Extração de xisto betuminoso na Estônia: mineração de superfície como alternativa mais econômica
Extração seletiva aumenta a qualidade na extração de xisto betuminoso
O xisto betuminoso é uma rocha que composta por carbono orgânico e conteúdos minerais. As reservas mundiais de xisto betuminoso são estimadas em 10 trilhões de toneladas. O volume de óleo que pode ser extraído dessas reservas ultrapassa as reservas de petróleo atuais em mais de 50%. A Estônia abriga aproximadamente 5 bilhões de toneladas de xisto betuminoso, das quais 1,5 bilhões são consideradas extraíveis e estão geralmente envoltas por rochas calcárias. O país é responsável por aproximadamente 70% da produção mundial. A extração de xisto betuminoso permitiu que a Estônia se tornasse amplamente independente em termos de energia. Hoje em dia, a extração de xisto betuminoso tornou-se um aspecto importante na determinação do preço mundial do petróleo. Existem três métodos estabelecidos para a extração do material:
Mineração semisseletiva com trator de esteira planificador e extirpador e escavadeiras
Mineração de superfície, um método de extração totalmente seletivo
Uma comparação direta entre os três processos na Estônia mostra: a tecnologia de mineração de superfície oferece vantagens claras com relação ao material de qualidade "Run of Mine" (ROM). Por isso, as duas maiores empresas produtoras de xisto betuminoso da Estônia, "Kiviöli Keemiatööstuse" (Kiviöli) e "Eesti Energia Mining", utilizam as mineradoras de superfície da Wirtgen.
Independência de recursos economicamente viável através da mineração de superfície
A extração de xisto betuminoso na Estônia sempre esteve associada à ideia da independência em termos de recursos. A utilização de mineradoras de superfície também coloca a viabilidade econômica da extração em primeiro plano. A extração de xisto betuminoso ocorre na Estônia já desde 1916. Atualmente, estão em operação quatro minas a céu aberto, responsáveis por aproximadamente 50% da produção total do país.
O material extraído é processado de duas maneiras: a Kiviöli fornece produto a refinarias, para produção de óleo combustível pesado, e a Eesti Energia Mining abastece usinas de energia. As duas empresas utilizam uma 2500 SM para a extração. A comparação entre os processos convencionais e a mineração de superfície deixa claro que a extração seletiva resulta em enormes vantagens econômicas para as empresas, tanto na produção de óleo quanto na geração de energia.
Extração seletiva de camadas horizontais de xisto betuminoso e rocha calcária com a 2500 SM. Duas mineradoras da Wirtgen estão atualmente em operação na Estônia.
Mineradora de superfície Wirtgen 2500 SM
A 2500 SM é um equipamento de extração robusto de alto desempenho, que utiliza um tambor de corte de 2,5 m de largura para extrair material. Dependendo da dureza da rocha, pode-se obter rendimentos de até 1.400 t por hora, como ocorre no caso do carvão e do xisto betuminoso. A 2500 SM é projetada de forma que os tempos de manutenção sejam os menores possíveis: os componentes mais importantes, como o tambor de corte, são facilmente acessíveis, e as peças de desgaste, como as talhadeiras, podem ser trocadas rapidamente. Mais de 50 máquinas do modelo 2500 SM estão em uso em todo o mundo.
Visando uma potência de extração ainda maior, a Wirtgen GmbH desenvolveu, ainda a 4200 SM, capaz de carregar caminhões pesados até um volume de 200 t em apenas alguns minutos. Considerada a maior mineradora de superfície da Wirtgen, ela extrai até 12 milhões de toneladas de rocha macia por ano.
Teste de comparação entre os métodos de extração
A utilização das máquinas da Wirtgen na Estônia possibilitou uma comparação direta entre a mineração de superfície, os métodos convencionais de perfuração e detonação e a extração semisseletiva. No teste de comparação, foram avaliadas grandezas quantitativas, como a ROM, bem como aspectos qualitativos, como o poder calorífico do material extraído.
Método 1: perfuração e detonação
No processo de mineração não seletiva, o material é liberado através de detonações e carregado em caminhões por meio de escavadeira. O xisto betuminoso mistura-se à rocha calcária acumulada. Antes do processamento posterior, o material detonado deve ser triturado em trituradores.
Método 2: extração semisseletiva
Na mineração semisseletiva, não há perfuração nem detonação. Tanto o xisto betuminoso quanto a rocha calcária são extraídos e carregados por meio de trator de esteira planificador e extirpador e escavadeiras. Aqui também há um nível elevado de mistura entre os materiais. Tanto o xisto betuminoso quanto a rocha calcária são obtidos em placas. São necessários trituradores para obter a granulometria desejada.
Método 3: mineração de superfície
As mineradoras de superfície extraem as diversas camadas de rocha com precisão centimétrica usando seu tambor de corte giratório. Elas trabalham de forma altamente seletiva, sendo capazes de extrair separadamente o xisto betuminoso e a rocha calcária. Uma vez que as mineradoras de superfície extraem, trituram e carregam o material em um só processo, não são necessários trituradores.
Visão geral dos resultados do teste
O teste de comparação foi realizado na mina da empresa de extração Kiviöli. A jazida abrange aproximadamente 2,44 ha. A extração teve início em 2003. Anualmente, são extraídas aproximadamente 800.000 t de xisto betuminoso. A espessura da camada de terra sobre o material é de 2 a 20 m. O xisto betuminoso está depositado horizontalmente e ocorre em camadas com 0,2 m – 0,6 m de espessura. Entre as camadas de xisto betuminoso encontra-se, às vezes, rocha calcária. A resistência à compressão não confinada do xisto betuminoso fica entre 15-40 MPa, e a da rocha calcária entre 40-100 MPa. O poder calorífico de cada camada de xisto betuminoso fica entre 1.200 e 4.500 kCal/kg.
A comparação foi realizada por Damian Baranowski, engenheiro e funcionário do "Department of Mining Engineering" da Universidade de Aachen, Alemanha. Os dados relativos aos processos convencionais são provenientes dos primeiros anos de operação da mina, durante os quais a extração era realizada através de perfuração e detonação e de mineração semisseletiva. Os resultados da mineração de superfície foram levantados a partir de 2006 em relação ao uso de uma 2500 SM para a Kiviöli.
Extração semisseletiva
Valor calórico 1,750 kCal/kg
resíduo e mineral útil 2,11
Mineradoras de superfície impressionam pela qualidade e quantidade
A extração seletiva com mineradoras de superfície permite remover cada camada individualmente. O rendimento de xisto betuminoso por metro quadrado aumentou, bem como a qualidade do material.
No caso da perfuração e detonação, houve um elevado grau de mistura entre xisto betuminoso e rocha calcária, reduzindo o poder calorífico do xisto betuminoso. A extração semisseletiva resultou num valor calorífico maior em comparação com o material detonado. Entretanto, trata-se de um processo de extração altamente complexo, que exige muitas máquinas.
Já no caso das mineradoras de superfície, é possível extrair xisto betuminoso de alta qualidade com apenas uma máquina. O produto de alta qualidade extraído é adequado tanto para a produção de óleo quanto para a geração de energia. Além disso, a rocha calcária extraída separadamente também pode ser vendida como produto final adicional.
Vantagens tecnológicas da mineração de superfície
A Wirtgen GmbH é especialista em ajudar clientes que enfrentam condições de extração complexas, através de seu know-how em tecnologia de corte. As mineradoras de superfície podem ser ajustadas de forma precisa para a extração de materiais com diferentes durezas de rocha. A extração seletiva aumenta a qualidade do produto final e possibilita o aproveitamento rentável dos subprodutos.
A mineração de superfície dispensa o uso de trituradores, uma vez que a mineradora já é capaz de extrair material com granulometria inferior a 100 mm. Os custos de investimento em equipamento de mineração são reduzidos. Mais uma vantagem das granulometrias reduzidas: o caminhão pode carregar aproximadamente 10% a mais de material por viagem. Isso reduz o número de caminhões, o consumo de combustível e os custos de manutenção.
Mineração de superfície: extração ecológica e segura
A extração de xisto betuminoso pode ser feita na superfície ou no subterrâneo. No processo conhecido como "open cast mining", no qual são usadas mineradoras de superfície, uma parcela do xisto betuminoso se encontra sob camadas de terra com 2 a 30 m de profundidade. Aqui, fica clara a vantagem ecológica da mineração de superfície:
é preciso remover um volume do solo menor para extrair a mesma quantidade de xisto betuminoso. Em comparação com outros métodos, as mineradoras de superfície da Wirtgen permitem obter mais material útil por metro quadrado. Consequentemente, a quantidade de resíduo transportada por tonelada de material é menor.
A perfuração e a detonação não são necessárias na mineração de superfície. Não são provocadas vibrações e a poluição sonora extrema causada pelas explosões é evitada.
Outro aspecto que favorece o meio ambiente é o baixo nível de poeira resultante do corte do material.
O material extraído pode ser disposto em fileiras, ao lado da mineradora de superfície ou atrás da mesma. Como alternativa, ele também pode ser carregado diretamente em um caminhão e transportado.
Conclusão: a mineração de superfície é um ótimo método de extração em todos os aspectos
Na extração de xisto betuminoso na Estônia, as mineradoras de superfície da Wirtgen superaram os métodos de extração convencionais na comparação direta: tanto a produtividade elevada das máquinas quanto a alta qualidade do material extraído seletivamente se destacaram. A mineração de superfície foi considerada como método preferencial, tendo em vista as vantagens de custo adicionais obtidas devido ao aumento da carga dos caminhões e os aspectos positivos para meio ambiente e a segurança.
Em uma mina na região oeste da jazida de xisto betuminoso da Estônia, foi realizado um teste comparativo entre os três métodos de extração. Na extração de xisto betuminoso na Estônia, as mineradoras de superfície da Wirtgen superaram os métodos de extração convencionais na comparação direta.