Metaller och mineral i gruvavfall

Gruvavfall eller restmaterial från gruvdrift är det som blir kvar när metaller och mineral utvinns från vår berggrund. Gruvavfallet består huvudsakligen av gråberg som är det berg som måste tas bort för att komma åt malmen och anrikningssand som blir kvar när malmen har krossats, malts och anrikats till ett mineralkoncentrat.

Gråberg

Gråberg är det berg som bryts för att komma åt malmen. Gråberg har ett litet ekonomisk värde och har oftast lagts nära gruvan eller använts för vägar och dammar i gruvans närhet. I äldre tiden, innan olika anrikningsmetoder började användas, sorterades malmen för hand, så kallad handskrädning. Restmaterialet från handskrädning kan ibland vara metallrikt.

Äldre gråbergsdeponier

Forskare vid Uppsala universitet har i ett projekt undersökt innehållet av sällsynta och kritiska metaller i gamla gråbergsdeponier i Bergslagen. Deponierna är rester från hundratals
år av gruvbrytning. De har kunnat visa både att det finns en stor spännvidd av sällsynta metaller i deponierna, och delvis också i vilka mineral de förekommer. I flera områden förekommer metaller som är kritiska för modern och grön teknik.

Anrikningssand

Anrikningssand är det material som blir kvar när malmen har krossats, malts och anrikats för att extrahera de värdefulla mineralen. Anrikningssanden deponeras vanligen i dammar som hålls vattentäckta eller som täcks med jord när anläggningen stängs. Vid äldre anrikningsverk deponerades anrikningssanden i närmaste sänka eller vattendrag.

I praktiken går det inte att med ekonomisk vinning utvinna alla värdefulla mineral ur malmen, en del kommer att följa med anrikningssanden. Hur mycket av de intressanta mineralen som man inte klarar att utvinna hänger ihop med hur värdefulla de är. Vid anrikning av guldmalmer följer 5% eller mindre av guldet med anrikningssanden, för sulfidmalmer med koppar, bly och zink  brukar runt 10% av de värdefulla mineralen stanna i restmaterialet. Järnmineral som magnetit och hematit är inte så värdefulla och ekonomin tillåter att tiotals procent av järnmineralen blir restmaterial under magnetisk sovring och anrikningen.

Det finns en hel del analyser av metallinnehåll i gruvavfall, men osäkerheten är ändå stor om hur stora mängder det finns totalt och om utvinning är ekonomiskt lönsamt. För sällsynta jordartsmetaller och fosfor bedöms potentialen vara relativt stor. I dagsläget saknas dock de tekniska lösningar som krävs för att utvinningen ska bli lönsam.

Det är en uppskattning att mängden metall i samtliga deponier för anrikningssand skulle kunna ersätta 2013 års malmproduktion i tre till fem år, sen är deponierna tomma.

Källa: Kartläggning och analys av utvinnings- och återvinningspotential för svenska metall- och mineraltillgångar (SGU 2014).

Fosfor i anrikningssand

I svensk järnmalmsproduktion följer stora mängder fosfor med. Det rör sig om cirka 40 000 ton per år som hamnar i sandmagasin som gruvavfall. I gruvavfall i Kiruna och Malmberget finns ett lager på cirka en miljon ton fosfor.

Fosfor är ett viktigt näringsämne för växter och ämnet finns i gödsel som tillförs odlingar. Fosfor kan återvinnas ur stallgödsel och slam från reningsverk. Nettotillskottet från dessa källor motsvarar cirka 25 procent av den årliga tillförseln. Fosfat som idag används i gödsel kommer ursprungligen från importerad råvara – apatit.

De järnmalmer som bryts i Sverige idag är så kallade apatitjärnmalmer och de innehåller flera procent fosfor. Vid anrikningen skiljs en stor del av fosformineralet apatit från malmen med syftet att producera ett fosforfattigt järnoxidkoncentrat, något som dagens masugnar kräver. Fosformineralet apatit, som också innehåller sällsynta jordartsmetaller, kommer att följa anrikningssanden. 

Att utvinna denna fosfor och medföljande sällsynta jordartsmetaller på ett ekologisk och ekonomiskt hållbart sätt kräver tekniska innovationer. Dessutom tyder mycket på att apatiten från apatitjärnmalmer också innehåller arsenik. Kemiska analyser på apatitjärnmalm från Grängesbergsgruvan i Bergslagen visar en tydlig korrelation mellan stigande fosforhalter och stigande arsenikhalter.

Merparten av fosforråvaran som används globalt är dock råfosfat från sedimentära bergarter, som också innehåller relativt höga kadmiumhalter. Det har inneburit att kadmiumhalten i råvaror har ökat i takt med ökande livsmedelsproduktion. Människans exponering för kadmium sker i huvudsak via födan och kan medföra hälsoeffekter såsom njurproblem och benskörhet. Mineralgödsel med låga halter av kadmium kan komma att bli en framtida bristvara i världen.