TalTech Intro slides Denure position Mining ProfessorVeiko Karu
This document provides information about Tallinn University of Technology, including its field work base, entrepreneurship education programs, use of virtual reality and augmented reality in industrial applications, teaching exploration and mining using augmented reality sandboxes, and a masters course on circular economy for materials processing. It discusses Tallinn University of Technology's focus on digital innovation, virtual reality, augmented reality, artificial intelligence, and using digital twins and real data in industrial simulations. Contact information is provided for the mining and minerals technology division.
This document discusses using mine water from closed oil shale mines in Estonia as a heat source for heat pumps. It describes the mining history and geology of major mines in Estonia. Spatial modeling was used to analyze the underground areas, stability, and hydrogeological conditions. Large volumes of water have accumulated in the mines that could be suitable for heat pumps. A pilot project installed a 500kW heat pump in Kiikla village that uses mine water as the heat source with success over three years. Potential locations for new heat pump systems are identified at the Viru mine and Aidu open cast mine areas.
The document describes the Min-Novation project, which brings together mining sector stakeholders to promote innovative approaches to mining waste management. It establishes pilot units in Estonia, Finland, Poland and Sweden to test recovery of waste from oil shale, coal and other mining. The Estonian unit will be a mobile crusher to process oil shale waste rock into aggregate or backfill. The Polish unit will crush and screen coal mining waste to recover products. The Finnish unit will characterize and modify materials using analytical techniques. Updates on the project are available through the website, newsletters and upcoming conference.
Underground oil shale mining has been performed for 90 years in the middle-north part of Baltic oil shale deposit in Estonian deposit. After the mine closure mine workings are filled with water. Underground oil shale mining creates underground water pools called technogenic water bodies. Estonian oil shale deposit comprises ten closed mines that are fully or partly filled with water. Eight mines in the central part of the deposit: Ahtme, Kohtla, Kukruse, Käva, Sompa, Tammiku, mine No. 2 and mine No. 4 form one water body. Ubja mine and Kiviõli mines are located in the western part of the deposit, away from other mines.
The main aim of this paper is to analyze the feasibility of using minewater as heat source for heat pumps and to find suitable places to set up such systems. It would be useful to use this mine water like heat source for heat pumps to produce heat.
For defining underground space, properties and classification of used mining technologies have to be created and evaluated for defining hydro geological parameters. Classification helps defining space that is available for water in abandoned mines. 3D model was built with geometrical data from mine plans, mine closing acts and borehole data and from land survey data. The main tools chosen for spatial modelling were spreadsheets and MS Access databases for systemising and querying data, MapInfo for georeferencing, Vertical Mapper for interpolating and grid calculations and Modflow for pumping simulation. With help of interpolated grids, surface elevations, layer thicknesses and required properties were calculated.
Using minewater in heat pumps, the best possible technical solution is:
1) pumping the water through drillhole onto the ground surface
2) water goes to heat exchanger unit
3) minewater temperature will be lowered in heat pump heat exchanger about 1...4 degrees,
4) after that minewater is directed back to the mine.
If we use underground water pools water then the recommendation temperature reduction must be more then one degrees, it depends how large heat exchanger is economical. When temperature is lowered less, we have to use large volumes of minewater.
TalTech Intro slides Denure position Mining ProfessorVeiko Karu
This document provides information about Tallinn University of Technology, including its field work base, entrepreneurship education programs, use of virtual reality and augmented reality in industrial applications, teaching exploration and mining using augmented reality sandboxes, and a masters course on circular economy for materials processing. It discusses Tallinn University of Technology's focus on digital innovation, virtual reality, augmented reality, artificial intelligence, and using digital twins and real data in industrial simulations. Contact information is provided for the mining and minerals technology division.
This document discusses using mine water from closed oil shale mines in Estonia as a heat source for heat pumps. It describes the mining history and geology of major mines in Estonia. Spatial modeling was used to analyze the underground areas, stability, and hydrogeological conditions. Large volumes of water have accumulated in the mines that could be suitable for heat pumps. A pilot project installed a 500kW heat pump in Kiikla village that uses mine water as the heat source with success over three years. Potential locations for new heat pump systems are identified at the Viru mine and Aidu open cast mine areas.
The document describes the Min-Novation project, which brings together mining sector stakeholders to promote innovative approaches to mining waste management. It establishes pilot units in Estonia, Finland, Poland and Sweden to test recovery of waste from oil shale, coal and other mining. The Estonian unit will be a mobile crusher to process oil shale waste rock into aggregate or backfill. The Polish unit will crush and screen coal mining waste to recover products. The Finnish unit will characterize and modify materials using analytical techniques. Updates on the project are available through the website, newsletters and upcoming conference.
Underground oil shale mining has been performed for 90 years in the middle-north part of Baltic oil shale deposit in Estonian deposit. After the mine closure mine workings are filled with water. Underground oil shale mining creates underground water pools called technogenic water bodies. Estonian oil shale deposit comprises ten closed mines that are fully or partly filled with water. Eight mines in the central part of the deposit: Ahtme, Kohtla, Kukruse, Käva, Sompa, Tammiku, mine No. 2 and mine No. 4 form one water body. Ubja mine and Kiviõli mines are located in the western part of the deposit, away from other mines.
The main aim of this paper is to analyze the feasibility of using minewater as heat source for heat pumps and to find suitable places to set up such systems. It would be useful to use this mine water like heat source for heat pumps to produce heat.
For defining underground space, properties and classification of used mining technologies have to be created and evaluated for defining hydro geological parameters. Classification helps defining space that is available for water in abandoned mines. 3D model was built with geometrical data from mine plans, mine closing acts and borehole data and from land survey data. The main tools chosen for spatial modelling were spreadsheets and MS Access databases for systemising and querying data, MapInfo for georeferencing, Vertical Mapper for interpolating and grid calculations and Modflow for pumping simulation. With help of interpolated grids, surface elevations, layer thicknesses and required properties were calculated.
Using minewater in heat pumps, the best possible technical solution is:
1) pumping the water through drillhole onto the ground surface
2) water goes to heat exchanger unit
3) minewater temperature will be lowered in heat pump heat exchanger about 1...4 degrees,
4) after that minewater is directed back to the mine.
If we use underground water pools water then the recommendation temperature reduction must be more then one degrees, it depends how large heat exchanger is economical. When temperature is lowered less, we have to use large volumes of minewater.
2. Kes mina olen?Kes mina olen?
Nimi: Veiko Karu
Õppeasutus:Õppeasutus:
Tallinna Tehnikaülikool,
mäeinstituut
Töötamine:Töötamine:
TTÜ mäeinstituut,
assistent
Muu tegevus:
TalveAkadeemia,
tudengiteadusetudengiteaduse
populariseerimine,
Mäenduse ja geoloogia
teadusklubi
http://mi.ttu.ee/teadusklubi
mi.ttu.ee
2
teadusklubi
TTÜ mäeinstituut
3. MaavaradMaavarad
• Maapõu peidab endas palju erinevaid
maavarasid ning selleks, et neid pareminimaavarasid ning selleks, et neid paremini
kasutada on vaja teada millised on nende
omadused ning kvaliteet.omadused ning kvaliteet.
• Maavaraks loetakse maapõues leiduvat kivimit,
mineraali vedeliku gaasi või orgaanilist ainetmineraali, vedeliku, gaasi või orgaanilist ainet,
mille kaevandamine on majanduslikult kasulik
ja mis seetõttu on ressursina arvelja mis seetõttu on ressursina arvel.
mi.ttu.ee
3TTÜ mäeinstituut
4. • Maavarad jagatakse üldjoontes
nelja klassi:nelja klassi:
• Põlevad maavarad;• Põlevad maavarad;
• Looduslikud ehitusmaterjalid;
• Maagid;
Keemiline toore• Keemiline toore;
• Muud
mi.ttu.ee
4TTÜ mäeinstituut
8. Suur või väikeSuur või väike
mi.ttu.eeTTÜ mäeinstituut 8Aru-Lõuna lubjakivikarjäär
9. Suur või väikeSuur või väike
mi.ttu.eeTTÜ mäeinstituut 9Hambachi ligniidikivikarjäär
10. Suur KaruSuur Karu
• Inseneriteadus
• Suurus on mäenduses oluline• Suurus on mäenduses oluline.
• Mida suuremad masinad seda
mi.ttu.ee
1010
suurem tootlikus.
13. E ti dEesti maavarad
mi.ttu.eeTTÜ mäeinstituut 13
14. PaekiviPaekivi
• Paekivi ehk paas on
karbonaatkivimikarbonaatkivimi
rahvapärane nimetus.
Tegelikult on paekiviTegelikult on paekivi
lubjakivi, dolokivi ja
mergli ühisnimetus.mergli ühisnimetus.
Paekivi kõige levinum
vorm on lubjakivi.vorm on lubjakivi.
• Aastast 1992 on paekivi
Eesti rahvuskivi
mi.ttu.ee
Eesti rahvuskivi.
14TTÜ mäeinstituut
15. LubjakiviLubjakivi
• Lubjakivi on kõige levinum ja kõige enam
kasutatav looduslik kivim Eestis.
• Lubjakivi on karbonaatkivim, mille
karbonaatsest osast moodustab kaltsiit üle
50%, MgO sisaldus on kuni 14% ja
lahustumatu jäägi sisaldus kuni 25%.
• Kasutusalade järgi liigitatakse lubjakivi:
1) Tehnoloogiline lubjakivi;
2) Tsemendilubjakivi;
3) Ehituslubjakivi;
mi.ttu.ee
3) Ehituslubjakivi;
4) Täitelubjakivi. 15TTÜ mäeinstituut
21. Liiv ja kruusLiiv ja kruus
• Liiva ja kruusa kvaliteedi põhinäitajad
on:
1. Lõimis, sealhulgas savi- ja
tolmuosakeste sisaldus:tolmuosakeste sisaldus:
2. Kruusaterade, veeriste ja rahnude
kivimiline koostis kuju ja mõõtmed;kivimiline koostis, kuju ja mõõtmed;
3. Liiva mineraalne ja keemiline koostis
ning orgaaniliste lisandite sisaldus;ning orgaaniliste lisandite sisaldus;
4. Kruusaterade füüsikalis-mehaanilised
d d
mi.ttu.ee
omadused. 21TTÜ mäeinstituut
22. Liiv ja kruusLiiv ja kruus
• Liiv on peeneteraline sete (tera suurused
alla 5 mm), mille koostisesse kuuluvadalla 5 mm), mille koostisesse kuuluvad
põhiliste mineraalidena kvartsi, päevakivi,
vilgu glaukoniidi jt osakesedvilgu, glaukoniidi jt. osakesed.
K i ld b li k lii t d l l• Kruus sisaldab lisaks liivateradele veel
suuremaid kivikesi, mida nimetatakse
i kveeristeks
mi.ttu.ee
22TTÜ mäeinstituut
23. • Peamine liiva tarbimine on ehitustegevuses• Peamine liiva tarbimine on ehitustegevuses -
mörtide valmistamiseks, betooni, raudbetooni
ja asfaltbetooni täiteks, silikaattoodetej ,
valmistamiseks, puiste- ja täitematerjalina
teedeehituses, lisandina tsemendi-,
keraamika ja klaasitööstuses jnekeraamika- ja klaasitööstuses jne
• Kasutusalade järgi
lii it t k k
• Kasutusalade järgi
lii it t k lii liigitatakse kruusa:
1. Ehituskruus;
liigitatakse liiva:
1. Tehnoloogiliseks liiva;
2 Ehitusliiva; 2. Eriotstarbeliseks
kruus
2. Ehitusliiva;
3. Eriotstarbeliseks liiva
mi.ttu.ee
23TTÜ mäeinstituut
27. SaviSavi
• Savi on maailmas väga levinud
ehitusmaavara. Maades, kus ehituskivi
ib i hit ldnapib, on saviehitus valdav.
• Kuiva kliimaga maades kasutatakse
õl t t it t id ii k klii õ bpõletamata savitooteid, niiske kliima nõuab
põletatud savikivi ehk telliste kasutamist.
Savi koosneb peamiselt savimineraalidest• Savi koosneb peamiselt savimineraalidest,
mille osakeste suurus on alla 0,01 mm. Savi
iseloomulik tunnus on plastilisus jaiseloomulik tunnus on plastilisus ja
voolitavus. Põletamisel omandab plastne
mass kivimile omase kõvaduse.
mi.ttu.ee
27TTÜ mäeinstituut
28. Savi kasutusalad ja kasutusaladej
määramise nõuded
• Kasutusalade järgi jaotatakse savi:
1) tsemendisaviks;1) tsemendisaviks;
2) raskeltsulavaks saviks;
3) k ik j k iidi ik3) keraamika- ja keramsiidisaviks.
• Piiratud ulatuses on savi kasutatud ka
vormisavina metallitööstuses.
Looduslikus olekus savi kasutatakseLooduslikus olekus savi kasutatakse
isolatsioonimaterjalina ehitiste ja
prügilate rajamisel
mi.ttu.ee
prügilate rajamisel.
28TTÜ mäeinstituut
31. Kristalliinne ehituskiviKristalliinne ehituskivi
• Kristalliinne ehituskivi, mida
maardlate nimistus esindab graniit,maardlate nimistus esindab graniit,
on tugevusomaduste ja
külmakindluse poolest lubja- jakülmakindluse poolest lubja ja
dolokivist tunduvalt kvaliteetsem.
• Eesti ainuke kristalliinse ehituskivi• Eesti ainuke kristalliinse ehituskivi
maardla asub Maardu lähedal.
Graniidi lasumissügavus maapinnastGraniidi lasumissügavus maapinnast
on ligi 150m.
mi.ttu.ee
31TTÜ mäeinstituut
32. Nõuded lähtuvalt seadusandlusestNõuded lähtuvalt seadusandlusest
• Kristalliinne ehituskivi –
aluskorrakivimid mille survetugevusaluskorrakivimid, mille survetugevus
kuivalt on vähemalt 1200 kg/cm2.
• Kristalliinset ehituskivi kasutatakse
põhiliselt killustikuna betoonides,põhiliselt killustikuna betoonides,
teekatetes ja mujal ning tükikivina
ehitus- ja viimistlusdetailideehitus- ja viimistlusdetailide
valmistamiseks.
mi.ttu.ee
32TTÜ mäeinstituut
35. PõlevkiviPõlevkivi
• Eestis on kahte liiki põlevkivi: kukersiiti ja
diktüoneemaargilliitidiktüoneemaargilliiti.
• Kaevandatakse kukersiiti, mis ongi tuntud
Eesti põlevkivi nime all.
• Argilliit on väga madala kütteväärtusegaArgilliit on väga madala kütteväärtusega
ega sobi põletamiseks. Eesti teist liiki
põlevkivi ehk diktüoneemaargilliiti kasutatipõlevkivi ehk diktüoneemaargilliiti kasutati
1949-1952. aastal Sillamäel uraani
mi.ttu.ee
tootmiseks. 35TTÜ mäeinstituut
36. Seadusandlusest tulenevad
nõuded põlevkivile:
• Põlevkivi ehk kukersiit – orgaanilise aine
sisaldus on suurem kui 10% ning mille
tootuskihindi mäemassi
(põlevkivikihtide A–F1 koos nendevaheliste
lubjakivikihtidega) kütteväärtus on vähemalt
6,1 MJ/kg (1450 kcal/kg).g ( g)
• Eestis kasutatakse põlevkivi põhiliselt:
1) kütusena energeetikatööstuses;1) kütusena energeetikatööstuses;
2) toormena keemiatööstuses;
3) tsemendi valmistamiseks
mi.ttu.ee
3) tsemendi valmistamiseks.
36TTÜ mäeinstituut
41. TurvasTurvas
• Turvas on kõrgemate taimede jäänustest koosnev
orgaaniline setend, milles mineraalainete sisaldus ei
ületa 35% kuivainest Turvas kujuneb surnudületa 35% kuivainest. Turvas kujuneb surnud
taimeosakestest soodes, kus need vees
hapnikuvaegusel täielikult ei lagune.
• Soode tekkimise tingimustest ja turvast tekitava
taimestiku koostisest olenevalt jagatakse nad kahte
põhitüüpi - madalsood ja kõrgsood e rabad Nendepõhitüüpi - madalsood ja kõrgsood e. rabad. Nende
vahel kahe põhitüübi vahel eristatakse veel nn.
ülemineku- ehk siirdesood.
• Eesti territooriumist on soode all 22,3 %. Suuremate
soode turbakihi paksus on keskmiselt 4-5 m, harva ka
7-8 m.
mi.ttu.ee
7 8 m.
41TTÜ mäeinstituut
42. Turba kui maavara kvaliteedi
hindamise põhinäitajad on:
1) botaaniline koostis;
2) lagunemisaste;
3) t h3) tuhasus;
4) happesus;4) happesus;
5) kütteväärtus5) kütteväärtus.
mi.ttu.ee
42TTÜ mäeinstituut
45. FosforiitFosforiit
• Eesti fosforiit on tuntud ka kui oobulusliivakivi• Eesti fosforiit on tuntud ka kui oobulusliivakivi
nime all. Fosforiit kujutab endast lukuta
käsijalgsete jt karbipoolmete ja detriidi kuhjumitj g j p j j
kvartsliivas.
• Maavarale esitatavad nõuded vastavalt
d dl lseadusandlusele:
– fosforiit – kivim, mille P2O5 keskmine sisaldus on
vähemalt 6 0% minimaalne P2O5 sisaldus tööstusesvähemalt 6,0% minimaalne P2O5 sisaldus tööstuses
kasutataval toormel peab olema vähemalt 28%.
– Kloori lubatav piirsisaldus kontsentraadis on
200 300g/t Fosforiiti kasutatakse põhiliselt200–300g/t. Fosforiiti kasutatakse põhiliselt
fosforhappe, vaba fosfori, fosforkompleksväetiste ning
söödafosfaatide tootmiseks.
mi.ttu.ee
45TTÜ mäeinstituut
47. Mere ja järvemudaMere- ja järvemuda
• Eesti mudad on oma tekkelt settemudad, mis
on ladestunud seisva veega järvedes ja
j t d l ht dvarjatud merelahtedes.
• Sõltuvalt ladestumise keskkonnast jagatakse
d d k ht õhi üh jä dmudad kahte põhirühma: mageveejärvede
muda ehk sapropeel ja soolaste veekogude
muda ehk meremudamuda ehk meremuda.
• Muda on tumedat värvi püdel aine, mida
kasutatakse kas ravi- ehk tervisemudana võikasutatakse kas ravi ehk tervisemudana või
põllumajanduses olenevalt mineraalide ja
orgaanilise aine sisaldusest.
mi.ttu.ee
g
47TTÜ mäeinstituut
49. JärvelubiJärvelubi
• Järvelubi – magevee karbonaatne
setend mis sisaldab CaO vähemaltsetend, mis sisaldab CaO vähemalt
40% kuivaine massist
• Järvelubi (järvekriit) on Kvaternaari
ajastul tekkinud karbonaatne pudeajastul tekkinud karbonaatne pude
setend (värvilt valkjaskollane,
kollakasvalge või helebeež) miskollakasvalge või helebeež), mis
sisaldab lisandina turvast, liiva jms.
mi.ttu.ee
49TTÜ mäeinstituut