För att sgu.se ska fungera på ett bra sätt för dig använder vi kakor (cookies) på webbplatsen.

Läs mer om kakor.
Jag godkänner
Bild på Kirunagruvan.

Så fungerar en svensk gruva

Här får du veta mer om hur en svensk gruva fungerar, vilka steg brytningen omfattar och hur malmen tas om hand.

Brytning av malm kan ske i dagbrott eller under jord. Malmkroppar bryts oftast i dagbrott ner till 300–400 m djup, därefter övergår normalt brytningen till underjordsbrytning. I Sverige dominerar underjordsbrytning men majoriteten av världens gruvbrytning sker i dagbrott. Att bryta under jord är förknippat med större kostnader och ökad komplexitet och det krävs därmed en rikare fyndighet för att få lönsamhet. Som exempel då brytningen sker på djupare nivåer blir det efterhand en allt längre sträcka som malmen ska transporteras för att nå upp till markytan, och kostnader och energibehov ökar därmed. Stora djup innebär också ofta ökade bergspänningar som leder till högre krav på bergförstärkning, något som också ökar kostnaderna. Stora djup innebär även ökade kostnader för och behov av ventilation i gruvan.

Underjordsbrytning

I underjordsgruvor når man malmen genom att driva ramper eller schakt ner till nivån där malmen bryts. Många underjordsgruvor saknar ramp och människor och maskiner måste transporteras i schakt. På brytningsnivåerna tillreder man produktionsområdena, det vill säga driver ortar fram till malmen. En tillredningsort kan vara upp emot 200 meter lång. Vid behov förstärks väggar och tak i orten med bultar, nät och sprutbetong. Val av brytningsmetod sker med hänsyn till en mängd parametrar, såsom malmkroppens placering, geologi, geometri, bergmekaniska förhållanden och miljö och omgivning.

Malmens form och utseende, som kommer fram genom prospektering, har väldigt stor betydelse då brytningsmetod ska väljas. En stor kompakt malmkropp kan oftast brytas billigare och mer effektivt än en liten oregelbunden malmkropp, eftersom man då kan använda mer storskaliga metoder som skivrasbrytning. Skivrasbrytning innebär att man skapar hålrum i malmkroppen genom att borra och spränga, sedan rasar det sprängda materialet ner av sig själv, malmen lastas ut underifrån och man låter sidoberg som omger malmkroppen fylla igen det tomrum som bildas. All infrastruktur i form av vägar, schakt, ventilation, med mera finns i berget vid sidan av malmkroppen.

För mindre och mer oregelbundna malmkroppar används andra brytningsmetoder, exempelvis igensättningsbrytning. För stora och flata malmkroppar används exempelvis brytningsmetoden rum- och pelarbrytning.

Brytningen sker oavsett brytningsmetod genom en process som innefattar ett antal enhetsoperationer, en så kallad salvcykel. Salvcykeln för brytningsmetoden skivrasbrytning ser ut som följer:

Efter ortdrivning för att nå malmen i berget, den så kallade tillredningen, genomförs rasborrningen, då långa uppåtriktade hål borras genom malmkroppen i solfjädersform, en så kallad krans. När hela orten är färdigborrad sprutas sprängmedel in i borrhålen, detta kallas laddning. Därefter, ofta en gång per dygn och på natten då gruvan är tom sker sprängningen (skjutning). När sprängningen är genomförd ventileras spränggaserna ut och på morgonen påbörjas lastningen. I LKAB:s gruvor i Kiruna och Malmberget lastas malmen ur orterna med lastmaskiner som klarar mellan 17–30 ton malm i skopan. Malmen släpps sedan ner i ett brantlutande schakt, en så kallad störtschakt. Malmen faller genom schaktet och samlas i bergfickor strax ovanför huvudnivån.

Från bergfickorna transporterar malmen i stora truckar (Malmberget) eller med tåg (Kiruna) och töms ner i stora bergfickor ovanför krossarna. I krossarna sönderdelas malmen ner till 10 cm och fraktas sedan på långa bandtransportörer till malmhissarna, de så kallade skipprarna, som sedan tar upp malmen till markytan. Varje skip kan transportera cirka 40 ton malm och går med en hastighet av 17 meter per sekund.

Kontrollrum-i-Aitik-Foto-Boliden-Stefan-Berg.jpg

Kontrollrum i Aitik-gruvan.

Foto: Stefan Berg, Boliden

Dagbrott

En förutsättning för dagbrottsbrytning är att malmkroppen går upp i dagen eller inte är täckt av ett alltför tjockt jord- eller berglager. I de flesta dagbrottsgruvorna utvinns malmen genom så kallad pallbrytning. Brytningsmetoden bygger på att malmen bryts i ”bänkar” i nedåtstigande nivåer. Dessa bänkar ger dagbrotten ett karaktäristiskt ”steg-utseende”.

Brytningen i dagbrott sker i ett antal produktionssteg. Först forslas jord- och berglager som ligger över malmen bort, därefter bryter man ut malmen i horisontella skivor, så kallade pallar. Man borrar spränghål genom nedåtgående borrning och när den lossprängda malmen lastats ut flyttas produktionen successivt ner mot ökat djup. Det lossprängda berget lastas med lastmaskiner på truckar och gråberg transporteras med truck till gråbergsupplag medan malmen transporteras till en kross, antingen i dagbrottet eller på ytan. Efter krossning transporteras malmen till anrikningsverket för anrikning, vilket ofta består av malning, flotation, förtjockning och torkning.

Vägen genom anrikningsverket

Den malm som utvinns i gruvan behöver behandlas för att separera ekonomiskt värdefulla mineral från mineral med ringa eller inget ekonomiskt värde. Detta sker i ett anrikningsverk. Hur stor del av det material som utvinns som är nyttomineral varierar från gruva till gruva, men som exempel innehåller järngruvor i storleksordningen 50 procent järnbärande mineral, medan en koppargruva kanske endast innehåller 0,5–1,5 procent kopparmineral (till exempel kopparkis). En guldgruva kan vara lönsam redan vid något eller några enstaka gram guld per ton malm, det vill säga i storleksordningen 0,0001 procent. Det som inte är värdemineral avskiljs som ”gråberg” eller avfall från processen. Anrikningsprocessen inleds normalt genom krossning och malning.

I vissa fall förekommer så kallad föranrikning eller sovring vilket innebär att grova avfallspartiklar avskiljs från malmflödet i tidigt skede av processen. Vid järnmalmsgruvor kan detta ske genom torr magnetseparering och i andra fall förekommer även optiska sovringsprocesser. Sovringen, som normalt sker efter krossning men före malning, har både ekonomiska och miljömässiga fördelar. Verkets produktionskapacitet ökar i efterföljande steg så att behovet av energi, vatten och kemikalier per ton bruten malm minskar, samtidigt som grövre avfall är mer inert än om det vore finfördelat och dessutom orsaker mindre problem med till exempel damning. Föranrikning är dock inte alltid möjlig, till exempel om värdemineralens kornstorlek är liten. Generellt leder föranrikning även alltid till vissa förluster av värdemineral. Målsättningen med krossning och malning är att finfördela malmen till en sådan partikelstorlek att värdemineral effektivt kan avskiljas från avfallet i efterföljande separationsprocesser. De vanligaste separationsprocesserna är baserade på skillnader i olika minerals densitet, magnetiska eller ytegenskaper. Det finns även metoder som baseras på skillnader i elektrisk ledningsförmåga eller optiska egenskaper.

För järnbärande mineral väljs magnetisk pareringsmetod beroende av mineraltyp genom svag- eller starkmagnetiska metoder. Magnetitmalm reagerar starkt på magnetfält och kan avskiljas genom svagmagnetiska metoder medan hematit är svagare magnetiskt och därmed behöver starkmagnetiska metoder. Gravitationsbaserade metoder kan användas då densitetsskillnaden mellan de mineral som ska separeras från varandra är stor. Exempelvis guld, tenn-, bly- och wolfram-bärande mineral är vanligtvis tunga i förhållande till gråberg och kan separeras med sådana metoder. För basmetallerna koppar, zink och bly används ofta metoder baserade på ytegenskaper. Detta sker genom att selektivt adsorbera kemikalier (kallade samlare) på specifika mineralytor för att göra dem hydrofoba (vattenfrånstötande). I flotationsceller blandas mineralsuspensionen med luftbubblor som fäster vid de hydrofoba partikelytorna och lyfter partiklarna uppåt till skumfasen medan avfallsmineral inte lyfts upp av bubblorna och istället sjunker till botten av cellen.

Det finns även processer baserade på så kallade omvänd flotation, där man istället floterar bort avfallsmineral från nyttomineral. De procesströmmar från anrikningen som utgör avfall transporteras till sandmagasin eller blandas med cement och används vid underjordsgruvor för att fylla igen gruvgångar, så kallad backfilling. De värdemineral som anrikats genom olika separationsprocesser behöver i det sista steget av anrikningsprocessen avvattnas. Detta sker ofta i flera olika steg, först genom sedimenteringsbaserade metoder och senare genom tryck- eller vakuumfiltrering. Slutprodukten från anrikningen transporteras sedan i pulverform vidare till smältverk.

Malning-av-malm.jpg

Malning av malm. Foto: Niclas Dahlström

Gruvdammar

När den utbrutna malmen anrikas, det vill säga de värdefulla mineralen sorteras ut från de mindre värdefulla, bildas stora mängder restprodukter. Vid anrikningsprocessen krossas och mals malmen till små partiklar (sand och mindre) och restprodukten kallas anrikningssand.

Efter anrikningen är anrikningssanden uppblandad med vatten (slurry) och detta vill man deponera så nära gruvan som möjligt. Transport sker via rörsystem och pumpar. Att transportera materialet tillbaka till där det kom ifrån är oftast inte möjligt. Ett aktivt dagbrott kan inte fyllas med anrikningssand eftersom mera malm ska brytas där. Ibland kan de grövre delarna av anrikningssanden, med eller utan inblandning av cement, pumpas ner i en underjordsgruva och fylla utbrutna bergrum och tunnlar. Detta kallas återfyllning. I regel måste dock materialet deponeras ovan jord. Deponierna omges med vallar eller naturliga höjdpartier.

Anrikningssanden pumpas dit uppblandad med vatten och får sedimentera. Överskottsvattnet pumpas tillbaka till anrikningsverket i ett slutet vattenhanteringssystem. Vissa tider på året får man för mycket vatten och behöver skicka ut överskottet till ett vattendrag. Andra tider på året kan vattenbrist råda, till exempel under vintern då mycket vatten är bundet i form av snö och is. Då behövs extra vatten.

Muddring-av-slambassängen-vid-Svärtträskgruvan.jpg

Muddring av slambassängen vid Svärtträskgruvan. Foto: SGU.

Den deponerade sanden bildar en mer eller mindre horisontell yta beroende på utsläppta volymer och flöden. Ofta får man en svag lutning på markytan från utsläppspunkten, där de grövsta partiklarna sedimenterar. De finkorniga partiklarna sedimenterar på långt avstånd från utsläppspunkten. Vanligen sker deponeringen från deponins omgivande vallar (dammar) och på detta sätt kommer de grövsta partiklarna hamna närmast dammarna. Området kallas ”beach” (strandparti). I andra fall sker deponeringen från en central punkt och då får man det finkorniga materialet närmast dammarna.

De omgivande dammarna har en del likheter med vattenkraftdammar. Vattenkraftdammar ska hålla vatten inneslutet medan gruvdammar ska hålla sand inneslutet. Behövs inte vattenkraftdammar kan de tas bort. Gruvdammar kan aldrig tas bort, eftersom sanden då sprids okontrollerat. Sanden i deponin innehåller mineral med små metallmängder och inte sällan rester av kemikalier från anrikningsprocessen. Är mineralen av typen sulfider innehåller sanden svavel. Kommer denna i kontakt med luft och vatten bildas en sur miljö som inte är bra för omgivningen. Sammantaget innebär detta att gruvdammar måste finnas i all framtid och vara så stabila att deras säkerhet kan garanteras i tusen år, enligt de villkor vi har idag.

Dammarnas uppbyggnad kontrolleras av miljödomstolar, som ger tillstånd till att bygga en damm efter ansökan av ett gruvbolag. Under gruvans drifttid och därefter kontrolleras dammarnas säkerhet och skötsel av en tillsynsmyndighet (vilket i många fall är länsstyrelsen) medan all övervakning och drift sker av dammägaren.

Deponin byggs på i etapper allt eftersom anrikningssand produceras. Vid gruvans start väljs ett område ut för att vara deponi. Detta omgärdas med vallar (dammar) och naturliga höjdpartier. När deponin är fylld så att sandens överyta är i närheten av dammarnas högsta punkt behöver en höjning göras. Då byggs nya dammar ovan på de gamla. Sådana höjningar är vanligtvis av storleksordningen 3-4 meter. Höjningar kan göras varje år men kan även ha intervall på flera år. När en ny nivå dammar byggts kan mer material placeras i deponin. Detta gör att deponin med omgivande dammar successivt höjs. Stora deponier kan ha en yta på 10–15 kvadratkilometer och höjder på många tiotals meter medan de flesta är mycket mindre.

En gruvdamms säkerhet anges ofta i form av en beräknad säkerhetsfaktor. För att vara säker på att denna är tillräckligt hög i den verkliga konstruktionen finns olika typer av mätinstrument placerade i dammarna och i deponin. Det kan vara instrument för läckage, vattentryck, rörelser, med mera. Ibland sker mätningar med hjälp av satelliter. De uppmätta värdena kontrolleras mot de man förväntar sig. Om säkerheten blir för låg eller kraven höjs läggs i regel extra bergmaterial på dammens utsida, så kallad stödbank.

Vatten kommer till deponin genom det deponerade materialet samt i form av regn och snö. Om mycket vatten samlas i deponin måste vatten kunna ledas bort utan att detta ”rinner över kanten” (överströmning). Händer detta är det mycket allvarligt för dammsäkerheten. De delar av deponin där vatten avleds (avbördas) kallas utskov. Här finns luckor och dämningsanordningar så att vattenflödet kan kontrolleras. Dessa anordningar är dimensionerade för att kunna avleda stora onormala vattenmängder.

Dammsäkerheten kontrolleras kontinuerligt och resultatet rapporteras till tillsynsmyndigheten, som rapporterar vidare till den svenska myndigheten för dammsäkerhet, Svenska Kraftnät.

Numera pågår en utveckling mot att minska vattenmängderna i deponierna. Man försöker avvattna slurryn innan den pumpas ut på deponin (förtjockning). Detta ger en mera trögflytande massa och i extremfallet blir konsistensen likt den hos tandkräm (paste). En sådan massa får en något brantare lutning på överytan ut från deponeringspunkten. Denna teknik har fördelen att man slipper pumpa runt stora mängder vatten men gör det samtidigt svårare att forma en bra beach.

Senast granskad 2022-03-17