Best Available Technology for the Environmentally Friendly Mining with Surface Miner

Eesti põlevkivi tootmise tulevik on tihedalt seotud olemasolevate varudega ning ka rahvusvahelise nafta hinnaga. Põlevkivi tootmise, selle ümbertöötlemise ning kasutamise tehnoloogiad arenevad pidevalt. Et järgida kaasaja keskkonna ja majanduslike nõuete täitmist on vajalik arendada erinevaid BAT tehnoloogilisi lahendusi.

Üha raskemaks muutuvad põlevkivi tootmise tingimused ja karmimaks muutuvad keskkonna nõuded sunnivad tootmisettevõtteid üha rohkem juurutama uusi tootmisalaseid lahendusi. Fookuses on uute kaevise väljamise meetodite väljaarendamine, tänu millele saavutatakse väikseim keskkonna mõju ning saavutatakse toote kõrge kvaliteet. Üheks lahenduseks on kõrgselektiivne väljamine Wirtgen 2500 SM tüüpi freeskombainiga. Freesimine avatud kaevanduse ehk karjäärikombainiga (edaspidi Surface Miner või selle lühend SM) võimaldab väljata põlevkivi ratsionaalsemalt – keskkonnahoiu seisukohalt vähenevad põlevkivi kaod, selektiivne freesimine võimaldab tõsta kaevise kütteväärtust ning see omakorda aitab elektrijaamades tootmisega eralduvate heitmete (SO2, NOx, tuhk ja СО2 ) mahu viimist vajalike keskkonna normideni. Üha karmistuvad keskkonnanõuded on ka üheks põhjuseks uutele uuringutele, mis keskenduvad erineva kütteväärtusega põlevkivi põletamisele elektrijaamades.

SM kõige olulisemaks eeliseks on kaevise kõrgselektiivse väljamise võimalus. Kõrgselektiivne kaevandamine võimaldab väljata paekivi ja põlevkivi kihindeid eraldi ja täpsemalt. Kui buldooser-kobestiga kaevandamisel läheb lubjakivipõlevkivi kontaktide näol kadudesse 2…7 cm paksune põlevkivi kiht, siis freesimise korral ligikaudu 1 cm paksune kiht. Praktikas on tõestatud, et täpsem kihindi lõikamine võimaldab tõsta põlevkivi kihindi tootlikkust kuni ühe(1) tonnini ruutmeetrilt. See aga tähendab, et tehnoloogilised kaod võivad väheneda 12-st protsendilt 5 protsendini. Kõrgema kvaliteediga lähtematerjali kasutades, võib saavutada kaevise ümbertöötlemisel põlevkiviõli saagise suurenemist kuni 30% ehk genereeritakse põlevkiviõli kuni ühe(1) barrelini ühest(1)põlevkivi tonnist. Tänu täpsemale kihtide lõikamisele on saavutatav nii majanduslik kui keskkonnahoiualane efekt ka elektrijaamades, sest põlevkivikateldes saab põletada väiksema paekivi sisaldusega põlevkivi. See tõstab omakorda katelde kasutustegurit, kuna hoitakse kokku kuni 30% paekivi lagundamisele kuluvat soojusenergiast. Kõrgselektiivne väljamine võimaldab põletada elektrijaamade uut tüüpi keevkihtkateldes (CFB) rikastamata põlevkivi. Kaasnev positiivne efekt on süsihappegaasi ja tuha koguste vähenemises. Kusjuures õhkupaisatav CO2 kogus väheneb 20% võrra ja nii ladustatav kui õhkupaisatav tuha kogus kuni 15%.

Käesolevas töös esitas autor avakaevandamiseks sobiva tehnoloogia optimeerimise praktilise versiooni. Majanduslikult kasulik ja keskkonda säästev kaevandamisviis, mis põhineb kõrgselektiivsel väljamisel Wirtgen 2500 SM tüüpi freeskombainiga. Freesimine avatud kaevanduse tingimustes võimaldab väljata põlevkivi ratsionaalsemalt. Autori poolt välja pakutud põlevkivi kaevandamise BAT(parimad võimalikud tehnoloogiad) on praktikas tõestatud karjääris kõrgselektiivse väljamise tehnoloogia näitel. Dissertatsioonis leiab kajastust riskide juhtimine olemasolevate geoloogiliste andmete kvaliteedi hindamiseks.

Dissertatsiooni peamisteks eesmärkideks on:

• Ülevaade põlevkivi kasutamise valdkondadest Eestis
• Riskide juhtimise probleemide analüüs
• Põlevkivi kvaliteedi analüüs, freesimise tehnoloogia mõju keskkonnale,
• CO2 püüdmise ja selle talletamise tehnoloogiate ülevaade
• Võimalike freeskombaini tehnoloogiliste väljamise parameetrite analüüs lähtudes kvaliteedist, väljamise faktoritest ja tootlikkusest
• Lõikamise režiimide optimeerimise meetodite väljatöötamine ja nende praktilise kasutamise hindamine faktiliste statistiliste andmete alusel
• Pakkuda tehnoloogilisi ja tehnilisi BAT-teid enam säästva keskkonna kasutusele, millised aitaks teostada määratud eesmärkide saavutamist.

JÄRELDUSED

1. Mitmeaastane nn mehhaniseeritud väljamise kasutamise kogemus näitas buldooser-kobestite kasutamise otstarbekust, kuid kõrgselektiivseks väljamiseks on vajalik suurem lõikamise täpsus.
2. Selektiivse väljamise, kaasaarvatud kõrgselektiivse, lõikesuuna valimine altüles võimaldab väljata maavarasid (meie juhul põlevkivi) vajaliku kvaliteedi tagamisega.
3. Pakutud kõrgselektiivne lõikamise protsess võimaldab efektiivsemalt väljata maardlaid, vähendades sellega mõjus keskkonnale.
4. Freeskombaini kõrgselektiivne tehnoloogia pakub suurepäraseid perspektiive seoses müra taseme vähenemisega, vibratsiooni puudumisega ning tolmu heitmete vähenemisega võrreldes traditsiooniliste lõhketöödega.
5. Kontrollides optimaalse lõikamise režiime, võib stabiliseerida kütuse kulu optimaalse tsooni piirides. Katsetused tõestasid lõikamisel kulutatava energia vähenemise võimalust kuni 45 % võrra. Seda saavutatakse mitte ainult õige lõikeinstrumendi kasutamisega, vaid ka kasutades õiget suhet väljatava paksuse ja etteande kiiruse vahel (h/V).
6. BAT-analüüs näitas võimalikke lahendeid kaubapõlevkivi kvaliteedi tõstmise suunas (kütteväärtus ja väljatavate tükisuuruste klassid), peamiseks millistest on kõrgselektiivne väljamine. Lisaks kõrgemale kauba kvaliteedile suureneb õli väljatulek ja väheneb aherdumine, mis soodustab ühiskonna opositsiooni vähenemist mäetööstuse suunas, tänu negatiivse mõju vähenemisele ümbritsevale keskkonnale.

Läbivaadatud meetodid käsitlevad endas praktilisi soovitusi kaasaegse tootmistehnoloogia paindlikumale juhtimissüsteemile, erinevate lõikamise skeemide ja parameetrite analüüsi ja võrdlust, praktiliste katsetamiste andmete kogumist ja analüüsi, nn BAT optimiseerimisandmete loomist ja arvutusmetoodikat, peamiste tehnoloogiliste parameetrite monitooringut ja arvutust.

Pakutud meetodite adekvaatsus on tõestatud praktiliste katsetustega ja laboratoorsete uurimustega. Analüüs näitas, et pakutud meetoditega saadud andmed on ligilähedased praktikast tulenevatega. Riski hindamiseks kasutati empiirilisi ja subjektiivseid lähenemisi, ning nn sündmuste puud. Niisugune lähenemine võimaldab määrata eriliste geoloogiliste tingimuste ilmnemise tõenäosust ja nende mõju mäetööde teostamisele.

Uurimuse unikaalsus seisneb selle laiendatud kasutuse alas, mis annab võimaluse kasutada väljatöötatud tootmise meetodeid ja skeeme erinevate tootmistingimuste jaoks, eriti kihtmaardlate tingimustes. Töös saadud tulemused võivad huvitada erinevaid tööstusharusid. Peamised kasutusalad oleks kõrgselektiivne tootmine ja tee-ehitus. Uut kasutusala võib leida piirkondades,
kus väljatöötatud alasid saaks kujundada ümber põlumajandusaladeks. Et vältida kõrgselektiivse väljamise tehnoloogiliste jäätmete ladustamist, on pakutud madalakvaliteediliste jäätmete ladustamise variandid väljatöötatud alasse. Analüüs näitas, et pakutud riskide juhtimise meetodid on kasutatavad kaasaegses mäetööstuses ja pakuvad ettevõtetele praktilist huvi.