Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

Przedstawiono stan kopalń na tle tradycji wydobycia i użytkowania surowców kamiennych. Wytypowano czynne kamieniołomy, w których tradycyjnie pozyskiwane były bloki, jak też i takie, w których z racji wykształcenia serii złożowych, bloki mogą być przedmiotem eksploatacji w przyszłości. Oceniono też złoża, w których niegdyś wydobywano materiały kamienne powszechnie stosowane jako materiały dekoracyjne w krajowej architekturze, mimo że aktualnie są one nieczynne. W sumie przeanalizowano ponad 230 złóż. Zaprezentowano, uzasadnione ekonomicznie, perspektywy rozwoju wydobycia materiałów dekoracyjnych i architektonicznych w Polsce południowo-wschodniej na tle wymagań rynku europejskiego i możliwości wynikających zarówno z ograniczeń środowiskowych, jak i zasobowych. Ustalono, że są one zróżnicowane w zależności od walorów dekoracyjnych poszczególnych skał, ich bloczności i wielkości zasobów. Wydzielono skały i złoża, które mają możliwości rozwoju wydobycia na skalę europejską, krajową i lokalną. Pierwsze to zlepieńce zygmuntowskie, wapienie morawickie i zalesiackie oraz dolomity diploporowe. Zakres krajowy mogą mieć odpowiednio zagospodarowane złoża paleozoicznych wapieni okolic Kielc i Krzeszowic oraz niektóre bloczne złoża piaskowców z obrzeżenia Gór Świętokrzyskich i Karpat. Rozwój na skalę lokalną mają zapewnione drobne złoża piaskowców w obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich i z Karpat oraz wapieni na Jurze Krakowsko-Częstochowskiej, produkujące materiał wykorzystywany w małej architekturze. Wykazano zagrożenie dla złóż skał blocznych, związane ze stosowaniem materiałów wybuchowych przy wykorzystaniu ich zasobów do produkcji kruszyw łamanych. Dla złóż najbardziej atrakcyjnych skał uzasadniono konieczność ich ochrony przed eksploatacją w innych celach niż produkcja bloków. Stwierdzono, że powrót do zarzuconych kamieniarskich tradycji jest możliwy i konieczny z racji licznych powiązań, poprzez historię, architekturę i sztukę, z kulturą narodową. Wymaga on sporych inwestycji dla unowocześnienia sposobu zagospodarowania złóż, a także związanych z promocją polskich kamieni na rynku europejskim. Należy przy tym uwzględnić możliwość zaangażowania funduszy Unii Europejskiej.

The development of human civilization ignites a demand for various natural resources. Nowadays, these resources include not only useful minerals, soil, water, air, flora, or fauna, but also natural forces and other environmental assets determining the quality of human life, such as geographic space, landscapes, and microclimates. Among so many categories of natural resources, minerals - which are for the most part non-renewable - often constitute a deciding influence on the level of human well-being. Within the study of the utilization of natural resources, a series of models have been developed which are aimed - mostly in a dynamic mode - at maximizing the level of social well-being determined by the consumption of specific resources. The paper discusses, while recalling selected, established economic theories, the problem of the use and protection of non-renewable mineral resources at the stage of their economic exploitation. The author examines, based on the theory of sustainable development, Hotelling's model and its later modifications of the difficulties in implementing a resource protection policy. The paper approximates a new approach to the concept of mineral resources use in light of the N-person Prisoner's Dilemma. The conclusions were illustrated by simplified cases, conducted with the assumption of an absence of perfect unlimited substitutes.

Due to the occurrence of zinc and lead ore deposits in dolomite rocks, the sphalerite concentrates obtained from these ores contain an admixture of dolomite. In practice, a substantial amount of magnesium included in zinc ores passes to the last production stage, i.e. zinc electrolysis. The magnesium present in electrolyte impairs electrical conductance and appears in the technical and economical indexes. This paper deals the attempts to remove magnesium removal from initial sphalerite concentrates by means of chemical flotation using spent electrolyte derived from zinc electrolysis. The authors attempt to substantiate the existing relationships, as well as to derermine the optimum conditions for the procedure suggested. The leaching efficiency of magnesium amounted to about 80%, and is dependent upon the stage of the leaching. Losses of zinc were below 2%, and the magnesium concentration in solution amounted to about 20%. These solution can produce magnesium and zinc, which will be presented in the following paper.

Celem pracy była wstępna charakterystyka (mineralogiczna, chemiczna, teksturalna) odpadów poflotacyjnych, stanowiących surowiec uboczny (odpadowy) przy uzyskiwaniu koncentratów cynkowo-ołowiowych, pod kątem dalszych analiz nad możliwością ich perspektywicznego (eksperymentalnego) wykorzystania jako sorbentów gazów kwaśnych (SO2 i CO2). Składowisko tych odpadów jest własnością ZGH 'Bolesław' w Bukownie. Materiał badawczy stanowiła próbka odpadów poflotacyjnych pobrana ze stawu osadowego nr 1, leżącego w południowej części Stawu Zachodniego. Charakterystyka wytypowanych do badań materiałów obejmowała podstawowe badania mineralogiczne (XRD, SEM-EDS), analizy chemiczne (oznaczenie zawartości wilgoci analitycznej, zawartości strat prażenia, podstawowego składu chemicznego, jak też pierwiastków śladowych) oraz wyznaczenie podstawowych parametrów teksturalnych (powierzchnia właściwa BET, rozkład i wielkość porów). Badania mineralogiczne wykazały, że materiał odpadowy stanowią głównie minerały węglanowe (w przewadze kalcyt, dolomit, ankeryt) oraz minerały stanowiące pozostałość po niewyflotowanych kruszcach (w przewadze galena, sfaleryt). Analiza chemiczna pozwoliła stwierdzić, iż w analizowanej próbce dominują związki wapnia, magnezu i żelaza uwarunkowane przewagą minerałów węglanowych w badanych odpadach. Wśród pierwiastków śladowych przeważa arsen, następnie mangan i bar, występujące jednak w ilości nie przekraczającej 1%. Analiza teksturalna wykazała, że materiał badawczy charakteryzuje się niską powierzchnią właściwą i dużymi rozmiarami cząstek. Przeprowadzone badania sugerują, że analizowany materiał charakteryzuje się ubogimi właściwościami adsorpcyjnymi, aczkolwiek mógłby on znaleźć zastosowanie w metodach odsiarczania, jak też neutralizacji dwutlenku węgla (karbonizacja). Należałoby jednak w tym celu przeprowadzić dodatkowe badania wymywalności metali ciężkich w środowisku kwasowym, jak też zastosować domieszki innych składników, takich jak cement czy zeolity, w celu immobilizacji niebezpiecznych składników odpadów.

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań próbek skał węglanowych pobranych z utworów triasowych w rejonie północnej części Chorzowa. Przedmiotem badań była identyfikacja faz mineralnych, obecnych w tych skałach, szczególnie faz węglanowych. W północnej części Chorzowa występują utwory triasowe reprezentowane przez skały stropowej części profilu pstrego piaskowca oraz spągowej części profilu utworów wapienia muszlowego - warstw gogolińskich. Utwory te eksploatowane były w XIX i pierwszej połowie XX wieku. W artykule przedstawiono wyniki analiz próbek skał węglanowych, pobranych z tych warstw. Wykonano ich opis petrograficzny, badania mikroskopowe w świetle przechodzącym, analizy dyfraktometryczne oraz badania składu chemicznego w mikroobszarach z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że w utworach pstrego piaskowca dominują dolomity. W składzie mineralnym tych skał, poza dolomitem, stwierdzono obecność sparytowego kalcytu, ponadto zidentyfikowano również kwarc, minerały ilaste, muskowit oraz związki żelaza. Utwory wapienia muszlowego to głównie wapienie, a także zlepieńce otoczaków wapiennych scementowane spoiwem węglanowym. W składzie mineralnym tych skał dominuje kalcyt dwóch generacji. Kalcyt pierwszej generacji tworzy ziarna mikrytowe, natomiast kalcyt drugiej generacji występuje w postaci ziaren sparytowych, zróżnicowanych pod względem wielkości i kształtu. Miejscami w ziarnach sparytowych można zaobserwować doskonałą łupliwość romboedryczną. Ponadto w skałach zidentyfikowano również dolomit, a z minerałów niewęglanowych - kwarc, muskowit oraz minerały ilaste. Badania mikroskopowe wykazały zróżnicowanie struktur próbek wapieni od biomorficznej, przez organodetrytyczną, sparytową, mikrosparytową do mikrytowej.

Na obszarze monokliny przedsudeckiej złoża gazu występują w utworach węglanowych cyklotemów PZ1 (w wapieniu podstawowym Ca1) oraz PZ2 (w dolomicie głównym Ca2). Lokalizacja złóż jest ściśle związana ze strefami sedymentacji węglanów. Złoża występują przede wszystkim w obrębie stref barierowych oraz stref podnóża platform węglanowych. Wyrzut do chodnika rozdrobnionego materiału skalnego w KGHM ZG Rudna, który miał miejsce w 2009 r. pokazał, że gaz może występować również w strefie basenowej Ca1, z którą związane jest złoże miedzi. Podstawową metodą badawczą wykorzystywaną do lokalizacji złóż węglowodorów są powierzchniowe badania sejsmiczne 2D i 3D. Ich sukcesy poszukiwawcze wynikają przede wszystkim z faktu zmniejszania się prędkości rozchodzenia się fal P oraz gęstości objętościowej pod wpływem nasycenia przestrzeni porowej gazem. Na skutek tego w rejestrowanym zapisie sejsmicznym widoczne są strefy zapisu anomalnego. Ich powiązanie ze złożami gazu, czyli złożowa interpretacja danych sejsmicznych, oparta jest na analizie DHI (Direct Hydrocarbon Indicator). W prezentowanej pracy przedstawiono i porównano sejsmiczne odwzorowanie nasycenia gazem 'pułapek' zlokalizowanych w typowej barierze węglanowej (złoże Kościan w Ca1), w strefie podnóża platformy węglanowej (złoże Lubiatów w Ca2) oraz porowatej/szczelinowatej strefie dolomitu Ca1 w rejonie wyrzutu gazu, który miał miejsce w KGHM ZG Rudna. Dla każdej ze stref opracowano, bazując na rejestrowanych danych geofizyki otworowej i modelowaniach 1D (sejsmogramy syntetyczne), kryteria identyfikacji stref nasyconych gazem. Podstawowym kryterium wskazującym na nasycenie (1) bariery Kościan (Ca1) jest zmiana fazy refleksu (phase change) wiązanego ze spągiem Ca1 przy przejściu ze strefy basenowej (refleks ujemny) do strefy barierowej (refleks dodatni), (2) złoża Lubiatów, zlokalizowanego w obszarze podnóża platformy jest występowanie w stropie strefy nasyconej silnego refleksu ujemnego (bright spot), (3) porowatej i szczelinowej strefy głębokowodnej w ZG Rudna - występowanie w spągu dolomitów Ca1 refleksu o amplitudzie zbliżonej do zera. Opracowane kryteria są kryteriami lokalnymi, zbyt duża jest bowiem zmienność budowy geologicznej w różnych częściach basenu cechsztyńskiego.

Eksploatacja złóż gazu ziemnego i ropy naftowej w pewnych warunkach zalegania tych złóż może wywoływać deformacje ciągłe powierzchni terenu. Deformacje takie objawiają się w postaci niecek obniżeniowych o znacznym zasięgu i maksymalnych obniżeniach zależnych od całkowitej miąższości basenu, właściwości kompakcyjnych skał i szeregu innych czynników. W historii zdarzały się niecki o maksymalnych obniżeniach dochodzących do 9 metrów. W niecce obniżeniowej występują także strefy naprężeń niebezpieczne dla infrastruktury technicznej i budynków. Deformacje takie mogą wpływać niekorzystnie na budynki i budowle, ale także na infrastrukturę własną zakładów górniczych. Znane są przypadki zniszczenia otworów i ich uzbrojenia, bądź utraty ich szczelności. Z uwagi na to istnieje konieczność wykonywania analizy możliwości wystąpienia takich niekorzystnych zjawisk, monitorowania deformacji w trakcie eksploatacji złoża i ochrony infrastruktury zlokalizowanej w zasięgu wpływów eksploatacji. W artykule przedstawiona jest problematyka prognozowania deformacji powierzchni w warunkach eksploatacji złóż surowców ciekłych i gazowych. Przyjęto założenie o związku przyczynowo-skutkowym między kompakcją skały basenu a obniżeniem powierzchni terenu. Model obliczeniowy oparto na tzw. funkcji wpływów i superpozycji wpływów elementarnych. Dla celów ochrony obiektów i infrastruktury opracowany został model oceny zagrożenia obiektów bazujący na elementach logiki rozmytej. Model ten pozwala na uwzględnienie w analizach czynników ilościowych i jakościowych determinujących zagrożenie uszkodzeniem. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie jednoznacznej wartości różnicującej zagrożenie poszczególnych budynków na danym terenie. Analizy przestrzenne, które pozwalają na uwzględnienie dużej ilości budynków mogą być wspomagane poprzez zastosowanie systemów GIS. W artykule zostało to zilustrowane na przykładzie praktycznym.

Modelowanie matematyczne procesów przeróbczych jest zadaniem bardzo złożonym ze względu na losowy charakter rozdrabnianych materiałów, pozwalający jednak na zastosowanie ogólnie obowiązujących praw zachowania i transportu mas. Podstawową metodą opisu efektów procesów rozdrabniania jest określenie krzywych składu ziarnowego produktów. W artykule przedstawiono koncepcję stosowania cenzurowanych rozkładów wielkości ziarna, tzn. wzorów na dystrybuanty rozkładów: potęgowego, Weibulla, logarytmiczno-normalnego i logistycznego jako podstawy opisu prac kruszarek (wzory 1, 2, 3, 4). Cenzurowanie rozkładów realizowane jest poprzez przyjęcie rozmiaru maksymalnego ziarna dmax, a kształt ich dystrybuant zależy od parametrów kształtu i skali. Powiązanie parametrów technicznych urządzeń rozdrabniających z parametrami wzorów określających dystrybuanty produktów pozwala na stworzenie satysfakcjonujących modeli procesów rozdrabniania. Po zastosowaniu uogólnionych krzywych rozdziału możliwy jest opis procesów przesiewania (wzory 6a i 6b), a w dalszej kolejności układów procesów rozdrabniania. Optymalizację procesów produkcji kruszyw można oprzeć na wprowadzeniu funkcji celu określającej zysk w zależności od ilości poszczególnych sortymentów. W przypadku analizy układów rozdrabniania (wzór 10) w przygotowaniu nadawy do procesów wzbogacania, funkcję celu należałoby oprzeć na poziomach odsłonięcia minerałów użytecznych w klasach. W artykule pokazano możliwość symulacji przebiegu procesów rozdrabniania, prowadzącej do określenia warunków optymalnych pracy układów złożonych z procesów rozdrabniania i przesiewania. Zwrócono uwagę na konieczność budowy empirycznych modeli procesów mielenia, które będą stanowiły uzupełnienie modeli wynikających z heurystycznej analizy zjawisk. Omówiono także elementarne zasady doboru postaci modeli oraz ich modyfikacji polegające na uzasadnieniu zależności parametrów rozkładu od podstawowych parametrów technicznych maszyn oraz właściwości rozdrabnianych materiałów. Artykuł jest wstępem do zamierzonych szerszych badań uogólnionego podejścia do powiązania właściwości materiałów uziarnionych z efektami rozdrabniania.

W artykule przeanalizowano opisy procesu rozdrabniania przy użyciu różnych teorii. Scharakteryzowano pokrótce teorię stanów granicznych, teorię sprężystości oraz teorię plastyczności dla wyjaśnienia niektórych efektów obserwowanych w procesie rozdrabniania materiałów kruchych. Bardziej szczegółowo opisano zjawiska występujące przy rozdrabnianiu w wysokociśnieniowych prasach walcowych, przeanalizowano wpływ wybranych czynników na wyniki rozdrabniania. Ocenę przydatności różnych hipotez do interpretacji procesu rozdrabniania w wysokociśnieniowych prasach walcowych przeprowadzono na podstawie badań eksperymentalnych. Przedstawiono wyniki prób ściskania wapienia w warunkach podobnych do istniejących przy rozdrabnianiu w prasach walcowych. Kruszywo wapienne umieszczone w stalowym cylindrze poddawano ściskaniu poprzez stempel prasy hydraulicznej. Ściskano próbki o różnym uziarnieniu kruszywa i przy różnej wielkości ciśnienia. Oprócz wpływu wielkości ciśnienia prasowania stwierdzono wpływ uziarnienia nadawy na efekt rozdrabniania. Porównanie otrzymanych wyników wskazuje na duże możliwości regulacji parametrów pracy pras walcowych.

Spowolnienie gospodarcze w Europie i świecie w szczególny sposób oddziałuje na tradycyjne branże przemysłu. Polskie koksownie od kilku lat systematycznie modernizowały swój potencjał produkcyjny i nadal prowadzą i planują działalność rozwojową. W obecnych warunkach strategia koksowni powinna być ukierunkowana z jednej strony na unikanie zbędnego ryzyka, a więc wdrażanie znanych technologii. Jednocześnie inwestycje w nowe i innowacyjne technologie jako niosące w sobie dużą zmienność powinny być postrzegane jako szansa. W warunkach znacznej niepewności niezbędna jest jednak zmiana podejścia do oceny przedsięwzięć inwestycyjnych. Tradycyjny rachunek dyskontowy ze względu na swój statyczny charakter - nie uwzględniający zmienności i opcji tkwiących w projektach oraz wielości momentów decyzyjnych - może okazać się już niewystarczający. Pomocnym narzędziem dla decydentów jest w takich warunkach rachunek opcji rzeczowych. W artykule przedstawiono dotychczasowe wyniki projektu badawczo-rozwojowego polegającego na wdrożeniu operacji podsuszania wsadu realizowanego przez Koksownię Zdzieszowice i ICHPW w Zabrzu. Omówiono uzyskane wyniki i związane z nimi ryzyka. Przedstawiono dalsze zamierzenia rozwoju tego projektu, zakładające budowę przemysłowej instalacji badawczej do badania wpływu podsuszania na proces koksowania. Scharakteryzowano przesłanki zastosowania rachunku opcji rzeczowych do oceny przedsięwzięć inwestycyjnych charakteryzujących się dużą niepewnością rezultatów. Przedstawiono genezę i podział opcji rzeczowych oraz warunki ich stosowania w porównaniu do tradycyjnych dyskontowych metod oceny projektów. Omówiono genezę i parametry charakterystyczne opcji rzeczowych. W następnej części dokonano wyceny przedsięwzięcia badawczo--rozwojowego wdrożenia operacji podsuszania wsadu dla zespołu dwóch baterii koksowniczych metodą NPV oraz metodą opcji rzeczowych. Do oceny wartości opcji rzeczowej tego projektu, będącego klasyczną europejską opcją kupna, wykorzystano równanie Blacka-Scholesa. Dokonano porównania uzyskanych wyników i ustalono wartość elastyczności tkwiącą w analizowanym projekcie badawczo-rozwojowym.