytettiin ensimmäisenä Wyomingissa Yhdysvalloissa 1960-luvulla[4] Sitä käytetään nykyisin erityisesti uraanikaivostoiminnassa. Esimerkiksi Yhdysvalloissa valtaosa uraanista kerätääm ISL-menetelmällä.

ISL-menetelmällä on parhaimmillaan kyetty hyödyntämään 80 % esiintymän mineraalista. Australiassa tyypillinen tavoite on 70 % saanto 12 kuukauden kuluessa.[4] Energiankulutus menetelmää käytettäessä on ollut 19–33 kWh/kgU joten se on varsin energiatehokas.

Menetelmän ympäristövaikutukset rajoittuvat lähinnä pohjaveteen. Käytännössä esimerkiksi Australiassa pohjavesi on jo ennen kaivostoiminnan aloittamista käyttökelvotonta johtuen sen suolaisuudesta ja sen sisältämistä radioaktiivisista nuklideista. ISL -kaivoksiin liitetään kuitenkin vedenpuhdistamo. Käytetty liuos voidaan neutraloida esimerkiksi kalkilla.[4]

Rikastusmenetelmät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Rikastus

Biokasaliuotus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Bioliuotus

Bioliuotuksessa metallit irrotetaan malmista siinä luonnostaan esiintyvien bakteerien avulla. Kaupallisessa tuotannossa on kehitetty menetelmiä, joilla tätä luonnollista prosessia voidaan kiihdyttää. Menetelmää soveltaa ensimmäisten joukossa maailmassa Talvivaaran kaivos Sotkamossa.[5]

Biokasaliuotuksessa avolouhoksesta siirrety malmi murskataan ja agglomeroidaan rikkihapolla. Murske kasataan noin kahdeksan metriä korkeaksi kasaksi, jossa sitä bakteerien avulla liuotetaan puolentoista vuoden ajan. Liuosta kierrätetään kasan läpi kunnes sen metallipitoisuus on riittävän suuri, jotta metalli voidaan siitä erottaa. Metallin irrotuksen jälkeen sama liuos voidaan käyttää uudelleen.[6]

Biokasaliuotuksen suuri etu on sen edullisuus ja luonnonmukaisuus. Se tarvitsee toimiakseen vettä, ilmaa ja tarkoitukseen jalostettuja mikrobeja. Koska bakteerien optimaalinen toiminta-alue on happamassa pH:ssa, säädellään lioksen pH:ta hapolla, usein rikkihapolla. Liuoksen jatkuva pumppaus kasan läpi vaatii myös sähköenergiaa.[7]

Kultakaivosten syanidirikastus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kultakaivoksillla käytetään yleisesti syanidia kullan liuottamiseen hienoksi murskatusta malmista.[8] Tämä johtuu siitä, että kulta ei liukene muihin nesteisiin.

Kun malmi on uutettu laimennetussa natriumsyanidiliuoksessa, kulta-aines imeytetään puuhiileen, suodatetaan ja ylimääräinen syanidiliuos varastoidaan suuriin jäämäaltaisiin. Joillakin kaivoksilla ylimääräinen syanidi tuhotaan kemiallisesti, mutta usein se vain vuodatetaan laimennettuna kaivosluvan ehtojen mukaan. Altaan murtuminen tai vuoto saattaa päästää syanidia ympäristöön.[8]

Tavallisimmat syanidia kullan uuttamiseen käyttävät menetelmät ovat

  • Merrill-Crowe talteenotto, joka käyttää sinkkijauhetta kullan saostamiseen liuoksesta
  • Carbon in Column (CIC),
  • Carbon in Pulp (CIP) ja sen muunnelma Carbon in Leach (CIL). CIP on tällä hetkellä yksi suosituimmista suurissa nykyaikaisissa kaivoksissa.
  • röykkiöuuttaminen.

Kullan erotteluun roskakivestä on olemassa vaihtoehtoisia menetelmiä, mutta ne eivät ole vielä laajassa käytössä.[8]

Vaikka rutiininomainen syanidin käsittely kultakaivoksilla ympäri maailman on yleensä tapahtunut turvallisesti, viime vuosina on kuitenkin sattunut onnettomuuksia, joilla on ollut vaikutusta alueen luontoon. Useita parannuskeinoja on olemassa ja joitakin niistä on käytetty syanidipitoisuuden pienentämiseen.[8]

Kansallisia syanidin käsittelyohjeita ja säännöksiä on valmisteltu joissakin maissa, esimerkiksi Australiassa. The International Council for Metals and the Environment on tuottanut ohjekirjasen. Mining Environmental Management -journaalin numero käsittelee syanidin käsittelyä.[8]

Ympäristöhaitat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaivostoiminnan jätteitä ovat etupäässä kaivosten vedet. Myös kaivosten sivukiveä voidaan pitää jätteenä, ellei sitä pystytä hyödyntämään esimerkiksi maanrakennuksessa ja louhosten täytössä. Kaivosten jätevesille on asetettu ympäristöviranomaisten toimesta rajat kaivoksen ympäristöluvassa ja niitä velvoitetaan seuraamaan. Kaivoksesta riippuen vesien laatuun vaikuttavat muun muassa alueen kallioperän sisältämät metallit ja niiden esiintymismuoto. Osa metalleista liukenee kivistä veteen, osa ei. Vesiä joudutaan usein käsittelemään lupaehtojen täyttämiseksi muun muassa pH:ta säätelemällä, esimerkiksi kalkin avulla.

Energiankulutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaivostoiminta on yleisesti varsin energiaintensiivistä. Avolouhoksissa kivimassojen siirtäminen maansiirtokoneilla kuluttaa polttoainetta ja aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä. Esimerkiksi Kittilän Suurkuusikon kultakaivoksessa suunnitellaan vuosittain siirrettävän 750.000 tonnia kiveä. Rikastusprosessissa mineraaleja erottavien liuosten pumppaus edellyttää suurta sähkötehoa. Suurkuusikon kaivoksen rikastusprosessin maksimitehontarve on 11–14 MW.[9]

Kaivosten lupa-asiat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suomessa kaivostoimintaan tarvitaan Turvallisuus- ja kemikaalivirastolta (TUKES) haettava kaivoslupa sekä ympäristölupa, jonka myöntää ympäristölupavirasto. Luvat ovat määräaikaisia, ja mikäli toimintaan tulee oleellisilta osin muutoksia, on lupiin haettava myös muutosta tai uutta lupaa. Ruotsi lopetti valtiollisen etsinnän 1991.

Kaivoslaki antaa kaivosyhtiölle oikeuden valtaukseen tietyin rajauksin.[10] Valtauksen tarkoituksena on antaa kaivosyhtiölle etuoikeus tehdä rajatulla alueella tutkimuksia sen selvittämiseksi, onko kaivostoiminnan aloittaminen kannattavaa. Valtausoikeus on määräaikainen ja sisältää velvoitteen palauttaa alue alkuperäiseen tilaansa. Mikäli toiminnasta valtausalueella aiheutuu haittaa, kaivosyhtiön on haitta korvattava.

Mikäli valtauksella tehdyt tutkimukset osoittavat kaivostoiminnan olevan järkevää, kaivosyhtiö voi hakea ministeriöltä kaivospiirin määräämistä. Kaivospiirin hakemiseen liittyy myös ympäristövaikutusten arviointi YVA. Kaivostoiminnan harjoittamisen turvallisuutta valvoo Turvallisuus- ja kemikaalivirasto ja mikäli kaivostoiminta kohdistuu uraanimalmiin, myös Säteilyturvakeskus.

Maa-aineslaki sekä laki ympäristövaikutusten arviointimenettelystä korostaa myös maanomistajan oikeuksia ja ympäristönäkökohtia. Kaivostoiminnasta syntyy ympäristöministeriön mukaan kolmannes Suomen jätteistä eli noin 66 miljoonaa tonnia. Vuonna 1994 Suomi purki kaivoslain ulkomaalaisrajoitukset. Sen jälkeen suurin osa valtauksista onkin tehty ulkomaalaisten kaivosyhtiöiden nimiin.[11][12]

Suomen luonnonsuojeluliiton sihteerin Tapani Veistolan mukaan Suomen 1960-luvulta peräisin oleva kaivoslaki on monikansallisille yhtiöille todellinen aarrearkku: lähes kuka tahansa voi varata ja vallata vuosiksi kenen tahansa omistamia maita. Valtauksen esteet ovat vähäisiä. Valtausluvalla saa kaivaa, louhia, koerikastaa ja siirtää laitteita ja rakennuksia, mutta aiheutunut haitta on korvattava. Valtaaja saa alueen ulkopuolellakin käyttää maita teihin ja voima- ja vesijohtoihin. Veistolan mukaan kaivoslakia uudistetaan muun muassa, koska se on ristiriidassa Suomen perustuslain kanssa, eikä sisällä kansalaisten oikeutta vaikuttaa päätöksentekoon.[13]

Kaivostoiminnan luonne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaivokset ovat perusteollisuutta, joka sitoo runsaasti pääomaa pitkäksi aikaa. Kaivoksen perustamispäätöksestä saattaa kulua vuosia, ennen kuin varsinainen toiminta on käynnissä ja tuotteita voidaan myydä. Tästä pitkäjännitteisyydestä johtuen kaivoksiin sijoittaminen ei ole pitkään aikaan ollut Suomessa muotiakenen mukaan?. Viime vuosien kaivoshankkeisiin vaadittava pääoma onkin yleensä jouduttu hakemaan ulkomailta, muun muassa Ruotsista ja Kanadastakenen mukaan?.

Kaivos fiktiossa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaunokirjallisuudessa ja elokuvissa on kaivos ollut aiheena tai tapahtumaympäristönä esimerkiksi seuraavissa:[14][15]

Romaaneja
Elokuvia
Musikaali
  • Billy Elliot, Croninin romaaniin pohjautuva elokuva ja musikaali

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Professori kaivoslaista: Häkellyttävä erehdys, Uusisuomi.fi
  2. Eionet.europa.eu
  3. Antti Pyy, Gradu, s. 6 (pdf)
  4. a b c World-nuclear.org
  5. Talvivaara.com, biokasaliuotus
  6. Talvivaara.com, tuotantoprosessi
  7. [1], Talvivaara.com, biokasaliuotuksen edut
  8. a b c d e Mineralresourcesforum.org
  9. Ymparisto.fi
  10. [2]
  11. Tarkastusvirasto vaatii ikivanhaan kaivoslakiin perusteellista uudistusta, Helsingin Sanomat 15.11.2007, B6
  12. Kaivostoiminnan valvonta nykyaikaan Helsingin Sanomat 19.11.2007 A2
  13. Tapani Veistola: Kaivoslaki kaipaa pikaista uudistamista. (Mielipidekirjoitus) Helsingin Sanomat, 19.6.2008, s. C 6. www-versio (maksullinen) Viitattu 7.10.2008.
  14. Edu.fi, viitattu 20.5.2012
  15. Anna-Stina Nykänen, Kaivosten klassikot, Helsingin Sanomat 20.5.2012 sivu D 7

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]