Põlevkivi kaevandamine Eestis. (0)

Põlevkivi kaevandamine Eestis.

Põlevkivi on settekivim ,teda nimetatakse ka kukersiidiks. Põlevkivi tekkis järvede ja merede põhjas 400 kuni 450 miljonit aastat tagasi. Põlevkivi tekkis eelajalooliste järvede ja merede biomassist,põlevkivi koosneb orgaanilistest ainetest nagu ainuraksed organismid, bakterid füto-ja zooplankton ning vetikad . Vee temperatuuri tõusmisel tarbisid lubjabakterid ära vees leiduvad lämmastikuühendid. Bakterite elutegevuse mõjul vetikad taandusid ja hakkasid settima kaltsiumisoolad , mis moodustasid veekogu põhjas lubjakivikihi. Vee temperatuuri langemisel võtsid veekogus ülemvõimu vetikad ja teised veetaimed ning algas uuesti orgaanilise põhjasette kujunemine, millest moodustus orgaanilise aine poolest rikkam põlevkivikiht.
Siin pildil on näha väikseid füto-ja zooplankstoni ning vetikate kivistunuid osi.
Põlevkivi avastamisest tekkisid jutud ,et talumees ehitas saunaahi põlekivst
mis koos puudega maha põles ja karjapoistest kes viskasid põlevkivi lõkkesse ja imestasid ,et kivi põleb . Teadlaste tähelepanu äratas põlevkivi 18.sajandi lõpus ,sellest ajast peale on põlevkivi huvi pakkunud .J. Georgi (1791) ja G Helmerseni tööd,viisid järeldustele et kivi saab kasutada soojuse ,tõrva ja õli toodata .19.sajandi teisel poolel tehti aga kindlaks ,et kõige paksemad põlevkivikihid on Kukruse mõisa lähistel.Põlevkivi kaevandamine algas aga 1916.aastal ja Eesti esimene põlevkivitööstus rajati 1918.aastal.,aga tööstuslik kaevandamine algas 1920.aastal Kundas tsemenditööstuses.Esimene allmaa- kaevandus anti käiku 1920.a Kukrusel .1921. avati Kohtlas põlevkivilabor ja väike õlivabrik utmismeetodite ja saadud toorõli uurimiseks.Eesti Vabariigi aastail kaevandati ligi 9.mln tonni põlevkivi.Põlevkivi oli kõige odavam,hinnalt püsivam ja kättesaadavam kütteaine,mille varusid arvati jätkuvalt 4000-5000aastaks.See oli Eesti rahvuslik uhkus,meie pruun kuld .
II maailmasõja ajal ilmutas Saksamaa põlevkivi kui strateegilise tähtsusega maavara vastu suurt ja alustas uute põlevkiviettevõtete rajamist.Vene vägede pealetungil 1944.a sügisel purustas,aga taanduv Saksa armee Sillamäe,Kohtla ja Kiviõli utmistehased,osa kaevandusi pandi põlema ,teised uputati.
1946.aastaks oli taastatud 6 kaevandust ning saavutatud toodangu sõjaeelne tase.
Eesti elektrijaam 1970.a muutis oluliset põlevkivitarbimise struktuuri: nüüd kulutati elektrienergia tootmiseks 80% kaevandatud põlevkivist.Samas tekkis vajadus suurema põlevkivikoguse ja uute kaevanduste järele.Nii alustas 1962.a tööd Sirgala karjäär ja 1965.a ''Viru'' (kaevandus( kaevandus nr.7) 1070 .a avati Narva karjäär ja 1972.a ''Estonia'' kaevandus .
Käsitsikaevandamist prooviti Kukruse mõisa tagant, Jõhvi kõrgendiku küljelt, põlevkivi avamusalalt. Kaevandus rajati Kukrusele 1921. aastal. Kaevandamist alustati käsitsi  Pavandu karjäärist 1916. aastal. Edasi alustati käsitsiväljamist mitmes avamusalakrjääris, jätkates hiljem kaevandustes ja pärast seda sügavamates karjäärides ning kaevandustes.
Kõigis põlevkivikarjäärides on kasutatud vaalkaevandamisviisi.
uputati.
1946.aastaks oli taastatud 6 kaevandust ning saavutatud toodangu sõjaeelne tase.
Eesti elektrijaam 1970.a muutis oluliset põlevkivitarbimise struktuuri: nüüd kulutati elektrienergia tootmiseks 80% kaevandatud põlevkivist.Samas tekkis vajadus suurema põlevkivikoguse ja uute kaevanduste järele.Nii alustas 1962.a tööd Sirgala karjäär ja 1965.a ''Viru'' (kaevandus( kaevandus nr.7) 1070.a avati Narva karjäär ja 1972.a ''Estonia'' kaevandus .
Käsitsikaevandamist prooviti Kukruse mõisa tagant, Jõhvi kõrgendiku küljelt, põlevkivi avamusalalt. Kaevandus rajati Kukrusele 1921. aastal. Kaevandamist alustati käsitsi  Pavandu karjäärist 1916. aastal. Edasi alustati käsitsiväljamist mitmes avamusalakrjääris, jätkates hiljem kaevandustes ja pärast seda sügavamates karjäärides ning kaevandustes.
Kõigis põlevkivikarjäärides on kasutatud vaalkaevandamisviisi.
Eesti kaart ,kus on märgitud põlevkivi leiukohad.

Utmine

Utmine on eelkoksistamine on termilise töötlemise režiim (põlevkivi kuumutamine kuni 500C), mille eesmärgiks on kütuse sügav lagundamine. Saadav õli on oma iseloomult tunduvalt erinev uttetõrvast- tema iseloomulikuks jooneks on kõrge aromaatsete süsivesinike sisaldus
„Utmine on põlevkivi kuumutamine 300-500 kraadini kinnises retordis , kinnises torus ilma õhu juurdevooluta ja sellistes tingimustes see põlevkivi hakkab välja ajama õli ja gaasi. Need püütakse kinni torustikesse ja lähevad juba poolproduktide tootmiseks. Utmine on loodusliku protsessi tehniline analoog . Kui see põlevkivi läheks nafta tekke sügavusele, kus temperatuur on 400-500 kraadi, siis temast tuleb välja õli ja gaas , mis moodustab looduses kõik need gaasimaardlad ja õlimaardlad.
Põlevkivi juures on inimest läbi aegade huvitanud energia, sellest saadav valgus ja soojus : esmalt lambi-, siis kütteõli ja nüüd universaalne energiakandur - elekter .
Energiat kannab põlevkivi kasulik komponent - orgaaniline aine kerogeen , mille energeetiline väärtus ehk kütvus võib olla 30-40 MJ/kg, st et üks kilogramm kerogeeni annab 30-40 megadžauli energiat. Kütvus, samuti nagu õliandvus, sõltub sellest, kui palju ja missuguses suhtes sisaldab kerogeen süsinikku, vesinikku ja hapnikku.
Suurema osa põlevkivist moodustab mineraalne komponent, mis ei põle ja on seega kasutu. Põlevkivi mineraalaine, majanduse seisukohalt kasutu komponendi ehk ballastaine moodustavad mandritekkelised ja karbonaatsed mineraalid leppenimetusega savi- ja lubimineraalid. Mis tahes põlevkivi energeetiline väärtus sõltub kerogeeni ja mineraalosa suhtest ning üldiselt on nende kütvus vahemikus 5-20 MJ/kg. Peaaegu alati on põlevkivis, nii kerogeenis kui ka mineraalosas, väävlit ja see on kõnealuse kivimi peamine kahjulik komponent.
Lubjaka põlevkivi põletamisel või utmisel karbonaatne osa laguneb ja lendub süsihappegaas, kuid samas seovad lubimineraalide laguproduktid suurema osa kahjulikust väävlist,tänu sellele lendub lubjaka põlevkivi termilisel töötlemisel, eriti põletamisel, vääveldioksiidi üsna vähe. Savika ja väävlirikka põlevkivi töötlemine on võimalik vaid koos tõhusa väävlitöötlusega.
Eesti Energia on juhtiv energiafirma Balti riikides kui ka suurem põlevkivi töötlev ettevõte maailmas,kasutades energia tootmiseks aastas ca 15 miljonit tonni põlevkivi.

• Eesti põlevkivi ladestusala on umbes 3000km²
  
• Kaevandatud ala on 425km²
  
• Kasutatavat põlevkivi on alles 1-2 miljardit tonni.
  
• 1 miljard tonni põlevkivi on kokku juba kaevandatud.
  
• Põlevkivi asub Eestis 10-70 meetri sügavusel maa sees.
  
• Kaevandatav põlevkivikiht on 2,7 kuni 2,9 meetri paksune. Kivi paksus väheneb pidevalt lõuna suunas 2.1 meetrini ja lääne suunas 1,6 meetrini.
  

Mida saame toota 1 tonnist põlevkivist ?
1 tonnist põlevkivist saab toota 850kWh elektrit,125kg põlevkiviõli ja 35Nm³ uttegaasi.
Pealmaakaevandamine
Kohtades, kus põlevkivikiht ei ole väga sügaval, kaevandatakse põlevkivi karjäärides – nii saab põlevkivi kaevandada kuni 30 meetri sügavuselt.
Pealmaakaevandamisel saab kasutada suurema jõudlusega masinaid ning seetõttu on see kaevandamisviis palju tõhusam kui allmaakaevandamine. Pealmaakaevandamine toimub Narva ja Aidu karjääris.

Allmaakaevandamine

Kui põlevkivikiht on sügavamal kui 30 meetrit maa all, tuleb kaevandamiseks avada allmaakaevandus – teha kaeveõõned, need toestada ning luua kivimi väljatoomiseks vajalikud süsteemid. Allmaakaevandus on jagatud paneelideks, mida eraldavad veo- ja tuulutusteed. Paneelid omakorda on jaotatud kamberplokkideks.
Läbindustööd
Läbindus- ehk ettevalmistustöödega rajatakse juurdepääs kaevandatavasse alasse. Läbindustööd on vajalikud, et tagada kaevanduse tuulutamine ja inimeste liikumisvõimalus. Samuti paigaldatakse vajalikud veoseadmed ning kommunikatsioonid. Läbindustöid tehakse maapinda puurides ja lõhates.
Koristustööd
Allmaakaevandamine seisneb piki- ja põikkambrite edasinihkes nii, et moodustuvad ruudukujulised tervikud küljepikkusega 6–7 meetrit. Kambrite laius on 7–8 meetrit.

Põlevkivi rikastamine

Põlevkivikihi puurimisel ja lõhkamisel saadakse kaevis, milles on palju lubjakivi . Selleks, et põlevkivi kütteväärtust suurendada, tuleb lubjakivi põlevkivist eraldada. Seda nimetatakse põlevkivi rikastamiseks.
Enne rikastamist sõelutakse kaevisest välja väikesed, kuni 25 mm suurused tükid – peenkaevis rikastamist ei vaja ning seda kasutatakse peamiselt energeetilise kütusena.Lubjakivi tihedus on põlevkivi omast suurem ning seetõttu saab lubjakivi põlevkivist eraldada suurtes suspesioonivannides, kus raskemad ehk lubjakivitükid vajuvad põhja ning kergemad ehk põlevkivitükid jäävad pinnale. Põhja vajunud lubjakivitükid moodustavad nn rikastamisjäägi ning see veetakse kaevandusülejääkide lasusse. Aasta-aastalt on kasvanud rikastusjääkidest killustiku tootmine.
Rikastamise tulemusel saadakse kontsentraat , mille moodustavad 25–125 mm suurused põlevkivitükid. Seda kasutatakse termiliseks töötlemiseks õlitootmisgeneraatoreis, aga ka energeetilise põlevkivi kütteväärtuse suurendamiseks .
Kohtla-Nõmme rikastusvabrik.

Põlevkivituhk

Põlevkivituhk on põlevkivi põletamisel tekkiv mineraalnejääk. Eesti põlevkivis on orgaanilise aine sisaldus küllaltki väike, keskmiselt 33%. Ahju jääb pärast põletamist 45% kuivast massist alles – mineraalne osa.
Põlevkivituhka ladestatakse tuhaväljadele, seda peamiselt Ida-Virumaal Balti ja Eesti soojuselektrijaamade lähedal. Hetkel toodetakse Eestis umbes 5–7 miljonit tonni põlevkivituhkaastas.
Põlevikivituhka kasutatakse :

• Ehitusmaterjalide tootmises saab tuhka kasutada koostisosana järgmistes materjalides: tsement ja klinker, betoon , gaasbetoonplokid, kuivad ehitussegud.
  
• Allmaakaevanduste tagasitäitmises. Tuhast valmistatud betooni saab kasutada kaevanduste täitmiseks ja pinnase vajumise peatamiseks. Kaevanduste täitmine betooniga võimaldab ära kasutada kogu põlevkivi, millest varem jäi ligi 35% toetavate sammastena maa alla.
  
• Teedeehituses soiste pinnaste mass-stabiliseerimiseks ning maanteede, raudteede ja torujuhtmete vundamentide ehitamiseks.
  
• Sadamate laiendamises ja saastatud pinnaste mass-stabiliseerimiseks.
  
• Põllumajanduses happeliste muldade neutraliseerimiseks ning põldude ja rohumaade väetamiseks.
  
• Plastitööstuses toormena.
  
• Ökoloogilistes projektides energiatootmises tekkiva CO2 ja väävli sidujana
  

Keskkonnaprobleemid.

Põlevkivitootmisega kaasnevate keskkonnaprobleemide allikas peitub põlevkivi koostises ning geoloogilistes tingimustes.

• elektrijaamades lendub õhku suures koguses CO2 ja teisi gaase
  
• kaevandatud aladel muutub põhjaveerežiim ja tihti ka vee kvalitee
  
• Kaevandamisel ja rikastamisel jääb kasutamata suur hulk lubjakivi, mis kuhjatakse aherainemägedeks.
  
• Rikastatud põlevkivi põletamisel jääb järele kuni 50% tuhka,
  
• Kõige ohtlikumad on aga põlevkivikeemia tööstuse jäätmed.
  
• Kaevandamiseks kasutatakse masinaid
  :Greiderit,hüdrovasarit,kallurit,konveierit,purustit,kopp-purustit,kopplaadurit jt.