Euro Mine Connect bjöd på ett brett urval presentationer med hög aktualitet. Ett flertal nya teknologier visades upp och diskuterades. Som alltid numera berörde flera av dem klimat- och miljöproblem och visade att ny teknik i många fall kan vara lösningen på problemen.
Första konferensbidraget handlade om elektrifiering i dagbrottsgruvor. Presentatör var Jonas Ranggård, programchef hos Boliden. Inledningsvis lämnade han ordet till Valter Plasgård, affärsutvecklingschef från Northvolt som berättade om företagets tillverkning av batterier med höga miljöprestanda. Han visade att klimatavtrycket från Northvolts batterier blir betydligt mindre jämfört med de som nu importeras från Kina och Sydkorea. Erik Svedlund som är marknadschef hos Epiroc presenterade utvecklingen av elektrifierade gruvmaskiner. Företaget erbjuder nya batteridrivna maskiner och samtidigt ”battery as a service” där Epiroc äger och svarar för batterierna till sina kunders maskiner. Parallellt erbjuder Epiroc ett ombyggnads-kit för att befintliga gruvmaskiner ska kunna konverteras från diesel till el.
Elektrifiering i våra gruvor är inte bara en fråga om att få ner klimatpåverkan. Elektrisk drift ger också reducerade utsläpp till vatten och luft i gruvorna, lägre värmealstring och mindre buller.
Jonas Ranggård från Boliden gav en bakgrund till företagets satsning på elektrifiering. Siktet är att producera basmetaller med lågt koldioxidavtryck och på sikt inget avtryck alls.
Idag svarar användning av diesel för nästan hälften av gruvornas koldioxidutsläpp. År 2018 inleddes ett pilotförsök i Aitikgruvan med elektrifierade truckar som kör upp malmen den sista biten. Strömförsörjningen ordnades med luftledningar och pantografer på truckarna, som hade byggts om till el-drift (trollies).
– Till stora delar har det varit en succé, berättade Jonas Ranggård. Detta är en teknik som vi kan utveckla för andra operationer.
Med början under hösten ska Boliden använda elektrifierade truckar i större skala och köra med fjorton truckar CAT 795F AC. Våren 2022 påbörjas också ett test i den finska gruvan Kevitsa och inför detta konverteras tretton stycken Komatsu 830 från diesel till el.
Boliden investerar stort i trolley-tekniken, men den blir inte allena saliggörande på sikt. Bedömningen är att det i stället blir mestadels batteridrivna truckar. Jonas Ranggård presenterade en visionsbild där truckarna körs på trolleybanorna och samtidigt laddas deras batterier där. Nere i gruvan drivs truckarna sedan på batterierna.
– Lösningen har redan nu finansiell bärkraft, men i framtiden när förarlösa gruvfordon används och automation i gruvdriften slår igenom, förbättras ekonomin ytterligare. Utan förare sjunker kostnaden för att ha gruvmaskinerna på laddning.
Jonas Ranggård visade slutligen att el-drift medger högre effektivitet än både vätgasdrift (bränslecell) och fossilfria flytande bränslen av typen Power to Liquid.
Brytning på stora djup – utmaningar möts med helt nya metoder
LKAB i Kiruna producerar idag 30 miljoner ton malm per år. Gruvan och utrustningen är dimensionerad för 35 miljoner ton. Målet är att komma upp till den nivån inom 2–5 år. För närvarande bryts malmen mot huvudnivån på 1365 meters djup. Malmen på den nivån kommer att börja sina ungefär år 2042 och planen är att då ha infrastruktur på plats, på 1800–2000 metersnivån. Det ger tillgång till minst 700 miljoner ton malm.
För att kunna bryta så djupt gör LKAB en omfattande förstudie där geologin och geotekniken kartläggs, liksom behovet av ny infrastruktur och man studerar brytningsmetoder som kan bli möjliga. Bland annat studeras djupa gruvor i Sydafrika.
Den största utmaningen med att bryta djupt är bergmekaniken. Det handlar om bergets hållfasthet, strukturer, trycket på det aktuella djupet och seismiska rörelser. Beträffande den seismiska aktiviteten är uppskattningen att denna fördubblas för varje 100 meter djupare man kommer i berget. Från 1400 till 1800 meter blir således aktiviteten 16 gånger större.
Bland övriga utmaningar kan nämnas att få ventilationen att fungera på stora djup och att få bort vatten ur gruvan.
För presentationen under konferensen svarade Matthias Wimmer, chef för Mining Technology hos LKAB i Kiruna. Han berättade att företaget studerar metoder för brytning på stora djup.
Det handlar om:
Sublevel Caving (skivrasbrytning i en modifierad variant som utvecklas i ett testområde i Kirunagruvan)
Inclined Caving (en variant av blockrasbrytning)
Raise Caving
Raise Caving är en helt ny metod som utvecklas av LKAB. Det kan bli aktuellt att använda skilda metoder i företagets olika gruvor i Kiruna, Malmberget och Svappavaara.
Raise Caving baseras på att först använda Raise Boring (raiseborrning) för att ta upp ett schakt, som kan vara vertikalt, men oftast har viss lutning. I schaktet sänks sedan maskiner som borrar koncentriskt, laddar och vid behov spräcker berget. Malmen bryts nerifrån och uppåt i schaktet och rasar ner till utlastningsnivån.
Allt eftersom brytningen fortskrider uppstår nya spänningar i berget. Dessa reduceras i närområdet med hjälp av de-stressing slots (avlastningsslitsar) och flyttas längre bort från brytningsområdet.
– Jämfört med de brytningsmetoder som idag används på stora djup runt om i världen har Raise Caving flera fördelar, förklarade Matthias Wimmer. Metoden kräver inte lika mycket förberedande arbeten och inte lika mycket infrastruktur under jord. Vi förväntar oss att Raise Caving ger både lägre investeringskostnad, högre kostnadseffektivitet och är mer flexibel. Dessutom lättare att kontrollera.
LKAB fortsätter att utveckla Raise Caving och dessutom Integrated Raise Caving som innebär att flera metodsteg kan utföras parallellt eller inom ett kort tidsspann. Integrated Raise Caving är anpassad till traditionella blockrasgruvor.
Framtidens gruva kommer att ha hög automationsgrad, där exponeringen av människor i aktiva brytningsområden minskar i stor utsträckning. Företaget planerar två testsajter, en för brytningsmetoden och en för maskinerna. Utvecklingen av dessa är nu i konceptfas och snart inleds skarpt konstruktionsarbete. Maskinen och utrustningen utvecklas av LKAB i samarbete med ABB och Necab. För övrigt när det handlar om den nya metoden samarbetar LKAB med Montanuniversitetet i Leoben (Österrike).
LKAB:s långsiktiga övergripande mål är att tillverka malmprodukter utan klimatpåverkan och samtidigt öka produktionen med 50 procent.
Positionering och 3D-visualisering
Roger Schmidt som är sektionschef för IT hos Zinkgruvan Mining AB och Marcus Ek som är produktchef hos Mobilaris AB, berättade om företagens samarbete för att digitalisera positionering och visualisering i Zinkgruvan.
Tillsammans har företagen installerat en mer eller mindre heltäckande infrastruktur för kommunikation och positionering under och ovan jord vid Zinkgruvan. Zinkgruvan Mining AB har satsat på att digitalisera för ökad säkerhet, höjd effektivitet och ökad produktion. Samtidigt har företaget förberett för de framtida möjligheter som 5G erbjuder.
Under ett projekt – som pågått sedan 2019 – har Mobilaris utvecklat Virtual Tag. Det är en mobilapp som medger sömlös kommunikation och positionering mellan alla zoner i gruvanläggningen. Genom att integrera lösningen i mobiltelefonerna behöver personalen inte bära runt på några extra verktyg i sitt dagliga arbete.
Det system som har installerats i Zinkgruvan använder LTE cells WiFi accesspunkter och BLE beacons, alla tre radioreferenser. Ovan jord går det att positionera med hjälp av GPS-signaler. Virtual Tag stödjer alla dessa olika teknologier, och därför har det varit möjligt att skapa en flexibel positioneringslösning som är exakt anpassad för Zinkgruvans verksamhet. Genom att kombinera med BLE beacons väljer Zinkgruvan själva var hög positioneringsprecision är nödvändig.
– Ett av våra önskemål var ett bättre emergency management och det har vi fått, berättade Roger Schmidt. Sedan ville vi ha en riktigt bra 3D-visualisering av gruvan.
Därför installerades också Mobilaris Situational Awareness som kan hålla reda på positionerna för bland annat gruvfordon, mobil utrustning och personer nere i gruvan. Positionerna presenteras i 3D-bild på kontrollrummets skärmar, all data är i realtid. Det går att följa objekts rörelser, olika aktiviteter och se framdriften av brytningen samt följa produktionen och produktionsplaneringen. Operatörerna får nu en mer noggrann bild av aktiviteterna i realtid och kan ta smarta beslut snabbare. Vad gäller incidenter och räddningsinsatser går det exempelvis att med hjälp av Emergency Support följa personers väg till räddningskammare och även få kontroll på informationen till dessa personer.
– De kommunikations- och positioneringssystem vi erbjuder drar full nytta av alla moderna teknologier, säger Marcus Ek. Zinkgruvan efterfrågade ett heltäckande och framtidssäkrat system och detta har vi levererat och samtidigt utvecklat appen Virtual Tag.
– Mobilaris visade att de kunde leverera system med de egenskaper vi efterfrågade, avslutade Roger Schmidt från Zinkgruvan.
Nu genomförs avslutande fasen av installationerna och allt ser lovande ut. 5G väntar runt hörnet och även på den punkten är infrastrukturen för kommunikation och positionering framtidssäkrad i Zinkgruvan.
(Mobilaris erbjuder även lösningar för att få 3D-visualisering av gruvan med positioneringsinformation hos föraren i ett fordon – Mobilaris Onboard – och i mobilappen Mobilaris Pocket Mine.)
Spårbarhet för och klimatpåverkan från metaller
Mot slutet av konferensen berättade Erik Lindblom om TraceMet – Traceability for Sustainable Metals and Minerals – ett system för spårbarhet av hållbara metaller och mineral. Erik Lindblom är projektledare från IVL som tillsammans med RISE har svarat för forskningsinsatserna i ett projekt som initierats av Svemin – branschorganisationen för gruvor, mineral- och metallproducenter. För finansieringen av projekten har i huvudsak Swedish Mining Innovation svarat.
Bakgrunden är att allt flera aktörer inom industrin och i övrigt efterfrågar data om var metaller och mineraler kommer ifrån och vilken miljöpåverkan de orsakar. Inte minst samhället i stort vill ha information om klimatavtryck och andra miljöparametrar, bland annat mot bakgrund av FN:s Agenda 2030 och Parisavtalet. Ett övergripande mål både för branschen och för världen är att andelen hållbart producerade metaller ökar.
Genom en förstudie och ett projekt har TraceMet tagit fram ett pilotsystem – ett enkelt men fullt fungerade IT-system. Under utvecklingsarbetet har två värdekedjor använts, en för stål och en för koppar. Stålet har följts från gruva, via stålverk till slutanvändning i bussar och lastbilar. Kopparn har följts från gruva, via smältverk till användning i elektriska motorer.
I pilotsystemet används en kombination av massbalanser och blockkedjeteknik. Massbalanserna håller reda på input för värdekedjan. Om 30 procent jungfruligt material och resten skrot utgör råvaror för ståltillverkningen, redovisas denna data också för den slutliga stålprodukten. För att garantera att data inte förvanskas under vägen används blockkedjedatabas (blockkedjeteknik). En blockkedjedatabas är öppen för alla i värdekedjan och om något ändras – exempelvis att miljödata adderas eller förändras – så uppdateras innehållet till samtliga aktörer i värdekedjan. En blockkedjedatabas är således både öppen och robust.
TraceMet har begränsat sig till att beakta återvinningsgrad (procent) och klimatavtryck (kg CO2 per ton). Tanken med ett spårbarhetssystem är att data ska kunna granskas av ett tredjepartsorgan. Köparen/användaren av metallen eller mineralet ska kunna svart på vitt få säkra data om återvinningsgrad och klimatavtryck, i form av en miljövarudeklaration. Ett certifikat kan utfärdas som visar hur stor andel av metallen som är spårbar till ursprung och garanterar riktiga spårbarhetsdata.
Utvecklingsprojektet TraceMet avslutades våren 2021. Projektet genomfördes tillsammans med (för stål) LKAB, SSAB, Scania och Volvo Group samt (för koppar) Boliden, Elektrokoppar AB och ABB.
TraceMet är ganska unikt i världen genom att täcka hela värdekedjan. Frågan är nu vem som eventuellt kommer att vidareutveckla och kommersialisera TraceMet?
