sou · H8B371 · 2020-12-02 00:00:00 — för att skydda miljön i samband med utvinningen. Som en del av pro- spekteringen ingår även att undersöka vilka anrikningsmetoder som är lämpliga för att skilja ut och anrika (extrahera, lösa ut) malmmine- ralen och metallerna ur den utbrutna malmen. Resterande bergmassor deponeras som utvinningsavfall i sandmagasin eller andra deponier. Malmmineralen eller de lösta metallerna ur malmen bildar efter an- rikningen slig eller koncentrat för vidare förädling eller försäljning. Syralakning kan vara effektivt för anrikning av metaller ur alun- skiffer. Tillsats av syra accelererar lakning av metaller, antingen direkt, eller i form av syragenererande bakterier (bioleaching). Processen kan användas på en malmdeponi (heap leaching) eller i slutna tankar (kolonnlakning/high pressure leach, så kallad högtryckslakning). Hög- tryckslakning är mer effektiv än andra syralakningsprocesser genom att bland annat värme och tryck appliceras för att accelerera proces- sen. Vid högtryckslakning är syralösningen kontrollerad i slutna be- hållare. Processen är resurskrävande vad gäller energi och tillsats av kemikalier. I bilaga 7 beskrivs en hypotetisk process upprättad av utredningens expert som beskriver möjliga processteg för utvinning av metaller och ur alunskiffer. Det kan noteras att det pågår utveckling av nya tekniker för ut- av innovationskritiska metaller och och att det inte går att uttala sig om vilka tekniker som kan komma att användas . Figur 5.8 Schematisk figur som illustrerar relationer mellan mineral- och metallutvinning och olika typer av avfall vid konventionell brytning Bilden beskriver schematiskt metallutvinning från konventionell malm (oxid, sulfid etc.) som består av malmmineral i gråberg. Observera att den inte är direkt applicerbar på utvinning ur alunskiffer Källa: SGU. Utvinning av skiffergas och olja Förekomsten av och förutsättningar för skiffergas i alunskiffern be- skrivs i Erlström (2014). Det finns två typer av skiffergas, termogen och biogen skiffergas. Biogen skiffergas bildas genom biologisk ner- brytning av det organiska materialet i skiffern. Denna förekommer i , , och på . ningsbar gas är svår att bedöma. Exempelvis har beräkningar indike- rat att utvinningsbar gas inom ett stort område i har ett värde av . Termogen skiffergas bildas i djupt liggande alunskiffer. Uppgifter från Shells rapportering från bolagets undersökningar i visar att alunskiffern som mest gav gas/ton alunskiffer i de mest gasförande delarna.6 EUOGA:s medelvärdesbedöm- ning visar att det kan finnas fri gas respek- tive adsorberad gas i alunskiffern i . Med utgångspunkt från Shells undersökningsresultat utgör endast en liten del av denna resurs en teknisk utvinningsbar gasreserv som be- döms kunna ha ett marknadsvärde av , vilket , i förhållande till kostnader för utvinning, gör exploatering ointressant. Detta innebär att utvinning av skiffergas genom hydrau- lisk spräckning inte är aktuellt i . Den höga kerogenhalten i alunskiffern i och gjorde att man och utvann skifferolja och gas vid och framför allt i . Genom upphettning av skiffern till 450–, antingen i borrhål eller genom brytning, krossning och upphettning i ugnar (pyrolys), sönderfaller kerogenet i gasform. Gasen kondenseras därefter till syntetisk råolja. Intresset för framställning av skifferolja var förknippat med bered- skapssyften under och bristen på oljeprodukter. Kostnaden för utvinningen var då ungefär högre än för den importerade oljan men produktionen fortsatte av beredskapsskäl trots detta . En utredning av dåvarande anger att det uppskattningsvis finns en resurs av skifferolja i alunskifferområdena i varav drygt hälften då be- dömdes utvinningsbara. hade olja och bensin utvunnits i Kvarntorp.7 I samband med oljeutvinning har även stora volymer svavel ut- vunnits. 6Pool med flera (2012). 7SOU 1956:58 och med flera (1985). Exempel på föreslagna anrikningsmetoder i planerade projekt i världen Här följer en sammanställning av planerade projekt för utvinning av vanadin eller i skiffrar som påminner om den svenska alunskiffern: •I Gibbelin projektet, en alunskifferliknande malm, i , planeras 2021 syralakning av malm (perkolering av laklösningar genom malmupplag eng. heap leaching) för produktion av vana- dinpentoxid (V2O5) för vidare förädling.8 •I Daejon projektet i föreslås att vanadin anrikas ur skiffer med rostning och alkalisk lakning för produktion av vanadin- pentoxid.9 •Den geologiska undersökningen i sammanfattar studier och försök av brytning och anrikning av alunskifferekvivalenter i Estland.10 Försöken de sammanfattar är gjorda på skiffrar med hög organisk halt och där metaller ska anrikas ur organiska faser. Stu- dien visar på svårigheten att finna en fungerande metod för anrik- ning av metaller i de estländska skiffrarna och lyfter fram problem med att hantera radongas från uranmineral, surt lakvatten från oxi- derande sulfidmineral samt skifferns viktiga funktion för grund- vattenreservoarer. •I Häggån projektet i har anrikningsmetoder preliminärt undersökts för vanadin. Konventionell syralakning var i de för- söken inte effektivt för vanadinanrikning, däremot var högtrycks- lakning (high pressure leach/acid pressure leach) och syralakning efter rostning effektivare.11 •I har preliminära försök indikerat att rostning och alkalisk lakning kan anrika vanadin men också uran ur skiffern.12 (2018). /files/Gibellini_2018 __Technical_Report.pdf (Nedladdad: ). (Nedladdad: ). 9Protean Energy (2019). study update.4660977/?source=email (Nedladdad: ). 10Vind (2018). 11Aura Energy (2012). /assets/asx_revised_haggan_scoping_ study_29may12.pdf (Nedladdad: ). 12P & E ., . & G.A. (2010). (Nedladdad: ). Exempel på projekt i , som har beviljats undersökningstillstånd och fastställd arbetsplan som innefattar borrning, bedriver forskning i samarbete med forskningsinstitutet och andra svenska företag, inom strategiska program ”Innovation”. I projektet undersöks de metallurgiska egenskaperna hos sydsvensk alunskiffer och hur en extraktion av metaller kan göras i ett slutet system. Malmen är tänkt att brytas och krossas på konventionellt vis och därefter bearbetas i syralösning under högt syrgastryck och för- höjd värme i ett slutet system, för att lösa ut vanadin. Projektet avser en kortare förstudie för att undersöka processerna i laboratorieskala och pågår 2020. Avsikten är att meto- den ska kunna skalas upp för industriellt bruk.13 5.3.2Aktuella undersökningstillstånd och bearbetningskoncessioner i har fem företag gällande undersökningstillstånd i Alunskifferformationen enligt minerallagen för ett antal områden i . Ett större antal tillstånd avseende relativt stora arealer i och har avslutats. Ett bolag har bevil- jats bearbetningskoncession. I detta avsnitt följer information om dessa företag och deras verk- samhet. I bilaga 6 redovisas samtliga gällande och förfallna undersöknings- tillstånd som berör undersökningar av kon- cessionsmineral i områden med alunskiffer. •Tekniska Verken i har bearbetningskoncession för att utvinna biogen gas i och i till . 13Samtal med , , och , . har beviljats undersökningstillstånd för prospektering efter metaller och i alunskiffer. •Scandivanadium Ltd har undersökningstillstånd och genomför provborrningar i län avseende vanadin, järn, bly, zink, kop- par, guld, silver fram till längst . •Eurobattery har undersökningstillstånd i Väster- bottens län rörande vanadin, molybden, skandium, yttrium, lan- tan fram till längst . •Vanadis har undersökningstillstånd i Jämt- lands län för molybden fram till längst . har undersökningstillstånd i rörande molybden fram till längst . •Big har undersökningstillstånd i avseende olja och gas till längst . Tabell 5.1 Översikt av aktuella undersökningstillstånd för prospektering Vanadin, bly, zink, koppar, guld, silver Häggån nr 1, Skallböle nr 1, Möckelåsen nr 1, Vanadin, molybden, skandium, yttrium, lantan Hackåsen, Bölåsen, Källa: SGU. Ur ett ekonomiskt perspektiv är alunskiffer en fattig malm, detta gäller även de mer metallrika delarna av skiffern. Värdet av ett ton alunskiffer som finns i berggrunden, det så kallade in-situ malmvär- det, kan beräknas genom att multiplicera metallhalterna på ingående metaller med priset för dessa. Malmvärdet för alunskiffer, beräknat på detta sätt, ligger på ungefär samma nivå som de järnmalmer som bryts i och de som tidigare bröts i Bergslagen. Skill- naden mellan malmtyperna är att utvinning av järnmalm är fokuserad på en råvara, järnoxidmineralet magnetit, som lätt kan anrikas med väl beprövade metoder som använts (magnetisk anrikning av magnetit). I in-situ malmvärdet för alunskiffer ingår ofta flera metaller och det är osannolikt att alla metaller kan utvinnas med en enkel metod. Någon i beprövad anrikningsmetod för alunskiffer finns inte heller . Det låga in-situ malmvärdet på alunskiffer gör att den inte tål dyra anriknings- och utvinningskostnader och den tål inte heller längre transporter utan måste anrikas på plats. Utöver det ska in-situ malmvärdet räcka till att betala alla de kostnader som är förknippade med metall- och mineralutvinning, såsom: •Kostnader för administrativa åtgärder, såsom tillstånd och andra legala frågor. •Kostnader för att anlägga vägar och byggnader •Kostnader för att ta bort jord och annat ytmaterial •Kostnader för att ta bort gråberg •Kostnader för att spränga lös malm och gråberg •Kostnader för att krossa och mala malmen •Kostnader för att anrika malmen •Malmförluster i gruvan och förluster vid anrikning •Löner, skatter och hyror samt räntor och amorteringar •Löpande kostnader för bland annat energi, bränsle, kemikalier •Kostnader för stängning och återställning •Kostnader för miljöskydd och efterbehandling. Beräkningarna ger in-situ malmvärden som ligger i paritet med flera järnmalmer i , men dock i den undre kvartilen av malm- värdena för svenska allmänt (figur 5.10). Figur 5.9 Stapeldiagram som visar malmberäkningsvärden för 106 i ALLA I DRIFT ALUNSKIFFER Källa: SGU. In-situ malmvärde för 106 aktiva gruvor, nedlagda gruvor samt malmberäknade prospekt i . Röda staplar visar malmvärdet där produktion pågår . De svarta staplarna visar beräknat in-situ malmvärde för de fem alunskiffermalmprospekt i som finns i tabellen nedan. In-situ malmvärde, SEK per ton (SEK/ton) Häggån (Zn, V, Ni, Mo, U) (Cu, Zn, Ni, U) Tåsjö (U) Källa: SGU. Notera: Uran får inte längre utvinnas. I beräkningarna av in-situ malmvärdet har metallhalter hämtats från publicerade tillgångsuppskattningar från prospekteringsbolag (Häggån, , ) och från äldre prospekteringsrapporter (, Tåsjö). Endast de metaller som nämns i rapporterna har använts i beräkningarna. Metallpriserna är ett medelvärde för åren 2009–2018. 5.4Miljörisker vid utvinning ur alunskiffer Centralt för alunskifferns potentiella miljörisker är dess egenskaper och den process som kan bli aktuell vid metall- och mineralutvinning. Generellt innehåller alunskiffer silikater, karbonater och sulfid- med ett stort antal spårelement i varierande halter, inklusive uran, samt organiskt material i form av kolväten. De egenskaper hos alunskiffern som potentiellt kan utgöra miljö- riskfaktorer är att vittringen av frilagda skifferytor liksom av pro- cessad skiffer kan leda till att surt lakvatten bildas vilket ökar mobilitet av ett flertal av spårelementen i skiffern, inklusive uran med dotter- produkter. Vilka grundämnen som frigörs beror på skifferns kemiska och mineralogiska sammansättning, vittringspotential och lakbarhet, de olika grundämnenas mobilitet i biogeosfären liksom vilken utvin- nings- och avskiljningsteknik som används. De organiska ämnenas påverkan på metallers utlakning och mobilitet kan vara en annan vik- tig faktor. Om inte tillräckliga skyddsåtgärder vidtas för att förhindra att metaller frigörs, under utvinningsprocessen liksom vid den efterföl- jande deponeringen av processad skiffer och möjligen förbrukade lak- lösningar, kan det få konsekvenser för vattenkvaliteten (ytvatten såväl som grundvatten) och för den regionala miljön. Dessa miljörisker är inte unika för just alunskiffer, men den kom- plexa sammansättningen i alunskiffer, samt vilka processer som väljs i utvinningskedjans alla steg, gör att miljöriskerna är svårbedömda, liksom valet av lämpliga skyddsåtgärder. 5.4.1Miljörisker kopplade till alunskifferns egenskaper Det som utmärker alunskiffer är: •Polymetallisk bergart med ovanligt komplex och varierad samman- sättning av metaller och •Innehåller sulfidmineral samt svavelföreningar •Stora utbredda malmkroppar, ofta flacka eller horisontella, med relativt låga halter malmmineral •Lagrad sedimentär berggrund med relativt låg hållfasthet •Innehåller uran och dotter-isotoper till uran. Flera av dessa egenskaper finns även hos andra bergarter, men sam- mantaget är alunskifferns sammansättning ovanligt komplex. Det som definierar alunskiffern i förhållande till Proteroziska svarta skiffrar är dess ålder och höga andel organiskt material. Polymetallisk bergart med ovanligt komplex och varierad sammansättning Fördelningen av metaller i alunskiffer liknar ingen annan bergart. Däremot finns vissa likheter med Proterozoiska svarta skiffrar (i till exempel norra ), men även med så kallade sura sulfat- jordar som har bildats på liknande sätt som alunskiffer. Det går också att se vissa likheter med de grafit och sulfidrika partier (rostzoner) som ofta dyker upp i gnejser av sedimentärt ursprung och som orsa- kar problem i ballastmaterial. Alunskiffer utmärks för sitt innehåll av metaller såsom molybden och vanadin, vilkas mobilitet skiljer sig från basmetaller såsom koppar, bly och zink. Det finns betydligt mer kunskap om basmetallers mobilitet och geokemiska beteende i miljön, jämfört med exempel- vis molybden och vanadin. Alunskiffern skiljer sig från andra bergarter som till exempel massiva sulfidmalmer. De senare har ett mer förutsägbart metallinnehåll med koppar, zink, bly associerat med bland annat arsenik, guld, silver, sva- vel, selen och tellur. Alunskiffer har en helt annan metallsamman- sättning som är mer komplext och innehåller mer av ett axplock ur periodiska systemet vilket innebär en okänd miljörisk för det avfall och lakvatten som uppkommer. I sitt zink- och svavelinnehåll liknar alunskiffer sulfidmalmer, men vanadin- och uraninnehållet liknar det som förekommer i oxidmalmer. Innehåller sulfidmineral samt svavelföreningar Sulfider består av en metall och reducerat svavel exempelvis koppar- kis (CuFeS2) och zinkblände (ZnS). Ur dessa kan värdefulla metaller extraheras, till exempel koppar och zink. Mindre värdefulla sulfider som till exempel pyrit (FeS2), magnetkis (FeS), och arsenikkis (FeAsS) riskerar att hamna i avfallet tillsammans med resthalter av värdefulla som inte har kunnat extraheras. Kvarvarande sulfider i avfallet vittrar när de exponeras för syre, det vill säga när avfallet deponeras på markytan eller när grundvatten- ytan i en deponi sänks. Detsamma gäller när grundvattenytan sänks i alunskiffern utanför gruvan. Då frigörs metallerna från sulfiden. När järnsulfider oxiderar kan syra genereras (lågt pH) och metallerna som var bundna i sulfiderna blir ofta mer lakbara, vilket resulterar i att toxiska ämnen kan frigöras. Syran vittrar också silikatmineral, vilket är det vanligast förekommande mineralet i svensk berggrund. Den kan bland annat frigöra aluminium. Huruvida lakvattnet blir surt, och halten lösta metaller hög, beror på flera faktorer. Det beror till exempel på: •vilka sulfider och andra som förekommer, •halterna av dessa, •i vilken fraktion (specifik ytarea) massorna förekommer, •yttre faktorer såsom syretillgänglighet, fukt och förekomst av bakterier, samt •närvaro av buffrande bergarter som kalksten. Flertalet metaller är mobila vid låga pH-förhållanden som till exem- pel aluminium och koppar. Om syran bildats kan den neutraliseras av buffrande (såsom kalcit) i avfallet, vilket medför neutralt lakvatten, men även neutrala lakvatten kan innehålla metaller som frigjorts vid sulfidoxidation som exempelvis arsenik, kadmium och zink. Halten sulfider och ovan nämnda faktorer är avgörande om surt lakvatten uppstår, alla sulfidförande avfall genererar inte surt lakvatten. Karbonater finns ofta associerade till alunskiffer, vilket gör att tillgängliga neutraliserande kan finns. Det finns också metoder för att hindra sulfidoxidation, både under drift och vid gru- vans stängning. Under drift renas och neutraliseras lakvattnet, det slam som bildas vid extraheringen deponeras tillsammans med gruv- avfall från hela anrikningsprocessen. Sulfider förekommer även i silt- och lerjordar i områden som genom landhöjningen stigit ur havet och bildats från sediment med organiskt material. När grundvattenytan sänks i dessa områden oxide- rar sulfidmineralen på samma sätt och bildar sura sulfatjordar med sjunkande pH-värde och mobilisering av metaller som följd. Järn och svavel, som i den forntida vattenmiljön förelåg i oxiderad form (järn sannolikt i kolloidal fas och svavel som sulfat) föreligger i reducerade former i alunskiffern, huvudsakligen som järnsulfid (pyrit) och en mindre fraktion i vissa skiffrar som gips (sulfat). Ett flertal av spårmetallerna är associerade/medfällda med pyritfasen utan att bilda egna diskreta mineralfaser. I många alunskiffrar finns kalcit, som har en syraneutraliserande förmåga vilket kan leda till en ökning av pH till intervallet 6–8. Exempel finns vid svenska alunskifferlokaler med exponerad vittrande alunskiffer, där lakvatten och avrinning har pH i hela skalan från 3 till 8 till följd av de pH-reglerande processerna pyritoxidation respektive kalcit/karbonatneutralisation. Förekoms- ten av järnsulfider såsom pyrit i skiffern har en avgörande betydelse för frigörelsen av övriga metaller i tekniska såväl som naturliga vitt- rings- och lakningsprocesser. Det är därför av betydelse att både före och efter brytning och metallutvinning följa upp förekomsten av sul- fider. Vid reglering av pH i skiffer/vattensystem till nära neutralt kom- mer det frigjorda järnet att falla ut som en fast hydroxidfas, vilken kan leda till medfällning av några av spårmetallerna vars mobilitet där- med kraftigt reduceras. Neutraliserat lakvatten kommer därför att generera ett slam innehållande järn och andra metaller. Syraneutralisation genom fasta karbonatmineral (kalcit) kan leda till pH –8 och påtagliga halter av karbonat i lösning. Detta med- för ökad löslighet och mobilitet av spårmetallen uran. Miljöeffekterna vid hantering av sulfidhaltiga och vid av- sänkning av grundvatten i avlagringar med sulfidhaltiga är väl kända. Metoder för att förhindra och minimera dessa miljörisker vid hanteringen av utvinningsavfallet är också väl kända. Redan upp- kommet surt och metallhaltigt gruvvatten och grundvatten behöver hållas under kontroll eller behandlas innan det släpps ut till motta- gande yt- eller grundvatten. Sådan kontroll och behandling kan be- höva pågå . Förekomsten av organiskt material kan öka oxidation av sulfider eftersom organiskt material är en kol-källa för bakterier som fram- kallar oxidation. Andra indikationer finns om att organiskt material snarare kan hämma sulfidoxidation. Det beror på i vilken form orga- niskt material föreligger. De höga halterna av organiskt kol (kolväten, ej humusämnen) kan påverka de mikrobiella processerna i mark och vatten kring skiffer- kroppar och deponier med skifferrester. Effekten kan vara både att mobiliteten hos några av spårelementen ökar, men även det motsatta, en bioackumulering. Förekomsten av organiskt kol i skiffern kan sannolikt även påverka sulfidoxidationen, indirekt genom interaktio- ner med mikroorganismer. I skiffern förekommer, om än ovanligt, linser med mycket höga kolhalter (kolm) och med uranhalter upp till tio gånger högre än i skiffern i övrigt. Alunskiffer med kolhalter på nivån 15–kan antändas och kolhaltig skiffer i deponier kan brinna under lång tid.14 14Ett exempel i där det har inträffat är i Kvarntorpdeponin. En oväntad konsekvens av brand i en skifferdeponi är att kalcit (kalksten), som kan finnas tillsammans med skiffern, omvandlas till kalciumoxid, som vid reaktion med vatten genererar ett pH . I finns lokalt grund-vatten med pH i hela skalan från 3 till 12. Vid pH ökar löslighet och mobilitet för några av spårelementen, bland annat molybden, vanadin och arsenik. Innehåller uran och dotterisotoper till uran Uran innebär en särskild risk i samband med utvinning ur alunskiffer eftersom den och dess dotterisotoper är radioaktiva. Uran i alunskiffer kan förekomma tillsammans med till exempel organiskt material, eller i uranmineral eller i apatit. Beroende på ura- nets källa och uppkommen kemisk miljö varierar uranets löslighet och mobilitet där oxidationstillståndet och komplexbildning har bety- delse. Uran är mobilt i sura pH förhållanden men kan bilda komplex med bland annat karbonater. Det medför att uran kan vara mobilt även under mer neutrala och alkaliska kemiska förhållanden. Även om låga koncentrationer av uran förekommer kan höga halter av uran förekomma i vattenlösning beroende på upplösningshastighet. Uranet är problematiskt men även dess radioaktiva döttrar såsom radium, radium och radon. Uran i avfallet riskerar att oxidera och laka ut, och kan medföra att miljökvalitetsnormen i recipienten inte kan följas. Det är oklart vilka metoder som finns för att rena uranhaltigt vatten och sedan hantera avfallet. Erfarenheter från anrikning av svenska alunskiffrar visar på svårigheter att sekventiellt/fastlägga uran och andra metaller från lakvattnet. Uranhalter på 100–300 ppm (mg/kg) (det vill säga halter om 100– uran per ton, eller 0,01–0,) är inte ovanligt i alun- skiffer, speciellt i delar av alunskifferlagerföljden i , och i förekomsterna i och Tåsjöområdet i Väster- botten.15 Uranhalterna är generellt lägre i , och på . I en eventuell process för utvinning av metaller och mine- ral ur alunskiffer kan halterna bli högre i avfallet beroende på hur an- rikningsprocessen utformas. Stora utbredda malmkroppar, ofta flacka eller horisontella, med relativt låga halter malmmineral Alunskiffer är en relativt ung bergart som inte har utsatts för så om- fattande omvandling och deformation. Det medför att den ligger i huvudsak i sin ursprungliga position, det vill säga horisontellt. Brytning i alunskiffer innebär att stora mängder berg bryts. Efter- som förekomster av metaller och mineraler i alunskiffer ligger ytligt 15Hessland & (1978). kan brytningen förväntas ske i dagbrott, men det kan också komma att ske genom underjordsbrytning. Till skillnad mot underjordsbryt- ning medför brytning i dagbrott att stora markområden tas i anspråk. En eventuell risk kan vara att grundvattensänkningar inom in- fluensområdet skapar vittring och förorenar grundvattnet. Erfaren- heterna från utvinningen av uran i visar att det föreligger en risk för att grundvattensänkning i dagbrott och in- fluensområdet i anslutning till dagbrottet kan leda till exponering av sulfidhaltiga material i dessa områden. Det innebär en risk för oxider- ing och utlakning av vittringsprodukter efter stängning och återställ- ning av grundvattennivån. Under de som dagbrottet i pumpades torrt bildades ett influensområde på cirka tre kvadratkilo- meter. I detta område var skiffern utsatt för vittring och när grund- vattenytan höjdes tvättades dessa vittringsprodukter ut. Bottenvatt- net i det vattenfyllda dagbrottet anges därför ha innehållit relativt höga halter av metaller när sjön är skiktad.16 Lagrad sedimentär berggrund med relativt låg hållfasthet Den låga hållfastheten hos alunskiffer (framför allt i södra och ) leder till en förhållandevis hög andel finmaterial vid bryt- ning och krossning. Det kan skapa ökad lakbarhet av förekommande metaller i ett finkornigt avfall/restmaterial. 5.4.2Miljörisker kopplade till utvinningens olika steg Följande avsnitt beskriver de miljörisker som finns kopplade till ut- vinningen av metaller och i alunskiffer. finns ingen utvinning av metaller och ur alunskiffer i .