Rikastushiekkojen ja peittomateriaalien vedenpidätysominaisuuksien tutkiminen ja hyödyntäminen kaivannaisjätealueiden sulkemisratkaisuissa
Mölsä, Teemu (2025-08-26)
Rikastushiekkojen ja peittomateriaalien vedenpidätysominaisuuksien tutkiminen ja hyödyntäminen kaivannaisjätealueiden sulkemisratkaisuissa
(26.08.2025)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025090193587
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025090193587
Tiivistelmä
Sulfidimalmehin liittyvän kaivostoiminnan suurimpia haasteita ovat sulfidimineraalien hapettuminen ja niistä aiheutuvat happamat valumavedet, joita syntyy tyypillisesti kaivosten rikastushiekka-alueilla. Sopivien peittomateriaalien valinta on avainasemassa, kun halutaan ehkäistä kaivostoiminnasta aiheutuvia haitallisia ympäristövaikutuksia. Sekundääriset peittomateriaalit edistävät kestävän kiertotalouden mallia, kun primääristen materiaalien käyttötarve vähenee.
Tutkimuksen taustalla ovat Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) SMARTT (2021-2024, GTK:n omarahoitteinen hanke), KAIVASU (2019-2021, Euroopan aluekehitysrahaston hanke A75259) ja SuWa (2024-2027, GTK:n omarahoitteinen hanke) -projektit. Näissä projekteissa on kehitetty ja kehitetään osaamista kaivannaisjätealueiden peittorakennetutkimuksissa, sekä niissä on pilotoitu erilaisten sekundääristen raaka-aineiden soveltuvuutta kaivannaisjätteen peittomateriaaliksi lysimetrikokein Särkiniemen ja Hituran kaivosalueilla. SMARTT- projektin yhtydessä Geologian tutkimuskeskukselle hankittiin HYPROP-2 ja KSAT laitteistot vedenpidätys ja -johtavuusominaisuuksien tutkimiseksi.
Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin Hituran kaivoksen rikastushiekan ja peittomateriaaleina käytetyn moreenin sekä sekundääristen kuitusavien vedenpidätys ja vedenjohtavuusominaisuuksia HYPROP-2 ja KSAT-laitteistoilla. Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida laitteistojen soveltuvuutta peittorakennetutkimuksiin sekä kerätä tietoa tutkimuksessa mukana olleiden näytteiden hydrologisista ominaisuuksista. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että laitteistot soveltuvat peittorakennetutkimuksiin sekä eri materiaalien hydrologisten ominaisuuksien määrittämiseen. Laitteistojen käytössä korostui erityisesti niissä käytettävän veden laatu sekä HYPROP-2 -laitteen onnistunut ilmaus.
Laitteistoilla kerätyn datan perusteella voitiin myös todeta, että Hituran rikastushiekka-alueella käytetyt peittomateriaalit soveltuvat mahdollisesti happoa tuottavan rikastushiekan peittämiseen rajoittamalla hapen kulkeutumista rikastushiekkakerrokseen. Kuitusavista toinen jäi vedenjohtavuudeltaan alle vaaditun rajan alhaisen virtaaman peitoissa, mutta toimisi vettä pidättävänä kerroksena OPA-sakan tavoin korkean vedenpidätyskyvyn johdosta. Myös tutkimuksessa mukana ollut Hituran ulkopuoleinen orgaaninen aines soveltuisi hydrologisilta ominaisuuksiltaan peittorakenteeksi, korkean vedenpidätyskyvyn ja alhaisen vedenjohtavuuden johdosta. Lisäksi tutkimuksessa laitteistoilla kerättyä dataa pystyy hyödyntämään sellaisenaan hydrologisessa mallinnuksessa esimerkiksi HYDRUS-1D mallinnussovelluksessa.
Tutkimuksen taustalla ovat Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) SMARTT (2021-2024, GTK:n omarahoitteinen hanke), KAIVASU (2019-2021, Euroopan aluekehitysrahaston hanke A75259) ja SuWa (2024-2027, GTK:n omarahoitteinen hanke) -projektit. Näissä projekteissa on kehitetty ja kehitetään osaamista kaivannaisjätealueiden peittorakennetutkimuksissa, sekä niissä on pilotoitu erilaisten sekundääristen raaka-aineiden soveltuvuutta kaivannaisjätteen peittomateriaaliksi lysimetrikokein Särkiniemen ja Hituran kaivosalueilla. SMARTT- projektin yhtydessä Geologian tutkimuskeskukselle hankittiin HYPROP-2 ja KSAT laitteistot vedenpidätys ja -johtavuusominaisuuksien tutkimiseksi.
Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin Hituran kaivoksen rikastushiekan ja peittomateriaaleina käytetyn moreenin sekä sekundääristen kuitusavien vedenpidätys ja vedenjohtavuusominaisuuksia HYPROP-2 ja KSAT-laitteistoilla. Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida laitteistojen soveltuvuutta peittorakennetutkimuksiin sekä kerätä tietoa tutkimuksessa mukana olleiden näytteiden hydrologisista ominaisuuksista. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että laitteistot soveltuvat peittorakennetutkimuksiin sekä eri materiaalien hydrologisten ominaisuuksien määrittämiseen. Laitteistojen käytössä korostui erityisesti niissä käytettävän veden laatu sekä HYPROP-2 -laitteen onnistunut ilmaus.
Laitteistoilla kerätyn datan perusteella voitiin myös todeta, että Hituran rikastushiekka-alueella käytetyt peittomateriaalit soveltuvat mahdollisesti happoa tuottavan rikastushiekan peittämiseen rajoittamalla hapen kulkeutumista rikastushiekkakerrokseen. Kuitusavista toinen jäi vedenjohtavuudeltaan alle vaaditun rajan alhaisen virtaaman peitoissa, mutta toimisi vettä pidättävänä kerroksena OPA-sakan tavoin korkean vedenpidätyskyvyn johdosta. Myös tutkimuksessa mukana ollut Hituran ulkopuoleinen orgaaninen aines soveltuisi hydrologisilta ominaisuuksiltaan peittorakenteeksi, korkean vedenpidätyskyvyn ja alhaisen vedenjohtavuuden johdosta. Lisäksi tutkimuksessa laitteistoilla kerättyä dataa pystyy hyödyntämään sellaisenaan hydrologisessa mallinnuksessa esimerkiksi HYDRUS-1D mallinnussovelluksessa.