TP3: Kaivannaisjätteiden hyötykäyttömahdollisuuksien ja raaka-ainepotentiaalin lisääminen

 

 

Tulossa...

 

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää haitta-aineiden liukoisuutta ja niitä sisältävien sivukivien hyötykäyttömahdollisuuksia kaivosalueella ja sen ulkopuolella. Lisäksi selvitettiin kuinka kiviaineksen raekoko vaikuttaa haitta-aineiden liukenemiseen, sekä serpentiniittiaineksen soveltuvuutta happoa tuottavan sivukiviaineksen peittomateriaaliksi.

Tutkimus suoritettiin pitkäkestoisten lysimetrikokeiden avulla, joiden materiaaleina käytettiin Kevitsan Ni-Cu-kaivoksen vähärikkistä (S< 0,3 %) sivukiveä, sekä Hituran Ni-kaivoksen serpentiniitti- ja kiillegneissikasan aineksia. Lysimetritestit asennettiin Kuopion GTK:lle, jossa niiden läpi suotautunutta sadevettä monitoroitiin loppuvuodesta 2015 loppuvuoteen 2017.

Kevitsan sivukivissä haitta-aineet, erityisesti Ni ja Cu, olivat pääasiassa sitoutuneet sulfideihin. Haitta-aineiden mobilisoituminen oli siis vahvasti sidoksissa sulfidien hapettumiseen. Lysimetritestien perusteella haitta-aineiden liukeneminen kahden vuoden seurantajakson aikana oli vähäistä. Kuvassa 1 on esitetty nikkelin pitoisuuksia lysimetrien suotovesissä seurantajakson aikana. Tuloksissa näkyy alun ”first flush” –ilmiö, jonka jälkeen pitoisuudet tasoittuvat matalalle tasolle. Kaksi vuotta saattaa kuitenkin olla liian lyhyt aika esimerkiksi Ni-sulfidi pentlandiitin hapettumisen käynnistymiselle, joten lysimetrien seurantaa tulisi vielä jatkaa, tai mineraalien liukenemista arvioida geokemiallisen mallinnuksen avulla.

Sivukiviaineksen raekoolla näyttää olevan yhteys haitta-aineiden liukenemiseen. Mitä enemmän aines sisältää hienoainesta, sen enemmän aineksella on reaktiivista pinta-alaa, joka lisää liukenevien ainesten määrää. Näin ollen on suositeltavaa, että haitta-aineita sisältäviä kiviaineksia käytetään mahdollisimman suuressa raekoossa, ja minimoidaan hienoaineksen määrä.

Hituran kiillegneissiaineksen haitta-aineet, kuten Co, Ni ja Cu, olivat liukoisemmassa muodossa, kuin Kevitsan kiviaineksessa. Pääasiassa haitta-aineet olivat sitoutuneet sulfideihin, mutta osin (noin 15-20 %) myös oksalaatti- ja asetaatti-uuttoisiin fraktioihin, jotka sisältävät esimerkiksi sekundaariset Fe-oxyhydroksidit ja heikommin kemiallisesti sitoutuneet faasit ja pintakompleksit. Tulosten perusteella näyttää siltä, että haitta-aineita on vapautunut runsaasti alkuperäisestä muodostaan esimerkiksi sulfidien hapettumisen seurauksena ja niitä on adsorboitunut tai saostunut herkemmin liukenevina sekundäärisinä mineraaleina (esimerkiksi götiitti). Verrattuna muihin näytteisiin, suhteellisen suuri osa (1,7 %) nikkelistä oli myös vesiliukoisessa, eli hyvin biosaatavassa muodossa. Lysimetrien suotovesi oli hapanta ja haitta-ainepitoisuudet hyvin korkeita kiillegneissinäytteiden osalta (Kuva 2). Tutkimuksen perusteella Hituran kiillegenissikasan häiritseminen, esimerkiksi muotoilemalla kasan pintaa, saattaa aiheuttaa haitta-aineiden mobilisoitumista ympäröivään vesistöön. Heikkojen ympäristöominaisuuksiensa vuoksi kiillegneissiaines ei myöskään sovellu maarakennuskäyttöön, edes kaivosalueella.

Laboratoriotestien perusteella myös Hituran serpentiniittiaineksessa haitta-aineet olivat suhteellisen liukoisessa muodossa. Lysimetrin suotovedet olivat kuitenkin lievästi emäksisiä ja metallipitoisuudet alhaisia (kuva 2). Lysimetritulosten perusteella serpentiniittikasan häiritseminen ei näytä johtavan samanlaiseen haitta-aineiden mobilisoitumiseen, kuin kiillegnenissikasan kohdalla. Ympäristöominaisuuksiensa puolesta serpentiniittiä voisi hyödyntää maarakennuksessa kaivosalueella, mutta sen heikot geotekniset ominaisuudet luultavasti vähentävät käyttömahdollisuuksia. Lisäksi serpentiniitin haitta-aineet saattavat mobilisoitua happamissa olosuhteissa, joten aineksen sijoittaminen esimerkiksi kiillegneissikasan happaman suotoveden vaikutusalueelle ei ole suotavaa.

Kiillegneissin päälle asennetulla serpentiniittipeitolla ei näyttänyt olevan merkittävää vaikutusta suotoveden laatuun (kuva 2) seurantajakson aikana. Serpentiniitti voisi sopia esimerkiksi kiillegneissikasan pinnan muotoiluun.