Kaevandused ja keskkonnaohutus (0)

Kaevandused ja keskkonnaohutus.

Põltsamaa ametikool
Maksim Pispanen E1
Juhendaja :Elle Kohv
Kaevandused :
Kaevandus ehk allmaakaevandus on koht, kus maavarade kaevandamine toimub maa all. Karjääriga võrreldes on kaevanduse pindala väiksem ja sügavus on suurem (kuni 4 km).Maa alt kaevandatakse tavaliselt kivisütt (kivisöekaevandus), põlevkivi (põlevkivikaevandus), kulda ( kullakaevandus ), soola (soolakaevandus), teemanti (teemandikaevandus), vaske (vasekaevandus), väävlit (väävlikaevandus) jt.Eestis on põlevkivikaevandused, nendest tegutsevad Estonia kaevandus ja Viru kaevandus Ida-Virumaal.Kohtla-Nõmmel on Kohtla Kaevanduspark-muuseum.
Põlevkivi kaevandus
Põlevkivi on kerogeeni sisaldav peenkihiline musta või pruuni värvi settekivim .
Põlevkivi koosneb mittetäielikult lagunenud orgaanilisest ainest (kuni 70% ulatuses) ja mitmesugustest mineraalidest . Orgaaniline aines koosneb enamasti vetikate või bakterite jäänustest moodustunud kerogeenist.
Põlevkivi on maavarana laialt levinud, kuid jäädes kütteväärtuse ja muude omaduste poolest naftale ja kivisöele alla, mitte nii laialt kasutatud. Suured põlevkivi varud on näiteks Eestil, USA-l, Austraalial, Kanadal, Brasiilial ja Venemaal.
Kasutamine
Põlevkivi kasutatakse fossiilse kütuse ning keemiatööstuse toorainena. Põlevaine utmisel saadakse rohkesti õli. Põlevkivist saab toota maagaasi, mõningaid väävliühendeid ja teekattebituumenit.
Põlevkivi kütteväärtus on vähemalt 4,9–11,3 MJ/kg (1200–2700 kcal /kg).
Põlevkivi, mille spetsiifiline nimetus on kukersiit, on Eesti tähtsaim maavara . Lisaks kukersiidile on Eesti maapõues ka graptoliitargilliiti, mis on samuti põlevkivi. Seda Eestis ei kaevandata ja väikse kütteväärtuse tõttu pole teda põleva maavarana kunagi kaevandatud. Küll on aga graptoliitargilliiti lühikest aega (1949–1952) kaevandatud selle uraanisisalduse pärast.
Põlevkivi keemia
Kerogeenpõlevkivi pürolüüsil saadakse põhifraktsioonidena gaas ja õli, kõrvalproduktidena fenoolvesi, poolkoks ja tuhk . Esmaste produktide töötlemisel on saadud üle paarikümne väärtusliku produkti. Kõik produktid , nende keemiline koostis ja omadused, aga ka analüüsimetoodikate ning tootmistehnoloogiate väljatöötamine, optimeerimine ja keskkonnasaastega seotud probleemid kuuluvad põlevkivikeemia uurimissfääri.
Eestis on põlevkivikeemia äärmiselt oluline uurimisvaldkond ja sellel on oluline roll siinse keemiatööstuse ajaloos. Eesti põlevkivikeemia ja - tehnoloogia saavutused on olnud maailmatasemel kõrgelt tunnustatud.
Põlevkiviressursid
Nagu nafta ja maagaasi, nii ka põlevkivi juures eristatakse ressursse ja reserve . Ressursid hõlmavad kõiki Maal asuvaid lademeid, reservid üksnes neid, mille kasutuselevõtmine on tänapäeva tehnoloogia juures majanduslikult otstarbekas. Kuna tänapäeva tehnoloogia pidevalt muutub, siis on maailma põlevkivireservid üksnes hinnangulised.
Põlevkivi leidub paljudes maailma maades, kuid üksnes 33 neist on majanduslikult arvestatavad põlevkivilademed. Maailma põlevkiviressurssidest 62% asub USA-s ning Venemaal ja Brasiilias kokku 24%. Siiski võivad need arvud tulevikus muutuda uute lademete avastamise tõttu.
2005. aastal hinnati maailma põlevkiviressurssideks 411 gigatonni, mis vastab 2,8 km³ põlevkiviõlile.
Probleemid
Põlevkivi kasutamisel tekib rohkes koguses jääkprodukte – tuhka ja poolkoksi . Näiteks Eestis lisandub praeguse tempo juures umbes 5–7 miljonit tonni tuhka ja miljon tonni poolkoksi aastas, millest taaskasutatakse ainult väga väikest osa.
Põlevkivi kaevandamise juures on suurimaks probleemiks veerežiimi muutmine ja vee saastamine . Näiteks tuleb Eestis iga tonni kaevandatava põlevkivi kohta kaevandustest ja karjääridest välja pumbata 10–15 tonni vett. Põlevkivikaevanduste kuivendamise ning suurte reostuskollete pikaajalise koosmõju tulemusel on aga tõsiselt kahjustada saanud ülemised põhjaveekihid.
Alates 1905 on Lõuna-Aafrika Vabariik olnud suurim kullatootja, kellele kuulub pool kogu maailma kullatoodangust. Aastal 2007 läks Hiina kullatoodangus Lõuna-Aafrika Vabariigist ette, tootes 276 tonni kulda[36]. Suurimad kullatootjad on Hiina, LAV, Austraalia , Ameerika Ühendriigid, Peruu, Venemaa ja Kanada . Ühed maailma sügavaimad kaevandused (Savunka ja TauTona) asuvad Lõuna-Aafrika Vabariigis ja ulatuvad 3777 m sügavusele.
Hinnanguliselt oli 2010. aastaks kokku kaevandatud umbes 166 600 tonni kulda, millest 65% kaevandati viimase 60 aasta jooksul. Viimase viie aasta jooksul toodeti keskmiselt 2500 tonni kulda aastas. Kullatootjate aruannete kohaselt on kaevandamata veel ligikaudu 26 000 tonni kulda, mille kaevandamiseks kuluks kümme aastat.
Kulla kaevandamine on majanduslikult kasulik, kui seda on pinnases rohkem kui 0,5 mg/kg. Tavalistes avatud kaevandustes on kulla sisaldus maagis 1–5 mg/kg (1–5 ppm), maa- alustes kaevandustes on tavaliselt vähemalt 3 mg/kg. Enamasti ei ole kulla kaevandustes kuld palja silmaga nähtav. Silmale nähtavaks muutub kuld, kui seda on pinnases vähemalt 30 g/kg.
Raske nafta
Raske nafta on nafta, mille API-indeks on väiksem kui 20.
Rasked naftad on nn tavalisest naftast suurema tihedusega, viskoossemad, väiksema vesiniku ja süsiniku suhtega, sisaldavad enam raskeid metalle (põhiliselt vanaadiumit ja niklit) ja väävlit ning suhteliselt vähem kergeid süsivesinikke. Raske nafta ammutamine on tema suure viskoossuse tõttu keerukas ning kallis, mis teeb tema kaevandamise vedelama nafta olemasolul majanduslikult mittetasuvaks. Seetõttu on rasked naftad nende levimusega võrreldes vähekasutatud. Rasked naftad on tavalise nafta degradeerumise tulemiks. Selleni viib naftapüünistesse kogunenud süsivesinike kokkupuude meteoorse vee ning sellega kaasnevate bakteritega . Vesi viib naftast minema paljud veeslahustuvad kerged molekulid ning bakterid lagundavad mitmeid nafta koostises olevaid süsivesinikke, näiteks parafiine. Algsest naftakogusest võib sellise degradeerumise tagajärjel alles jääda kõigest 10%.
Tootmine
Nafta ammutamisel pumbatakse reservuaari tavaliselt vett, et sellest kergem nafta koguneks reservuaari ülaossa ning oleks lihtsamini kättesaadav. Raskete naftade puhul on selline metoodika nende halva voolavuse tõttu mõttetu. Raske nafta kättesaamiseks tuleb teda kuumutamise läbi vedeldada, milleks kasutatakse peamiselt reservuaari juhitud kuuma veeauru. Peamiselt see teebki raske nafta vedelamast naftast kallimaks, sest vee aurustamisele kulutatav energia võrdub umbes kolmandikuga sellest, mida saadaks selle meetodi abil ammutatud nafta põletamisel. Tõrvaliivadest nafta eraldamiseks on kõige mõistlikum kaevandada setted koos naftaga ning eraldada nafta liivast maapinnal.
Raske nafta moodustab nafta kogutoodangust umbes 2% ning tema osatähtsus on suurenemas.
Leiukohad
Rasket naftat leidub põhiliselt seal, kus ka tavalist naftat. Peamised leiukohad on Pärsia lahe ümbrus, Ameerika Ühendriigid (California), Kanada ( Alberta ), Kesk- Aasia , Itaalia, Kariibi meri, Mehhiko laht, Venemaa jne.
Suurem osa raske nafta reservuaaridest paikneb Kriidi ja Paleogeeni kivimeis. Erandiks on Paleosoikumi vanusega leiukohad Kanadas ning Venemaal. Kanada Alberta provintsi leiukoht on suurim maailmas.
Kullakaevandus
Alates 1905 on Lõuna-Aafrika Vabariik olnud suurim kullatootja, kellele kuulub pool kogu maailma kullatoodangust. Aastal 2007 läks Hiina kullatoodangus Lõuna-Aafrika Vabariigist ette, tootes 276 tonni kulda[36]. Suurimad kullatootjad on Hiina, LAV, Austraalia, Ameerika Ühendriigid, Peruu, Venemaa ja Kanada. Ühed maailma sügavaimad kaevandused (Savunka ja TauTona) asuvad Lõuna-Aafrika Vabariigis ja ulatuvad 3777 m sügavusele.
Hinnanguliselt oli 2010. aastaks kokku kaevandatud umbes 166 600 tonni kulda, millest 65% kaevandati viimase 60 aasta jooksul. Viimase viie aasta jooksul toodeti keskmiselt 2500 tonni kulda aastas. Kullatootjate aruannete kohaselt on kaevandamata veel ligikaudu 26 000 tonni kulda, mille kaevandamiseks kuluks kümme aastat.
Kulla kaevandamine on majanduslikult kasulik, kui seda on pinnases rohkem kui 0,5 mg/kg. Tavalistes avatud kaevandustes on kulla sisaldus maagis 1–5 mg/kg (1–5 ppm), maa-alustes kaevandustes on tavaliselt vähemalt 3 mg/kg. Enamasti ei ole kulla kaevandustes kuld palja silmaga nähtav. Silmale nähtavaks muutub kuld, kui seda on pinnases vähemalt 30 g/kg.