Mineraalivarantojen ja -varojen määrittely

Joissain maissa on erityisiä määritelmiä ja mineraalivaroille ja -varannoille. Näitä on yritetty yhdenmukaistaa kansainvälisesti.nEsimerkiksi Australaasian Joint Ore Reserves Committee (JORC) on luonut koodiston Australasian Code for Reporting of Exploration Results, Mineral Resources and Ore Reserves (the JORC Code), joka asettaa minimistandardit, suositukset ja suuntaviivat tutkimustulosten, mineraalivarojen sekä malmivarojen julkiselle raportoinnille Australaasiassa. Australian Securities Exchange ja New Zealand Stock Exchange -pörsseissä listattujen yhtiöiden pitää tehdä malmivarojen ja mineraalivarantojen julkinen raportointi käyttäen JORC-koodia (http://www.jorc.org/).

Kanadassa Canadian Institute of Mining, Metallurgy, and Petroleum (CIM) on luonut standardit mineraalivarantojen ja mineraalivarojen luokittelemiseksi. Luokka, johon varantoarvio sijoitetaan, riippuu mineraaliesiintymästä saatavilla olevan geologisen tiedon luottamustasosta, esiintymästä saatavana olevan mittaustiedon laadusta ja määrästä, esiintymästä kehitetyn teknisen ja taloudellisen informaation yksityiskohtien tasosta sekä ko. tietojen tulkinnasta. Katso lisätietoja CIM standardeista osoitteessa http://www.cim.org/ UserFiles/File/CIM_DEFINITON_STANDARDS_Nov_20 10.pdf.

Venäjän varantoja ja varoja koskevat tiedot julkaistaan usein Neuvostoliiton varantoluokitusjärjestelmän mukaan, joka on edelleen käytössä monissa entisen Neuvostoliiton maissa. Ajoittain ne annetaan myös JORC-järjestelmän mukaan perustuen länsimaisten yhtiöiden tekemiin analyyseihin. Joskus on epäselvää, onko varannot raportoitu malmi- vai mineraalisisällön mukaan. On myös usein epäselvää, mikä varantomäärittely on käytössä, sillä Neuvostoliitosta periytyvä järjestelmässä on useita tapoja varanto-termin määrittelylle, ja näistä määrittelyistä riippuu millainen osuus varannoista lasketaan mukaan. Neuvostoliiton varantoluokitusjärjestelmässä on esimerkiksi luokat A, B, C1 ja C2, jotka edustavat tutkimustietoon perustuvaa lisääntyvästi yksityiskohtaista tietoa mineraaliesiintymästä, mutta sen lisäksi järjestelmään kuuluu muita alaluokkia.

JORC NI 43-101 koodi

 

Sotkamo Silver soveltaa SveMin'in ja FinnMin'in raportointisääntöjä julkisille kaivos- ja malminetsintäyhtiöille. Sotkamo Silver on päättänyt raportoida mineraalivarat ja malmivarat kansainvälisesti hyväksytyn JORC tai NI 43-101-koodin mukaan. Yhtiö soveltaa International Financial Reporting Standards-järjestelmää (IFRS) Euroopan unionin hyväksymällä tavalla.

Malmitutkimus

Malmitutkimusgeologiaa voidaan tehdä olemassaolevien kaivosten lähellä tai alueilla, missä ei ole mitään merkkejä aiemmasta kaivostoiminnasta, mutta kaikki työt on tehtävä tutkimus- ja kaivoslupien puitteissa. Malmitutkimusgeologit käyttävät paljon erilaisia tietoja sen määrittämiseksi, missä malmia voi löytyä. Tietokokonaisuudet voivat olla hyvinkin suuria ja monimutkaisia ja vaativat tietokoneita datankäsittelyyn ja tiedon näyttämiseen sellaisessa muodossa, että sitä voidaan analysoida. Geologien käytettävissä on suuri määrä kehittynyttä geologista, geokemiallista ja geofysiikka teknologiaa, jotta yritykset ja tutkijat voivat lisätä ymmärtämystään pinnan alla olevista kallioista.

Malmitutkimuksen voi aloittaa tutkimalla ilmakuvia, julkaistuja geologisia karttoja ja alueella aiemmin työskennelleiden geologien kirjoittamia raportteja. Lohkareiden tai maanalaisten mineralisaatioiden magneettisten ja sähköisten ominaisuuksien vaihtelun mittaamiseksi voidaan tehdä geofysikaalisia tutkimuksia maassa tai ilmassa. Tietokonemalleilla löydetään mahdolliset kohteet määrittämällä alueita, jotka suurella todennäköisyydellä sisältävät malmitasoista kiveä. Alueella pitäisi samanaikaisesti olla alhainen luottamustaso riittämättömän tiedon takia (ei riittävästi kairanreikiä), eli malmin olemassaoloa ei ole vielä näytetty.

 Kun geologit ovat arvioineet ja analysoineet kaikki nämä tiedot, ensivaiheen kairausohjelma voidaan tehdä maanalaisen malmipitoisuuden määrittämiseksi. Kun anomaalisten metalliarvojen alue on määritetty, Reverse Circulation (RC) -kairauskonetta voidaan käyttää näytteenkeräykseen syvemmältä, aina 800 m asti. Timanttikairausta voidaan myös käyttää, jolloin päästään yli 1000 metriin. Timanttikairaus on kallista, mutta tuottaa sylinterimäisiä kairasydämiä jotka antavat arvokasta tietoa kalliosta ja mineralisaatiosta.

Jos mineralisaatio löytyy, lisäkairauksia tehdään kunnes malmion muoto ja koko tunnetaan. Malmiosta pitää kerätä suuri määrä tietoa ennen kuin sitä voidaan louhia. Tämän työn tekevät resurssinmäärittelygeologit. Jos kairauksella ei löydy kaivostoimintaan riittävää malmimineralisaatiota, alue on kunnostettava alkuperäisen tilaansa. Tämä edellyttää kairausreikien pantojen poistamista, reikien jälkitäyttöä ja kairauspaikan käsittelyä siten, että kasvit pääsevät juurtumaan.


Mittausdata

Mittausdataa saadaan kairaamalla tai poraamalla. Tyypillisesti käytetään kahta kairauslaitteita:

  • 'Reverse Circulation' (RC) iskukaira kairatangon sisäisellä soijan poistolla (poraus)

  • Timanttikaira (kairaus)

RC-pora jauhaa kiven ja nostaa näytteet kairatangon läpi korkeapaineisen ilman avulla. Jauhettu kivi säilytetään pölynkerääjässä, missä näyte jaetaan osiin. Jaotellut näytteet lähetetään sitten laboratorioon metalli- ja rikkianalyysiin. Näytteistä määritellään myös kallion tyyppi, muunnokset ja rakenne.

Geologit testaavat myös kairasydämet. Sydän halkaistaan timanttisahalla. Senjälkeen sydän pakataan ja lähetetään laboratorioanalyysiin .

Kaikesta tästä tiedosta generoidaan tietokonemalli malmin jakautumasta, kivilajeista ja metallipitoisista rakenteista

Kairauksen jälkeen geologinen malli päivitetään. Päivityksessä määritellään uudelleen alueen pitoisuudet, mineralisaatiomäärä ja luottamustaso. Arviot tehdään monimutkaisilla tietokonealgoritmeilla, jotka etsivät kairaustietoja tuotetun mallin puitteissa ja arvioivat malmilohkojen pitoisuudet perustuen algoritmiin ohjelmoituihin geologisiin olettamuksiin.

Tuotantogeologia

Tuotantogeologi vastaa siitä mineraalipitoisuudesta ja malmin määrästä, joka louhitaan malmisuonista päivittäin. Hänen on myös varmistettava että kaikki malmi tuodaan kaivoksesta jalostuslaitokselle. Malmisuonien löytämiseksi kaivosgeologi suunnittelee kairaukset ja ottaa näytteitä kaivoksen alla olevasta kivestä. Reiät kairataan esimerkiksi 10 metrin välein suonen suuntaisesti ja 8 metrin välein poikittain. Näytteet otetaan 1-2 metrin välein kairanreiästä. Ne toimitetaan sitten laboratorioon analysoitavaksi.

Kun analyysitulokset saadaan laboratoriosta, geologi piirtää kunkin kairanreiän sijainnin kaavapiirrokseen. Kaavapiirroksesta tuotetaan kartta, jossa näkyy missä malmisuonet sijaitsevat. Tästä kartasta määritellään louhittavan malmin määrä ja hopeapitoisuus. Tätä karttaa käyttävät kaivosinsinöörit, jotka kairaavat ja räjäyttävät kallion räjähdysaineella, jotta kallio voidaan irrottaa ja lastata kauhakuormaajalla. Kaivosinsinöörit käyttävät karttaa myös, jotta malmi kuljetetaan murskaimelle ja hylkykivi omaan kasaansa.

Kaivosgeologi tekee yhteistyötä kairaus- ja räjäytysinsinöörin kanssa jotta löydettäisiin paras tapa räjäyttää malmi kalliosta.

Kaivosmittaajat kartoittavat malmisuonien rajoja käyttäen laitteistoa joka saa koordinaatit satelliitista tai maanalaisista merkinnöistä.

Kaivosgeologi tekee yhteistyötä kaivosinsinöörin kanssa, jotta kaikki malmisuonet tulevat louhituksi. Kaivosgeologin tehtävänä on määritellä tapa, jolla malmisuonet lastataan kuormaajilla. He istuvat usein kuormaajissa ohjaajan kanssa varmistaakseen että jalostukseen menee vain malmia, ja että sivukivi viedään jätekasaan.

Kaivosgeologi tekee yhteistyötä myös metallurgin kanssa avustaakseen siinä, että jalostuksessa saadaan maksimimäärä hopeaa malmista. Geologi informoi metallurgia malmisuonten hopeapitoisuudesta ja rikin määrästä.

Sen jälkeen kun malmi on jalostettu, geologi vertaa louhitun malmin estimaatteja talteen saatuun metallimäärään. Tätä kutsutaan täsmäytykseksi. Geologi tekee tämän tutkimuksen, jotta havaittaisiin, onko malmin paikallistamisessa ja louhimisessa ongelmia.

 

Louhinta

Avolouhos vaatii huomion kiinnittämistä geologiaan, geotekniseen suunnitteluun,  maansiirron, kairausten ja räjäytysten ajoitukseen sekä turvallisuuteen. Jatkuvan seurannan ja parannusten avulla pyritään kaikilla avolouhinnan osa-alueilla hallitsemaan ja vähentämään kustannuksia sekä parantamaan malmin louhimista maasta turvallisimmalla ja tehokkaimmalla tavalla.

Avolouhinnan toimenpidesarja:

  • tunnistetaan mineraalivara
  • louhitaan malmi
  • kuljetetaan malmi käsiteltäväksi rikastuslaitokselle, jossa siitä tuotetaan metallikonsentraattia

Toimenpiteet muodostavat tapahtumasyklin, jossa jokainen syklin kierto vastaa louhoksen syventymistä yhdellä penkereellä (vastaa 10 metriä).

 

Louhintakaavion ja räjäytysten suunnittelu

Ennen kuin yhtään reikää porataan tai kalliota louhitaan, varmistetaan kattavalla suunnittelulla, että louhintaprosessi menee sujuvasti ja niin turvallisesti kuin mahdollista. Kaivossuunnitteluinsinöörit suunnittelevat räjäytysten koon ja muodon yhdessä geologien, kairaus- ja räjäytysinsinöörien kanssa.

  • malmin sijainti penkereess
  • aikaisempi ty
  • murskaimen malmille asettamat vaatimukse

Kaikki osapuolet tarkistavat suunnitelmat ja aikataulut, ja kun niistä on sovittu, voidaan louhinta aloittaa.

 

Maanalainen louhinta

Maanalainen kovan kallion louhinta tarkoittaa erilaisia maanalaisen louhinnan menetelmiä, joita käytetään kovien mineraalien kaivamisessa. Tällä tarkoitetaan pääasiassa niitä mineraaleja, jotka sisältävät metalleja, kuten kulta-, kupari-, sinkki-, nikkelimalmeja, mutta myös jalokiviä, esimerkiksi timantteja, sisältäviä malmeja.

Maanalaiseen malmiin päästään käsiksi kaivostunnelista, joka on kalteva laskeutuva kuilu.

  • Tunneli voi olla spiraalitunneli joka kiertää joko esiintymän kyljessä tai sen ulkopuolella. Tunneli alkaa suuleikkauksesta, joka on tunnelin liittymä pintaan. Riippuen pintamaan määrästä ja kallioperän laadusta, saatetaan turvallisuussyistä tarvita teräsrumpua. Tunnelin voi myös aloittaa avolouhoksen seinämästä

  • Kaivoskuilut ovat malmioon liittyviä pystysuoria kaivauksia. Niitä käytetään malmioissa kun maansiirtoautolla pintaan tuominen ei ole taloudellisesti kannattavaa vaan käytetään malmihissiä. Kuilukuljetus on kustannustehokkaampaa kuin autokuljetus, ja kaivoksessa voi myös olla molemmat tavat käytössä

Tunneli aloitetaan usein avolouhoksen pystyseinämästä, kun malmion pitoisuus sallii maanalaisen louhinnan, mutta poistosuhde on tullut liian suureksi avolouhokselle. Tunneleita rakennetaan usein myös hätäpääsyksi maanalaiselle työmaalle ja keinona siirtää isoja laitteita työmaalle.

 

Malmin tavoittaminen

Tasoja kaivetaan vaakasuoraan tunnelista tai kuilusta malmioon. Senjälkeen tasosta kairataan malmioon kohtisuoraan tasoa vastaan.

Valmistavassa louhinnassa kaivetaan lähes ainoastaan sivukiveä jotta päästäisiin käsiksi malmioon. Tuotantolouhinta jakautuu kahteen metodiin: lyhytreikälouhinta ja pitkäreikälouhinta. Lyhytreikälouhinta on samanlaista kuin kehityslouhinta, mutta se tehdään malmiossa. Pitkäreikälouhintaan on useita vaihtoehtoisia tapoja. Yleensä pitkäreikälouhinta edellyttää kahta toimintatasoa malmiossa maan alla eri korkeuksilla, tavallisesti 15-30 metrin välein. Kahden toimintatason väliin porataan räjäytysreiät. Reiät räjäytetään ja malmi poistetaan alemmalta toimintatasolta

 

Malminkäsittely

Malminkäsittelyssä on useita vaiheita:

  1. Murskaus
  2. Jauhatus
  3. Rikastus / Vaahdotus

 

Murskaus

Murskauksessa malmi syötetään murskauslaitokseen. Yleensä maansiirtoautot kippaavat malmin suoraan murskaimeen.

Jauhatus

Jauhatus on prosessi, joka rikkoo nyrkinkokoiset kivet erittäin hienoon hiukkaskokoon. Tämä tehdään suurilla pyörivillä myllyillä, jotka näyttävät suurilta metallirummuilta. Näitä myllyjä kutsutaan SAG-myllyiksi tai kuulamyllyiksi. Nämä myllyt sisältävät vaihtelevia määriä pieniä tai suuria teräspalloja jotka myllyn pyöriessä iskevät myllyyn syötettävään kiveen. Pallot rikkovat kivet erittäin hienoiksi hiukkasiksi. Prosessiin lisätään vettä, joka siirtää hienot hiukkaset seuraavaan prosessiin.

Kivihiukkasten koko jauhamisen jälkeen on alle millimetrin viidesosa. Näin hienoksi jauhamiseen tarvitaan paljon sähköä.

Kaikki hionnassa muodostunut kivijauhe menee lisätyn veden kanssa jalostukseen. Seosta sanotaan slurriksi. Slurrin siirtämiseen jalostamossa käytetään erityisiä pumppuja.

Vaahdotus rikasatus

Tämä prosessi käyttää kemikaaleja, jotka keräävät metallit väkevöityyn muotoon.

Kemikaalit lisätään jauhatuksesta tulevaan slurriin. Nämä kemikaalit kiinnittyvät slurrin tiettyihin mineraaleihin. Slurri pumpataan suuriin säiliöihin, vaahdotuskennoihin. Vaahdotuskennojen pohjasta pumpataan ilmaa, joka kohoaa slurrin läpi. Lisätyt kemikaalit ovat hydrofobisia niin, että ne kiinnittyvät ilmakupliin ja nousevat pinnalle. Kun kuplat pääsevät pintaan, ne muodostavat cappuccinon kaltaisen vaahdon. Lähes kaikki metalli, kulta, hopea ja muut mineraalit siirtyvät vaahtoon.

Vaahto valuu vaahdotuskennon reunan yli ja kootaan pesijään. Pesijän sisältö pumpataan varastotankkeihin.

Lopuksi varastotankkien sisältö johdetaan tyhjösuodattimen yli. Prosessivesi käytetään uudelleen prosessissa. Korkeapitoinen lopputulos on lähes kuivaa, joten se voidaan kuljettaa varastokasaan, josta se sitten lastataan maansiirtoautoihin ja viedään pasuttamoon jatkokäsittelyyn.

Pohjalle jäävää ainetta kutsutaan rikastushiekaksi. Se tarkoittaa slurria, jossa on enää hyvin alhainen metallipitoisuus.

Rikastushiekka viedään suureen varastoaltaaseen.