Ölschieferabbau in Estland

Selektive Gewinnung erhöht Qualität beim Ölschieferabbau

Ölschiefer ist ein Gestein, das sowohl aus organischem Kohlenstoff als auch aus mineralischen Inhalten besteht. Die weltweiten Vorkommen an Ölschiefer werden auf rund 10 Trillionen t geschätzt. Die Ölmenge, die daraus gewonnen werden könnte, übersteigt die derzeitigen Erdölvorkommen sogar um mehr als 50 Prozent. In Estland liegen rund 5 Mrd. t Ölschiefer, wovon ca. 1,5 Mrd. t als abbaufähig eingestuft werden und zumeist von Kalksteineinlagerungen umgeben sind. Das nordeuropäische Land setzt allein rund 70 Prozent der weltweiten Produktion um. Mit dem Ölschieferabbau konnte Estland sich weitestgehende Unabhängigkeit in der Energieversorgung sichern. Zudem ist die Gewinnung von Ölschiefer zu einer relevanten Einflussgröße auf die weltweiten Ölpreise geworden. Beim Abbau des Materials haben sich bisher drei Methoden etabliert:

  • Bohren und Sprengen
  • Das halbselektive Mining mit Reißraupen,Planierraupen und Baggern
  • Das Surface Mining als komplett selektive Abbaumethode

Ein direkter Vergleich zwischen den drei Verfahren in Estland zeigt: Die Surface Mining Technologie bietet klare Vorteile bezüglich der „Run of Mine“ (ROM) Materialqualität. Die führenden Ölschieferproduzenten Estlands, „Kiviöli Keemiatööstuse“ (kurz: Kiviöli) und „Eesti Energia Mining“, setzen daher auf den Einsatz der Wirtgen Surface Miner.

Mit Surface Minern auf wirtschaftliche Weise zur Ressourcenunabhängigkeit

Das Bestreben, Ölschiefer in Estland abzubauen, war lange von dem Gedanken der Ressourcenunabhängigkeit geprägt. Durch den Einsatz von Surface Minern steht nun auch die Wirtschaftlichkeit des Abbaus im Vordergrund. Bereits seit 1916 wird Ölschiefer in Estland abgebaut. Zurzeit werden vier Minen im Übertagebau betrieben, mit denen ca. 50 Prozent der gesamten Produktion des Landes erwirtschaftet werden.

Das gewonnene Material wird auf zwei Arten weiterverarbeitet: Kiviöli beliefert Raffinerien zur Schwerölherstellung und Eesti Energia Mining lässt den Ölschiefer in Kraftwerken verstromen. Beide Unternehmen setzen zum Abbau einen 2500 SM ein. Der Vergleich der traditionellen Verfahren mit dem des Surface Mining macht deutlich, dass sich durch den selektiven Abbau sowohl für die Ölherstellung als auch für die Energiegewinnung enorme wirtschaftliche Vorteile für die Unternehmen ergeben.

Der Wirtgen Surface Miner 2500 SM

Der 2500 SM ist ein robustes und leistungsstarkes Gewinnungsgerät, das Materialien mit einer 2,5 m breiten Schneidwalze abbaut. Je nach Gesteinshärte können die Schneidleistungen bei bis zu 1.400 t pro Stunde liegen - wie es in Kohle und Ölschiefer der Fall ist. Der 2500 SM ist so konstruiert, dass die Wartungszeiten möglichst gering gehalten werden können: Die wichtigsten Maschinenelemente wie die Schneidwalze sind leicht zugänglich und Verschleißteile wie Meißel schnell austauschbar. Über 50 Geräte vom Typ 2500 SM sind weltweit im Einsatz.

Für eine noch höhere Abbauleistung hat die Wirtgen GmbH zudem den 4200 SM entwickelt: Dieser kann Slkw bis zu einem Volumen von ca. 200 t in wenigen Minuten beladen. Als größter Wirtgen Surface Miner baut er in Weichgestein bis zu 12 Mio. t pro Jahr ab.

Vergleichstest der Abbaumethoden

Der Einsatz der Wirtgen Geräte in Estland ermöglichte einen direkten Vergleich des Surface Mining mit dem herkömmlichen Bohren und Sprengen und dem halbselektiven Abbau. Bewertet wurden bei dem Vergleichstest zum einen quantitative Größen wie der ROM, aber auch qualitative Aspekte wie der Brennwert des abgebauten Materials.

Methode 1: Bohren und Sprengen

Beim nicht-selektiven Mining wird das Material durch Sprengungen gelöst und mittels Bagger auf Lkw verladen. Dabei mischt sich der Ölschiefer mit dem eingelagerten Kalkstein. Das gesprengte Material muss vor der Weiterverarbeitung zudem noch in Brechern zerkleinert werden.

Methode 2: Halbselektiver Abbau

Beim halbselektiven Mining wird dagegen auf Bohren und Sprengen verzichtet. Sowohl Ölschiefer als auch Kalkstein werden mit Reißraupen, Planierraupen und Baggern abgetragen und verladen. Auch hier vermischen sich die Materialien stark. Ölschiefer und Kalkstein fallen plattig an. Brecher sind deshalb notwendig, um die geforderte Korngröße zu erreichen.

Methode 3: Surface Mining

Surface Miner tragen die unterschiedlichen Gesteinsschichten mit ihrer rotierenden Schneidwalze zentimetergenau ab. Sie arbeiten hochselektiv und können so einen separaten Abbau des Ölschiefers und des Kalksteins gewährleisten. Da Surface Miner in einem Arbeitsgang schneiden, zerkleinern und verladen, entfällt der Einsatz von Vorbrechern.

Die Testergebnisse im Überblick

Der Vergleichstest fand in der Mine der Abbaugesellschaft Kiviöli statt. Die Lagerstätte umfasst rund 2,44 ha. Im Jahr 2003 begann dort der Abbau. Es werden rund 800.000 t Ölschiefer jährlich gewonnen. Die Erdschicht über dem Material hat eine Mächtigkeit von 2 m bis 20 m. Der Ölschiefer ist horizontal gelagert und tritt in Flözen mit 0,2 m – 0,6 m Dicke auf. Zwischen den Ölschieferflözen befindet sich teilweise Kalkstein. Die einaxiale Druckfestigkeit des Ölschiefers liegt bei 15-40 MPa und die des Kalksteins bei 40-100 MPa. Der Brennwert der einzelnen Ölschieferflöze liegt zwischen 1.200 und 4.500 kCal/kg.

Durchgeführt wurde der Vergleich von Damian Baranowski, Dipl.-Ingenieur und Mitarbeiter des „Department of Mining Engineering“ der Universität Aachen/Deutschland. Die Daten über die traditionellen Verfahren stammen aus den ersten Jahren des Minenbetriebs, in denen mittels Bohren und Sprengen sowie über halbselektives Mining abgebaut wurde. Die Resultate des Surface Mining wurden bei dem Einsatz eines 2500 SM für Kiviöli ab dem Jahr 2006 erhoben.

Bohren und Sprengen Halbselektiver Abbau Surface mining
ROM 85%
(4.2 t/m2)
75%
(3.8 t/m2)
95%
(4.5 t/m2)
Brennwert 1,750 kCal/kg
(70%)
2,080 kCal/kg
(84%)
2,480 kCal/kg
(100%)
Abraum zu Nutzmineral-
Verhältnis
2,11
87%
2,26
81%
1,84
100%

Surface Miner überzeugen durch Qualität und Quantität

Durch den selektiven Abbau mit Surface Minern konnte jede Schicht einzeln abgetragen werden. Zum einen wurde die Ausbeute an Ölschiefer pro Quadratmeter erhöht und zum anderen auch die Qualität des Materials verbessert.

Beim Bohren und Sprengen wurden Ölschiefer- und Kalksteinvorkommen dagegen stark gemischt und der Brennwert des Ölschiefers gemindert. Beim halbselektiven Abbau war der Brennwert im Vergleich zum gesprengten Material zwar höher, es handelt sich jedoch um einen sehr komplexen Abbauprozess, der eine Vielzahl an Maschinen notwendig macht.

Mit Surface Minern kann dagegen mit nur einem Gerät hochwertiger Ölschiefer selektiv gewonnen werden. Durch die hohe Qualität des Abbauproduktes eignet es sich sowohl zur Ölherstellung als auch zur Energiegewinnung. Zudem kann auch der Kalkstein durch das separate Abtragen als weiteres Endprodukt verkauft werden.

Die wirtschaftlichen Vorteile des Surface Mining

  • Die Wirtgen GmbH ist darauf spezialisiert, Kunden bei schwierigen Abbaubedingungen mit ihrem Knowhow in der Schneidtechnologie zu unterstützen. So können die Surface Miner genau auf die Gewinnung von Materialien mit unterschiedlichen Gesteinsfestigkeiten eingestellt werden. Der selektive Abbau erhöht die Endproduktqualität und ermöglicht auch die wirtschaftliche Nutzung von Nebenprodukten.
  • Im Surface Mining wird der Einsatz von Vorbrechern unnötig, da der Miner bereits Korngrößen unter 100 mm erzeugt. Die Investitionskosten für das Minenequipment sinken. Ein weiterer Vorteil der geringen Korngrößen: Pro Fahrt kann ein Lkw rund 10 % mehr Material laden. Dies reduziert die Anzahl der Lkw, den Kraftstoffverbrauch und die Instandhaltungskosten.

Surface Mining: Besonders umweltfreundlicher und sicherer Abbau

Ölschiefer wird sowohl über- als auch untertage abgebaut. Beim „Open cast mining“, bei dem Surface Miner zum Einsatz kommen, liegt der Ölschiefer zum Teil unter Erdschichten zwischen 2 m und 30 m. Hier zeigt sich klar der umweltfreundliche Vorteil des Surface Mining:

  • Für dieselbe Menge Ölschiefer muss weniger Boden abgetragen werden. Da mit Wirtgen Surface Minern im Vergleich zu anderen Abbaumethoden mehr Nutzmaterial pro Quadratmeter gewonnen werden kann, muss weniger Abraum pro t Material bewegt werden.
  • Bohren und Sprengen werden im Surface Mining unnötig. Es entstehen keine Vibrationen und auch die extreme Lärmbelastung des Sprengens entfällt.
  • Ein weiterer Aspekt der Umweltschonung ist die geringe Staubentwicklung beim Schneiden des Materials.
Das geschnittene Material kann als Schwade neben oder hinter dem Surface Miner abgelegt werden. Alternativ kann es direkt auf Lkw verladen und abtransportiert werden.

Das geschnittene Material kann als Schwade neben oder hinter dem Surface Miner abgelegt werden. Alternativ kann es direkt auf Lkw verladen und abtransportiert werden.

Fazit: Surface Mining überzeugt als Abbaumethode in jeder Hinsicht

Im Ölschieferabbau in Estland waren die Wirtgen Surface Miner den herkömmlichen Gewinnungsmethoden im direkten Vergleich überlegen: Sowohl die hohe Produktivität der Maschinen als auch die hohe Qualität des selektiv abgebauten Materials überzeugten. Durch die zusätzlichen Kostenvorteile aufgrund der gestiegenen Füllmengen der Lkw sowie durch die positiven Aspekte für Umwelt und Sicherheit ist das Surface Mining zur bevorzugten Abbaumethode geworden.

In einer Mine im Westen der Ölschieferlagerstätten von Estland wurde der Vergleichstest zwischen den drei Abbaumethoden durchgeführt. Im Ölschieferabbau in Estland waren die Wirtgen Surface Miner den herkömmlichen Gewinnungsmethoden im direkten Vergleich überlegen.

In einer Mine im Westen der Ölschieferlagerstätten von Estland wurde der Vergleichstest zwischen den drei Abbaumethoden durchgeführt. Im Ölschieferabbau in Estland waren die Wirtgen Surface Miner den herkömmlichen Gewinnungsmethoden im direkten Vergleich überlegen.

Medien Presse

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