Mittersill – rakouský rudný důl 21. století

RNDr. Petr Morávek

Abstrakt

Důl Mittersill v Rakousku náleží mezi světově významné producenty wolframu. Pracuje při dodržení nejvyšších bezpečnostních a environmentálních standardů v oblasti blízko Národního parku Vysoké Taury. Geologická stavba ložiska spolu s problematikou ochrany životního prostředí při jeho těžbě jsou obdobné jako u některých našich rudních ložisek, která jsou z environmentálních důvodů považována za průmyslově nevyužitelná.

Obr. 1: 3D model ložiska se zobrazením spirálové otvírkové rampy, důlních pater a dobývek. Zdroj: [2]

Obr. 2: Geologická situace důlního patra v úrovni 1175 m n.m. znázorňující dva úseky pervazívního scheelitového zrudnění. Zdroj: upraveno podle [3]

Obr. 3: Mapa severní části Národního Parku Vysoké Taury s lokalizací wolframového dolu Mittersill a odkaliště u Stuhlfelden. Zdroj: National Park Hohe Tauern, TIRIS, doplněno.

Skupina pracovníků České geologické služby – Geofondu spolu se členy České asociace ložiskových geologů měla v říjnu minulého roku příležitost navštívit a blíže se seznámit s dolem Mittersill v Rakousku, který v těsné blízkosti Národního parku Vysoké Taury již několik desetiletí úspěšně těží a zpracovává scheelitové rudy. Stalo se tak díky vstřícnosti Steffena Schmidta, ředitele společnosti Wolfram Bergbau und Hütten AG (WBH). Z technických, technologických a environmentálních hledisek je možné těžební a zpracovatelský závod Mittersill označit jako vzorový, odpovídající požadavkům 21. století. Považujeme proto za účelné podat základní informaci o tom, jak v environmentálně náročných podmínkách je možné realizovat průmyslové využívání ložiska rud, ze kterého profituje obecní rozpočet aniž při tom utrpí újmu životní prostředí, místní obyvatelé a turistický ruch.

Geografie a historie

Město Mittersill leží ve spolkové zemi Salzburg, v údolí řeky Salzach, cca 25 km západně od Zell am See, v nadmořské výšce 790 m. Na jižním okraji vystupuje horské pásmo Vysokých Taur (1200 – 2200 m n. m.), na severu leží alpský masív Kitzbühel (2100 m n. m.), do kterého z Mittersillu vede panoramatická lanovka. Město má cca 5 500 obyvatel a je významným střediskem zimních sportů a letní turistiky. Výstavný vzhled města a jeho okolí nenechá nikoho na pochybách o jeho prosperitě. Historie města se datuje od 11. století, od 14. století bylo důležitou křižovatkou evropské obchodní sítě, chráněné arcibiskupským hradem. Místní průmysl je hlavně zaměřený na sport a turistiku a s nimi spojenými službami (hotely, restaurace, pivovar, servisy, doprava ap.).

Ložisko scheelitových rud Mittersill (v odborných publikacích většinou jmenované Felbertal – podle říčky Felber, v jejíž spodní části horského údolí je situované), bylo objevené v roce 1967. Výsledky jeho geologického průzkumu, prováděného od roku 1971, vedly v roce 1973 k založení společnosti Wolfram Bergbau und Hüttengesellschaft m.b.H., která v roce 1975 zahájila povrchovou těžbu východní části ložiska, spolu s výstavbou úpravny v údolí cca 3 km od ložiska a rafinerie pro zpracování scheelitového flotačního koncentrátu Bergla u města St. Martin ve Štýrsku (v provozu od ledna 1977). Od roku 1983 byla aktivita této rafinerie rozšířena o recyklaci wolframu z odpadních zdrojů. Povrchová těžba byla v roce 1986 ukončena a ložisko je nadále těžené podzemním způsobem (podzemní otvírka ložiska byla zahájena v roce 1979). Výjimku činilo pouze období 1993–1995, kdy vzhledem k nízkým cenám surovin na světových trzích byla těžba dočasně přerušena. Současné vysoké ceny wolframu zaručují efektivitu celého provozu, i přes vysoké náklady těžby a zajišťování ochrany životního prostředí. V roce 2009 získala ložisko Mittersill spolu s rafinerií Bergla švédská společnost Sandvik [4].

Geologie

Ložisko scheelitu Mittersill leží v masívu tzv. Taurského okna Východních Alp, tvořeném paleozoickými a mesozoickými horninami, postiženými několika metamorfními procesy. Na jeho stavbě se podílejí tři geologické jednotky [2]:

  • předvariské horniny tzv. Habach komplexu sedimentárního, vulkanosedimentárního a magmatického původu převážně kambrického stáří (520–540 mil. let), metamorfně přepracované (fyllity, biotitické břidlice, amfibolity, amfibolické břidlice, hornblendity, ortoruly),
  • variské vyvřeliny granitoidního charakteru (340–310 mil. let), metamorfně přepracované (ortoruly),
  • permské a mesozoické sedimenty a vulkanosedimenty.

Obr. 4a, 4b: Bohatá scheelitová ruda laminovaného typu v kvarcitu z východní zóny ložiska: a) v denním světle, b) v UV-záření. Zdroj: [2]

Obr. 5: Horské údolí říčky Felber s informační tabulí wolframového dolu.

Obr. 6: Řídící středisko provozu flotační úpravny a včetně podzemního dopravníku drcené rudy.

Obr. 7: Podzemní jádrové vrty pro detailní konturaci těžitelných bloků, patro 775 m n.m.

Alpínské vrásnění a s ním spjatá regionální metamorfóza daly všem těmto geologickým jednotkám postiženým předalpiními polymetamorfními procesy konečnou podobu (40–30 mil. let). Výsledkem je složitá geologická a tektonická stavba, s častými problémy při detailním studiu a jeho interpretaci.

Metamorfované vyvřelé a sedimentární horniny Habachova komplexu mají dominantní úlohu v geologii ložiska. Scheelitové zrudnění, situované ve spodní, cca 400 m mocné poloze metamorfovaných magmatických hornin (amfibolity, hornblendity, amfibolické a biotitické břidlice, albitické ruly), je vyvinuté ve dvou zónách, vzdálených cca 1,5 km:

  • východní rudní zóna, vyvinuta v ortorulách obklopených hrubozrnným hornblenditem s polohami jemnozrnných amfibolitů, byla těžena povrchovým způsobem. Hlavní rudní těleso mělo podobu 2 500 m dlouhé, až 200 m široké a do 30 m mocné zóny, souběžné s uložením hornin a horského svahu. Scheelitem bohaté úseky s obsahy cca 1,5 % WO3 tvořily ložní polohy v ortorulách, protínaných četnými křemen-scheelitovými žilami a žilníky;
  • západní rudní zóna, dobývaná podzemním způsobem, je tvořena řadou středně ukloněných těles (K1–K8) složité morfologie, až desítky metrů mocných, které do hloubky postupně vykliňují (viz 3D model podzemně těžené západní zóny). Zrudnění scheelitem má pervazívní nekontrastní charakter, ekonomicky těžitelné části jsou vymezovány podle výsledků systematického vzorkování – v průměru obsahují cca 0,4–0,5 % WO3. Morfologie zrudnění je velmi pestrá – od poloh ložního charakteru v hornblenditech, ortorulách a kvarcitech přes křemen-scheelitové žíly a žilníky až po nabohacené zóny v tektonických mylonitech. Ekonomicky těžitelné zrudnění tvoří neostře konturovaná čočkovitá tělesa o délce až 900 m, šířce do 50 m a mocnosti do 8 m, upadající do hloubky pod úhlem 40–50 º. Okolní objemově rozsáhlý horninový masív obsahuje neekonomické scheelitové zrudnění ve formě ložních impregnací, křemenných žil s hrubozrnným scheelitem nepravidelného průběhu nebo v plochách variské břidličnatosti.
Scheelit jako hlavní rudní složku pouhým okem nezjistíte, je rozeznatelný pouze při použití UV-lampy. Na ložisku je přítomný ve čtyřech generacích [2]:
  • scheelit 1 je jemnozrnný (do 0,4 mm), jako součást rud laminovaného nebo žilníkového typu. Má vyšší obsahy Mo (0,3–1,8 hmot. %) a U (v desítkách ppm) a slabě nažloutlou fluorescenční barvu. Zjištěné stáří 530–520 mil. let (Sm–Nd) ukazuje na možné sepjetí s kambrickým vulkanismem;
  • scheelit 2 je jemně- až hrubozrnný (v mm až cm), rovněž s vyššími obsahy Mo (0,1–1,7 hmot. %), místy obsahuje jemné vtroušeniny molybdenitu. V UV-záření má světle modravou fluorescenci. Jeho zjištěné stáří 340 mil. let ukazuje na sepjetí s variskými magmatickými procesy;
  • scheelit 3 vyplňuje trhliny v scheelitu starších generací a jeho vznik je vysvětlován rekrystalizací při variské regionální metamorfóze (319 mil. let). Neobsahuje Mo a pod UV-lampou má výraznou fluorescenci modré barvy;
  • scheelit 4 není hojný, je přítomný ve formě porfyroblastů s modrou fluorescencí v UV-záření, má velmi nízké obsahy Mo. Jako produkt remobilizace při neo-alpínské regionální metamorfóze [29 mil. let] je často součástí nejmladších křemenných žil nepravidelného průběhu.

Obr. 8: Scheelitová ruda ložního typu - páskovaný amfibolit s impregnacemi jemnozrnného scheelitu (typ 1 a 2) - západní část ložiska, patro 775 m n.m.

Další rudní minerály tvoří nepodstatnou součást scheelitových rud. Ze sulfidů je nejčastější pyrrhotin, v akcesorickém množství jsou přítomny pyrit, chalkopyrit, molybdenit, vzácně i řada sulfidů a sulfosolí Pb, Bi, As, Zn, Sn aj. Zcela výjimečně byly zjištěny telluridy, ryzí zlato, inkluze stříbra, v bazických horninách pentlandit, magnetit, ilmenit a hematit.

Ložisko bylo nejprve interpretováno jako metamorfně rekrystalizované, původně stratoidního typu („strata-bound“), geneticky spjaté se submarinním vulkanismem staropaleozoického stáří [1]. Tento model byl úspěšně aplikován při prospekci scheelitového zrudnění v celé oblasti Východních Alp a vedl i k objevu dnes těženého ložiska. Později, ve spojitosti s reinterpretací rulových těles jako projevů variských magmatických procesů, došlo i k reinterpretaci geneze ložiska jako epigenetického, spjatého se staropaleozoickým a variským granitoidním magmatizmem [2]. Dnes je ložisko považováno za polymetamorfovaný, původně epigenetický žilník („granite-related stockwork“), geneticky spjatý s tělesy ortorul.

Průzkum a těžba

Průzkum ložiska v 70. letech 20. století byl prováděn jádrovými vrty z povrchu, od poloviny 80. let pomocí důlních chodeb a podzemních jádrových vrtů. Východní ložisková zóna byla těžená povrchovým způsobem v letech 1975–1986 v úrovni 1750–2200 m n.m. Vzhledem k uložení ložiska souběžně se svahem horského údolí, těžba dosahovala příznivý poměr hlušiny a rudy 1,5:1. Vytěžená ruda byla transportována auty do úpravny. Vzhledem k nepříznivým klimatickým poměrům povrchová těžba probíhala pouze v období květen–říjen, celoroční provoz úpravny byl zajišťován jejím předzásobením. Roční těžba dosahovala cca 300 kt, celkem bylo vytěženo 2,5 mil. t rudniny průměrného obsahu 0,65 % WO3. Celá oblast povrch

Obr. 9: „Toto je část rekultivovaného odkaliště u Stuhlfelden“ říká Steffen Schmidt, ředitel WBH.

Podzemní těžbě ložiska, započaté v roce 1986, předcházela rozsáhlá otvírka a podzemní průzkum v období od roku 1979. Hlavní otvírkové práce byly ražené z horského údolí říčky Felber v úrovni 1175 m n.m. a v současné době se pohybují v úrovni 725 m n.m., což vzhledem k výchozu ložiska v úrovni cca 1280 m n.m. představuje rozsah jeho vertikálního ověření přes 550 m. K otvírce ložiska slouží úvodní štola, ve které jsou umístěny všechny pomocné provozy a úvodní část hlavní otvírkové spirálové rampy s úklonem 12 º, ze které jsou ražena jednotlivá horizontální patra ve vzdálenostech cca 50 m. Délka dosud vyražených podzemních chodeb přesahuje 50 km. Dopravu materiálu v podzemí zajišťují kolesové dopravníky o kapacitě cca 25 t. Současný roční rozsah důlní otvírky zahrnuje 1800 m chodeb s instalací cca 6000 kotev pro jejich výztuž. Dobývání je prováděné komorovým způsobem často příčně orientovaným k průběhu rudních poloh, šířka jednotlivých dobývek dosahuje i přes 10 m. Vzhledem k nepravidelné morfologii jednotlivých rudních těles je pro stanovení jejich kontur nezbytné systematické vzorkování stěn a stropů. Vytěžené prostory jsou zaplňovány hlušinou z ražeb otvírkových prací a částečně i odpady po flotační úpravě rudy. Důl pracuje v jednosměnném provozu 5 dní v týdnu, údržba a další pomocné práce jsou prováděny v nepravidelných odpoledních směnách. Počet pracovníků v dole vč. údržby nepřevyšuje 50 osob.

Celkové zásoby ložiska v roce 1983 činily cca 9 mil. tun o průměrném obsahu 0,5 WO3, tedy cca 36 000 t W – další zásoby jsou postupně ověřovány průběžným průzkumem. Do konce roku 2008 podzemní důl vytěžil 9,6 mil. t rudy s obsahem 0,4–0,5 WO3, což společně s povrchovou těžbou východní zóny činí 12,1 mil. t rudy o průměrném obsahu 0,5 % WO3, tedy celkem 47 000 t W. V současné době se těžba pohybuje ve spodních částech ložiska, které však zčásti pokračuje i pod úroveň nejhlubšího patra ve 725 m n.m. Roční kapacita současné těžby dosahuje cca 500 kt, dobývání probíhá ve spodní části ložiska v úrovni 750–775 m n.m. Současné předpokládané zásoby západní ložiskové zóny jsou udávané ve výši 1,8 mil t rudy, pro ověření hloubkového pokračování východní ložiskové zóny byl zahájen podzemní průzkum. Důl Mittersill se řadí mezi významné světové producenty wolframu (svými 1,7 % zaujímá 4. místo po vedoucí Číně) a je jednoznačně nejvýznamnějším producentem wolframu na evropském kontinentu.

Obr. 10: Portál vstupu do podzemního dolu.

Obr. 11: Podzemní opravárenská dílna v úrovni vstupního patra 1175 m n.m.

Obr. 12: Aktivní část deponie úpravárenských odpadů v údolí u Stuhlfelden, starší deponie jsou rekultivovány.

Úprava scheelitové rudy

Vytěžená ruda je zpracovávaná v úpravně, situované cca 3 km severně od ložiska, ve spodní části údolí říčky Felber. Veškerá ruda je stahována do spodní části rozfárání ložiska na úroveň patra v 850 m n.m., kde je uskutečňován první stupeň drcení. Z těchto míst je drcená ruda transportována podzemním pásovým dopravníkem umístěném v úklonném tunelu, který spojuje důl s úpravnou. Další zpracování rudy spočívá v dalším stupni drcení, následném mletí v kulových mlýnech na jemnost 80 % ‹ 200 μ (70 mesh) a je zakončeno několikastupňovou flotací. Výsledným produktem je nekondiční scheelitový koncentrát s obsahem 30–35 % WO3, jeho relativně nízká kovnatost umožňuje dosažení celkové výtěžnosti okolo 86 %. Koncentrát je dehydratován ve vakuových filtrech a v 1,5t pytlích transportován do rafinerie Bergla. Součástí úpravny je laboratoř používající XRF a AAS analytických metod a XRD metody pro mineralogický výzkum rud. Metalurgická laboratoř testuje flotační reagencie. Práce laboratoře rovněž využívá Wolfram Bergbau´s International Mining Department pro zahraniční výzkumné úkoly.

Flotační odpady jsou zčásti hydraulicky dopravovány zpátky do dolu pro výplň vydobytých komor (cca 100 000 t/rok), ostatní jsou vedeny 10 km dlouhým podzemním potrubím na odkaliště, umístěném mimo těžební území v širokém údolí řeky Salzach, v okolí obce Stuhlfelden (viz mapka). Deponované kaly neobsahují žádné životnímu prostředí nebezpečné látky, obsah sulfidů a těžkých kovů je velmi nízký a nepřekračuje stanovené normy. Plocha a svahy odkaliště jsou průběžně rekultivovány překrytím zeminou a osázením zeleně. Díky tomu těleso odkaliště téměř zaniká v přirozené glaciální morfologii údolí. Úpravna vč. laboratoře a úložiště odpadních kalů zaměstnává 27 pracovníků.

Rafinerie Bergla

Rafinerie zpracovává flotační koncentráty z produkce úpravny a další wolfram obsahující koncentráty a odpadové materiály. Leží u města St. Martin ve Štýrsku, cca 320 km od Mittersillu. Pro ekonomii těžby ložiska Mittersill má zásadní význam, protože z úpravny vycházející koncentrát s obsahy 30–35 % WO3 nevyhovuje požadavkům mezinárodního trhu (65 % WO3) – dodržení komerčně požadované kvality koncentrátu by při flotačním zpracování rudy vedlo k podstatnému snížení dnes dosahované vysoké výtěžnosti a tím k ohrožení ekonomického výsledku provozu. Konečnými výrobky rafinerie jsou práškový kovový wolfram, práškový oxid a karbid wolframu, které splňují požadavky pro použití v metalurgickém průmyslu. Scheelitové koncentráty z ložiska Mittersill v současné době tvoří pouze menší část rafinerií zpracovávaných materiálů, větší část produkce pochází z recyklace W -obsahujících materiálů a ze zpracování průmyslových odpadů. Pro dlouhodobé zajištění produkce jsou vyhledávány surovinové zdroje v nových oblastech, i mimo Rakousko.

Ochrana životního prostředí

Vysoký bezpečnostní, technický a technologický standard těžebního a úpravárenského provozu důlního závodu Mittersill umožňuje jeho bezproblémovou existenci v těsné blízkosti Národního parku Vysoké Taury, bez negativních vlivů na životní prostředí a sportovně-turistický charakter celé oblasti. Pokud jedete horským údolím říčky Felber a nevšimnete si informační tabule směřující ke štolovému ústí důlního provozu, snadno ho přehlédnete – veškerá zařízení dolu včetně dílen, skladů, převlékárny, jídelny i konferenčního sálu jsou umístěny v podzemí, s vysokým technickým standardem a tradiční rakouskou čistotou. Nákladní auto s kamením na povrchu neuvidíte – veškerý transport vytěžené rudy z dolu do úpravny a odpadních kalů z úpravny na odkaliště probíhá podzemními tunely. Pokud jedete autem od Zell am See údolím řeky Salzach a není kdo by vás několik kilometrů před Mittersillem upozornil na existenci odkaliště, těžko si ho všimnete – možná vás jen trochu upoutá poněkud vyvýšená zelená plošina na opačné straně širokého údolí; že se jedná o odkalovací plochu poznáte až, když vás k ní někdo bezprostředně zavede. Jediným viditelným objektem důlního závodu je úpravna, situovaná ve spodní části údolí říčky Felber, její moderní budovy však celkový vzhled krajiny nijak výrazně nenarušují. To vše jsme mohli při návštěvě ložiska sami konstatovat, na ostatní informace týkající se bezpečnosti provozu, monitorování odpadů a vztahů s místní komunitou jsme se museli spolehnout na našeho rakouského průvodce – o jeho kladném hodnocení jsme však neměli důvod pochybovat. A o tom, že občané Rakouska jsou velmi citliví na otázky týkající se životního prostředí, máme i naše přeshraniční zkušenosti…

Rád bych svůj příspěvek zakončil otázkou: Poznali jste důvod, proč úvodem je detailněji zmiňován charakter města Mittersill a jeho okolí? Přál bych našemu městu Kašperské Hory takové životní prostředí a rozvoj, jakého dosáhlo rakouské město Mittersill – i s jeho wolframovým dolem „za humny“. Jedno české pořekadlo říká: „Kdo nevěří, ať tam běží“ – k tomu ale musí být vůle a otevřené oči.

Použité podklady a literatura:

  1. [1] HŐLL, R. Die Scheelitlagerstätte Felbertal und der Vergleich mit anderen Scheelitlagerstätten in den Ostalpen. Bayerische Akademie der Wissenschaften, 1975, 157 A, 114 str.
  2. [2] RAITH, J. G. - SCHMIDT, S. Tungsten deposit Felbertal, Salzburg, Austria. Field Guide Series. Acta Mineralogica-Petrographica, 3, Wien, 2009, 23 str.
  3. [3] SCHMIDT, S. Geologische Kartierung im Bereich der Scheelitlagertätte Felbertal, Mittersill /Ősterreich. Technical Univ. Clausthall, Germany, 1988, 211 str.
  4. [4] IM International Mining. Sandvik acquired Austrian tungsten producer. March 2, 2009.