Bruksområder for rest- og biprodukter ved drift på Engebø

Transkript

1 Bruksområder for rest- og biprodukter ved drift på Engebø Mona Schanche, Nordic Mining ASA Oslo, mai, 2009 Innledning Utnyttelse og produksjon av rest- og biprodukter ved drift på Engebø kan bidra positivt til de økonomiske betingelsene for Engebøprosjektet, samt gi miljømessige fordeler som følge av redusert mengde deponert materiale i form av gråberg og avgang. I dette notatet presenteres mulige bruksområder og aktuelle markedssegmenter for rest- og biprodukter. Ved utvinning av rutil produseres hovedsakelig tre former for overskuddsprodukter: gråberg avgang granatkonsentrat Gråberg er steinmasse som produseres ved sprenging og uttak av malm fra gruvedriften, og som på grunn av et lavt innhold av rutil ikke anses som malm, men som et restprodukt som deponeres. Gråberg produseres kontinuerlig i dagbruddsfasen mens langt mindre gråberg produseres i underjordsfasen som følger av mer selektiv brytning. Avgang er et restprodukt fra selve oppredningsprosessen, og består av ikke-økonomiske mineraler som fjernes fra de økonomiske gjennom ulike seperasjonsprosesser. Avgangen planlegges deponert på dypt vann i Førdefjorden. Dersom det lykkes å finne alternative bruksområde for avgangen så kan behovet for deponering reduseres. I Oppredningsprosessen produseres et granatkonsentrat som kan utnyttes kommersielt. Granatkonsentratet tas ut som et videreforedlet produkt og anses derfor ikke som et restprodukt, men som et biprodukt, som fremstilles på grunn av sin markedsverdi. For å redusere mengden deponert materiale jobber Nordic Mining kontinuerlig med å utforske mulige bruksområder for bi- og restprodukter fra 2

2 rutilproduksjonen på Engebø. Siden det her er snakk om store volumer, og ikke-konvensjonelle restprodukter uten etablerte markeder, så vil det trolig være en tidkrevende prosess å finne bruksområder hvor massene kan utnyttes fult ut. Bruk kan derfor ikke erstatte deponering i overskuelig fremtid. Målet bør likevel være å redusere mengden deponert materiale til et minimum. Mulige markedsområder for gråberg Gråberg produsert ved gruvedrift på Engebø vil i hovedsak bestå av (leuco) eklogitt som på grunn av et lavt innhold av rutil ikke anses som malm ( se tabell 1 og 2). En mindre del av gråberget vil være amfibolitt og gneis som representerer de omkringliggende bergartene. Gråberget planlegges deponert i tipp på land og vil derfor være lett tilgjengelig for utnyttelse. Steinen deponeres som grovskutt stein med bred kornfordeling. Årlig produksjon av gråberg vil være i størrelsesorden 2-5 millioner tonn. Til sammen planlegges et uttak på 35 mill. tonn gråberg. Eklogitt er en tung bergart med en egenvekt på rundt 3,3 g/cm 3. Bergarten kan derfor være egnet for produkter der høy spesifikk vekt er ønskelig. Eksempler på slike anvendelser er som tilslag til tungbetong, som blokkstein ( armour stone ) til forsterkning av havner og diker, og som dekkmasse for offshore installasjoner. Ved Visnes Kalk AS på Nordmøre produseres eklogitt som et biprodukt fra kalksteinsproduksjon. Foruten de overnevnte anvendelsene, benyttes steinen til veipukk, som isgrus til flyplasser, som hagesingel, som fyllmasse og som jordforbedringsmiddel i. Eklogitten på Engebø likner Visnes-eklogitten både når det gjelder sammensetning og mekaniske egenskaper, og kan derfor antas å være sammenlignbar når det gjelder mulige bruksområder. I tungbetong benyttes tilslag med høy egenvekt, generelt 2,6 g/cm 3 eller mer. Engebø-eklogitten inneholder lite kvarts og er derfor trolig ikke alkalireaktiv, noe som er en forutsetning for betongtilslagsmaterialer. Videre er steinen tung og kan derfor være godt egnet til betongprodukter som krever høy egenvekt. Tungbetong benyttes til spesialprodukter som absorpsjonsmateriale for radioaktiv stråling og som ballastmateriale for neddykkede konstruksjoner ii. Markedet for tungbetong er forløpig lite og har derfor begrenset betydning for utnyttelsen av gråberget. 3

3 Markedet for så kalt armour stone er langt større iii. Produksjon av armour stone ved Engebø forutsetter at det er mulig å ta ut blokkstein på flere tonn. Dette kan være en utfordring ved konvensjonell sprenging. På 1990-tallet gjorde Fjordblokk AS et forsøk på å produsere blokkstein fra eklogitten på Engebø. Prosjektet ble derimot lagt ned allerede i 1999 blant annet fordi ekstensiv oppsprekking gjorde det vanskelig å produsere tilstrekkelig store blokker. Egenvekten varierte også mer enn først antatt som følger av innblanding med gneis og amfibolitt. Eklogitten ble tatt ut i brudd på østsiden av Engebøfjellet. Dette området er kjent for å ha en mer inhomogen og oppsprekket eklogitten enn den som planlegges tatt ut som gråberg. Muligheten for å ta ut større blokker antas rent teknisk for å være relativt god, men dette forutsetter at gråberget sprenges, sorteres og håndteres på en måte som ivaretar blokkstørrelsen og gråbergets egenvekt. Det er imidlertid usikkert om en slik håndtering kan forsvares kostnadsmessig og kommersielt. Pukk til veiformål er et marked som potensielt kan være avtager av store mengder gråberg. Engebø-eklogittens mekaniske egneskaper (se tabell 3) viser at den er godt egnet som veipukk, tilsvarende norske krav til toppdekke for høytraffikert vei (enkelte land stiller strengere krav til PSV 1 for toppkvalitet asfalt). Eklogitten er 0,5-1 g/cm 3 tyngre enn ordinær pukk og den høye egenvekten kan være en utfordring på grunn av kostbar frakt. Pukk fra Engebø kan antagelig produseres til svært konkurransedyktige priser som følger av at produksjonen ikke er avhengig av pris og etterspørsel, og fordi gråberget ligger ideelt til rette med hensyn til effektiv utskipning. At gråberget er noe dyrere å frakte trenger derfor ikke være en hindring for kommersiell utnyttelse. Ved en eventuell utnyttelse av gråberget vil det være aktuelt å anlegge et konvensjonelt pukkverk for knusing, sikting og sortering av stein. Uformingen av pukkverket vil avhenge av hvilke fraksjoner og tonnasje det er aktuelt å produsere. Blokksteinproduksjon vil antagelig kun kreve sortering, mens produksjon av pukk og tilslag til betong vil kreve nedknusing og sikting i ulike fraksjoner. En kommersialisering av gråberget vil derfor medføre et økt investeringsbehov som følge av etablering av pukkverk og infrastruktur for transport av stein til utskipningskai. 1 Polished Stone Value (PSV) er et mål for pukkens polerbarhet. Det er ønskelig med en høy PSV for å motvirke glatt veibane. 4

4 Bruksområder for avgang Avgang er finkornig masse som gjennom ulike prosesser fjernes fra malmen under oppredningen. Bortsett fra en mindre mengde flotasjonskjemikalier så ligner avgangens sammensetning gråbergets. Tilsatsen av kjemikalier forventes ikke å påvirke kvaliteten nevneverdig, men dette bør utredes nærmere for hvert enkelt bruksområde. Forskjellen er på de to materialene er hovedsakelig at avgangen er meget finkornig (< 300 mikron), og siden knusing og nedmaling er kostbart kan avgangen betraktes som et foredlet produkt. Avgang kan for eksempel være et aktuelt tilslagsmateriale for fine fraksjoner til betong. Det er beregnet en årlig produksjon av avgang på 4 millioner tonn i dagbruddsfasen og 6 millioner i underjordsfasen, noe som forutsetter markeder som kan benytte store mengder finmalt stein. Avgangen fra Engebø har potensielt et bredt spekter av bruksområder. Som nevnt produserer Visnes Kalk AS jordforbedringsmiddel av eklogitt. Jordforbedringsmiddel er finkornig og avgangen er derfor mer relevant enn gråberget i denne sammenhengen. Undersøkelser av eklogitt fra Visnes viser at steinen gir en svak kalkeffekt, samt bidrar med viktige næringsstoffer som jern iv. Dersom avgangen kan demonstrere liknende jordforbedrende egenskaper så kan dette representere et interessant marked. Nordic Mining undersøker mulighetene innenfor dette markedet i samarbeid med en Hollandsk aktør. I 2000 initierte SINTEF materialteknologi prosjektet Bruk av avgangsmasser der hensikten var å undersøke avgang for bruk i keramiske produkter til byggmarkedet v. Produksjon av byggkeramer krever et finkornig råmaterial og fargenyanser er gjerne ønskelig. Avgang er derfor en nærliggende råstoffkilde, men dette forutsetter at keramprodusentene vurderer avgang som et godt alternativ til konvensjonelle råstoffer som allerede er etablert i markedet. Dersom avgang fra Engebø kan benyttes til keramer vil det trolig være et av de mer høyverdige markedssegmentene, men med en produksjon på 4-6 millioner tonn avgang årlig vil en slik bruk ha begrenset betydning med hensyn til volum. En bruk som potensielt kan benytte store volumer er tildekking av forurensede sedimenter. SFT har igangsatt et nasjonalt prosjekt for å forbedre tilstanden i en rekke norske fjorder og havner. Et viktig tiltak er da å dekke fjordbunnen med rene sedimenter for å immobilisere forurensningen. 5

5 SFT har utarbeidet en veileder som angir tester og kriterier som er nødvendig for at et sediment skal kvalifisere som tildekkingsmateriale vi. Avgjørende er at materialet ikke inneholder skadelige metaller eller kjemikalier som kan frigjøres i sjøvann. Avgangen som produseres ved drift på Engebø har et lavt innhold av tungmetaller og kjemikalier, og er derfor et interessant material i den forbindelse. Det kan nevnes at avgang fra Titania AS i Rogaland er testet i henhold til veilederen og påvist å være egnet som tildekkingsmasse. Dette skulle tilsi at avgangen fra Engebø som har et lavere innhold av tungmetaller også vil være relevant for tildekking. Nordic Mining planlegger å teste avgangen i henhold til SFTs veileder. Et annet bruksområde som kan bidra til å forbedre kvaliteten i marine miljøer er bruk av avgang til bygging av kunstige rev. Muligheten for å benytte revlikende konstruksjoner, bestående av blant annet betong undersøkes med hensyn til å forbedre habitatet for fisk og andre marine organismer, samtidig som konstruksjonen beskytter offshore installasjoner og rørledninger, samt motvirke bølgeerosjon i strandlinjer. Konseptet er ikke kommersialisert, men tester av det kunstige revet er positive. Nordic Mining undersøker muligheten for å benytte eklogitt i betongdelen av revet, der egenvekten kan være en fordel. Et bruksområde som foreløpig er lite undersøkt, men som kan utgjøre et stort potensial, er utnyttelse av avgang til lagring av klimagassen CO 2. En industriprosess hvor CO 2 lagres som mineralisert karbon i ulike bergarter er utviklet av Institutt for Energiteknikk. I dette tifellet så går prosessen ut på å løse bergarten i karbonsyre under høyt trykk og temperatur, for så å binde CO 2 gjennom karbonatisering av magnesium. Teoretisk lagringskapasitet for ett tonn avgang er ca 250 kg CO 2. videre så er mulige sluttprodukter fra prosessen mineralene magnesitt (MgCO 3 ) og mikrosilika (SiO 2 ) som kan benyttes som råstoff i henholdsvis papir og plast, og til produksjon av solseller og sement. Prosessen bidrar dermed både positivt til miljøet gjennom lagring av klimagassen CO 2 samtidig som salgbare produkter produseres vii. Teknisk og kommersielt potensial i tilknytting til eventuell lagring av CO 2 er uavklart, men prosessen kan teoretisk benytte store kvantum med avgang. Deler av sluttmaterialet vil antagelig være ikke-salgbare produkter og det vil derfor fremdeles være behov for deponering av masse. Nordic Mining har sammen med Statoil New Energi igangsatt et prosjekt for å undersøke muligheten for å videreforedle bedriftens mineralprodukter ved forbruk av CO 2. 6

6 Et bruksområde for avgangen som kan utnytte store volumer er til landfyllinger på kontinentet spesielt i områder der det er behov for å skape nye landområder eller opprettholde eksisterende. Et eksempel på hvor dette er aktuelt er i Nederland hvor landmassene delvis ligger under dagens havnivå og derfor krever oppdemning for å forhindre oversvømmelse. Kanskje kan avgangen benyttes som fyllmasse for å bygge opp landeområder og kombineres med bruk av gråberg til oppbygging av diker. En fordel i den sammenheng er materialets egenvekt som trolig vil gi en god stabilitet. Hvorvidt dette er interessant avhenger av de krav som stilles til et slikt materiale. Klimaendringer og et stigende havnivå kan føre til at behovet for fyllmasse vil øke i årene fremover. Granatkonsentrat til spesialprodukter Granat er et miljøvennlig og inert mineral som på grunn av sin styrke og motstandsdyktighet er ettertraktet for en rekke anvendelsesområder. Granat selges til ulike formål avhengig av kornstørrelse, kornform og mineralogi. Relativt grov granat benyttes til sandblåsing, som slipemiddel og til vannrensing, mens finere granat benyttes til vannskjæring for høypresisjonsskjæring av en rekke materialer inkludert metaller. Granat utvinnes både fra alluviale sandforekomster og fra grunnfjell. Granat som utvinnes fra grunnfjell er best egnet til vannskjæring på grunn av at den kantige kornformen gir bedre skjære egenskaper viii. Til sandblåsing er alluvial granat mest ettertraktet som følge av strengere krav til intern kornstyrke. Blåsesand kan resirkuleres og granatens kornstyrke er derfor viktig. Spesielt ettertraktet er almandin type granat som har størst hardhet (7,5 på mohs hardhetsskala). Flere andre industrimineraler blant annet kvarts, aluminiumoksid og industriell diamant kan anvendes som slipemiddel og til sandblåsing, og konkurrerer derfor med granat. I senere tid har granat i stor grad overtatt markedet for kvarts til blåsesand på grunn av helserisikoen forbundet med silikastøv. Engebø-eklogitten består av om lag 30 % granat av almandin type. Oppredningsforsøk viser at det er mulig å produsere et finkornig granatkonsentrat som tilsvarer vannjetkvalitet. Videre forsøk planlegges for å undersøke muligheten for å produsere et konsentrat som tilfredsstiller kravene til blåsesand og slipemiddel, altså grovere granatprodukter. Mengden granat som det kan 7

7 være aktuelt å produsere avhenger av hvor mye det er mulig å fremstille av de ulike kvalitetene og gjeldende kapasitet i markedet. Globalt forbruk av granat ligger på omlag tonn per år, men samlet forbruk av industrimineraler til slipemidler, sandblåsing etc., er vesentlig høyere. Granatmarkedet har opplevd en sterk vekst de siste årene, trolig en fordobling de siste 10 årene. Fortsatt vekst i størrelsesorden 3-5 % per år er forventet. Mye av veksten skyldes at granat overtar for kvarts som blåsesand, men det er vannjetmarkedet som er forventet å ha den største veksten i årene fremover. Vannjetskjæring er overlegen sammenlignet med konvensjonelle metoder for skjæring når det gjelder presisjon, miljøvennlighet og anvendelighet, og benyttes i økende grad innenfor romfarts-, fly- og bilindustrien ix. Verdensmarkedet for granat bærer preg av å være dominert av få store aktører. Tidligere var USA største produsent, men i de siste årene har også India, Kina og Australia vokst frem som store aktører. Disse tilbyr granat til lavere pris og kvalitet enn den amerikanske. Bruksområdene til lavkvalitetsproduktene er begrenset og oppnår en langt dårligere pris i markedet. For høypresisjons vannjetskjæring benyttes kun toppkvalitets granat x. Et granatprodukt fra Engebø kan trolig oppnå høy kvalitet og kan dermed konkurrere med høyt prisede granatprodukter på markedet. Den største utfordringen vil trolig være å finne en inngang i et konkurranseutsatt marked. En fordel er at Engebø ligger godt plassert i nærheten av det europeiske markedet, som sammen med USA, er den største forbrukeren av vannjetkvalitet granat. Sluttkommentar Som presentert finnes det potensielle markeder for gråberg og avgang produsert ved gruvedrift på Engebø. Mens armour stone og pukk kanskje utgjør de største markedssegmentene for gråberg, så kan avgang blant annet være en ressurs for tildekking av forurensede sedimenter og for oppbygging av landområder. Å skape salgbare produkter av masser som tradisjonelt blir ansett som problematiske, kan være en utfordring. Det er viktig at massene presenteres som mulige ressurser fremfor som gruvedriftsavfall. Tungmetaller er et velkjent problem knyttet til 8

8 restmasser fra gruvedrift, avgang og gråberg fra Engebø inneholder lite tungmetaller og dette bør være en stor oppside for disse produktene. Nordic Mining vil jobbe aktivt med å finne bruksområder for massene som reduserer behovet for deponering. Det er gode utsikter for å produsere et salgbart granatkonsentrat fra Engebø. Den største utfordringen vil trolig være etableringen i markedet. Ytterlige tekniske og markedsmessige undersøkelser er nødvendig for å vurdere egnetheten og det kommersielle potensialet for både rest- og biprodukter fra Engebø. 9

9 Tabell 1: Mineralogi Eklogitt xi Hoved mineraler Kjemisk formel Omphacite CaMgSi 2 O6 + NaAlSi 2 O 6 Garnet (almandine) Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Amphibole Ca 2 (Mg,Fe,Al) 5 (Al,Si) 8 O 22 (OH) 2 Rutile TiO 2 Quartz SiO 2 Tabell 2: Kjemisk sammensetning for gråberg (Leuco eklogitt) Analyser basert på et gjennomsnitt av NGUs XRF-analyser SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MgO CaO Na2O K2O MnO P2O5 47,32 15,83 13,70 1,84 6,55 9,35 2,47 0,60 0,16 0,17 Tabell 3: Mekaniske egneskaper for gråberg xii Spesifikasjoner Gjennomsnitt LA-verdi 11.1 PSV 52 Abrasjonsverdi 0.34 Flisighetstall 1.36 SA-verdi 1.8 Mølleverdi 7.8 Sprøhetstall 27.6 Steinklasse 1 10

10 Referanser og kilder i ii iii iv v YjJsKmIAJ: AV+AVGANGSMATERIALER%22&hl=no&ct=clnk&cd=1&gl=no vi vii viii Industrial Minerals (2009) Minerals to the grindstone, page 48, januar 2009 ix x xi Korneliussen et. al (1998) The geology of the Engebøfjellet eclogite deposit and its settings NGU rapport xii NGU nettpublikasjon: 11