Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

Polska znajduje się w pierwszej dziesiątce krajów na świecie pod względem zasobów i rezerw węgla brunatnego. Pod względem wydobycia węgla brunatnego jej pozycja jest jeszcze wyższa, tj. szósta na świecie, czwarta w Europie i druga w Unii Europejskiej (UE). Rola węgla brunatnego w polskim miksie energetycznym jest kluczowa, gdyż w 2022 roku w elektrowniach nim opalanych wytworzono ~27% energii elektrycznej. Z arówno krajowa, jak i unijna polityka klimatyczno-energetyczna zakłada w ciągu najbliższych dwóch dekad odejście od węgla brunatnego jako źródła „brudnej” energii elektrycznej. Ten ambitny cel jest możliwy do osiągnięcia, jednak może mu zagrozić sytuacja geopolityczna. Z drugiej strony, po latach 2040–2044, w Polsce pozostanie duża liczba złóż węgla brunatnego. Z łoża są dobrze rozpoznane, szczegółowa budowa geologiczna dobrze udokumentowana, a szacowane zasoby przeznaczone do eksploatacji wynoszą 5,8 Gt. Z łoża te, podobnie jak pięć obecnie eksploatowanych, są zróżnicowane stratygraficznie, charakteryzują się złożoną geologią oraz reprezentującą różne typy genetyczne. W kontekście bezwęglowej polityki energetycznej w UE pozostaje problem prawnej ochrony złóż węgla brunatnego. Rodzi się zatem pytanie: co dalej z polskimi złożami węgla brunatnego? Można je w nadchodzących dziesięcioleciach zagospodarować, stosując udoskonalone metody niekonwencjonalne, takie jak zgazowanie in situ lub ex situ. Z łoża węgla brunatnego będą stanowić rezerwę strategiczną na wypadek głębokiego kryzysu energetycznego spowodowanego np. niestabilną sytuacją geopolityczną. Z atem sugerujemy pilne wprowadzenie bardziej precyzyjnych zmian prawnych, które chroniłyby przynajmniej część zasobów węgla brunatnego w Polsce dla przyszłych pokoleń.

W wielu krajach na świecie termiczne przekształcanie odpadów odgrywa istotną rolę w systemie gospodarki odpadami. W efekcie produkowana jest energia elektryczna oraz cieplna. Z drugiej strony powstają także stałe pozostałości w postaci popiołów dennych, popiołów lotnych oraz produktów oczyszczania spalin z gazowych zanieczyszczeń. Obecnie poszukiwane są alternatywne źródła surowców, jednym z nich mogą być pozostałości z procesów termicznego przekształcania odpadów. W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości pierwiastków śladowych w popiołach lotnych (FA) i produktach oczyszczania spalin z gazowych zanieczyszczeń (APC), pochodzących z trzech różnych instalacji: spalających odpady komunalne (kocioł rusztowy), osady ściekowe (kocioł fluidalny) i odpady niebezpieczne (piec obrotowy). Zastosowano metody badawcze takie jak ICP-MS (spektrometria mas ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej), ICP-AES (spektrometria plazmy sprzężonej indukcyjnie, atomowa spektroskopia emisyjna) i XRD (dyfrakcja rentgenowska). Uzyskane wyniki wskazują, że skład chemiczny FA i APC jest zależy przede wszystkim od rodzaju przekształcanych odpadów, procesu termicznego oraz sposobu oczyszczania spalin. Popioły, w szczególności ze spalania osadów ściekowych, zawierają znaczne ilości P oraz Sb – pierwiastków zaliczanych do surowców krytycznych (CRM). Ponadto zawierają także inne cenne metale jak Ag czy Zn, w ilości znacznie przewyższającej średnią zasobność skorupy ziemskiej. Z drugiej strony pozostałości ze spalania odpadów niebezpiecznych mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla środowiska z powodu obecności w nich znacznych ilości metali ciężkich jak Pb, Cd i Hg.

W artykule omówiono znaczenie gospodarcze, rynek światowy, surowce pierwotne i wtórne niobu. Koncentrat niobu jest pierwszym komercyjnym produktem procesu wzbogacania, jednak zdecydowana większość dostaw koncentratów niobu jest przetwarzana na żelazoniob, który dominuje w handlu międzynarodowym. W tej postaci niob jest stosowany w przemyśle stalowym jako dodatek stopowy. Produkcja tlenków i innych związków niobu, takich jak węgliki, stopy i niob metaliczny ma obecnie dużo mniejsze znaczenie komercyjne. Dodanie bardzo małej ilości niobu, rzędu 0,01%, zmienia zasadniczo właściwości stali, zwiększając jej wytrzymałość, odporność na czynniki atmosferyczne, wysokie temperatury itp. Obecność niobu w innych produktach zmienia także ich właściwości, m.in. magnesy trwałe stają się nadprzewodnikami. Dzięki temu niob jest obecnie szeroko stosowany na całym świecie jako składnik zrównoważonych technologii, który ma duży, pozytywny wpływ na środowisko, zmniejszając energochłonność i materiałochłonność procesów produkcyjnych. Zwiększenie spektrum zastosowań niobu w zaawansowanych technologiach, uznawanych za technologie przyszłości, powoduje, że powszechnie uznawany jest za surowiec krytyczny. Można przypuszczać, że wojna między Ukrainą a Rosją spowoduje istotne zaburzenia na światowym rynku metali, w tym niobu.

W przeciwieństwie do zachodniej części Dolnego Śląska, wzmianki o zwietrzelinach rozwiniętych na bazaltach trzeciorzędowych w okolicy Opola są nieliczne i sporadyczne. W 2018 r. zwietrzelina tych skał została odsłonięta w większej ilości podczas prac górniczych prowadzonych w NW części kamieniołomu w Rutkach k. Niemodlina. Jej zasoby są znaczne i w odsłoniętym fragmencie szacowane na około 20 tys. m3. Zwietrzelina ta reprezentuje typ smektytowo-kaolinitowy. Występuje w niej też słabo uporządkowany minerał grupy kaolinitu, tj. haloizyt. Minerały grupy smektytu zawierają kationy dwuwartościowe (wapń, magnez) w ich przestrzeniach międzypakietowych, co jest najczęstszym – obserwowanym w przyrodzie – przypadkiem. W zwietrzelinie występują też fazy żelaziste reprezentowane przez goethyt i magnetyt oraz – w śladowej ilości – minerał fosforanowy, tj. crandallit. Znaczna zawartość minerałów ilastych w badanej zwietrzelinie – a zwłaszcza minerałów grupy smektytu i haloizytu – decyduje o dużej wartości jej powierzchni właściwej, dochodzącej do 100 m2/g. Stanowi to korzystną przesłankę do wykorzystania tej kopaliny jako materiału sorpcyjnego, który w stanie nieprzetworzonym może być stosowany w znacznych ilościach dla celów hydroizolacyjnych. Właściwości sorpcyjne zwietrzelin dostrzeżono już przed wieloma wiekami w zachodniej części Dolnego Śląska, wytwarzając z nich preparat leczniczy o nazwie terra sigillata. Zwietrzelina bazaltowa z Rutek była natomiast stosowana w XIX wieku w manufakturze ceramicznej w pobliskich Tułowicach do wytwarzania tzw. czarnej porcelany śląskiej.

Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) pozwala uzyskać wysokorozdzielcze obrazy powierzchni próbek za pomocą rejestracji elektronów wtórnych (SE) lub elektronów wstecznie rozproszonych (BSE), charakteryzujące się głębią ostrości oraz wysoką rozdzielczością. Obserwacje przy wykorzystaniu skaningowej mikroskopii elektronowej znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki, autorzy pokazali, że skaningowa mikroskopia elektronowa to także jedna z kluczowych technik wykorzystywana w badaniach składników budujących żużle hutnicze. Badania przeprowadzono dla trzech rodzajów żużli po produkcji Zn i Pb pobranych ze starego zwałowiska w Rudzie Śląskiej – Bykowinie. Dokonano identyfikacji składników budujących żużle, scharakteryzowano morfologię faz krystalicznych, oznaczono ich skład chemiczny, jak również skład chemiczny szkliwa. Na podstawie przeprowadzonych obserwacji w żużlach wyróżniono dwa obszary o zróżnicowanej morfologii; obok fragmentów o chropowatej strukturze z widocznymi zarysami krystalitów składników fazowych, wyróżniono zeszklony materiał o gładniej, niespękanej powierzchni, w obrębie którego występują liczne pory o regularnych, okrągłych kształtach. Stwierdzono, że w otoczeniu dominującego szkliwa (bogatego przede wszystkim w Si, Ca i Al), we wszystkich rodzajach żużli można wyróżnić dobrze wykształcone kryształy składników fazowych: w żużlu nr 1 są to krzemiany Fe-Mg, w żużlu nr 2 – glinokrzemiany Ti i K, natomiast w żużlu nr 3 stwierdzono obecność drobnych kryształów o pokroju igiełkowym zawierających Al i Si, co wskazuje na obecność mullitu. Podczas składowania na zwałowisku, w porach żużli, stanowiących pozostałość po odgazowania stopu żużlowego w trakcie jego chłodzenia, licznie krystalizują minerały wtórne – zidentyfikowano wśród nich hematyt oraz baryt.

Celem artykułu jest identyfikacja i ocena wpływu czynników struktury kapitału na strategie finansowania przedsiębiorstw wydobywczych w krajach E uropy Środkowo-Wschodniej w porównaniu z krajami E uropy Z achodniej UE. Badanie umożliwia określenie, która z teorii struktury kapitału najlepiej opisuje strategie finansowe stosowane w badanym sektorze. W analizie obejmującej przedsiębiorstwa wydobywcze z ośmiu krajów E uropy Z achodniej i czterech krajów E uropy Środkowo- Wschodniej, zastosowano modelowanie danych panelowych z okresu 2000–2020. W badaniu uwzględniono wpływ różnych zmiennych charakterystycznych dla firm, a także efekt kraju i roku. Główne wyniki wskazują na znaczne podobieństwo struktury kapitału i wpływu analizowanych czynników na dźwignię finansową w obu regionach. Jednorodność tę można przypisywać specyfice przemysłowej sektora wydobywczego, która wydaje się przeważać nad specyfiką kraju czy wielkości firmy. Co więcej, badanie wpływu zmiennych na strukturę kapitału z uwzględnieniem różnych terminów zapadalności długu ujawnia, że strategie finansowe analizowanych spółek są zgodne z teorią hierarchii finansowania i teorią agencji. Oznacza to, że firmy wydobywcze polegają głównie na finansowaniu wewnętrznym, postrzegając dług przede wszystkim jako narzędzie dyscyplinujące menedżerów. Ze względu zakres danych dostępnych w wykorzystanej bazie danych BACH, analiza nie obejmuje wszystkich krajów UE, nakreślając kierunek ewentualnych dalszych badań w tym obszarze obejmujących inne regiony. Z identyfikowane podobieństwa w strukturze kapitału, wraz z wpływem różnych czynników, pogłębiają dotychczasową wiedzę z zakresu podejmowania decyzji finansowych przez firmy wydobywcze. W yniki mogą się okazać przydatne dla decydentów i inwestorów działających w analizowanych krajach.

W artykule zaproponowano niekonwencjonalne podejście do podziału opłaty eksploatacyjnej pomiędzy różne jednostki administracyjne objęte działalnością wydobywczą. Zazwyczaj opłata eksploatacyjna jest dochodem własnym jednostek, gdzie prowadzona jest eksploatacja i wylicza się ją najczęściej w odniesieniu do tonażu (objętości) wydobytej kopaliny lub wartości wyprodukowanego surowca. W artykule, poszukując użytecznego i sprawiedliwego podziału tej daniny, połączono podejście naliczania opłaty jednostkowej z kryterium przychodowym, wykorzystując zbiory przetargowe Aumanna-Maschlera. Rozważono studium przypadku złoża kruszyw Racibórz II-zbiornik 5, położonego w południowej Polsce w obrębie trzech gmin. Eksploatacja złoża w obrębie każdej z gmin wymaga odrębnej zgody samorządu lokalnego, a w analizowanym przypadku prowadzona jest obecnie na terenie dwóch z nich. Skalkulowano, w ujęciu dochodowym, możliwe do osiągnięcia przychody z tytułu eksploatacji dla różnorodnych aliansów gmin aprobujących wydobycie. Możliwe do osiągnięcia przychody przekształcono w odpowiednie strumienie rozdziału opłaty eksploatacyjnej. Wskazano, że rozwiązania sugerowane zbiorami przetargowymi Aumanna-Maschlera umożliwiają elastyczne zarządzanie dystrybucją opłaty, a właściwa jej alokacja może być skutecznym i istotnym czynnikiem aktywizującym gminy do wyrażenia zgody na eksploatację. Zademonstrowano, że przyjęcie rozwiązań na bazie zbioru przetargowego Aumanna-Maschlera spełnia postulat racjonalizacji gospodarki złożem, umożliwiając kompletne i kompleksowe wykorzystanie zasobów, zapewniając przy okazji, podyktowany kryteriami rozwiązania, sprawiedliwy podział opłaty, jako kompensaty efektów zewnętrznych wynikających z wydobycia i całościowej działalności górniczej.

W celu rozwiązania trudnego problemu identyfikacji obciążenia młyna kulowego podczas operacji mielenia, do identyfikacji obciążenia młyna kulowego wprowadzono wieloskalowy algorytm entropii rozmytej oraz zaproponowano innowacyjną metodę identyfikacji obciążenia młyna kulowego – pełną zintegrowaną dekompozycję empiryczną opartą na szumie adaptacyjnym (CEEMDAN) – wspólne odszumianie z progowaniem falkowym – wieloskalowa metoda identyfikacji obciążenia młyna kulowego metodą rozmytej entropii z odchyleniem wartości średniej (PMMFE). Po pierwsze, sygnały wibracyjne łożysk młyna kulowego są odszumiane za pomocą wspólnej metody odszumiania CEEMDAN z progowaniem falkowym, a analiza pokazuje, że metoda ta ma oczywiste zalety w porównaniu z innymi metodami odszumiania; po drugie, obliczana jest rozmyta entropia, wieloskalowa rozmyta entropia i wieloskalowe rozmyte odchylenie entropii odszumionych sygnałów wibracyjnych, a związek między każdą cechą entropii a obciążeniem młyna jest analizowany dogłębnie i w sposób bogaty w informacje. Na koniec, algorytm wektora wsparcia najmniejszych kwadratów jest wykorzystywany do identyfikacji obciążenia wektora cech. Analiza zmierzonych sygnałów wibracyjnych pokazuje, że ogólny wskaźnik rozpoznawania tej metody wynosi 84,4%, co jest znacznie wyższe niż w przypadku innych metod odszumiania i kombinacji parametrów cech, a eksperymenty pokazują, że metoda rozpoznawania obciążenia młyna oparta na progowaniu falkowym CEEMDAN-PMMFE jest w stanie skutecznie identyfikować różne stany obciążenia młynów kulowych.

Celem pracy była weryfikacja prognoz temperatury i mineralizacji wód dolnej jury i dolnej kredy na Niżu Polskim, na podstawie nowej informacji geologicznej. W pierwszym z serii artykułów, pt. Weryfikacja uwarunkowań geotermalnych na Niżu Polskim na podstawie danych z nowych wierceń zrealizowanych w latach 2000–2022, przedstawiono analizę warunków geotermalnych, natomiast w niniejszej pracy zwrócono uwagę na parametry mające wpływ na warunki hydrogeochemiczne, tj. temperaturę w stropie utworów oraz mineralizację wód. W tym celu wykorzystano dane z C entralnej Bazy Danych Geologicznych (CBDG), Centralnego Banku Danych Hydrogeologicznych – Bank HYDRO oraz z dotychczas opublikowanych prac naukowo-badawczych. W latach 2000–2023 wykonano i udokumentowano na obszarze Niżu Polskiego 24 otwory poszukiwawcze o głębokości przekraczającej 1000 m p.p.t dostarczające informacji o temperaturze i mineralizacji wód ujmowanych z utworów dolnej jury lub dolnej kredy. Ocenę zmian przestrzennych, tak jak w przypadku pierwszej części pracy, wykonano z wykorzystaniem oprogramowania QGIS Desktop 3.24.1, oprogramowania geoinformacyjnego (GIS ) umożliwiającego przeglądanie, edytowanie i analizowanie danych przestrzennych oraz tworzenie map. Zaprezentowane analizy pozwoliły na dokonanie punktowej, lokalnej korekty prognozowanego przebiegu izolinii w odniesieniu do publikowanych wcześniej map w Atlasie zasobów geotermalnych na Niżu Polskim. Formacje mezozoiku opracowanym w 2006 r., pod redakcja naukową Wojciecha Góreckiego.