Suomen malmityypit

Oksidimalmit

Oksidimalmeilla tarkoitetaan esiintymiä, joissa metalli on sitoutunut hapen kanssa - toisin kuin sulfidimalmeissa, joissa metallit ovat sitoutuneet rikin kanssa. Tällaisia ovat kromimalmit sekä rautamalmit, joissa raudan lisäksi voi esiintyä myös vanadiinia ja titaania. Rautamalmeja voi esiintyä tummissa syväkivissä, jolloin niiden kanssa yleensä esiintyy myös vanadiinia ja titaania (esim. Mustavaara ja Otanmäki), sedimenttikivissä, sekä kuumista liuoksista saostuneissa, nk. IOCG-tyyppisissä esiintymissä (Kolarin esiintymät). Suomen rautaesiintymistä merkittävimpiä ovat Kolarin esiintymät, sekä Mustavaara ja Otanmäki, erityisesti niiden sisältämän vanadiinin takia. Mustavaaran kaivos oli toimiessaan (1976-1985) Länsi-Euroopan suurin vanadiinin tuottaja. Vanadiinia käytetään erityisesti lujien teräslaatujen valmistukseen, joita käytetään mm. työkaluissa (85 % kaikesta vanadiinista). Mahdollisia merkittäviä uusia tulevaisuuden käyttökohteita voivat olla nk. Redox-akut, joihin voidaan varastoida verraten suuria määriä energiaa vaikkapa tuuli- tai aurinkosähkölaitoksista.

Suomen kaikki tunnetut merkittävät kromiesiintymät liittyvät 2450 miljoona vuotta vanhoihin tummiin syväkivimuodostumiin, eli nk. kerrosintruusioihin, joita esiintyy Pohjois-Suomessa. Kromi esiintyy kromiitti nimisessä oksidimineraalissa, yhdessä raudan kanssa, joka on rikastunut muutamien metrien tai kymmenien metrien paksuisiksi kerroksiksi. Näistä merkittävin on Kemin kerrosintruusion kromiesiintymä, jota louhii Outokumpu Oy. Seuraavassa on tarkempi kuvaus Kemin kromikaivoksesta.

Outokumpu Oy:n Kemin kaivos

Ilmakuva Kemin kaivoksesta. Kuva: Outokumpu Oy

Kemin kromimalmi löydettiin v. 1959 ja kaivostoiminta käynnistyi täydessä mitassa v. 1968. Kromimalmi esiintyy keskimäärin 40 m (muutamasta metristä jopa 160 m:iin) paksuna laattana, joka painuu 70 asteen kulmalla alaspäin, ainakin 1 km:n syvyyteen. Louhittavan malmin pituus on n. 1,5 km. Malmia louhittiin vuoteen 2003 asti avolouhoksista, ja vuodesta 2005 alkaen pelkästään maanalaisesta kaivoksesta. Malminlouhinta on ollut pitkään n 1Mt:n luokkaa, ferrokromitehtaan laajennusten jälkeen tuotanto on tarkoitus nostaa asteittain 2,7 Mt:iin. Kaivoksen tunnetut malmivarat ovat n. 33 Mt ja sen lisäksi on arvioitu olevan n. 100 Mt malmia (tuhannen metrin syvyyteen), joten kaivostoiminta tulee jatkumaan Kemissä vielä kymmeniä vuosia. Kromimalmista tuotetaan kahdenlaista rikastetta; palarikastetta ja hienorikastetta, jotka menevät Tornioon, Outokummun ferrokromitehtaalle. kromimalmin rikastusprosessi on varsin yksinkertainen, eikä vaadi esimerkiksi vaahdotusta tai kemikaalien käyttöä: Malmi murskataan n. 1-10 cm kappalekokoon, jonka jälkeen malmi ja sivukivi erotetaan toisistaan raskasnesteellä, joka koostuu vedestä ja ferrosilikasta. Malmimurske jatkaa matkaa toiseen rumpuun jossa on hieman tiheämpää raskasnestettä (vesi+ferrosilika) jolla saadaan eroteltua varsinainen korkean kromipitoisuuden palarikaste. Palarikasteeksi kelpaamaton malmi jauhetaan n. 0,2 mm raekokoon, jonka jälkeen kromiittirakeet erotellaan silikaattimineraalista spiraalierottimissa, veden ja painovoiman avulla. Näin saadaan aikaan korkean kromipitoisuuden omaavaa hienorikastetta, joka pelletoidaan ferrokromin valmistusta varten. Koska kromimalmi ei sisällä käytänössä lainkaan sulfidimineraaleja, ei rikastushiekka-altaisiin päädy happoa tuottavia yhdisteitä tai vesiliukoisia raskasmetalleja. Kromirikaste sulatetaan ja käytetään ruostumattoman teräksen valmistukseen yhdessä kierrätysteräksen (jonka osuus on 70-90 %  tuotetusta teräksestä) ja muiden raaka-aineiden (Ni, Mo) kanssa. Ruostumatonta terästä käytetään mm. rakentamisessa, teollisuuslaitoksissa, kodinkoneissa, keittiötasoissa, jne. Teräksenvalmistuksesta kaivoksesta lopputuotteisiin voit tutustua myös Outokumpu Oy:n esitteessä.

Cu-Zn malmit

Kaaviokuva Atlantin valtameren pohjalle syntymässä oleva kupari-sinkkiesiintymä. Kuva: Harri Kutvonen, GTK.

Suomessa esiintyvät ja hyödynnettävät kupari-sinkkimalmit liittyvät tulivuorikiviin, jotka purkaantuivat aikonaan merenpohjalle. Malmit saostuivat merenpohjalle purkaantuvista kuumista vesiliuoksista, samalla tavalla kuin nykyisten valtamerten pohjalla esiintyvissä kuumissa lähteissä eli mustissa savuttajissa (eng. black smokers, viereinen kuva) tapahtuu. Näissä esiintymissä metallit esiintyvät yhdessä rikin kanssa muodostaen sulfidimineraaleja. Kuparin ja sinkin lisäksi esiintymät voivat sisältää mm. lyijyä, hopeaa ja kultaa. Tälläisten vulkaanisiin kiviin liittyvien esiintymien koko vaihtelee suuresti, mutta yleisimmin ne sisältävät 1-10 Mt malmia, jossa on tyypillisesti muutama prosentti kuparia ja sinkkiä. Suomen suurin tämäntyyppinen esiintymä, Pysäsalmen malmi on kooltaan n. 67 Mt ja on maailman mittakaavassakin iso esiintymä. Muita merkittäviä tähän ryhmään kuuluvia esiintymiä ovat Vihannin (37 Mt) ja Outokummun (28 Mt), jo loppuun louhitut esiintymät.

Kupari ja sinkki ovat maailman kolmanneksi ja neljänneksi tärkeimmät metallit (kulutuksen mukaan). Kuparin tärkeimpiä käyttökohteita ovat sähköjohdot, joita käytetään sähkön siirrossa voimalaitoksilta koteihin, tehtaisiin, valaistukseen, jne., generaattorit, sähkömoottorit, ja elektroniikka (yhteensä n. 60 %). Noin 20% menee rakentamiseen (julkisivut, katot, vesijohdot), 15 % erilaisiin muihin koneisiin ja 5 % metalliseoksiin kuten messinkiin ja pronssiin. Kupari on myös antimikrobiologinen aine, eli tuhoaa useita mikro-organismeja (bakteereja, viruksia, sieniä), niinpä sitä on alettu käyttää mm. sairaaloissa ovenkahvoissa, kaiteissa, vesihanoissa, jne. Sinkistä hieman yli puolet käytetään hiiliteräksen pinnoitukseen eli galvanointiin. Galvanointi suojaa terästä ruostumiselta. Tyypillisiä käyttökohteita ovat autojen korit, rakennusten kattopellit ja sadevesikourut, valaisin- ja korkeajännitepylväät. Sinkkiä käytettään myös erilaisissa painevaletuissa esineissä ja koneiden osissa, kolikoissa, akuissa ja paristoissa, sekä metalliseoksissa. Noin 25 % sinkistä käytetetään erilaisten sinkkiyhdisteiden valmistuksessa, joita taas tarvitaan maalien pigmenteissä, kumin valmistuksessa ja auton renkaissa, puunsuoja-aineissa, ihonhoitoaineissa ja aurinkosuojavoiteissa.

Pyhäsalmen kaivos

Pyhäsalmen kaivoksen ja malmin kaaviokuva.

Pyhäsalmen Cu-Zn malmi löytyi v. 1958 ja kaivostuotanto käynnistyi 1962. Kaivos oli Outokumpu Oy:n omistuksessa vuoteen 2002 saakka, jonka jälkeen kaivos siirtyi ensin Inmet Mining:n omistukseen ja vuonna 2013 First Quantum Minerals:n omistukseen. Malmi on pystyasentoinen ja koostuu kahdesta osasta, ns. vanhasta malmista ja v. 1996 löytyneestä uudesta malmista, joka sijaitsee 1000-1400 m:n syvyydellä. Malmi sisältää n. 2 % sinkkiä ja 1 % kuparia, sekä pieniä määriä kultaa (n. 0,2 g/t) ja hopeaa (10 g/t). Vuonna 2015 kaivos tuotti 12 000 tonnia kuparia ja 21 300 tonnia sinkkiä. Lisäksi kaivoksella tuotetaan rikkikiisurikastetta, jota käytetään rikkihapon tuotantoon ja edelleen fosforilannoitteen tekemiseen Siilinjärvellä (Yara Oy). Malmia louhitaan vuosittain n. 1,4 Mt ja tunnetut malmivarat riittävät vuoteen 2019 saakka. Pyhäsalmen kaivoksen lisäksi nykyään Bolidenin omistuksessa oleva Kylylahden kaivos edustaa samaa malmityyppiä kuin Pyhäsalmen malmi.

Ni-Cu malmit

Hituran kaivoksen nikkelimalmia. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

Nikkeli-kuparimalmit liittyvät liittyvät tummiin syväkiviesiintymiin. Tärkeimpiä esiintymiä Suomessa ovat olleet erityisesti n. 1,87 miljardia vuotta vanhat, nk. Svekofenniset esiintymät. Niitä esiintyy lähinnä keskisessä Suomessa; nk. Raahe-Laatokka vyöhykkeellä, sekä porista itään jatkuvalla Vammalan vyöhykkeellä. Esiintymät ovat tyypillisesti pienehköjä (0,2-2 Mt) ja niiden nikkeli- ja kuparipitoisuudet suhteellisen alhaisia (0,5-1,5 % Ni ja 0,1-0,4 % Cu). Esiintymiä louhittiin pääasiassa 70-luvun alusta 90-luvun alkupuolelle. Merkittävimmät esiintymät olivat Kotalahti (12,36 Mt), Stormi (9 Mt), Laukunkangas (7,9 Mt), sekä Hitura (19,36 Mt), jota louhittiin vuoteen 2011 saakka. Toinen merkittävä Ni-Cu malmien isäntäkiviryhmä ovat iältään 2,45 miljardia vuotta vanhat kerrosintruusiot. Portimon alueella Rovaniemen ja Ranuan rajalla on useita tähän ryhmään kuuluvia intruusioita, joissa on useita malmioita, yhteensä yli 200 Mt. Niiden Ni- ja Cu-pitoisuudet ovat alhaisia (0,1-0,3 %) mutta ne sisältävät myös merkittäviä määriä palladiumia ja platinaa (tyypillisesti n. 2 g/t). Vastaavia, mutta pienempiä esiintymiä sijaitsee myös Koillismaalla, Posion ja Taivalkosken rajalla. Itä-Suomesta tunnetaan muutamia pieniä Ni-esiintymiä, jotka liittyvät arkeeisiin, yli 2,5 miljardia vuotta vanhoihin, magnesium-rikkaisiin vulkaanisiin kiviin (eli nk. komatiitteihin). Keski-Lapista tunnetaan kaksi merkittävää Ni-Cu esiintymää; Kevitsa, jossa kaivostoiminta alkoi 2012 ja Sakatin esiintymä, joka löydettiin v. 2009.

Kevitsan kaivos

Kevitsan platina-palladiumpitoinen Ni-Cu-malmi löytyi v. 1987. Outokumpu Oy tutki esiintymää vuosina 1996–1998, mutta totesi arvoaineiden pitoisuuksien olevan hyödyntämistä ajatellen liian alhaisia ottaen huomioon sen aikaiset metallien hinnat. Scandinavian Gold (myöhemmin Scandinavian Minerals) tutki esiintymää vuosina 2000–2008. Perusmetallien hintojen nousun myötä kiinnostus esiintymää kohtaan kasvoi. First Quantum Minerals osti esiintymän v. 2008. Kaivoksen rakentamispäätös tehtiin heti seuraava vuonna ja tuotanto käynnistyi v. 2012. Kesäkuussa 2016 kaivos siirtyi Bolidenin omistukseen. Kevitsan Ni-Cu-malmi esiintyy 2,05 miljardia vuotta vanhassa, tummassa intruusiossa. Malmi on tyypiltään pirotteinen, eli malmimineraalit esiintyvät kivessä harvakseltaan: niiden osuus on n. 2–6 % kiven mineraaleista. Malmissa on keskimäärin 0,27 % nikkeliä, 0,4 % kuparia ja n. 0.5 g/t jalometalleja (platinaa, palladiumia ja hieman kultaa). Malmi on kooltaan suuri, ja tunnetut malmivarat ovat n. 145 Mt. Kaivoksesta louhitaan vuosittain n. 6 Mt malmia, ja  kaivos tuottaa vuosittain n. 10 000 t nikkeliä, 17 000 t kuparia ja n. 2000 kg jalometelleja.