Eesti põlevkivi tähtsamad kasutusalad (0)

TALLINNA ÜLIKOOL
Geoökoloogia õppetool
Jaanus K.
EESTI PÕLEVKIVI TÄHTSAMAD KASUTUSALAD
Referaat
Õppegrupp: G-1
Juhendaja : dotsent Tiiu Koff
Tallinn 2008
SISUKORD
SISSEJUHATUS 3
PÕLEVKIVI ENERGEETIKAS 4
Eesti põlevkivi kasutus elektrienergeetikas 4
Kukersiit soojusenergia saamisel 5
PÕLEVKIVIÕLI 6
Põlevkivi- ja puiduimmutusõlid 6
Bituumen , koks ja pigi 6
Fenoolid 7
Eksport 7
PÕLEVKIVI EHITUSTEGEVUSES 8
Tsemenditööstus 8
Ehituskeemia 8
Põlevkivi baasil killustik 9
KOKKUVÕTE 10
KASUTATUD KIRJANDUS 11

SISSEJUHATUS

Põlevkivi on üks Eesti tähtsamaid maavarasid . See on tekkinud ordoviitsiumi ajastu taimedest , kus olid esindatud merevetikad, mis on põlevkivi ehk kukersiidi orgaanilise aine allikaks. Eestis leidub kõige suuremas koguses põlevkivi Kirde-Eestis, kuid on ka avastatud suur maardla Tapa lähistel. Meil toimub kukersiidi kaevandamine nii maa peal karjääride näol, kui ka maa all kaevandustes. Hetkel saadakse põlevkivi Viru ja Estonia kaevandustest ning Aidu , Narva ja Sirgala karjääridest. Sirgala karjäär on eriti tuttav Viru Üksik-jalaväe Pataljoni ajateenijatele, kuna selle pataljoni laskelaagrid toimuvad antud kaevanduse territooriumil. [1]
Eesti põlevkivist 80% kasutatakse elektri- ja soojusenergia tootmiseks. Umbes 19% põlevkivist läheb termilisse tootmisse. Näiteks Viru Õlitööstus AS-s ja Tamme Auto OÜ-s toodetakse õli. Lisaks toimub Eesti Elektrijaamas õlitootmine õliretordis. Ainult 1% kukersiidist läheb tsemendi tootmisse. Tsemendi tootmine toimub AS Kunda- Nordic Tsement ’is. Elektri- ja soojusenergia tootmine Eestis toimub AS Narva elektrijaamades, As Kohtla-Järve Soojus ning AS Sillamäe Soojuselektrijaamas. 96-98% kogu Eesti elektrienergiast saadakse põlevkivist. [2]
Peale selle kasutatakse põlevkivi väiksemates kogustes kosmeetikatööstuses ning põlevkiviõli saaduseid eksporditakse välismaale. Kukersiidi kasutusjääkidest kasutatakse väiksemal määral ära tuhka ning tulevikus on plaanis suurendada killustiku tootmise mahtu põlevkivi kasutusel järele jäänud aherainest. [3]
Eesti põlevkivimaardlas on uuritud põlevkivivaru reserv suur – seisuga 01.01.1999a. umbes 5 miljardit tonni, sellest põlevkiviõli ressurss moodustab kokku 985,7 miljonit tonni. (Tapa maardlat pole sinna sisse arvestatud). Põlevkivi Kaevanduse AS-i kaevanduste ja karjääride mäeeralduspiirides on arvel aktiivseid tarbevarusid 409,9 miljonit tonni ning aktiivseid reservvarusid 31,5 miljonit tonni. (See on seisuga 01.01.2007a.) [4]

PÕLEVKIVI ENERGEETIKAS

Kogu Eestis kaevandatavast põlevkivist kasutatakse 80% elektri- ja soojusenergia tootmiseks. Umbes 2% elektrienergiast kasutatakse omakorda põlevkivi kaevandustes (erinevate masinate ja aparatuurideks vajaminev energia).

Eesti põlevkivi kasutus elektrienergeetikas

Eestis toodetud elektrienergiast on 96-98% toodetud põlevkivist. Eestis kasutab põlevkivi elektri saamise eesmärgil AS Narva Elektrijaamad , mis on Eesti üks juhtivamaid ja Balti regiooni tähtsamaid elektrienergia tootjaid. Aktsiaselts on asutatud 1999. aastal kahe maailma suurima põlevkivil töötava Balti ja Eesti elektrijaama baasil. 2007. aasta seisuga on antud aktsiaseltsi elektriline võimsus kokku 2380MW (sellest Eesti elektrijaamal 1615MW ja Balti elektrijaamal 765MW). Viimaste aastate üks peamisi saavutusi on põlevkivi keevkihttehnoloogia ehitamine. See tehnoloogia suurendas tööefektiivsust ning vähendas tunduvalt kahjulike heitmete kogust välisõhus. Näiteks Kohtla-Järve ja Ahtme elektrijaamade elektriline võimsus moodustab vaid 2% Eesti ja Balti jaamade omadest. [5], [6]
1kWh elektrienergia saamiseks on vaja keskmiselt 1,5kg põlevkivi, st kui näiteks põleb 100W pirn 1h, siis selleks kulub 150grammi põlevkivi. Kukersiidist saadavast energiast suudetakse vaid 1/3 muundada elektriks. Elektriks mitte muundunud kütusenergia kaob elektrijaama läbivasse jahutusvette, millele auruturbiinidest väljuv aur annab üle oma soojuse ning vastavalt termodünaamika seadusele läheb osa energiat paratamatul kaduma. Tulevikus areneva põletustehnoloogiate rakendamisel on võimalik muundada kuni 2/5 kogu põlevkivist saadud energiast elektriks. [6] Kasuteguri vaatlemine eriti kriitiliselt: Vaatleme põlevkivielektri süsteemis efektiivsust , mis näitab, milline osa elektritootmiseks kaevandatud põlevkivis sisalduvast energiast jõuab elektrina tarbijani. Arvutustes võeti elektrijaamade toodangust maha elektrikulu kaevandamisel, elektrivajadus abimaterjalide tootmiseks, elektrijaamade omatarve ning ülekandekaod, siis antud süsteemi korral saadi põlevkivielektri tootmise kasuteguriks vaadeldud aastal vaid 24% (Andmed koguti 2002/2003. majandusaasta kohta). [7]
Kuna suhteliselt vähe põlevkivist suudetakse kasulikult ära kasutada, siis põlevkivi kuulub madalakvaliteediliste ja palju tuhka sisaldavate kütuste hulka. Näiteks 100W elektripirni põletamisel tund aega tekitame elektrijaamas 70-75g tuhka ning paiskame korstna kaudu õhku 350-400g põlemisgaase ehk suitsu. [6]

Kukersiit soojusenergia saamisel

Peamiselt on põlevkivist saadav soojusenergia puhul tegu sekundaarse energiaga st, et ta on elektrienergia, põlevkiviõli tootmisel ja põlevkivikoksi töötlemisel tekkinud jääkenergiaga. Kõige enam tarbiti põlevkivist saadud soojusenergiat 1996 – 1999. aastatel, kuid peale seda on selle osatähtsus vähenenud. 2001. aastal toodeti 126 tuhandest tonnist põlevkiviõlist 92,1% soojusenergiat. Põlevkivist saadud soojusenergia kasutuse osatähtsus on suurem Kirde – Eestis. [8]
K
Illustratsioon 1 Balti Elektrijaam ( http://www.powerplant.ee/ )
Illustratsioon 2 Eesti Elektrijaam ( http://www.powerplant.ee/ )
ütuses sisalduva energia kasutusefektiivsus suureneb, kui elektrijaam toodab samaaegsalt elektrile ka soojust, vastavalt auru või kuuma vee näol tööstuse vajaduseks, linnade ja asulate kütteks jne. Selliseid jaamasid nimetatakse koostootmis-jaamadeks. Lisaks elektrile toodavad soojusenergiat põlevkivist Eestis Balti, Kohtla-Järve ja Ahtme soojuselektrijaamad. Näiteks Balti elektrijaamast (riigi suurim soojusenergia tootja) saavad auru Narva linna tööstusettevõtted ning sealt omakorda väljastatavat kuuma vett kasutatakse linna kütteks. [6]

PÕLEVKIVIÕLI

Eesti põlevkivist 19% kasutatakse termilises töötlemises. Selle tulemusel saadakse kütteõli, immutusõli, mastiksit, lahusteid, gaasi jne. Eesti põlevkivi termilise töötlemisega tegelevad näiteks Viru Õlitööstus AS ja T.R.Tamme Auto OÜ ning lisaks toodetakse õli ka Eesti elektrijaama õliretordis. [2]
Eesti suurim põlevkivi töötleja ning üks juhtivaid põlevkiviõli tootjaid maailmas on Viru Keemia Grupp (edaspidi VKG). Aastas töötleb VKG umbes 1,7 miljonit tonni põlevkivi ning ettevõte müüs 200 tuhat tonni põlevkiviõli. Ettevõte alustas oma tegevust 1924. aastal ning annab tööd enam kui 1400 -le inimesel Ida-Virumaalt ja mujalt Eestist. Ta tegeleb erinevate põlevkiviõlisaaduste, vaikude ja liimide tootmisega. Tegeleb transporditeenuse pakkumise, remondi ja mehhaanikaga, vee ja kanalisatsiooniga, elektrienergia jaotamisega, elektriehitusega ning soojusenergia tootmise ja müümisega. [9]

Põlevkivi- ja puiduimmutusõlid

Põlevkiviõli kasutatakse laevakütuste lisandina, katelde ja tööstuslike ahjude kütteks. Põlevkiviõli eelis naftamasuudi ees on väike viskoossus , madal hangumistemperatuur ja väävlisisaldus on väike. Põlevkiviõli seguneb naftamasuudiga igas vahekorras hästi ning tänu sellele on naftamasuudiga segades võimalik saavutada erinevatele spetsifikatsioonidele vastavaid kütteid ning samuti saab sujuvalt üle minna ühelt kütuseliigilt teisele.
Puiduimmutusõli on puhastatud põlevkiviõli eri fraktsioonidest valmistatud efektiivne antiseptik ning ta tagab puidule pikaajalise kaitse. Seda kasutatakse peamiselt raudteeliiprite ja telefonipostide immutamiseks. Ta imab halvasti vett, ei paista eriti immutatud puidust välja, hangumistemperatuur on madal, tänu millele sobib ka talvises kliimas. [10]

Bituumen, koks ja pigi

Erinevaid bituumeneid toodetakse gaasigeneraatorites põlevkivi utmisel saadava generaatoriõli atmosfäärdestillatsioonil saadavast jäägist. VKG-s toodetakse PB-2, PB-4 ja PB-5 sorti bituumenit.
Õlikoksi saadakse põlevkiviõlide destillatsioonijäägi koksimisel. Seda kasutatakse kvaliteetse toormena anoodmassi ja elektroodide tootmiseks. Tal on madal väävlisisaldus, hea grafitiseeruvus, madal kahjulike ühendite sisaldus. Õlikoksist valmistatud elektroodidel on väike elektritakistus ja erikulu. [10]
Õlipigi on põlevkiviõli termilise töötlemise produkt . Seda kasutatakse sideainena anoodimassi, elektroodide ja muu grafiittoodangu valmistamiseks. Õlipigi toodetakse kahte sorti: AK – alumiiniumi tootmiseks ja EK – grafiitelektroodide tootmiseks. Omadustelt on tal madal metallisisaldus ja madal kantserogeensus. Seda tarnitakse vedelas või tahkes olekus. [13]

Fenoolid

VKG-s toodetakse summaarseid põlevkivifenoole ning põlevkivifenoolide fraktsioone CRESOLICS, HONEYOL, REZOL. Neid kasutatakse väga paljude erinevate toodete valmistamiseks: erinevad liimid , vaigud , plastid , kummipolümeerid, põllumajanduskemikaalid, antioksüdandid, värvid, lõhkeained, erinevad orgaanilised ühendid, tooraine keemiatööstuses, fungitsiivsed kreemid ja ihupiimad, pestiidid, UV-valguse stabiliseerijad, leegitõkked jne. [10]
VKG toodab polümeer-bituumenvaiku B-130-t. Seda kasutatakse tulekindlate materjalide ja vormmassi tootmisel sideainena. Antud vaiku toodetakse spetsiaalselt ettevalmistatud põlevkiviõli segu destillatsioonijäägi termotöötlusel. Ta on tahket musta värvi pulber või on tükkis. [10]
Lisaks põlevkivi töötlemisel järgi jäänud tuhka kasutatakse põllumajanduses happeliste muldade neutraliseerimiseks.

Eksport

Suurem osa Eesti põlevkiviõlist läheb ekspordiks. Näiteks 2006. aastal müüs VKG 200 tuhat tonni põlevkiviõli, millest peaaegu 110 tuhat tonni eksporditi välja. [9]
Eelmise aastal kehtestati põlevkiviõli ekspordi keeld meretsi, kuna pole selge, kas tegemist on kemikaaliga või mitte. 2007. aastal hakkas Eestis kehtima Rahvusvaheline konvetsioon ( MARPOL ), mis reguleerib laevade tekitatud merereostusi ning mujal maailma põlevkiviõli ei tunta ja see on ka seetõttu märkimata konventsioonis. Selline keeld toob Eesti ettevõtjatele kaasa miljardi krooni suuruse kahju. TTÜ Põlevkiviinstituudi uuringu kohaselt peaks põlevkiviõli kuuluma orgaaniliste õlide alla. 2007. aastal tootsid kolm õlitehast umbes 400 tuhat tonni põlevkiviõli, millest kolmveerand läks ekspordiks. [11]

PÕLEVKIVI EHITUSTEGEVUSES

Tsemenditööstus

1% põlevkivist läheb AS Kunda-Nordic Tsement-le, kus toodetakse sellest ehitustsementi. Täpsemalt kasutatakse selleks põlevkivi tuhka. Portland -põlevkivitsemendi valmistamisel kasutatakse lisandina Narva Elektrijaamades kinnipüütud tuha peenfraktsiooni, mis tuuakse tehasesse raudteetsisternidega ja ladustatakse silos . Antud tsemendi tooraineteks on lubjakivi , savi ning valmistatakse märjal meetodil. [12]
Illustratsioon 3 Tsemendikotid ( http://www.heidelbergcement.com/ee/et/kunda/tooted/Pakitult_turustatavad_tsemendid.ht m )
AS Silbet-s toodetakse põlevkivituha baasil näiteks poorbetoonblokke [14]

Ehituskeemia

Viru Keemia Grupp pakub erinevaid tooteid ehitustegevuseks. Esimeseks on mastiks „Esmol”, mida toodetakse põlevkiviõli destilleerimisjäägi alusel ning millele on lisatud plastifikaator ja orgaaniline lahusti. Seda kasutatakse bituumen-rullmaterjalide liimimiseks katusekatte alusele ja valatud katuse paigaldamiseks. Lisaks saab seda kasutada vundamendi, raud-betoontarindite ja liivtsemendist põrandate hüdroisoleerimiseks. Kolmandaks kasutusalaks on torustike korrosioonitõrje. [13]
Ehituskrunt „Esmol”-it kasutatakse pehmekatuse remondiks ja paigaldamiseks ning vundamentide hüdroisoleerimiseks. Tegemist on tootega , mis põhineb põlevkiviõli atmosfäärijäägi alusel, millele on lisatud plastifikaator ja orgaaniline lahusti. [13]
Õlivärv põhineb põlevkividestillatsiooni kondenseerimisjääkidel ning sisaldab lisaks formaldehüüdi ja urotropiini. Tegemist on tumepruuni õlise vedelikuga, mida kasutatakse välitöödel. Samas sobib kasutada lihtsalt dekoratiivse välimuse andmise eesmärgil. [13]
Põlevkivibituumen mastiks SBN-VL koosneb nafta - ja põlevkivibituumeni saadustest, polümeersetest lisanditest ja orgaanilisest lahustist. Kasutatakse sarnastes olukordades nagu mastiks „Esmol”. [13]

Põlevkivi baasil killustik

Viimastel aastatel on alustatud põlevkivi rikastusjääkide ümbertöötlemisega ehituskillustikuks (2006.a Aidu karjääris, 2008.a Estonia kaevanduses), mille tulemusena paraneb põlevkiviressursi kasutus ja vähenevad ka keskkonnatasude mõju põlevkivi kasutamisel . [14]
Aidu killustikukompleksi võimsuseks on 400 tuhat tonni paekivikillustikku aastas. Hetkel toodetakse kuus 13 – 15 tuhat tonni ning nõudlus ületab pakkumist. Lisaks on Eestis tulemas suured teedeehitusprojektid, millega nõudlus peaks veelgi suurenema. Näiteks firma Talter hakkab remontima Kiviõli ja Tallinna vahelist maanteed , kus vajatakse 40 tuhat tonni killustikku . Lisaks vajab killustikku ka Tallinn-Tartu maantee suurprojekt.
2008. aastal avatakse Estonias võimas killustikukompleks, kus on plaanis aastas tootma hakata 2 miljonit tonni killustikku. Lisaks sellele tahetakse tulevikus veel avada Narva karjääris ning Viru kaevanduses killustikukompleksid.
Sellised plaanid meeldivad ka keskkonnaametnikele, sest kui aherainet suudetakse edukalt ära kasutada teedeks ja ehitusmaterjalideks, siis ei teki suuri kasutuid aherainemägesid. [15]
Lisaks tahetakse hakata vanasid kaevandusalasid täitma kivistuva täiteseguga põlevkivi kaevandamis- ja töötlemisjääkidest. Antud võimalus vähendaks maavara kadu tervikutes ja jäätmete hulka maapeal . Eesmärgiks oleks säilitada maapealsed objektid, garanteerida kaeveõõnte püsivus ja mäerõhu juhtimine. Kivistuva täidisega täitmise eelduseks on põlevkivituha tänased kasutamissuunad: portland-põlevkivituhatsemendi tootmine ja AS Silbetis valmistatavad poorbetoonplokid põlevkivituha baasil ning põlevkivi rikastusjääkide töötlemine ehituskillustikuks. [14]
Illustratsioon 4 Aherainemägi ( http://paber.ekspress.ee/fotodb/31C67021818570FAC225714F0040E1C3/$file/tn_eefv-6ntfux.jpg )

KOKKUVÕTE

Kõige tähtsam kasutusala põlevkivil on energeetika (elektri- ja soojusenergia). Eesti on juhtivaid põlevkivitöötlejaid riike maailmas. Kaks Eesti elektrijaama (Balti ja Eesti Elektrijaama) on maailma suurimad põlevkivi baasil töötavad soojuselektrijaamad. Kuid põlevkivi osatähtsust tahetakse vähendada oluliselt, kuna tegemist on taastumatu maavaraga ehk fossiilse kütusega ning ta on lisaks ka madalakvaliteediline. Aastaks 2015 tahetakse saavutada olukord, kus Eesti elektrist moodustaks põlevkivi osakaal 67,8%.
Joonis 1 Elektrimajanduse arengukavas prognoositud elektritootmise struktuur 2015. aastaks
Allikas: www.envir.ee/orb.aw/ class =file/ action =preview/id=264090/Kieseli+esitlus+ymarlaual+9.10.2006.ppt
Põlevkiviõli tööstus on samuti Eestis kõrgelt arenenud ning on selles vallas üks juhtivaid riike. Viru Keemia Grupp pakub väga palju erinevaid tooteid ning teenuseid. Kui vaadata seda ettevõtet Eesti mastaabis, siis ta pakub tööd väga paljudele elanikele. Põlevkiviõli tööstuses on väga suur osatähtsus ekspordis, sest ligi 2/3 toodangust eksporditakse välja.
Lisaks kasutatakse põlevkivi saaduseid edukalt ka ehitusvaldkonnas. Kundas toodetakse põlevkivituhast edukalt tsementi , samuti AS Silbeti poorbetoonplokid on põlevkivituha baasil. VKG pakub erinevaid ehituskeemia tooteid. Üha enam kasutatakse ka aherainest toodetud killustikku, mis peaks tulevikus saavutama väga suure edu ja osatähtsuse.
Eesti põlevkivitööstus areneb jõudsalt ning tehakse suuri pingutusi , et just erinevaid kukersiidi töötlemisel tekkivaid jääkprodukte edukalt ära kasutada ning vähendada keskkonna kahjusid nii hetkeses tööstuses, kui ka mahajäetud kaevandustes ja karjäärides.

KASUTATUD KIRJANDUS

Dotsent Tiiu Koff’i loengumaterjal „Põlevkivi teke ja levik”

http://www.ep.ee/?id=1599 (vaadatud 11. märts 2008)

http://www.ep.ee/?id=21177 (vaadatud 11. märts 2008)

http://www.ep.ee/?id=1913&tpl=1003 (vaadatud 11. märts 2008)

http://www.powerplant.ee/ (vaadatud 11. märts 2008)

http://www.galerii.ee/panoraam/eesti/teemad/energeetika/ (vaadatud 11. märts 2008)

http://www.horisont.ee/node/41 (vaadatud 11. märts 2008)

http://deepzone2.ttu.ee/soojus/eesti_energeetika.ht m (vaadatud 11. märts 2008)

http://www.vkg.ee/?id=1146 (vaadatud 13. märts 2008)

http://www.vkg.ee/?id=1262 (vaadatud 13. märts 2008)

http://www.postimees.ee/250107/esileht/majandus/241169.php (vaadatud 13. märts 2008)

http://www.heidelbergcement.com/ee/et/kunda/kasulikku_teavet/Tootmisprotsess.ht m (vaadatud 14. märts 2008)

http://www.vkg.ee/?id=3676 (vaadatud 14. märts 2008)

www.ene.ttu.ee/Maeinstituut/talveakadeemia/grupitoo_eelmaterjalid.doc (vaadatud 14. märts 2008)

http://www.ep.ee/?id=21177 (vaadatud 14. märts 2008)