Extracción de pizarras bituminosas en Estonia: la minería de superficie en tanto alternativa económica

La obtención selectiva aumenta la calidad en la extracción de las pizarras bituminosas

La pizarra bituminosa es una roca compuesta de carbono de origen orgánico y de varios minerales. Las reservas mundiales de pizarra bituminosa se estiman en unos 10 trillones de toneladas. La cantidad de petróleo que se podría obtener por este medio sobrepasa las reservas petroleras actuales en más de un 50 por ciento. En Estonia yacen unos cinco millardos de toneladas de pizarras bituminosas, de ellas una cantidad aproximada de 1,5 millardo de toneladas se considera susceptible de explotar y esta cantidad se encuentran mayormente embolsada en deposiciones de roca caliza. El país situado al norte de Europa factura por sí solo el 70 por ciento de la producción mundial en números redondos. Con la explotación de las pizarras bituminosas Estonia ha podido asegurarse ampliamente la independencia energética. Además la obtención de pizarras bituminosas se ha convertido en un factor influyente en el precio mundial del petróleo. En la explotación del material se han perfilado hasta el presente tres métodos:

  • barrenado y voladuras,
  • minería semi-selectiva con excavadoras convencionales, excavadoras de oruga y buldóceres,
  • minería de superficie en tanto método de explotación completamente selectivo.

Una comparación directa en Estonia entre los tres métodos muestra lo siguiente: la tecnología de la minería de superficie ofrece claras ventajas respecto de la calidad del material con el llamado «run of Mine» (ROM). Los productores líderes de pizarra bituminosa de Estonias, Kiviöli Keemiatööstuse (abreviado: Kiviöli) y Eesti Energia Mining, apuesta así pues por el empleo de los Surface Miners de Wirtgen.

Con los Surface Miners hacia la económica independencia de los recursos

Los esfuerzos de explotar las pizarras bituminosas en Estonia se caracterizaron durante mucho tiempo por el deseo de la independencia de los recursos. Gracias al empleo de Surface Miner la rentabilidad de la explotación pasa a ser igualmente un aspecto capital. Ya desde 1916 se extrae pizarra bituminosa en Estonia. Actualmente se explotan cuatro minas subterráneas con las cuales se obtiene aproximadamente el 50 por ciento de la producción total del país.

El material obtenido se reprocesa de dos modos diferentes: Kiviöli realiza los suministros a las refinerías para la producción de petróleo pesado mientras que Eesti Energia Mining suministra la pizarra bituminosa a las plantas energéticas. Ambas empresas utilizan para la extracción un 2500 SM. La comparación entre los métodos tradicionales y el de la minería de superficie evidencia que gracias a la extracción selectiva las empresas se benefician de cuantiosísimas ventajas económicas tanto en la producción del petróleo como en la obtención de energía.

El Surface Miner 2500 SM de Wirtgen

El 2500 SM es una recia y potente máquina explotadora, que extrae el material con un tambor de corte de 2,5 m de ancho. Dependiendo de la dureza de la roca el rendimiento de corte puede llegar a ser de hasta 1400 t por hora, como en el caso del carbón y de las pizarras bituminosas. El 2500 SM se ha construido de tal modo que los intervalos de mantenimiento se reducen al mínimo posible: los elementos de la máquina más importantes, como el tambor de corte, son fácilmente accesibles y las piezas sometidas a desgaste, como las picas, se substituyen rápidamente. Más de 50 máquinas del tipo 2500 SM se encuentran en servicio en todo el mundo.

Para un rendimiento de extracción aún superior Wirtgen GmbH ha desarrollado además el 4200 SM, que puede cargar en pocos minutos camiones silo con una cabida de unas 200 toneladas. Este Surface Miner, el mayor de Wirtgen, extrae una cantidad de hasta 12 millones de toneladas de roca blanda al año.

Los diferentes métodos de extracción sometidos a pruebas comparativas

Gracias al empleo de las máquinas de Wirtgen en Estonia es posible comparar directamente la minería de superficie con la explotación convencional por medio de barrenado y voladuras y con el método de extracción semi-selectivo. En las pruebas comparativas se evaluaron, por una parte, las dimensiones cuantitativas como el ROM e igualmente, por otra parte, aspectos cualitativos como el valor calorífico del material extraído.

Método 1: barrenado y voladuras

En el caso de la minería no selectiva el material se desprende por medio de voladuras y se carga en los camiones con las excavadoras. A este respecto la pizarra bituminosa se mezcla con la roca calcárea. El material procedente de la voladura ha de desmenuzarse en las trituradoras antes de seguir siendo procesado.

Método 2: extracción semi-selectiva

Por el contrario en el caso de la minería semi-selectiva se prescinde del barrenado y de las voladuras. Tanto la pizarra bituminosa como la roca calcárea se extraen y cargan por medio de excavadoras convencionales, excavadoras de oruga y buldóceres. También con este método se mezclan intensamente los materiales. Tanto la pizarra bituminosa como la piedra caliza son de forma similar a placas. Las trituradora se necesitan con vistas a la obtención del tamaño de grano requerido.

Método 3: minería de superficie

Los Surface Miners desbastan al centímetro las diversas capas de roca con su tambor de corte giratorio. Proceden de un modo sumamente selectivo de forma que garantizan la extracción por separado de la pizarra bituminosa y de la roca calcárea. Puesto que los Surface Miners cortan, trituran y cargar en una sola fase de trabajo, se prescinde con ellos del servicio de las trituradoras previas.

Vista general de los resultados de las pruebas

La prueba comparativa tuvo lugar en la mina de la sociedad explotadora Kiviöli. El yacimiento es de unas 2,44 ha. en números redondos. El año de 2003 comenzó allí la extracción y anualmente se obtienen unas 800.000 t de pizarra bituminosa en números redondos La capa de tierra que se encuentra sobre el material es de un espesor de 2 a 20 m. La pizarra bituminosa se encuentra depuesta horizontalmente en vetas de 0,2 a 0,6 m de grosor. Veteada con la pizarra bituminosa se encuentra igualmente la roca calcárea. La resistencia monoaxial a la comprensión de la pizarra bituminosa es de 15 a 40 MPa mientras que la de la roca calcárea es de 40 a 100 MPa. El valor calorífico de las distintas vetas de pizarra bituminosa va de 1200 a 4500 kCal/kg.

La comparación fue llevada a cabo por Damian Baranowski, ingeniero y empleado del Department of Mining Engineering de la Universidad de Aquisgrán (Alemania). Los datos relativos a los métodos tradicionales proceden de los primeros años de la explotación minera, en los que la explotación se realizaba por medio de barrenado y voladuras así como de la minería semi-selectva. Los resultados de la minería de superficie se registraron a partir del año 2006, cuando Kiviöli empleaba un 2500 SM.

Barrenado y voladuras Extracción semi-selectiva Minería de superficie
ROM 85%
(4.2 t/m2)
75%
(3.8 t/m2)
95%
(4.5 t/m2)
Valor calorífico 1,750 kCal/kg
(70%)
2,080 kCal/kg
(84%)
2,480 kCal/kg
(100%)
Porción de escombros en relación al mineral útil 2,11
87%
2,26
81%
1,84
100%

La minería superficial convence tanto por la calidad como por la cantidad

Gracias a la extracción selectiva con los Surface Miners pudo desprenderse cada capa individualmente. Por una parte aumentó la obtención de pizarra bituminosa por metro cuadrado mientras que, por otra parte, mejoró la calidad del material.

En el caso de barrenado y voladuras, por el contrario, la pizarra bituminosa y la roca calcárea se obtenían muy entremezcladas y el valor calorífico de la pizarra bituminosa era menor. En la explotación semi-selectiva el valor calorífico fue superior en comparación al material procedente de las voladuras, sin embargo éste es un método de extracción muy complejo que requiere toda una diversidad de máquinas.

Con los Surface Miners, por el contrario, puede obtenerse con una sola máquina y de un modo sumamente selectivo pizarra bituminosa de alta calidad. Gracias a la alta calidad del producto extraído es posible tanto la obtención de petróleo como la producción de energía. Además también la roca calcárea puede venderse como otro producto final gracias a la extracción por separado.

Las ventajas económicas de la minería de superficie

  • Wirtgen GmbH se ha especializado en asistir con sus conocimientos prácticos y su tecnología de corte a los clientes que se encuentren ante difíciles condiciones de explotación. Así pues el Surface Miner se puede ajustar a la obtención de minerales de diferente tenacidad. La extracción selectiva aumenta la calidad del producto final y permite también el empleo económico de productos secundarios.
  • En la minería de superficie deja de ser necesario el empleo de las trituradoras previas, ya que el Miner genera granos de tamaño inferior a 100 mm. Descienden los costes en concepto de inversión para el equipo de minería. Otra ventaja del reducido tamaño de grano: por cada desplazamiento los camiones pueden cargar aproximadamente un 10 % más de cantidad de material, lo cual reduce el número de camiones necesarios, el consumo de carburante y los costes de mantenimiento.

Minería de superficie: extracción segura preservando el medio ambiente

La pizarra bituminosa se extrae tanto superficialmente como de las minas subterráneas. En el método «open cast mining», en el que se emplean los Surface Miners, la pizarra bituminosa se encuentra parcialmente bajo unas capas de tierra de 2 a 30 metros. Se muestra a este respecto una clara ventaja medioambiental de la minería de superficie:

  • para obtener la misma cantidad de pizarra bituminosa se necesita retirar menos volumen de suelo. Puesto que con el Surface Miner de Wirtgen se obtiene más material útil por metro cuadrado en comparación con otros métodos de extracción, se desplaza menos cantidad de escombros por cada tonelada de material.
  • Las perforaciones y voladuras son innecesarias en la minería de superficie. Dejan de tener lugar las vibraciones y los ruidos extremos de las explosiones.
  • Otro aspecto relativo a la preservación del medio ambiente es la reducida formación de polvo al cortarse el material.
El material cortado puede deponerse formando hileras laterales junto o tras los Surface Miners. Alternativamente el material puede cargarse directamente en los camiones y ser así transportado sin más.

El material cortado puede deponerse formando hileras laterales junto o tras los Surface Miners. Alternativamente el material puede cargarse directamente en los camiones y ser así transportado sin más.

Conclusión: la minería de superficie convence como método de extracción en todos los sentidosFazit: Surface Mining überzeugt als Abbaumethode in jeder Hinsicht

En el cometido de extracción de pizarra bituminosa en Estonia los Surface Miners de Wirtgen han mostrado su superioridad en la comparación directa con los métodos convencionales de extracción: tanto la alta productividad de las máquinas como la alta calidad del material selectivamente extraído son convincentes. Gracias a la ventaja adicional de la reducción de los costes por el aumento de las cargas de los camiones, de los aspectos positivos medioambientales y de la seguridad, la minería de superficie se ha convertido en el método de extracción preferente.

En una mina sita al este de los yacimientos de pizarra bituminosa de Estonia se ha llevado a cabo una comprobación comparativa entre tres métodos de extracción. En el cometido de extracción de pizarra bituminosa en Estonia los Surface Miners de Wirtgen han mostrado su superioridad en la comparación directa con los métodos convencionales de extracción.

En una mina sita al este de los yacimientos de pizarra bituminosa de Estonia se ha llevado a cabo una comprobación comparativa entre tres métodos de extracción. En el cometido de extracción de pizarra bituminosa en Estonia los Surface Miners de Wirtgen han mostrado su superioridad en la comparación directa con los métodos convencionales de extracción.

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