Kaivannaisalan ympäristöpäivät 15 16.9.2009 Lappeenranta 1
Luonnonkiven kriteerit - Eheys - Vähän rakoja, suuri blokkikoko - Tasalaatuisuus - Tasavärinen ja rakenteinen - Ulkonäkö - Mahdollisimman vähän haitallisia mineraaleja, jotka aiheuttavat esim. värimuutoksia tai ruostetta - Louhinnan tarkoitus on irrottaa kivi varovasti ja mahdollisimman suurina kappaleina - Luonnonkivituotannon sivukivi on käytännössä samaa ainesta kuin varsinainen tuotekin. - Sivukiveksi joutuva aines on yleensä joko lohkarekooltaan liian pientä tai siinä on jokin esteettinen virhe (esim. värivirhe) 2
Luonnonkiven kriteerit / eheys GRANIITTILOHKAREEN RAAKAMITAT / NYKYINEN TUOTEKOKO LEVEYS 130-195 PITUUS 240-345 PAKSUUS 80-240 KOKO: PAINO: 2,0-12,0 MYYNTI KUUTIOMETRIÄ 5500 35 000 kg 3
Luonnonkiven kriteerit / tasalaatuisuus ja ulkonäkö Rapakivigraniitti Rapakivigraniitti Graniitti Diabaasi Liuske Vuolukivi 4
Luonnonkiven louhinta / kovat kivet 5
Luonnonkiven louhinta / pehmeät kivet (vuolukivi) 6
7
Luonnonkiven kriteerit / kestävyysominaisuudet Kiven käyttöominaisuudet Mekaaninen kestävyys Mekaaninen puristus ja taivutus Mekaaninen kulutus Lämpötilan vaihtelu ja lämpölaajeneminen Pakkanen Auringon lämpövaikutus Tilavuuden muutokset Suolan kiteytyminen kiveen Pitkäaikainen kestävyys Mekaaninen rapautuminen Kemiallinen kestävyys SO 2 + vesi Värjäytyminen Kemiallinen rapautuminen 8
Luonnonkiven kriteerit / kestävyysominaisuudet Mekaanisten ja fysikaalisten ominaisuuksien ero päätuotteessa ja sivutuotteessa P = Päätuote S = Sivukivi 0,14 0,12 0,10 Vedenimukyky P (%) Vedenimukyky S (%) 0,08 % 0,06 0,04 0,02 0,00 Graniitti Rapakivigraniitti Gneissi Musta kivi (Itä-Suomen luonnonkivialan koulutus- ja tutkimusympäristön kehittäminen hanke 2005 2007) 9
Luonnonkiven kriteerit / kestävyysominaisuudet Mekaanisten ja fysikaalisten ominaisuuksien ero päätuotteessa ja sivutuotteessa P = Päätuote S = Sivukivi 25,00 20,00 Taivutusmurtolujuus P (MPa) Taivutusmurtolujuus S (MPa) 15,00 MPa 10,00 5,00 0,00 Graniitti Rapakivigraniitti Gneissi Musta kivi (Itä-Suomen luonnonkivialan koulutus- ja tutkimusympäristön kehittäminen hanke 2005 2007) 10
Luonnonkivituotannon sivukivien ympäristökelpoisuus - Luonnonkivituotannon sivumateriaalien ympäristökelpoisuuteen vaikuttavia tekijöitä voivat olla: raskasmetallien ja/tai arseenin esiintyminen ja vapautuminen kivistä happamien valumavesien muodostuminen kuitumineraalien esiintyminen kivien radioaktiivisuus - Ominaisuudet riippuvat louhittavasta kivilajista - Lähes kaikki nykyisen kotimaisen luonnonkivituotannon sivukivet ovat luonteeltaan ympäristökelpoisia ja inerttejä geologisista syistä, jotka johtuvat luonnonkivien valintakriteereistä (Itä-Suomen luonnonkivialan koulutus- ja tutkimusympäristön kehittäminen hanke 2005 2007) - Joihinkin kivilajeihin liittyy luontaisesti mahdollisuus raskasmetallien, arseenin ja rikin korkeampiin pitoisuuksiin, mikä voidaan selvittää tapauskohtaisesti 11
Luonnonkivituotannon hyötykäyttöön soveltuvat sivukivet - Ominaisuuksiensa puolesta luonnonkivituotannon kivet soveltuvat hyvin erilaisiin hyötykäyttötarkoituksiin - Kiviaineskäyttö - Ympäristörakentamisen kohteet - Tien- ja radan rakentaminen - Satamarakentaminen - Teollisuusmineraalien raaka-aineena - Esim. kvartsi, maasälpä, talkki - Sivukivien käyttökelpoisuutta pitää arvioida käyttötarkoituksen perusteella 12
Sivukivien hyötykäyttö kiviaineksena - Luonnonkivitoiminnan sivukivi soveltuu kivilajina yleensä kiviainekseksi - Luonnonkivellä suuri lohkarekoko - Sivukivestä tuotetulla kiviaineksella korkeammat murskauskustannukset kuin louhitulla kiviaineksella Kuva: Olavi Selonen 13
Sivukivien hyötykäyttö kiviaineksena - Luonnonkivitoiminnan sivukivi ei useinkaan sijoitu käyttökohteiden lähelle, mistä johtuen kuljetuskustannuksilla on suuri vaikutus tuotteen kokonaishintaan - Paikallinen käyttö esim. tienparannusmateriaalina Toiminto Kustannus [ /m 3 ] % -osuus Lastaus louhimolla 1,6 Murskaus murskausasemalla 4,9 Materiaalin käsittelykulut 6,5 20 % Kuljetus murskausasemalle 10,8 Lastaus autoihin murskausasemalla 0,4 Maantiekuljetus 14,6 Kuljetuskustannukset 25,8 80 % Kokonaiskustannukset 32,3 100 % 14
Sivukivien hyötykäyttö kiviaineksena Kuva: Olavi Selonen 15
Sivukivien hyötykäyttö teollisuusmineraalien raaka-aineena Mineraalirikasteiden erottaminen Vaahdotuskokeet Kvartsi, maasälpä, talkki kaasu, ilma M energia Vaahtopatja rikaste nestefaasi (typ.vesi) kuplasto kiintoaine jäte 16
Sivukivien hyötykäyttö teollisuusmineraalien raaka-aineena Rikastuskokeet: kvartsin ja maasälvän erottaminen graniitista Yleinen virtauskaavio maasälpä- ja kvartsivaahdotuksille Kiillevaahdotus Maasälpävaahdotus jauhatus Kiille J Kvartsi ER Kvartsirikaste Näyte tankomylly 1,5 kg Kiille ER Maasälpä ER Kvartsi KJ Kiille KR Kiille KJ Maasälpä KJ1 Maasälpä KR1 Maasälpä KJ2 Maasälpärikaste 17
Sivukivien hyötykäyttö teollisuusmineraalien raaka-aineena Rikastuskokeet: kvartsin ja maasälvän erottaminen graniitista - Kvartsirikasteiden kemiallisia koostumuksia Koe n:o SiO 2 Al 2 O 3 FeO (näyte) % s-% % s-% % s-% 1 (7S) 93,8 43,7 1,18 3 0,55 7,4 1, ei-magn. jae 97,1 0,59 0,05 8 (7S) 90,2 50 3,98 12,3 0,7 11,4 12 (7S) 90,2 48,9 3,81 11,4 0,53 8,2 2 (13S) 91,8 58,2 3,18 13,8 0,25 6,7 9 (13S) 92,9 57 2,59 11 0,24 6 13 (13S) 91,3 60,3 4,17 19 0,32 8,3 4 (16S) 85,8 61,8 7,19 33,9 0,56 22,5 6 (16S) 89,9 53,9 4,67 17,2 0,53 17 14 (16S) 89,1 55,4 5,29 19,9 0,53 14,8 17 (16S) 96,07 31,9 0,38 0,8 0,05 0,6 17 / ei-magn. (16S) 96,3 30,4 0,21 0,4 0,01 0,1 19 (16S) 96,49 41,2 0,88 2,3 0,19 3,3 19 / ei-magn. (16S) 97,1 38,2 0,64 1,5 0,03 0,5 3 (19S) 78,9 53,8 19,5 60,7 4,13 44,5 3, ei-magn. jae 88,3 6,26 0,11 7 (19S) 74,3 70,6 11,1 53,3 3,47 49 11 (19S) 72,9 75,1 11,5 60,4 3,92 59,1 16 (19S) 97,27 24,5 0,09 0,1 0,16 0,5 16 / ei-magn. (19S) 97,5 23,1 0,05 0,1 0,01 0 18 (19S) 95,22 32,5 1,05 1,8 0,95 4,4 18 / ei-magn. (19S) 97,2 22,4 0,63 0,7 0,05 0,2 5 (29S) 90,5 46,1 3,86 10,2 1,07 25,7 10 (29S) 91 47,1 4,17 11,3 0,94 22,5 15 (29S) 90,3 46,4 4,05 10,8 1,03 24,1 18
Sivukivien hyötykäyttö teollisuusmineraalien raaka-aineena Rikastuskokeet: kvartsin ja maasälvän erottaminen graniitista rikasteen kvartsipitoisuus vs. syötteen kvartsipitoisuus 100 90 80 70 60 kvartsi % 50 40 syötenäytteet rikasteet 30 20 10 0 7S 13S 16S 19S 29S 1 2 3 4 5 näyte 19
Esimerkkejä hyötykäytöstä / ympäristörakentaminen Kuva: Olavi Selonen 20
Esimerkkejä hyötykäytöstä / ympäristörakentaminen Kuva: Olavi Selonen 21
Esimerkkejä hyötykäytöstä / ympäristörakentaminen Kuva: Olavi Selonen 22
Esimerkkejä hyötykäytöstä / satamarakentaminen Kuva: Olavi Selonen 23
Esimerkkejä hyötykäytöstä / ympäristörakentaminen Kuva: Olavi Selonen 24
Sivukivien hyötykäyttöön vaikuttavia tekijöitä - Luonnonkiviteollisuuden sivukivi on luokiteltu EY:n tuomioistuimen päätöksellä jätteeksi (C-9/00 18.4.2002) koska sille ei ole olemassa varmaa jatkokäyttökohdetta - Sivukiven hyödyntämiseen vaikuttavat EU:n jätedirektiivit (2006/12/EY, 2008/98/EY) ja Kaivannaisjätedirektiivi (2006/12/EY) - Kaivannaisjätedirektiivi (2006/12/EY) -> Kaivannaisjäteasetus (379/2008) -> Kaivannaisjätteen jätehuoltosuunnitelma - Luonnonkivituotannon sivukiven mahdollinen määrittely pysyväksi jätteeksi voisi helpottaa hyötykäyttömahdollisuuksia 25
Sivukivien hyötykäyttöön vaikuttavia tekijöitä -Mahdollinen jätestatuksen poistuminen luonnonkivituotannon sivukiveltä (Jätedirektiivi 2008/98/EY) -End of Waste kriteerit -Artiklan 6 jätteeksi luokittelun päättymisestä mukaan tietyt jätteet lakkaavat olemasta jätteitä, kun ne ovat käyneet läpi hyödyntämistoimen kierrätystoimet mukaan lukien ja ovat seuraavien edellytysten perusteella laadittujen arviointiperusteiden mukaiset; ainetta tai esinettä käytetään yleisesti tiettyyn tarkoitukseen aineelle tai esineelle on olemassa markkinat tai kysyntää aine tai esine täyttää tiettyjen tarkoitusten mukaiset tekniset vaatimukset ja on tuotteisiin sovellettavien olemassa olevien säännösten ja standardien mukainen aineen tai esineen käytöstä ei aiheudu haitallisia kokonaisvaikutuksia ympäristölle ja terveydelle 26