Fosforiit Eestis
Fosforiit Eestis
Emeriitprofessor Enno Reinsalu – TTÜ Mäeinstituut
Juhtivgeoloog Valter Petersell - Eesti Geoloogiakeskus, geofüüsika, mere- ja keskkonnageoloogia osakond
Eestis on fosforiidiks Vara-Ordoviitsiumi ajastus (488-472 Ma tagasi) ladestunud ooboluskarbikeste ehk lingulaatide tükikeste poolest rikas liivakivi Põhja-Eesti kivimites. Kunagise mere lained on lingulaatide kojad ürgses rannavööndis läätsjateks kihtideks kuhjanud, mistõttu kodadest moodustuv tootus lasund on üsna ebakorrapärase ehitusega. Kojad koosnevad frankoliidist ehk fluorkarbonaatapatiidist, milles on tööstust huvitavat kasulikku komponenti P2O5 ligikaudu 35%. Ülejäänud kivim koosneb nõrgalt tsementeerunud liivast, millest on üsna lihtne karbikesi eraldada. Nii on fosforiidi kasuliku ainese P2O5 kandjaks kodade purd ning kasutuks aineseks liiv. Kahjulikud ained on magneesiumoksiid (MgO), mille kandjaks on dolomiitne tsement ja raudoksiid, mis esineb püriidi (Fe2O3) kujul. Heaks maardeks loetakse kivimit, milles karbikeste sisaldus ületab 60%. Kaevandamiseks sobivas sügavuses on seda vaid Põhja-Eestis, pankrannikust lõuna suunas. Õhukesed, kuni meetripaksused lasundid on Tallinnast idas Maardus, Valklas, Tsitres. Keskmise paksusega, kuni kolmemeetrine lade on Kundast lõunas, Toolse leiukohas. Väga paks, kuni kümnemeetrine kihind on Rakverest kagus, Kabala leiukohas. Ida-Virumaa põhjaosas kuni Narvani on lasund keskmise paksusega. Narva jõe taga jätkub fosforiidi levila ida suunas, kus Kingissepa (endine Jamburg) maardlas seda 1995 aastani kaevandati ja töödeldi.
Mäendustingimused
Kaevandamiseks sobivas sügavuses on fosforiiti vaid Põhja-Eestis, pankrannikust lõuna suunas. Õhukesed, kuni meetripaksused lasundid on Tallinnast idas Maardus, Valklas, Tsitres. Keskmise paksusega, kuni kolmemeetrine lade on Kundast lõunas, Toolse leiukohas. Väga paks, kuni kümnemeetrine kihind on Rakverest kagus, Kabala leiukohas. Ida-Virumaa põhjaosas kuni Narvani on lasund keskmise paksusega. Narva jõe taga jätkub fosforiidi levila ida suunas, kus Kingissepa (endine Jamburg) maardlas seda kuni 1995 aastani kaevandati ja töödeldi.
Kõige tootsam fosforiidiala on nn Rakvere levila, mille moodustavad Toolse ja Kabala maardla. Toolse maardlas Rakvere ja kunda linnade vahelisel ala lasub kihind kuni 20 m sügavusel ja seetõttu on seal võimalik avakaevandmine. Kabala väljadel Rakverest kagus on kihind paksem, kuid kuni 100 m sügavusel. Kabala ala idaosas, alal, mille vastu seoses põlevkivi kaevandamisega tuntakse üha suuremat huvi, lasub keskmiselt 6 m paksune fosforiidikiht 60…80 m sügavusel. Kasuliku ainese keskmine sisaldus on 15% ja välja potentsiaalne P2O5 varu on umbes 25 mln t. Kuid kaevandamist raskendavad seal mitmed asjaolud:
- sügavus – kasutada tuleb allmaakaevandamist;
- veerohkus – fosforiidilasund ja tema kaaskivimid on hüdrogeoloogilises mõistes suure deebitiga veekiht , mis eeldab kaevandamisel väga intensiivset veeärastust;
- teised maardlad – Kabala väljal kattuvad fosforiidilevila ja põlevkivimaardla, kusjuures põlevkivikihind on fosforiidi kohal, umbes 35 m kaugusel.
Ohutu kaevandamise ja selle maksumuse hindamiseks koostas TTÜ mäeinstituut 1993–1994. a Toolse maardlasse avakaevandamise tehnoloogilise skeemi, mis nägi ette savikivi (graptoliit- ehk diktüoneemaargilliidi) ohutustamise. Karjääri avamiseks peeti parimaks kohaks Kunda tsemenditehase Aru paekarjääri, mille põhjast jääb fosforiidini 15...18 m. Selle tehnoloogia kohaselt väljataks kivimid kihthaaval ja graptoliitargilliidi jaoks moodustataks midagi vannitaolist. Vanni põhi ja küljed vooderdatakse katendis leiduva aleuroliitsaviga. Potentsiaalselt ohtlik argilliit taritaks vanni, tambitaks kinni ning kaetaks savikihiga. Kogu „piruka“ pressiks kokku peale laotav paekivi. Nii oleks välditud selle ohtliku savikivi kuumenemine ja leostumine. Majandushinnang näitas, et kaevandamine võinuks olla tulus, kui kontsentraadi toimeainetonni hind olnuks maailmaturul vähemalt 250 USD. See ei vastanud veel toonastele hindadele.
Eesti fosforiidi eripärad tänasest perspektiivist
Kui perioodil 1990-2006 ei olnud Eesti fosforiidi uurimine majanduslikult põhjendatud piisava fosforiidi pakkumise tõttu senistest maailma lihtsamatest maardlatest, siis alates 2007.a. maailmaturul kasvanud nõudlus ja hind on loonud aluse tõsiselt Eesti fosforiidi kasutamist analüüsida. Samas on ilmne, et suures osas on Eesti fosforiit madala P2O5 sisaldusega, teistest maardlatest keerulisemate mäenduslike tingimustega ja teatud lisandite (magneesium ja raudoksiidid) kõrge sisaldus . Sama aga kehtib ka Eesti põlevkivi kohta, et maailmas on valdav osa naftamaardlaid, millest põlevkiviõli vastandi toornafta ammutamine on oluliselt lihtsam ja odavam, kuid maailmaturu nõudlus on ikkagi selline, et tagab piisava hinnataseme, et ökonoomselt põlevkiviõli toota.
Seni maailmas domineeriva fosforväetiste tootmise tehnoloogia puhul on oluline kommertsliku toote saamise etapp rikastamine, millega kõrvaldatakse lisandeid ja tõstetakse P2O5 sisaldust eemaldades aherainet liiva. Rikastamise peamine osa on kivimi purustamine ja liiva väljasõelumine karbimassist. Sellele järgnevalt rikastatakse 80% maailma fosforiidist floteerimisega, mis võimaldavad vahu abil eraldada aherainet kasulikust ainest. Täpsed floteerimise reagendid on unikaalsed sõltudes kivimi keemilistest ja mineraloogilisest koostisest. Eesti karpfosforiit on küll küllalt lihtsalt vabastatav peamisest kaasmineraalist, kvartsist ehk liivast, kuid piisavalt kõrge kontsentraadi kvaliteedi saavutamine on keerukas.
Eesti fosforiidi teeb väärtuslikuks madal kaadmiumi, uraani ja strontsiumi sisaldus. Euroopa Liidu direktiivist 86/278/EMÜ tulenevad ranged piirangud, eriti kaadmiumi lisandumisele aastas pinnasesse (0,15 kg/ha/a) ja kogukaalul pinnases (3 mg/kg). Võrreldes muu maailma fosforiitidega madal kaadmiumi sisaldus võib anda Eesti fosforiidile olulise konkurentsieelise eriti Euroopa Liidus.
Märkimisväärselt on arenenud allmaakaevanduse tehnoloogia, mis võimaldab võrreldes 1980 aastatel Nõukogude Liidus kasutusel olnud tehnikaga kaevandada märksa väiksema tööjõuvajadusega, väiksema keskkonnamõjuga (allmaatööde elektrifitseeritus), selektiivsemalt ja efektiivsemalt.
Arenemas on ka fosforiidi töötlemise tehnoloogia, mis võimaldaks fosforiiti töödelda vajalikuks vahetooteks fosforhappeks oluliste keskkonna, ressursiefektiivsuse ja ökonoomika eelistega. Samas antud arendatav tehnoloogia peab ennast tööstuslikus mahus piisavalt tõestama enne kui saab piisava usaldusväärsusega kinnitada, et eeldatavad eelised tõepoolest on saavutatavad.