Väikekarjääri projekteerimine fosforiidi tehniliseks proovimiseks [Magistritöö. Juhendaja: E. Lüütre]

Vaadeldes välja toodud variante on mäetehniliselt otstarbekaim asukoht proovikaevandile Kiviküla uuringuruum, kus maardla tootlus on suurem kui  arenenuma teenindusmaaga AruLõuna lubjakivikarjääri territoorium. Vaadeldes Kivikülasse kaevandi ja proovikarjääri tegemiseks tehtavate kulutuste jaotust on näha tugev transporditööde domineerimine, mis annab eelise Aru-Lõuna karjäärile. Reaalne uuringuruumi rajamisel selgub asukoht ilmselt sobiva maaüksuse leidmisel ning erinevate kooskõlastuste hankimisel.

Töös pakuti välja kolm erinevat lahendust tehniliste proovide võtmiseks. Suure diameetriga puuraugu puurimine, millega on võimalik saada 9 tonni fosforiidiproovi, katsekaevand proovikogusega 1000 t ning väikekarjäär mahuga 5000 t. Variantide teostamiseks kasutatavad meetodid on Eestis kohapeal olemas ning valitud masinaid on võimalik rentida. Tehniliste lahenduste osas on näha mäetööstuse rusikareegel, et mida suurem on tootmine, seda odavam on tonnihind. Odavaima tonnihinna (32 €) saavutab 5000 t toodanguga väikekarjäär, mille rajamiseks kulub 15 nädalat. Kalleim (1667 €/t) variant on suure diameetriga puuraugu puurimine, kuid sel juhul saadakse 9 t fosforiidiproov kätte kahe päevaga. 1000 t toodanguga katsekaevand oli kõikide näitajate poolest keskmine – ajaliselt kulub selleks 6-7 nädalat ning tonnihind on 45€.

Graptoliitargilliidi matmise probleem on käesolevas töös lahendatud kunagise Maardu karjääri matmistehnoloogiat modifitseerides ning peaks tagama graptoliitargilliidi keskkonnaohutu utiliseerimise. Matmisel pööratakse rõhku sellele, et kõik kasutatavad materjalid oleks projekti käigus samast kaeveõõnest hangitavad.

Hüdrogeoloogilised arvutused näitasid, et vee sissevool kaevandisse ei ole ületamatult suur, et seda ei oleks võimalik laiatarbe pumpadega kõrvaldada.

Töö edasiarenduse korral peaks täpselt defineerima uuringu eesmärgi ning uuringuruumi asukoha. Täpsustatud tingimuste korral tuleks leida reaalsed töömahud konkreetses asukohas ning arvestada neid hinnakalkulatsioonide tegemisel ning hinnapakkumiste küsimisel. 

Abstract

The aim of this master thesis was to study different locations and methods to procure sample material of Estonian phosphorite. Four different locations were analysed in order to find out their suitability for technical sampling. Three different sampling methods up to 5000 t of phosphorite were proposed. Also the problems of graptolite argillite shale autoignition and groundwater inflow were addressed. In order to procure the sample with least amount of earthmoving the main principle of determining the suitability of potential exploration fields was linear stripping ratio. The base requirement of machinery selection was that the machine should be rentable in Estonia.

Analyses showed that the best stripping ratio is on the Kiviküla exploration field while AruLõuna limestone quarry could offer better supportive infrastructure.

Large diameter borehole drilling is proposed to procure 9 t sample with rotary drilling rig. Due to possible groundwater inflow Kelly drilling system is to be used. The drilling of one borehole shall not take longer than 24 h and cost about 15 000€. A pit mining method is proposed to procure 1000 t of phosphorite. To breake hard limestone overburden, drilling and blasting is recommended over hydraulic breaker. Time consumption of the project shall be 6 weeks and the specific cost is 45 €/t. A declining trench is proposed to procure 5000 t of phosphorite. The trench is expected to be pilot cut for the future full scale mine. Also drilling and blasting is recommended as primary rock breaking method for hard limestones. For shales and sandstones hydraulic breaker is chosen. Time schedule takes up to 15 weeks to complete and the specific cost would be 32 €/t.

As the primary utilisation method for graptolite argillite shale a special dump is proposed. The dump shall be built with local materials and be air - and watertight. Crushed and compacted limestone splinters is used as the base layer of the dump. Top layer shall be made of clay excavated during the sampling process.

Hydrogeological conditions are found to be manageable. Water inflow to the pit and trench is expected to be less than consumer grade waste water pumps can pump.

The results show that procuring a phosphorite enrichment sample for industrial testing is technically achievable.