Föroreningsproblematik kopplat till gruvor Mälarlänsutbildning, Falun, 2015-11-25 Henning Holmström, Golder Associates AB Affärsenhetschef - Miljö
Innehåll En resa Bakgrund och Inledning Ett gruvprojekt? Prospektering, tillstånd, drift och efterbehandling Hur fungerar det? Gruvor och Gruvavfall? Metaller och Metallföroreningar och risker förknippade med gruvavfall Hälso och Miljörisker Åtgärder och Efterbehandling Hur kan man lägga upp ett EBHprojekt? Några exempel på EBH-projekt, statligt finansierade. 2
Bakgrund och Inledning Brytning av malm (Sverige) i över 1000 år. Över 10 000 kända fyndigheter. Järn, basmetaller I praktiken hela landet, Skåne till Norrbotten. Fåtal stora gruvor. Gruvdöd 1970-talet. Bergsslagen, Malmfälten, Skelleftefältet. Basindustri betydande del av ekonomin, Atlas Copco, Sandvik etc. Miljöskulder Ett arv 3
Ett gruvprojekt Hur fungerar det? 4
Liten chans att det blir något 5
Prospektering 6
Lagstiftning 7
En modern anläggning 8
Gruvor och Gruvavfall? I Sverige främst basmetaller och järnmalmsgruvor Gråberg (varp, restberg etc.) Avfall från friläggning av malmkropp, drivning av orter och schakt. Idag ibland malmkvalitet (t.ex. Nautanen, Gladhammar m.fl.) Anrikningssand (aftersand, vaskmull) Den finkorninga restprodukt som blir kvar efter krossning och malning av malm samt utvinning av malmmineral. Lakrest (sällsynt i Sverige) Aluminiumproduktion ( red-mud ), Gladhammar (koboltproduktion). Slagg (olika typer) Smältning av malm, produktion av järn, koppar etc. Specialavfall. Alunskiffer t.ex. bränd (rödfyr), rester från oljeproduktion, kalkbränning Kisaska Svavelsyratillverkning (pyrit) Övrigt berg (kalkproduktion, ballast, industrimineral) 9
Olika typer av avfall October 23, 2015 10
Ibland betydande mängder 11
Kemin Tillgång till syre. Den dominerande reaktionen. FeS 2 +15/4O 2 +7/2H 2 0 =>Fe(OH) 3 +4H + + 2SO 4 2- Utan syre. Generellt efter efterbehandling. FeS 2 +14Fe 3+ +8H 2 0 =>15Fe 2+ +16H + + 2SO 4 2- UTAN OXIDATIONSMEDEL INGA REAKTIONER! CuFeS 2 +4O 2 =>Cu 2+ +Fe 2+ + 2SO 4 2- ZnS+2O 2 =>Zn 2+ + SO 4 2-12
Förståelse för processer 13
Förståelse för processer Olika metaller är mobila vid olika ph. Vad händer på sikt? Ökad utlakning? Mindre? Jmfr. arsenik och koppar 14
Oxidation i sandmagasin 15
Kopparanrikning 16
Samma processer som i morän A-horisont (utlakning) B-horisont (anrikningszon) C-horisont (opåverkad) 17
Sekundära mineral Sekundära mineral är viktiga. Reglerar halter/spridning Tyder på att processer är aktiva (vittring etc.) Vissa mineral är indikationer på höga halter (jämviktshalter). Kan visa på spridningsvägar (järn faller t.ex. ut där grundvatten strömmar ut och oxideras. 18
Processförståelse är viktig för långtidsprognos 19
Avfall Oxidation och frigörelse Specialprov SO1 och SV1 (Varp från Gladhammar) Specialprov SO2 och SV2 (Varp från Gladhammar) 16 P2O5*100 Sr/2 S/1000 Co/1000 20 18 P2O5*100 Sr/2 14 Pb/100 MgO*10 16 CaO*100 Y/10 La/10 SiO2 12 As/100 Y/10 La/10 Zn/10 TiO2*10 14 MgO*10 Ni/12 Vittrad varp 10 8 V/10 MnO2*100 Cd*100 Fe2O3/10 Ni/12 V ittrad varp 12 10 8 Pb/100 Zn/10 Ba/10 S/1000 V/10 MnO2*100 Fe2O3/10 Cd*100 Sn/2 6 Cr/5 Ba/10 Zr/100 4 K2O*10 Al2O3 Be Cu/1000 6 4 K2O*10 Zr/100 As/100 Al2O3 Cu/1000 Be 2 Cr/5 SiO2 2 TiO2*10 Co/1000 2 4 6 8 10 12 14 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Ovittrad varp Ovittrad varp 20
Risker förknippade med gruvavfall? 21
Metaller och Metallföroreningar 22
Metaller Metaller är grundämnen Förstörs inte, nybildas inte Omvandling mellan olika former 80 av drygt 100 grundämnen är metaller 6 halvmetaller Till exempel As Tungmetaller? Tungmetaller: Pb, Hg, Cd, U, Fe, Zn, Cu Lättmetaller : Al, Be, Ca, Mg Ibland essentiella, fast toxiska i höga halter 23
Risker är inte enbart riktvärden Förekomstform Tillgänglighet Lakbarhet Riktvärden sannolikt fungerande för direktexponering 24
Lakar olika Olika tillgänglighet Arsenik (lakbarhet): Varp : 0,002-0,06% Impregnering: 0,6-3% Bruksglas, glasbruk: 0,009-0,05% Konstglas Småland: upp till 1% Arsenik (andel tillgänglig för upptag i människa): Varp: 20% Impregnering: 60-65% Bruksglas: 0,1% 25
Exempel på när man måste tänka efter Arsenik akutoxisk halt. Brukar anges till 100 ppm. Fundera på tillgängligheten 26
Lakförsök är viktiga Statiska (ABA, NAG, Sekventiella lakningar) Kinetiska (kolonn, fuktkammarförsök) Processförståelse När händer något? Används för att dimensionera åtgärder Används för riskbedömning 27
Skakförsök för mig. 28
Kinetiska försök 29
Risker Hur kan man tänka Riskkällor Transportvägar Skyddsobjekt läckage spridning exponering Källbarriärer Transportbarriärer Skyddsbarriärer
Hälsorisker Direktexponering (avfall) Äter man sten? Dimensionerande föroreningar Sekundär exponering Grundvatten Ytvatten Strålning Damm Växter 31
Miljörisker Inom området Nedströms området 32
Damm och växter Upptag av element i växter Ofta används sandmagasin för andra ändamål. Bad Häst Motorcykel 33
Vad finns det för föroreningar? Finns det bara koppar? Exempel, Yxsjöberg (volfram) innehåller beryllium. Järnmalmer innehåller ibland uran och torium Och ibland andra metaller Vad är det egentligen som är dimensionerande? 34
Letar man efter rätt förorening? 400 350 300 Kvicksilver 250 200 150 100 50 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Krom 3 2,5 2 log Kvicksilver 1,5 1 0,5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3-0,5-1 -1,5 log Krom 35
Åtgärder och Efterbehandling
Åtgärder Olika typer av tekniker. Syftar till att hindra syre och/eller vatten. Anpassas efter klimat och plats I Sverige fokus på täckning (olika tätskikt och täckskikt) Några exempel på vattentäckning 37
Olika typer av efterbehandling 38
Torrtäckning 39
Skillnaden mellan täckning och inte täckning 40
Vattentäckning 41
Naturlig efterbehandling 42
Hur kan man lägga upp ett projekt? 43
Det var en gång fyra enkla frågor Riskbedömning Vad? Ansvarsutredning Vem? Åtgärdsutredning Hur? Riskvärdering Varför? 44
Påven katolik? Finns det halter i en deponi? Bry er inte om halter. Gruvor finns där det finns halter. Hoppa över NV-tänket, riktvärden, 95-percentil, egenskapsområden etc. Fokusera på huvudproblemen och inrikta er på lösningar. Oxidation, processer, mängder och spridning. 45
Halttänk Det handlar inte om många prover. Ett anrikningsverk ska fungera likadant hela tiden. Vilka typer av avfall? Hur beter de sig? Hur mycket? Tänk inte schakt.stora volymer och enorma kostnader. 46
Sandmagasin är homogena Två prover October 23, 2015 47
Spridning och massbalanser är viktiga Massbalans Ut ur Tjursbosjön - 153 kg koppar - 27 kg kobolt - 18 kg zink - 4 kg bly Stollgång - 65 kg koppar - 11 kg kobolt - 2 kg zink - 4 kg bly Upplagrat i avfall - 364 ton koppar - 44 ton kobolt - 11 ton zink - 34 ton bly Upplagrat i sediment - 617 ton koppar - 80 ton kobolt -?? kg zink - 77 ton bly Grundvatten - 15 kg koppar - 11 kg kobolt - 0,4 kg zink - 0,002 kg bly Årlig vittring - 2156 kg koppar - 714 kg kobolt - 73 kg zink - 1128 kg bly Direktexponering människor, växter, djur Damning, luftburna partiklar Mark Ytavrinning/dagvatten Utfyllnader Upptag växter Spridning via grundvatten Upptag vattenlevande djur Erosion Förorenade sediment 48
Vad händer om man genomför fel åtgärd? Ett annat exempel på processförståelse 49
Realistiska tidsplaner Utreda spridning och faktiska problem tar tid. Utreda processer och förstå långtidsproblematiken tar tid. Inventera tar tid. Diskutera åtgärder och räkna på kostnader tar tid. 50
Några exempel 51
Ca 3-4 MSEK + 35 MSEK (budgeterat) Gråberg Sandmagasin Industriområde Sjöar samt vattendrag Nautanen EBH enligt Kvalitetsmanualen (2001-2015)
Nautanen 53
Gladhammar 2001-2013 Ca 6-7 MSEK + 60 MSEK Gruva, dagbrott, gråberg, lakrest, anrikningssand, hytta. Tre sjöar, en nästan död. Sparade in ca 300 MSEK på rätt åtgärd. Inventering, processförståelse, åtgärder som verkligen utreddes. 54
Kom ihåg Moderna gruvor är inte som då 55
Om man tänker rätt Kan det bli så här 56
Tack för mig! Henning Holmström Golder Associates AB Stockholm Tel. 08-506 306 80 Mobil. 0708-62 37 70 E-post. Henning_holmstrom@golder.se 57