Talvivaaran kaivos

Talvivaaran kaivos on Sotkamossa lähellä Talvivaara-nimistä vaaraa sijaitseva Terrafamen monimetallikaivos, joka tuottaa pääasiassa nikkeliä ja sinkkiä. Kaivoksen tuotantomenetelmänä käytetään bioliuotusta, jolla tavoitellaan taloudellisesti kannattavaa metallien tuotantoa suhteellisen köyhästä malmista. 
Kaivostoiminta alueella alkoi 2008. Toimintaa harjoittaa nykyisin Terrafame, joka osti kaivostoiminnan Talvivaara Sotkamo Oy:n konkurssipesältä 2015. Talvivaara Sotkamo Oy ja sen pääomistaja Talvivaaran Kaivososakeyhtiö Oyj (myöhemmin Ahtium) olivat ajautuneet talousvaikeuksiin ja hakeutuneet yrityssaneeraukseen 2013.
Esiintymän löytyminen ja kaivoksen perustaminen.
Talvivaaran esiintymä on alun perin löytynyt Geologian tutkimuskeskuksen tutkimuksissa vuonna 1977. Tällöin esiintymä havaittiin suureksi, mutta verrattain heikkolaatuiseksi. Tämän vuoksi sen hyödyntäminen ei ollut kannattavaa perinteisillä rikastusmenetelmillä, vaan vaati bioliuotusmenetelmän kehittymistä maailmalla (esim. Chilessä) ennen kuin kannattava hyödyntäminen tuli mahdolliseksi.
Kaivosoikeudet jäivät Outokumpu Oyj:n haltuun. Tämä myi ne vuonna 2003 entiselle työntekijälleen Pekka Perälle euron hinnalla ja oikeudesta ostaa euron hintaan viidenneksen Talvivaara Sotkamo Oy:stä kaivoksensa aukeamisen jälkeen ja oikeudesta mahdollisessa pörssilistautumisessa ostaa 5 prosenttia pörssiyhtiön osakkeista 20 prosentin alennuksella antihinnastaan. Perä tosin osti kolikon takaisin ja maksoi siitä kaksi euroa. 
Kauppa johti siihen, että Talvivaaran Kaivososakeyhtiö aloitti Talvivaaran kaivoksella kaivostoiminnan. Kaivos aloitti toimintansa 1. lokakuuta 2008.
Outokumpu hyödynsi optionsa 2007 eli osti yhdellä eurolla 20 % Talvivaara Sotkamo Oy:stä sekä merkitsi alennuksella 4,9 % Talvivaaran Kaivososakeyhtiön osakekannasta noin 32 miljoonan euron hintaan. Vuonna 2011 Outokumpu myi koko omistuksensa Talvivaaran Kaivososakeyhtiöstä Solidiumille 60 miljoonan euron hintaan ja 4 % Talvivaara Sotkamo Oy:stä Talvivaaran Kaivososakeyhtiölle 60 miljoonan euron hintaan. Lopusta 16 % Talvivaara Sotkamo Oy:n omistuksesta tehtiin optiosopimus Talvivaaran Kaivososakeyhtiön kanssa, mutta kaupat eivät kuitenkaan toteutuneet.
Suomen valtio on rahoittanut alueen infrastruktuuria, muun muassa sähkölinjan, teiden ja rautatien rakentamista 50 miljoonalla eurolla. Rahoitus on tehty Ranuan Suhangon kaivosprojektista omaksutulla jälkirahoitusmallilla, jossa kaivosyhtiö tekee investoinnit ja valtio maksaa ne takaisin. Talvivaaran rata rakennettiin vuosina 2007–2009 ja avattiin liikenteelle syyskuun alussa 2009. Valtio osti Talvivaaran radan vuonna 2011 kahdella 20 miljoonan euron maksuerällä ja liitti sen osaksi valtion rataverkkoa.
Kaivos.
Geologia.
Talvivaaran kaivos sijaitsee paleoproterotsooisen Kainuun liuskealueen eteläisessä osassa, joka on ylityöntynyt ja poimuttunut arkeeisen pohjakompleksin Kuhmon ja Iisalmen-Pudasjärven lohkojen väliin Svekofennisessä orogeniassa noin 1 900 miljoonaa vuotta sitten. Metamorfiset olot ovat vastanneet alempaa vihreäliuskefasiesta ja ylempää amfiboliittifasiesta eli lämpötila oli noin 500 °C ja paine 2–3 kbar. Kainuun liuskealue edustaa neljää ylintä osaa Karjalaisista muodostumista, jotka koostuvat suprakrustisista eli pintasyntyisistä kivistä. Talvivaaran malmi kuuluu Ala-Kalevan (muodostunut 2 060–1 950 miljoonaa vuotta sitten) ja Sotkamo-ryhmän kiviin, mutta sitä ympäröivät Jatulin (muodostunut 2 200–2 060 miljoonaa vuotta sitten) ja Ylä-Kalevan (muodostunut 1 920–1 870 miljoonaa vuotta sitten) kivet. Nykyiset kiilleliuskeet, mustaliuskeet ja kvartsiitit ovat alkujaan olleet meri- ja jokiympäristöihin kerrostuneita hiekkoja, savia, mutaliejuja, konglomeraatteja ja karbonaatteja, jotka metamorfoituivat Svekofennisessä orogeniassa.
Talvivaaran monimetallimalmi sisältää Ni-Cu-Co-Zn-Mn-mineralisaatioita, joiden isäntäkivi on 90-prosenttisesti grafiitti- ja sulfidipitoinen mustaliuske. Loput 10 % on metakarbonaattikiveä. Talvivaaran mustaliuskeen lähtöainetta, Ni-Cu-Zn-rikasta mutaa muodostui matalan valtameren keskiselänteellä hydrotermisissä prosesseissa. Talvivaaran tärkeimmät malmimineraalit ovat kuparikiisu, sinkkivälke ja pentlandiitti.
Malmivarat.
Talvivaaran malmiesiintymät kattavat kaksi monimetallista malmiota: Kuusilammen ja Kolmisopen. Malmi sisältää nikkeliä, sinkkiä, kuparia, kobolttia, mangaania ja uraania. Mineraalivarat on arvioitu 2 053 miljoonaksi tonniksi, jotka riittävät useiksi vuosikymmeniksi. Esiintymä on yksi Euroopan suurimmista tiedossa olevista sulfidisen nikkelin esiintymistä. Tähän mennessä löydetyn malmin metallipitoisuudet ovat: nikkeli 0,22 %, sinkki 0,50 %, kupari 0,13 %, koboltti 0,02 % ja uraani 0,0017 %. Malmivarojen arvioinnissa käytetty nikkelin rajapitoisuus on 0,07 %. Talvivaaran Kaivososakeyhtiö on arvioinut, että alueella on edelleen merkittävää malminetsintäpotentiaalia tunnetun malmion ympärillä.
Tuotanto.
Tuotantoprosessi jaetaan louhintaan, murskaukseen, biokasaliuotukseen ja metallien talteenottoon. Malmintuotantovaihe alkaa avolouhoksella poraus- ja panostusmenetelmien käytöllä, joilla malmi irrotetaan kalliosta. Irrotettu malmi kuljetaan suurilla kaivoskoneilla nelivaiheeseen murskausprosessiin. Siinä malmi murskataan 80 %:sti alle 8 mm raekokoon, minkä jälkeen murske agglomeroidaan eli pienemmät partikkelit sidotaan isompiin partikkeleihin pyörivässä rummussa rikkihappoa apuna käyttäen. Tämän jälkeen malmi kasataan kuljetinnostureilla ja kuljetinhihnoilla biokasaliuotusta varten 8 metriä korkeiksi suorakaiteenmuotoisiksi kasoiksi, jotka ovat toisesta päässä noin 5 asteen kallistuskulmassa. Kasoja ilmastetaan ja kastellaan happamalla (pH 1,5–3) liuoksella kasan päällä olevien kasteluputkien avulla bakteeritoiminnan kiihdyttämiseksi, jolloin vapautuu runsaasti lämpöä. Bioliuotuksessa bakteerit erottavat metallit malmista katalysoimalla malmin sisältämän raudan ja rikin hapettumista saadakseen energiaa kasvuunsa. Metallit liukenevat kasassa jatkuvasti kiertäviin liuoksiin, kunnes liuos saavuttaa halutun metallipitoisuuden ja se otetaan talteen. Bioliuotus tapahtuu primääri- ja sekundäärikasoissa, joissa ensimmäisessä bioliuotus kestää 13 kuukautta ennen siirtymistä sekundäärikasaliuotukseen. Viimeisessä tuotantovaiheessa metallien talteenotossa biokasaliuotuksesta saatu metallipitoinen liuos saostetaan rikkivedyn avulla, minkä jälkeen metallituoteseos myydään markkinoille.
Malmiot sopivat hyvin avolouhintaan, koska niiden päällä on vain ohut maakerros ja malmioiden geometrinen muoto on hyvä.
Kaivos tuotti vuonna 2012 pääasiassa nikkeliä ja sinkkiä. Lisäksi kaivos tuotti kobolttia ja kuparia. Louhinta oli pysähdyksissä marraskuusta 2013 syyskuuhun 2015.
Suunnitellulla vuosituotantokapasiteetilla 50 kilotonnia (kt) nikkeliä kaivoksen piti tuottaa lisäksi 90 kt sinkkiä, 15 kt kuparia ja 1,8 kt kobolttia. Kaivoksen suunniteltiin tuottavan myös 0,35 kt uraania.
Bioliuotus.
Metallien erottamiseen malmista käytetään Talvivaarassa bioliuotusta. Menetelmän käytön tavoitteena on metallien taloudellisesti kannattava tuotanto suhteellisen köyhästä malmista.
Menetelmässä malmi murskataan ja asetellaan laajoihin kasoihin. Kasoja ilmastetaan ja kastellaan happamalla (pH 1,5–3) liuoksella kasan päällä olevien kasteluputkien avulla bakteeritoiminnan kiihdyttämiseksi, jolloin vapautuu runsaasti lämpöä. Bioliuotus on luonnollinen prosessi teollisessa mittakaavassa. Siinä bakteerit erottavat metallit malmista katalysoimalla malmin sisältämän raudan ja rikin hapettumista saadakseen energiaa kasvuunsa. Halutulla liuoksen pH:lla varmistetaan maksimaalinen metallien liukeneminen malmista, mutta estetään epäpuhtauksien liukeneminen. Esimerkiksi kvartsi sakkaa liuosta, ja sen liukenemisen estämiseksi pH:n on oltava yli 1,5. Prosessissa tapahtuu happoa kuluttava Fe2+-hapettuminen ja happoa tuottava Fe3+ -hydrolyysi. Tämä vaihteluväli mahdollistaa ei-selektiivisten sulfidia ja rautaa hapettavien bakteerien esiintymisen liuoksessa mahdollistaen bioliuotuksen systeemissä. Yleistetysti prosessi liittyy happoa kuluttaviin reaktioihin (monosulfidit) ja sitä tuottaviin reaktioihin (rikkikiisu). Prosessi on hapetus-pelkistys- ja liukenemis-saostusreaktioiden jatkuva reaktiosarja.
Bioliuotuksessa käytetään vettä, ilmaa sekä kotoperäisiä bakteereja, jotka kasvavat malmissa luonnostaan. Prosessi on Talvivaaran mukaan kustannuksiltaan edullinen, sillä sen vaatimat investoinnit ja käyttökustannukset ovat pienemmät kuin perinteisillä sulatus- ja jalostusprosesseilla, minkä lisäksi bioliuotuksen ilmoitetaan olevan puhtaampi ja ympäristöystävällisempi menetelmä. Bioliuotus vaatii myös vähemmän energiaa kuin perinteiset jalostusprosessit.
Eduista huolimatta Talvivaaralla on ollut ongelmia bioliuotuksen käytössä. Ongelmia on aiheuttanut mm. se, ettei Talvivaara ollut varautunut runsaisiin sateisiin. Ongelmat bioliuotuksessa on mainittu yhdeksi syyksi siihen, että yhtiö joutui yrityssaneeraukseen 2013.
Talvivaaran toimintaa jatkava Terrafame Oy on saanut bioliuotusmenetelmän toimimaan paremmin; esimerkiksi vuonna 2018 Terrafamen liikevaihto oli 325,8 miljoonaa euroa ja koko vuoden käyttökate oli 32,8 miljoonaa euroa positiivinen. Liiketulos oli 3,0 miljoonaa euroa positiivinen.
Uraanin talteenotto.
Talvivaaran malmissa esiintyy pieninä pitoisuuksina uraania, joka liukenee malmista bioliuotuksen yhteydessä. Terrafame käynnisti uraanin talteenoton kesäkuussa 2024. Ylösajovaiheen jälkeen kaivoksen on tarkoitus tuottaa vuodessa 200 tonnia uraania, joka viedään ulkomaille jalostettavaksi ydinvoimaloiden polttoaineeksi. Tuotanto vastaa suunnilleen Loviisan ydinvoimalaitoksen kulutusta. Uraanin talteenotto työllistää noin 40 henkilöä, ja se kasvattaa Terrafamen liikevaihtoa noin 30–40 miljoonaa euroa vuodessa.
Ennen uraanin talteenoton aloittamista pääosa uraanista poistui osaksi jätealueelle varastoitavaa kipsisakkaa, mutta osa uraanista kertyi nikkelituotteeseen epäpuhtautena. Uraanin talteenoton myötä prosessissa kiertävän ja jätteisiin jäävän uraanin määrä väheni olennaisesti, millä on yhtiön mukaan edullinen vaikutus myös kaivoksen ympäristössä.
Ympäristöluvat.
Kaivos on toiminut vuonna 2007 ja 2013 saaduilla ympäristö- ja jätevesiluvilla. Pohjois-Suomen aluehallintovirasto käsitteli huhtikuussa 2014 kaivoksen ympäristöluvan uudelleen. Uusi lupa olisi mahdollistanut Kuusilammen avolouhoksen toiminnan jatkamisen ja 30 000 nikkelitonnin tuotannon vuodessa. Uraanin talteenotto olisi sallittu. Uuden avolouhoksen avaamiselle Kolmisopen malmioon ei annettu lupaa, koska siihen liittyy ympäristön pilaantumisen vaara. Lupa määrittelee myös jätteiden käsittelyä ja nostaisi ympäristövakuuden määrän kolminkertaiseksi. Uusi ympäristölupa ei tullut voimaan, sillä Talvivaara valitti siitä.
Terrafamella on lainvoimainen Pohjois-Suomen aluehallintoviraston vuonna 2014 myöntämä ympäristölupa uraanin talteenottoa varten. Vuonna 2017 Terrafame haki valtioneuvostolta ydinenergialain mukaista uraanin talteenottolupaa. Valtioneuvosto myönsi luvan helmikuussa 2020. Lupa tuli lainvoimaiseksi kesäkuussa 2021, kun Korkein hallinto-oikeus hylkäsi Suomen luonnonsuojeluliiton ja Vesiluonnon puolesta ry:n tekemät valitukset.
Uraania ja raskasmetalleja sisältävän kaivosjätteen loppusijoituksesta on määrä päättää vuoden 2018 aikana. Sivukivessä arvioidaan olevan noin 20 000 tonnia uraania.
Vesi- ja ympäristöongelmat.
Talvivaaran suurimpia ongelmia ovat olleet vesitaseen hallitseminen ja vesipäästöjen pienentäminen vuodesta 2012, jolloin sattui vakava kipsisakka-altaan vuoto (1 milj. kuutiota hapanta metalli- ja sulfaattipitoista vettä valui luontoon) marraskuussa ja poikkeuksellisen suuret sademäärät. Sen seurauksena malmin tuotanto keskeytettiin ja kaivosalueelle varastoitui 6–7 milj. kuutiota sade- ja kipsisakka-allasvesiä. Kipsisakka-allasvuodosta seurasi vesien happamoitumista ja metallipitoisuudet kohosivat. Sen seurauksena vesistöissä havaittiin epäedullisia muutoksia; Ylä-Lumijärvi, Lumijoki ja Kivijärvi sekä lievemmin Kivijärvestä Laakajärveen virtaavassa Kivijoessa. Vesitase tarkoittaa käytännössä sisään ja ulostulevien vesien laskemista ja niiden tasapainottamista. Kaivokselle tulee sisään vettä sateen ja kastelun muodossa ja sitä poistuu haihtumalla ja takaisin luontoon laskemisen kautta.
Kipsisakka-altaan vuodon tyrehdyttämisen jälkeen kaivos perusti Saukko-projektin, jonka tehtävänä oli löytää kestäviä ratkaisuja kaivoksen vesitaseen parantamiseksi ja vesistökuormituksen pienentämiseen, mikä käytännössä tarkoittaa metallintuotannossa suljetun vedenkierron luomista, jossa kaivos onnistui vuonna 2013. Varoaltaita laajennettiin ja vahvistettiin. Kaivokselle rakennettiin käänteisosmoosilaitos, jonka ansiosta uutta vettä ei tarvita. Käänteisosmoosi on suolanpoistomenetelmä, jossa puoliläpäisevän kalvon läpi suodattuu prosessivesiä korkeassa paineessa. Menetelmä on erinomainen tai hyvä, koska suoloista 95 % tai enemmän poistuu vedestä. Saostusmenetelmä on parhaita kaivosvesien puhdistustekniikoita myös Talvivaarassa, missä purkuvedet neutraloidaan kalkilla. Se nostaa veden pH:ta ja saostaa metalleja ja sulfaattia vedestä kipsiksi altaan pohjalle. Prosessissa metallit muodostavat niukkaliukoisia hydroksideja, jotka saostuvat mm. ferrihydroksidiksi Fe(OH)3 ja alumiinihydroksidiksi Al(OH)3. Vedessä esiintyvä SO42- saostuu kalsiumin avulla kalsiumsulfaatiksi (kipsiksi) CaSO4. Poltettua kalkkia käytetään kalkin kanssa, jolloin ensimmäisessä vaiheessa Fe ja Al saostuvat pH 5,5–6 välillä ja toisessa vaiheessa pH 9–10 saostuvat raskasmetallit sekä Mn.
Alueen pintamaalajit ovat moreeni ja turve. Hydrogeologisesti kaivos sijaitsee vedenjakajalla, josta vesiä johdetaan hallitusti etelään Vuoksen ja pohjoiseen Oulujoen vesistöjen suuntaan. Happamoitumista aiheuttavia vesiä ovat prosessivedet, sadeveden joutuminen kosketuksiin sulfidipitoisten sivukiven kanssa, kuivatusvedet sekä hulevedet, Lone-vedet (loppuneutraloinnin ylitevettä) että bioliuotuksessa syntyvät vedet ja lisäksi muita vesiä. Vesiä puhdistetaan useassa eri yksikössä, esimerkiksi käänteisosmoosilla, neutraloimalla ja sakeuttamalla. Kaivosalueella on 23 patoa. Vuonna 2014 kaivokselta johdettiin 4,82 milj. kuutiota puhdistettuja vesiä takaisin luontoon, mikä oli miljoona kuutiota vähemmän verrattuna edelliseen vuoteen. Vertailuksi Kevitsan kaivokselta johdettiin puhdistettuja purkuvesiä luontoon takaisin 2,4 milj. kuutiota vuonna 2013, mikä on 50 % vähemmän kuin Talvivaarassa. Kaivoksen päästöjä pinta- ja pohjavesiin seurataan säännöllisesti konsulttifirman toimesta.
Kaivos on onnistunut pienentämään vesistöpäästöjään tuntuvasti vuonna 2014 verrattuna vuosiin 2013 ja 2012. Purkuvesiä (Lone-vettä eli loppuneutraloinnin ylitevettä) juoksutetaan eniten tammikuusta toukokuuhun ja harvemmin syksyllä. Kevättulvien aikaan vesiä juoksutetaan luonnollisesti eniten. Lupa-määräyksen mukaan purkuvesiä on juoksutettava tasaisesti vesistöihin niiden virtaamiin suhteutettuna 10–15 % keskivirtaamasta. Purkuvesissä on malmista ja rikkihaposta peräisin olevaa sulfaattia, joka aiheuttaa vesien sähkönjohtavuuden kasvua, suolaantumista ja vesien kerrostumista että sulfaatin pelkistymistä sulfidiksi hapettomissa oloissa, joka häiritsee pohjasedimenttien raudan kiertoa. Se johtaa lopulta ravinnekierron häiriintymiseen. Se aiheuttaa fosforin sisäisen kuormituksen kasvua järvissä eli rehevöitymistä. Kerrostuminen haittaa happitilannetta, kun päällysvesi ei sekoitu kunnolla. Hapan kaivosvesi on suolapitoista ja tiheää, mikä estää järvien vuodenaikaisdynamiikkaan kuuluvan sekoittumisen, joka mahdollistaisi alusveden hapettumisen. Tosin mm. vuonna 2017 Nuasjärven ja Jormasjärven kevätkierrot toteutuivat odotetusti . Talvivaaran kallioperä sisältää runsaasti sulfidimineraaleja, jotka rapautuessaan saavat aikaan herkästi happamoitumista, mikä ilmenee alueen turpeiden geokemiassa ja vesistöissä. Alueen lähivesistöt ovat myös luonnostaan happamia ja kerrostuneita, mikä herkästi pahenee happamien kaivosvesien valuttua niihin.
Esimerkiksi vesistöjen nikkelin määrä väheni 60 %, kuparin määrä väheni noin 2 %, mangaanin määrä väheni 60 %, natrium määrä väheni noin 50 % sekä sinkin määrä oli kaikesta huolimatta vähentynyt 60 %, mutta se ylitti hieman luparajan ja sulfaatin määrä puolittui edelliseen vuoteen verrattuna. Päästöt pienenivät kaikkien ainemäärien osalta paitsi sinkin.
Ylimääräinen vesi.
Kaivosalueella ollut ylimääräinen vesi on merkittävästi haitannut Talvivaaran tuotantoa useaan otteeseen. Malmin louhinta on ollut pitkiä aikoja keskeytettynä, sillä avolouhoksessa on jouduttu säilyttämään vettä. Ylimääräinen vesi on heikentänyt bioliuotusprosessin toimintaa. Vesienhallinta on aiheuttanut yhtiölle myös kustannuksia.
Kaivosalueella on vuodesta 2012 alkaen ollut runsaasti ylimääräistä vettä, jonka käsittely ja varastointi on ollut ongelmallista. Vettä on varastoitu kaivosalueella sijaitseviin altaisiin sekä avolouhokseen. Vettä on jouduttu laskemaan luontoon sekä tarkoituksellisesti että alueella sattuneiden vuotojen vuoksi. Ylimääräisen veden syyksi Talvivaara on maininnut poikkeukselliset sääolosuhteet.
Vuonna 2013 kaivoksen metallitehdas pääsi suljettuun vesikiertoon. Tällä tarkoitetaan sitä, että metallien tuotannossa käytetty vesi puhdistetaan ja käytetään tuotantoprosessissa uudelleen. Aiemmin yhtiö otti suuria määriä raakavettä läheisestä järvestä. Tuotannon jätevesi laskettiin takaisin vesistöön. Suljetun vesikierron ansiosta tästä voitiin luopua.
Kaivosalueella on vuonna 2014 edelleen ollut ylimääräistä vettä, josta osa on ollut likaantunutta. Ylimääräisestä vedestä on pyritty eroon haihtumisen, juoksutusten sekä suljetun vesikierron avulla. Malmin louhinta on ollut loppuvuodesta 2013 alkaen keskeytyksissä, mikä on laskenut metallien tuotantotasoa.
Vuonna 2014 alueelle on rakennettu uutta käänteisosmoosiin perustuvaa vesienpuhdistamoa. Samaa tekniikkaa käytetään mm. juomaveden puhdistuksessa. Talvivaaran mukaan puhdistamo käytännössä tuottaa tislattua vettä. Ylijäävä jätevesi on tarkoitus käyttää malmikasojen kasteluun.
Purkuputki Nuasjärveen.
Vesiongelman pitkäaikaisena ratkaisuna on Talvivaarassa pidetty puhdistamon ohella purkuputken rakentamista. Purkuputken kautta on tarkoitus johtaa puhdistettuja vesiä Nuasjärveen. Talvivaara Sotkamon konkurssipesä on saanut luvan putken rakentamiseen. Sen rakennustyöt ovat käynnissä keväällä 2015. Konkurssipesä pitää purkuputkea välttämättömänä.
Lupahakemuksen mukaan putkea pitkin johdettaisiin käsiteltyjä jätevesiä ensin n. 7,5 miljoonaa ja kolmen vuoden jälkeen viisi miljoonaan kuutiota vuodessa. Purkuputken avulla voidaan yhtiön mukaan säädellä sadevesiä ja auttaa pieniä järviä elpymään aiemmista päästöistä. Nuasjärvi on tilavuudeltaan huomattavasti suurempi kuin ne pienvesistöt, joihin yhtiön vesiä on aiemmin johdettu. Putki on kuitenkin herättänyt vastustusta ja pelkoa sekä ympäristön että kalastus- ja matkailuelinkeinojen puolesta. Lupahakemukseen liittyvissä muistutuksissa ja lausunnoissa perätään jätevesien käsittelyä kaivoksen sisällä.
Nuasjärvestä pyydetyn kalan menekin takaamiseksi Talvivaaran konkurssipesä on ehdottanut, että järven kalaa markkinoitaisiin jatkossa "Oulujärven vesistön kalana". Tätä kalastajat ovat kuitenkin pitäneet laittomana. Kainuun Kalatalouskeskuksen mukaan Nuasjärven ja Rehjan-alueen kalat ovat raskasmetallipitoisuuksien puolesta ravinnoksi kelpaavia – pitoisuudet ovat täysin linjassa sisävesien arvojen kanssa Luonnonvarakeskuksen (Luke) tutkimuksen (2023) mukaan tutkituissa Nuasjärven kuhissa ei ollut yhdessäkään raja-arvot ylittävää elohopeapitoisuutta - Kainuun Sanomien mukaan kaupallinen kalastus on käynnistynyt uudelleen Nuasjärvessä.
Yhtiö arvioi syksyllä 2014 pääsevänsä eroon ylimääräisistä jätevesistä kolmessa vuodessa.
On osoittautunut, että purkuputki on aiheuttanut jatkuvia happikatoisia suolakerrostumia Nuasjärven syvänteisiin, vaikka putken tarkoituksena oli ympäristöongelmien hallinta. Helsingin yliopiston tutkijat ovat tulleet samansuuntaiseen tulokseen vuoden 2019 lokakuussa julkaistussa raportissa. Sen mukaan pohjaeliöstön ekosysteemi on turmeltunut. Kainuun ELY-keskuksen mukaan kuitenkin kyse oli vain purkuputken läheisyydessä tehdyistä havainnoista – "Nuasjärven tila on edelleen hyvä". Nuasjärven pohjaeläimistön laaja seuranta-aineisto ja vedenlaatutiedot eivät tue Helsingin yliopiston tutkijoiden käsitystä etenevästä happikadosta tai pohjaeliöstön ekologisen tilan turmeltumisesta. Näkemyserojen johdosta Kainuun ELY-keskuksen, Suomen ympäristökeskuksen ja Helsingin yliopiston käynnistämässä hankkeessa selvitetään kaivostoiminnalle määrättyjen vesistöjen tarkkailuohjelmien välisiä eroja. Hankkeessa verrataan eri menetelmiä, joiden perusteella arvioidaan järvisyvänteiden tilaa pohjaeläimistön perusteella.
Vesistöjen kuormitus.
Talvivaaralla on ympäristölupa laskea puhdistettuja vesiä Oulujoen ja Vuoksen vesistöihin. Puhdistettu vesi sisältää jonkin verran mm. natriumia, sulfaattia ja mangaania. Pitoisuudet olivat yhtiön mukaan huipussaan vuonna 2010, minkä jälkeen niitä saatiin lasketuksi yhtiön toimiessa normaalisti. Yhtiö on vuonna 2013 ilmoittanut tavoitteekseen vähentää vesistöjen kuormitusta muun muassa käänteisosmoosilaitosten avulla, siirtymällä metallitehtaalla suljettuun vesikiertoon sekä sitouttamalla metalleista suurempi osa biokasaliuotuksessa kiinteään olomuotoon.
Järvien pilaantuminen.
Talvivaaran vesien on väitetty pilanneen lähistön järviä. Kaivos on vaikuttanut etenkin Kivijärven, Salmisen, Laakajärven, Kolmisopen ja Jormasjärven tilaan. Yhtiö itse myöntää, että eräiden lähijärvien suolapitoisuus on noussut. Tämä ei yhtiön mukaan kuitenkaan estä järvien virkistyskäyttöä, vaan järvet olisivat virkistyskäytön kannalta edelleen turvallisia. 
Yhtiön vakuutteluista huolimatta sadat järvien rantojen mökkiläiset ja asukkaat ovat kertoneet kärsineensä Talvivaaran aiheuttamista ympäristöongelmista. Osa heistä on hakenut yhtiöltä korvauksia. Hakijoiden joukossa on Metsähallitus, joka hakee Talvivaaralta miljoonakorvauksia rantatonttien arvon romahtamisesta.
2017 syyskuussa julkaistussa tutkimuksessa todettiin Kivijärven ekologian romahtaneen.
Vuonna 2019 Kolmisopen sulfaattipitoisuus oli laskenut noin 10 %:iin vuoden 2013 tasosta. Purkuputken käyttöönoton jälkeen Jormasjärven sulfaattipitoisuus on pudonnut alle puoleen vuosien 2013–2014 tasosta .
Sulfaattipäästöt.
Talvivaaran suurimmaksi ympäristöhaitaksi on väitetty sulfaattipäästöjä, jotka väitteen mukaan ovat ylittäneet lupaehdot reippaasti vuosien ajan. Sulfaattipäästöjen on sanottu rehevöittäneen alueen lähimpiä järviä. Raskasmetallipäästöihin verrattuna rehevöitymisen haitat jatkuvat pidempään.
Talvivaaran Kaivososakeyhtiö myönsi 2011, ettei yhtiö osannut arvioida sulfaattipäästöjen määrää. Toteutuneet päästöt olivat tuolloin olleet 60-kertaisia arvioihin verrattuna ja läheisten järvien vesi oli muuttunut suolaiseksi kaivoksen natriumsulfaatista.
Kaivoksen vesipäästöt pintavesiin alkoivat ensimmäisen kerran ilmetä vuonna 2010 Oulujoen suunnalla Salmisessa ja Kalliojärvessä sekä Vuoksen suunnalla Ylä-Lumijärvessä ja Kivijärvessä, mikä aiheutui suolaantumisesta. Nämä kaivospiiriin kuuluvat järvet myös kerrostuivat pysyvästi. Järvien sulfaattipitoisuudet ovat vaihdelleet paikoin rajusti hetkellisestä tuotantohäiriöistä ja kipsisakka-altaan vuodosta, mutta yleissuunta on ollut pitoisuuksien lasku 2013–2014 aikana. Siihen on myös vaikuttanut tehokkaasti se, että kaivoksen tuotanto on ollut seisokissa kuukausia vuodessa. Salmisen ja Kalliojärven alusveden sulfaattipitoisuudet ovat vaihdelleet välillä 4 200–10 000 mg/l vuonna 2014, kun kipsisakka-allas vuodon jälkeen vuonna 2012 keskimääräinen sulfaattipitoisuus alusvedessä oli 9 169 mg/l. Kalliojärven alusveden keskimääräinen sulfaattipitoisuus oli 4 181 mg/l vuonna 2012.
Kolmisopessa se on ollut 200 mg/l sekä Kivijärven ja Ylä-Lumijärven pitoisuuksissa on ollut sama laskeva suunta viime vuosina. Oulujoen suuntaan laskevien purojen Härkäpuron, Puhdasvesiojan, Kuusijoen ja Kalliojoen osalta sulfaattipitoisuudet ovat vaihdelleet 65–2 600 mg/l. Jormasjärven päällysveden sulfaattipitoisuudet ovat koholla 48–90 mg/l ja Lumijärven päällysveden pitoisuudet ovat luokkaa 24 mg/l sekä Laakajärven pitoisuudet ovat hieman koholla taustapitoisuuteen verrattuna. Suomen vesissä sulfaattipitoisuuden keskiarvo 6,1 mg/l ja talousvesiasetuksen mukaan sen raja on alle 250 mg/l. Vuoksen suunnalla Lumijoessa ja Kivijoessa sulfaattipitoisuudet ovat kohtalaisen korkeat 25–670 mg/l. Jormasjärven syvänteen päällysvesi ylitti 13-kertaisesti alueen luontaisen keskiarvon vuonna 2012 ja sen sulfaattipitoisuudet ovat tasaisessa nousussa, mutta tilanne ei ole hälyttävä toistaiseksi. Yleisesti sulfaattipitoisuudet laskevat, mitä kauempaa mittaukset tehdään kaivospiirin ulkopuolella. Todennäköistä on myös piste- ja hajakuormitus (Mondo Minerals Oy:n hajapäästöt Nuasjärveen ja maa- ja metsätalouden ojitustoimet) ovat todennäköisempiä ja suurempia saastuttajia kuin kaivoksesta johtuvat päästöt kaukaisemmilla mittauspisteillä tehdyissä mittauksissa. Lupa-arvo kuukaudessa sulfaatille on &lt;6 000 mg/l. Vuonna 2014 sulfaattipitoisuudet vaihtelivat välillä 2 300–6 700 mg/l purkuvesissä, minkä keskiarvo kuukaudelle on 4 171 mg/l.
Vuonna 2019 Kolmisopen sulfaattipitoisuus oli laskenut noin 10 %:iin vuoden 2013 tasosta. Purkuputken käyttöönoton jälkeen Jormasjärven sulfaattipitoisuus on pudonnut alle puoleen vuosien 2013–2014 tasosta. 
Pohjavedet ovat sallituissa talousvesiarvoissa ja niissä näkyy vahvasti alueen kallioperästä aiheutuvat luontainen happamuus. Talousvesikaivossa ei ole havaittavissa kaivoksen vesipäästöistä johtuvaa häiriötä alkuainepitoisuuksissa. Sulfaattipitoisuudet vaihtelivat välillä 4,1–52 mg/l, kun suositusarvo talousvedelle on 200 mg/l. Vastaavasti kaivospiirin maa- ja kalliopohjavesiputkissa pitoisuudet ovat selvästi korkeita ja niiden vaihtelu on ollut suurta &lt;0,5–2 700 mg/l, kun porakaivojen keskiarvo pitoisuus on Suomessa 15,6 mg/l.
Kipsisakka-altaiden vuodot.
Talvella 2012–2013 sattui Talvivaaran kipsisakka-altaissa kaksi suurta vuotoa, jotka saivat osakseen laajaa huomiota. Kipsisakka-altaassa on veteen liuenneita raskasmetalleja, muun muassa uraania, kadmiumia ja nikkeliä.
Ensimmäinen vuoto sattui 4.–14. marraskuuta 2012. Vettä virtasi tuhansia kuutiometrejä tunnissa. Onnettomuuden johdosta kaivosalueelle rakennettiin uusia patoja. Altaan aukkoja tukittiin bentoniittimatoilla, jotka kykenevät sitomaan runsaasti vettä. Valtaosa vuotovesistä saatiin pidetyksi kaivosalueen sisäpuolella turvapatojen avulla, mutta osa vedestä karkasi ympäristöön. Karannutta hapanta vettä neutralisoitiin poltetulla kalkilla, myös kaivosalueen ulkopuolella.
Suomen ympäristökeskuksen vesikeskuksen johtaja Seppo Rekolainen arvioi Talvivaaran onnettomuuden 2000-luvun pahimmaksi ympäristöonnettomuudeksi Suomessa. Onnettomuus johti myös poliisin esitutkintaan.
Toinen vuoto sattui viereisessä kipsisakka-altaassa 7.–9. huhtikuuta 2013. Yhtiössä käynnissä ollut osakeanti oli tuolloin juuri päättynyt. Vuodon johdosta osakeantiin osallistumisen sai peruuttaa. Yhtiön suurimpiin omistajiin kuulunut Ilmarinen perui osallistumisensa ja luopui omistuksestaan. Tapahtumasarjan jälkeen Suomen valtion Solidiumista tuli Talvivaaran suurin omistaja.
Onnettomuustutkintalautakunta antoi loppuraporttinsa helmikuussa 2013. Sen mukaan kaivos on ottanut tietoisen riskin viemällä vettä kipsisakka-altaista varoaltaisiin, kun ne ovat uhanneet täyttyä. Samoin viranomaisen vastuu on onnettomuudessa suuri. Esimerkiksi europarlamentaarikko Sirpa Pietikäisen mukaan hallintopakkoa olisi tullut käyttää aiemmin. Hänen mukaansa on syytä varautua toiminnan hallittuun alasajoon, ellei vesien hallintaa saada hallintaan, kuten näyttää olevan. Hänen mukaansa ympäristöministeriö on tullut selvitystensä perusteella siihen tulokseen, että hallintovirkamiesten olisi noudatettava lakia.
Kainuun Kalatalouskeskuksen mukaan (v. 2020) Nuasjärven ja Rehjan-alueen kalat ovat raskasmetallipitoisuuksien puolesta ravinnoksi kelpaavia - pitoisuudet ovat täysin linjassa sisävesien arvojen kanssa .
Uraanipäästöt.
Marraskuussa 2012 tapahtuneen sakka-altaan vuodon yhteydessä kipsisakka-altaiden uraania ilmoitettiin kulkeutuneen veden mukana kilometrien päähän sakka-altaista. Säteilyturvakeskuksen mukaan uraanipitoisuudet kohosivat läheisissä vesistöissä, minkä jälkeen ne laskivat. Uraanipitoisuus lähimmässäkin järvessä jäi kuitenkin niin matalaksi, ettei sillä Säteilyturvakeskuksen mukaan ollut säteilysuojelullista merkitystä ihmisille tai ympäristölle. Itse sakka-altaissa STUK arvioi olevan kiinteänä satoja tonneja uraania.
Vaatimukset kaivoksen sulkemisesta.
Kaivoksen päästöt ovat saaneet aikaan useita vaatimuksia kaivostoiminnan keskeyttämisestä tai lopettamisesta kokonaan.
Suomen Luonnonsuojeluliitto vaati maaliskuussa 2012 koko kaivoksen toiminnan keskeyttämistä siksi, että sen ympäristöhaitat olivat mittavat ja että ympäristölupia ei ollut osin noudatettu. Keskeyttämistä vaati myös vasemmistoliitto.
Adressia kerännyt "STOP Talvivaara" -liike vaati 2012 kaivoksen sulkemista vedoten jatkuviin ympäristöongelmiin. Aalto-yliopiston prosessitekniikan professori Kari Heiskanen varoitti tuolloin, että yhtiön toiminnan lopettaminen olisi ollut suurempi ympäristöriski kuin jatkaminen.
Kahdeksan luonnonsuojelujärjestöä vaati 2013 kaivoksen sulkemista vedoten ympäristöongelmiin. Järjestöjen mukaan Talvivaarassa käytetty bioliuotus ei sovi Suomen viileään ja sateiseen ilmastoon. Muina sulkuperusteina järjestöt esittivät, että kaivos altaineen oli heikosti rakennettu eivätkä valvovat viranomaiset kyenneet ehkäisemään vahinkoja. Järjestöjen mukaan toiminnan jatkaminen olisi ollut suurempi riski kuin lopettaminen, sillä lopettamisen jälkeen haitallisten aineiden muodostuminen pienenisi melko nopeasti.
Vuonna 2014 julkaistun Suomen Luonnonsuojeluliiton tilaaman selvityksen mukaan yrityssaneeraustilanteessa yhtiön omat varat eivät riitä sen saastuttaman ympäristön puhdistamiseen, vaan yritys ajautuu konkurssiin. Liiton mukaan kaivos ei ole elinkelpoinen, jos ympäristöhaitat otetaan huomioon yhtiön kustannuksina.
Viranomaisten kritiikki.
Talvivaaran toimintaa valvoo Kainuun ELY-keskus. Sen toimintaa on kritisoitu.
ELY-keskus sai toiminnastaan ympäristöministeriöltä puhtaat paperit 2012. Tuolloisen selvityksen mukaan EU:n ympäristölainsäädäntöä ei ollut rikottu.
Oikeuskanslerin vuonna 2014 antaman päätöksen mukaan Kainuun ELY-keskus ei ole noudattanut Talvivaaran valvonnassa hyvän hallinnon vaatimuksia. Keskus ei ole käyttänyt toimivaltaansa riittävän ajoissa ja tehokkaasti. ELY-keskus ei käyttänyt hallintopakkoa, vaikka Talvivaara ei pysynyt aikatauluissa eikä saanut vähennettyä päästöjään.
Ympäristöministerin kansliapäällikkö Hannele Pokka julkaisi helmikuussa 2019 kirjan "Talvivaaran sisäpiirissä", joka erittelee poliitikkojen ja viranhaltijoiden suhtautumista kaivoksen mahdollisuuksiin eri vaiheissa.
Työturvallisuus.
Talvivaaran alueella sattui vuonna 2012 kuolemantapaus, jossa työntekijä kuoli rikkivetymyrkytykseen. Tehdasalueella valmistetaan rikkivetyä, jota käytetään metallien talteenotossa. Onnettomuudessa pääsi tappava pitoisuus rikkivetyä metallien erotuslaitoksen ulkopuolelle sakeutinallasalueelle. Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Tukes piti onnettomuuden syynä puutteita Talvivaaran metallien erotuslaitoksen suunnittelussa ja turvallisuushallinnassa. Vuonna 2017 hovioikeus hylkäsi syytteet kuolemantuottamuksesta, mutta oli samaa mieltä työturvallisuusrikoksesta.
16. joulukuuta 2016 raportoitiin kaivoksella suuri rikkivetykehittimen palo, jossa säästyttiin ihmisvahingoilta.
Joulukuussa 2013 sisäasiainministeriö asetti Talvivaaran kaivosalueelle ja sen lähiympäristöön liikkumis- ja oleskelurajoituksen joka astui voimaan vuoden 2014 alusta. Luonnonsuojelujärjestöt ovat kritisoineet liikkumis- ja oleskelurajoitusta sen rajoitettua liikkumista satojen hehtaarien alueella varsinaisen kaivosalueen ulkopuolella. Vuonna 2015 Kainuun käräjäoikeus tuomitsi viisi aktivistia sakkoihin tunkeutumisesta suljetulle alueelle.
Vaikutukset yhteiskuntaan.
Taloudelliset vaikutukset.
Pellervon taloustutkimus (PTT) arvioi kaivoksen työntekijöiden saavan yli 2,5 miljardia euroa palkkaa kaivoksen 50 toimintavuoden aikana ja saasteiden haittaavan ympäristöä 800 miljoonan euron edestä. PTT:n toimitusjohtaja Pasi Holm nosti haitta-arvion miljardiin euroon marraskuun 2012 vuodon jälkeen.
Toimitusjohtaja Pekka Perän mukaan vuonna 2013 kaivos tarjosi työtä useille sadoille, joista noin 500 työskenteli kaivosyhtiön kirjoilla ja satoja urakoitsijoiden kirjoilla. Ennen Talvivaaran joutumista yrityssaneeraukseen kaivoksen sanottiin työllistävän 1 500 ihmistä epäsuorat työpaikat mukaan lukien, lähes yhtä paljon kuin koko Kainuun matkailuala. Verotuloja Sotkamon arvioitiin saavan 1,2 miljoonaa euroa vuodessa. Kainuun Etu ry:n toimitusjohtaja Antti Toivasen mukaan Talvivaara on tuottanut Kainuuseen innovaatiobuumin mm. elektroniikka-alalla. Kaivannaisteollisuus ry:n mukaan Suomessa tarvitaan 5 600 uutta ammattilaista kaivosalalle vuoteen 2022 mennessä, enemmän kuin alan koko nykytyöntekijämäärä, lähinnä pahimmille työttömyysalueille, Pohjois- ja Itä-Suomeen.
Vuonna 2019 Talvivaaran toimintaa jatkavan Terrafame Oy:n liikevaihto oli 310 MEUR ja yhtiön teollisuusalueella työskenteli noin 1500 työntekijää, joista kumppaniyritysten osuus oli noin puolet. Lisäksi alkuvuonna 2021 käynnistyvän akkukemikaalitehtaan henkilöstömäärä tulee olemaan noin 170 henkeä .
Terrafame Oy:n veroerät (mm. kiinteistö-, sähkö, polttoaine- ja arvonlisävero, palkkojen ennakonpidätykset) olivat vuonna 2019 yhteensä 24,6 miljoonaa euroa . Terrafamen raportoimat ennakonpidätykset eivät sisällä mm. kumppaniyrityksen työntekijöiden (n. 750 kpl) palkoista syntyviä ennakonpidätyksiä.
Vuonna 2025 Suomen valtion omistama Finnish Minerals Group arvioi Terrafamen toiminnasta palautuvan yhteiskunnalle erilaisten verojen myötä yli 230 miljoonaa euroa vuodessa
Näytelmät ja elokuvat.
Kainuulainen Vaara-kollektiivi on Veikko Leinosen ohjauksessa tuottanut dokumenttiteatterin ja fiktion keinoin esitettävän näytelmän "Talvivaara – kainuulainen scifinäytelmä", joka sai ensi-iltansa Kajaanin Generaattorilla 3. huhtikuuta 2014. Se pohtii industrialismia ja luontoa, työllisyyttä ja tulevaisuutta. Idea kiteytyy siinä, että Talvivaaran tapaus on iskostunut kerralla kansalliseen kollektiiviseen tajuntaan.
Aiheesta on tehty myös elokuvat "Talvivaaran miehet" (2015), ohj. Markku Heikkinen, "Jättiläinen" (2016) ohj. Aleksi Salmenperä ja "Nälkämaan Sampo" (2016), ohj. Mika Koskinen.