Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

W artykule przedstawiono niektóre spośród polskich surowców mineralnych i nowo opracowane technologie ich przetwarzania na produkty mogące znaleźć zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Surowcami takimi są m.in.: świętokrzyskie dolomity, magnezyty z Dolnego Śląska i chalccdonity z okolic Tomaszowa Mazowieckiego. Wymienione surowce są wykorzystywane wyłącznic w stanic surowym, a jedyna przeróbka polega na kruszeniu ich dla przemysłu kruszyw (dolomity, chalccdonity) bądź na kruszeniu i mieleniu do produkcji nawozów rolniczych (dolomity, magnezyty). Świętokrzyskie dolomity dewońskie są użytkowane dotąd wyłącznic do produkcji kruszyw drogowych i nawozów rolniczych. Po wstępnym rozpoznaniu jakości tych surowców z dwóch złóż Radkowice i Laskowa, oceniono iż nadają się one do produkcji mączek szklarskich. Przeprowadzono próby wytopu szkła z nowych zestawów surowcowych, w których jednym ze składników był dolomit dewoński. Wyprodukowano kilka rodzajów szkła: opakowaniowe, okienne oraz bezbarwne płaskie. W Polsce magnezyty są surowcami unikatowymi. Na Dolnym Śląsku występują w kilku złożach tworząc żyły wśród serpentynitów. Udokumentowano 111 6 złóż dla przemysłu materiałów ogniotrwałych, ale ich jakość nic spełnia wymagań nonn tego przemysłu. Obecnie jedynym eksploatowanym jest złoże magnezytów Braszowice. Istniejąca infrastruktura zakładu ,.Grochów", będącego gestorem tego surowca, a także zapotrzebowanie rynku, pozwala wyłącznic na produkcję wieloskładnikowych nawozów dla rolnictwa. W IMMB z magnezytów wytworzono na drodze obróbki termicznej aktywny tlenek magnezu. Testy przemysłowe w przemysłach gumowym, kablowym i materiałów ściernych z wykorzystaniem polskiego tlenku magnezu do produkcji kauczuków chloroprenowych wypadły pozytywnie. Jest on także jednym ze składników służących do utylizacji odpadów biologicznych - poprzez wytwarzanie naturalnego nawozu fosfoamomagncz_ji (w dużych gospodarstwach hodowlanych). Fosfoamomagnezja jest suchym nawozem łatwym do transportu i dozowania do gleby. W ochronie środowiska tlenek magnezu może być również stosowany w procesach filtracji wody i oczyszczaniu ścieków przemysłowych,jak również w innych gałęziach przemysłu. Zbadano także przydatność chalccdonitów z Teofilowa do wytwarzania krystobalitu. Krystobalit-otrzymywany syntetycznie -jest używany m.in. w gipsowych mieszankach jubilerskich. Jak dotąd głównym kierunkiem zastosowania chalcedonitów (surowca krzemionkowego z okolic Tomaszowa Mazowieckiego) jest produkcja płukanych kruszyw łamanych dla drogownictwa. W ostatnich latach w Zakładzie Geologii i Górnictwa Instytutu Mineralnych Materiałów Budowlanych opracowano nowe kierunki jego wykorzystania w różnych technologiach. Należą do nich m.in.: ochrona środowiska-oczyszczanie wody pitnej, jako dodatku krzemonośncgo do produkcji cementu itp

W pracy przedstawiono analizęwskaźnikówjakości procesów przeróbczych pod kątem ich uźyteczności dla zadań sterowania. Podano opis przeróbczego układu technologicznego. Podano kryteria jakości stosowane w optymalizacji parametrycznej oraz dynamicznej, a także właściwości jakie powinny spełniać. Przedstawiono wymagania stawiane wskaźnikom oceny procesów przeróbczych, podano również wskaźniki oceny i funkcje celu dla wybranych procesów: flotacji i mielenia.

W artykule wyjaśniono wpływ zjawiska wzrostu objętości złoża ziaren węgla w okresie jego termicznego uplastycznienia na proces formowania sic; porowatej struktury koksu. W oparciu o bilans objętości złoża oraz poszczególnych jego elementów opracowano matematyczny opis pozwalający prognozować porowatość całkowitą powstającego karbonizatu. Opis ten wykorzystano następnie dla oceny dokładności określenia całkowitej porowatości karbonizatów za pomocą stosowanych w pracy badań mikroskopowych, porozymctrycznych i densymctrycznych. W celu szczegółowego określenia wpływu zjawiska ekspansji złoża na formowanie sic; porowatej struktury karbonizatów węglowych, występujące w nich pory podzielono na trzy grupy wymiarowe, tj. pory o promieniu poniżej 7,5 nm, pory o promieniu 7,5-2500 nm oraz pory o promieniu powyżej 250011111. Podział przeprowadzono opierając sic; na zróżnicowanym wpływie na objętość tych grup porów w karbonizacie takich czynników, jak temperatura karbonizacji, gęstość nasypowa i wymiary ziaren węgla. Porównując objętości poszczególnych grup porów w karbonizatach otrzymanych w stalcj objętości i w karbonizatach uzyskanych w warunkach swobodnej ekspansji stwierdzono, iż zjawisko wzrostu objętości złoża wywiera istotny wpływ jedynie na formowanie się grupy największych porów. Na podstawie badań objętości porów w karbonizatach otrzymanych z pojedynczych węgli oraz w karbonizatach wyprodukowanych z ich mieszanek stwierdzono, iż objętość porów o promieniu poniżej 2500 nm jest wielkością o charakterze addytywnym. W przypadku większych porów ich objętość ma charakter addytywny jedynie w karbonizatach uzyskanych w warunkach stałej objętości. Prezentowane w tym artykule wyniki oparte są na badaniach laboratoryjnych przeprowadzonych w warunkach zbliżonych do panujących w komorze przemysłowej (szybkość nagrzewania, skład i ciśnienie atmosfery gazowej, właściwości i uziarnienie węgli, gęstość nasypowa). Z tego powodu wyniki te, jak również sformułowane na ich podstawie wnioski, mogą być pomocne dla wyjaśnienia mechanizmu formowania się porowatej struktury koksu w komorze przemysłowej.

Na podstawie badań mikroskopowych określono stopień zróżnicowania diagenetycznego piaskowców karbońskich pobranych z rdzenia otworu wiertniczego Drogomyśl IG-I GZW. Stwierdzono, iż wraz z głębokością wzrasta zaangażowanie diagenetyczne piaskowców. Przejawem tego jest zanik granicy ziaren kwarcu, częściowe lub prawic całkowite rozpuszczenie tych ziaren i przekrystalizowanie w chalcedon, jak również silifikacja skaleni i mik, kaolinityzacja skaleni i biotytu, karbonatyzacja kwarcu, skaleni i mik oraz chlorytyzacja biotytu. Na podstawie składu mineralnego sklasyfikowano piaskowce, zaliczając je do utworów stabilnych mechanicznie i chemicznie. Jak wskazują badania rentgenostrukturalne minerałów ilastych, diageneza zachodziła w zakresie od 120 do ponad l 60°C. Należy podkreślić, że pojawienie się porowatości wtórnej w piaskowcach.jako skutek zmian diagenetycznych, sprzyjać będzie akumulacji gazu. Badania tego typu mogą być zatem pomocne w ocenie potencjału gazonośności piaskowców.

Wzrost zapotrzebowania na wodę spowodował, że jednymi z najważniejszych problemów gospodarki wodnej stają się zagadnienia retencji i sztucznego wzbogacania zasobów wód podziemnych. W praktyce hydrogeologicznej często występuje sytuacja zbyt małej, w stosunku do potrzeb, zasobności ośrodka wodonośnego. Brak dostatecznie wydajnych źródeł zaopatrzenia z wód podziemnych sprzyja wykorzystaniu wód powierzchniowych do sztucznego zasilania warstw wodonośnych. Pozwala to na zwiększenie wydajności ujęć wód podziemnych. Dokładna prognoza hydrogeologiczna pracy ujęcia w tych warunkach ma więc coraz większe znaczenie praktyczne. Obliczenia wykonywane są metodami analitycznymi lub, bardziej wiarygodnymi, modelowania matematycznego. W pracy przedstawiono ocenę dokładności prognoz hydrogeologicznych dla jedno- i dwuotworowcgo ujęcia infiltracyjnego położonego w pobliżu prostopadłych granic zasilania. Zrealizowano ją porównując wyniki obliczeń wykonanych metodami analitycznymi i modelowania dla ujęć eksploatujących warstwę wodonośną o zwierciadle naporowym i swobodnym. Łącznic zrealizowano 140 rozwiązań wariantowych. Obliczenia analityczne dla dwóch współdziałających studni wykonano na podstawie wzorów wyprowadzonych przez autorów niniejszej pracy. Dokładność analitycznego określenia wydajności ujęcia, przy przyjętych warunkach brzegowych, parametrach hydrogeologicznych i techniczno-eksploatacyjnych wynosi od O do około 13% - w przypadku ujęcia jednootworowego, i od O do około 8% - dla ujęcia dwuotworowego. Błędy obliczenia wielkości obniżenia zwierciadła wody (depresji) mogą dochodzić odpowiednio do około 20% i 10%.

Plejstoccńsko-holoccński poziom wodonośny, występujący na Mierzei Wiślanej od Kątów Rybackich - na zachodzie, do granicy państwa - na wschodzie, jest jedynym źródłem zaopatrzenia ludności w wodę. Wody tego poziomu występują w formic soczewy wód słodkich, pozostającej w równowadze hydrodynamicznej i hydrogcochemicznej z otaczającymi je wodami słonymi Zatoki Gdańskiej i Zalewu Wiślanego. Poziom ten zasilany jest wyłącznic poprzez infiltrację opadów atmosferycznych. Model matematyczny warunków hydrogeologicznych tego rejonu, opracowany w oparciu o aktualny stan rozpoznania, umoźliwił wykonanie obliczeń bilansu wodnego dla prognozowanych stanów zwierciadła wód podziemnych. Wyniki symulacji stanowią ilościową charakterystykę głównych czynników kształtujących stosunki wodne tego obszaru, tj. infiltracji efektywnej opadów atmosferycznych, drenażu do wód powierzchniowych Zalewu Wiślanego i Zatoki Gdańskiej oraz eksploatacji wód podziemnych. Pozwoliły również ustalić wielkość zasobów dyspozycyjnych i warunki optymalnej eksploatacji ujęć wód podziemnych. Zapewniają one również skuteczną ochronę jakości ujmowanych wód w tych specyficznych warunkach hydrogeologicznych. Oceniono, że zasoby dyspozycyjne wód podziemnych na części Mierzei Wiślanej o powierzchni 35 km2 wynoszą 8200 m3/d.

W artykule przedstawiono konsekwencje błędnie oszacowywanych wartości maksymalnej emisji pyłu zawieszonego - Ep na wyniki obliczeń stężenia zanieczyszczeń pyłowych. Błędnie obliczona wartość stężenia pyłu w obrębie emitora zanieczyszczeń pyłowych - składowisko odpadów drobnouziamionych, taśmociąg, haida - powoduje nieprawidłową ocenę skutków środowiskowych wywołanych działalnością tego typu obiektów będących np. częścią zakładu zajmującego się przetwarzaniem surowców mineralnych. W referacie porównano obliczone wartości stężenia pyłu, zgodnie z wytycznymi ministerialnymi, dla wyznaczonych wartość Ep na podstawie pomiarów stężenia pyłu i dla przyjętych szacunkowych wartości Ep. Obliczenia porównawcze przeprowadzono wykorzystując jako wartość rzeczywistą pomiar stężenia pyłu w stacjach automatycznego monitoringu - .Rudna" i .Tarnówck" - składowiska odpadów poflotacyjnych rud miedzi ,.Żelazny Most".