Om brytning i alunskiffer och liknande

Det förekommer i dag ingen brytning av innovationskritiska metaller och mineral i alunskiffer i Sverige. Det har heller inte förekommit historiskt. Därför saknas kunskap och erfarenhet från sådan bryt- ning. Däremot har det historiskt förekommit brytning i alunskiffer, men råvarorna som utvanns då var andra än de som nu är aktuella. Miljökrav, tillståndsprocesser och utvinningsmetoder var också annor- lunda mot vad som gäller i dag eller kan bli aktuellt vid framtida ut- vinning ur alunskiffer. Se avsnitt 5.5.1 samt bilaga 8.

Utvinning av skifferolja ur alunskiffer sker genom dagbrott och under jord i Estland. Där och i andra länder där skiffrar bryts för 4 _{Det kan noteras att verksamheten i gruvan i Talvivaara i Sotkamo har övertagits av Terrafame.}

Terrafame bedriver i dag verksamhet på platsen i enlighet med gällande miljötillstånd, se bland annat länk till Terrafames hemsida www.terrafame.com/products.html. Tidigare verksamhets- utövare har dömts för miljöbrott på grund av brott mot miljölagstiftningen med betydande miljöskador som följd.

utvinning av skifferolja liknar brytningsmetoderna de som används för att bryta kolfyndigheter.

Alunskiffrar, oljeskiffrar och kolfyndigheter har gemensamt att de ofta är horisontellt lagrade, har låg hållfasthet och kan brytas på små djup i dagbrott eller under jord med rum- och pelar-, skivpall- eller långväggsbrytning. I Estland används den äldre tekniken med rum- och pelarbrytning. I Daejon-projektet i Sydkorea föreslås skiv- pallsbrytning av omvandlade svarta skiffrar.5 _{Dessa skiffrar liknar} alunskiffern i Jämtland och Västerbotten.

Alunskiffer innehåller potentiellt brytvärda halter av flera metaller och organiskt material (såsom kerogen som råvara till skifferolja), men oftast endast i vissa avsnitt av Alunskifferformationens totala tjocklek. Dessutom är de brytvärda metallerna inte alltid anrikade i samma del av formationen. Även om det finns grupper av metaller som är anrikade i samma avsnitt är det oftast en spridning av olika metallanrikningar i lagerföljden. Detta innebär att utvinningsvärda metaller inte alltid finns tillsammans i samma del av alunskiffern. Ut- vinningen förutsätter därmed uttag av stora tonnage och en effektiv anrikning med stort utbyte av de metaller som avses.

Brytningen av alunskiffer med låg hållfasthet kan göras med eller utan konventionell borrning och sprängning för att lossgöra mal- men. Oftast, åtminstone i alunskifferförekomsterna i mellersta och södra Sverige, är hållfastheten så låg att skiffern kan grävas och lastas direkt.

Till skillnad från brantstående malmer kan flackt liggande och ut- bredda malmkroppar, till exempel alunskiffer och kol, med låg håll- fasthet brytas i dagbrott.

Brytning i alunskiffer har historiskt oftast skett i dagbrott, vilket medför att stora markarealer tas i anspråk. Då alunskiffer även före- kommer i jordbruksområden, kan en sådan verksamhet påverka jord- bruket. Även om utvinning ofta har skett i dagbrott är det inte ute- slutet att framtida utvinning, avseende metaller och mineral, kan komma att ske genom underjordsbrytning.

Resultatet från prospektering ligger till grund för bedömning av möjligheterna till mineralutvinning. En utvärdering görs av ekono- miska och tekniska förutsättningar, samt vilka åtgärder som krävs 5 _{Kahan Cervoj (Optiro Pty Ltd.), 2018: Daejon Vanadium Mineral Resource Estimate.}

www.optiro.com/protean-energy-resource-estimation-report-daejon-cpqp-kahan-cervoj/ (Nedladdad: 5 juni 2020).

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 Bert Allard som beskriver möjliga processteg för utvinning av metaller och mineral ur alunskiffer.

Det kan noteras att det pågår utveckling av nya tekniker för ut- vinning av innovationskritiska metaller och mineral och att det inte går att uttala sig om vilka tekniker som kan komma att användas i framtiden.

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 Västergötland, Östergötland, Närke och på Öland. Volymen utvin-

ningsbar gas är svår att bedöma. Exempelvis har beräkningar indike- rat att utvinningsbar gas inom ett 10 km2 _{stort område i Östergötland} har ett värde av drygt 50 miljoner kronor.

Termogen skiffergas bildas i djupt liggande alunskiffer. Uppgifter från Shells rapportering från bolagets undersökningar i Skåne visar att alunskiffern som mest gav cirka 0,8 m3 _{gas/ton alunskiffer i de mest} gasförande delarna.6 _{EU-projektet EUOGA:s medelvärdesbedöm-} ning visar att det kan finnas 290 miljoner kubikmeter fri gas respek- tive 286 miljoner kubikmeter adsorberad gas i alunskiffern i Skåne. 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 ett par hundra miljoner kronor, vilket i dag, i förhållande till kostnader för utvinning, gör exploatering ointressant. Detta innebär att utvinning av skiffergas genom hydrau- lisk spräckning i dagsläget inte är aktuellt i Sverige.

Den höga kerogenhalten i alunskiffern i Västergötland och Närke gjorde att man från början av 1930-talet och fram till 1966 utvann skifferolja och gas vid Kinnekulle och framför allt i Kvarntorp. Genom upphettning av skiffern till 450–500°C, 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 andra världskriget och bristen på oljeprodukter. Kostnaden för utvinningen var då ungefär tre gånger högre än för den importerade oljan men produktionen fortsatte av beredskapsskäl trots detta fram till 1966.

En utredning av dåvarande Handelsdepartementet på 1950-talet anger att det uppskattningsvis finns en resurs av 880 miljoner ton skifferolja i alunskifferområdena i Sverige varav drygt hälften då be- dömdes utvinningsbara. Fram till 1956 hade drygt 900 000 m3 _{olja och} bensin utvunnits i Kvarntorp.7

I samband med oljeutvinning har även stora volymer svavel ut- vunnits.

6 _{Pool med flera (2012).}

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 Nevada, USA

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 Sydkorea föreslås att vanadin anrikas ur skiffer med rostning och alkalisk lakning för produktion av vanadin- pentoxid.9

• Den geologiska undersökningen i Estland 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 Jämtland 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 Vikenprojektet har preliminära försök indikerat att rostning och alkalisk lakning kan anrika vanadin men också uran ur skiffern.12

8 _{Prophecy Development Corp. (2018). www.silverelef.com/files/Gibellini_2018}

_PEA_Technical_Report.pdf (Nedladdad: 5 juni 2020). (Nedladdad: 5 juni 2020).

9 _{Protean Energy (2019). https://hotcopper.com.au/threads/ann-daejon-vanadium-mining-}

study update.4660977/?source=email (Nedladdad: 5 juni 2020).

10 _{Vind (2018).}

11 _{Aura Energy (2012). www.auraenergy.com.au/assets/asx_revised_haggan_scoping_}

study_29may12.pdf (Nedladdad: 5 juni 2020).

12 _{P & E Mining Consultants Inc., EHA Engineering Ltd. & G.A. Harron & Associates Inc.}

(2010). https://secure.kaiserresearch.com/i/jk/tr16/TRCZQ20101019.pdf (Nedladdad: 5 juni 2020).

Exempel på projekt i Sverige

Scandivanadium Ltd, som har beviljats undersökningstillstånd och fastställd arbetsplan som innefattar borrning, bedriver forskning i samarbete med forskningsinstitutet RISE och andra svenska företag, inom Vinnovas strategiska program ”Swedish Mining 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 från mars 2020 till december 2020. Avsikten är att meto- den ska kunna skalas upp för industriellt bruk.13

5.3.2 Aktuella undersökningstillstånd och