Stanisław SPECZIK*, Cezary BACHOWSKI*, Andrzej MIZERA**, Andrzej GROTOWSKI** * KGHM Polska Miedź S.A., Lubin, ** CBPM Cuprum, Wrocław

Transkrypt

1 Mat. Symp. str Stanisław SPECZIK*, Cezary BACHOWSKI*, Andrzej MIZERA**, Andrzej GROTOWSKI** * KGHM Polska Miedź S.A., Lubin, ** CBPM Cuprum, Wrocław Stan aktualny i perspektywy gospodarki odpadami stałymi w KGHM Polska Miedź S.A. Streszczenie W artykule omówiono w sposób skrótowy technologie produkcji stosowane w KGHM Polska Miedź S.A. i powstające w nich odpady. Dokonano ogólnej charakterystyki produkowanych odpadów, ich ilości i własności oraz podano zasady zarządzania odpadami. Szczegółowo scharakteryzowano odpady produkowane w największych ilościach, tj. odpady flotacyjne, żużle szybowe, żużle z pieca elektrycznego oraz odpad z instalacji odsiarczania. Podano informacje na temat dotychczas wykonanych prac w celu gospodarczego wykorzystania odpadów oraz podano perspektywy, co do ilości produkowanych odpadów w następnych latach oraz możliwości ich utylizacji. 1. Wstęp KGHM Polska Miedź S.A. wytwarza rocznie około 500 tysięcy Mg miedzi elektrolitycznej i ponad tysiąc Mg srebra. Taka wielkość produkcji sprawia, że jest największym w Europie producentem tych metali, a także znaczącym ich producentem w skali światowej. Surowcem do produkcji Cu i Ag są polimetaliczne złoża rud miedzi, zalegające w południowo-zachodniej części Polski, w rejonie Lubin-Sieroszowice, o zawartości około 1,1 2,3 % Cu i ppm srebra. Chociaż zawartości Cu w polskich rudach są na ogół wyraźnie wyższe niż w rudach przerabianych przez innych producentów, uzyskanie 1 Mg metalu wymaga wyprodukowania ponad 100 Mg odpadów. Ta wysoka odpadotwórczość jest charakterystyczna dla produkcji wszystkich metali nieżelaznych z rud, niezależnie od producenta i stosowanej przez niego technologii. Znane z praktyki światowej zakłady wydobywcze i przetwórcze rud miedzi są zlokalizowane zwykle w rejonach odludnych i korzystają z korzystnych uregulowań środowiskowych, obowiązujących w danych krajach. Zarówno krajowe jak i europejskie przepisy ochrony środowiska są znacznie bardziej restrykcyjne, dzięki czemu poziom rozwiązań środowiskowych w KGHM Polska Miedź S.A. nie tylko, że nie odstaje od rozwiązań światowych, ale często je przewyższa. Trudno, żeby było inaczej gdyż przy skali wydobycia wynoszącej około 28 mln Mg rudy co roku powstaje około 29 mln Mg odpadów stałych. Tak olbrzymia skala produkcji, lokalizacja przemysłu miedziowego w stosunkowo gęsto zaludnionym terenie oraz świadomość zagrożeń stwarzanych z tego tytułu sprawiają, że do zagadnień ochrony środowiska, a zwłaszcza gospodarki odpadami stałymi w KGHM Polska Miedź S.A. zawsze podchodzono z należytą uwagą i starannością. 155

2 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... Ponadto, w procesach produkcyjnych występują także emisje gazów i pyłów do atmosfery oraz powstają wody zanieczyszczone i ścieki. W okresie funkcjonowania Polskiej Miedzi przeprowadzono szereg modernizacji istniejących instalacji oczyszczających oraz wdrożono najnowsze, często unikatowe rozwiązania, które pozwoliły sprowadzić poziom emisji do minimalnego poziomu wynikającego z aktualnego stanu rozwoju nauki i techniki. Przykładowo, w zakresie emisji SO 2, znajdujemy się grupie producentów charakteryzujących się najmniejszą emisją tego gazu na 1 Mg wyprodukowanej miedzi. Z przyczyn podanych powyżej nie udało się natomiast zmniejszyć w znaczący sposób ilości produkowanych odpadów stałych. Dlatego też podjęto szereg prac badawczo-rozwojowych nad wykorzystaniem odpadów, z których część zakończyła się sukcesem. 2. Technologie produkcji i powstające odpady Surowcem do produkcji miedzi jest ruda Cu wydobywana w trzech kopalniach Lubin, Polkowice-Sieroszowice i Rudna. Ruda po pokruszeniu i zmieleniu poniżej 0,3 mm, a często drobniej, podlega procesowi flotacji, w wyniku czego otrzymuje się koncentrat miedzi o zawartości % Cu oraz wodną zawiesinę odpadów flotacyjnych, o zawartości 0,17 0,27 % Cu. Odpady flotacyjne ze wszystkich trzech zakładów wzbogacania kierowane są do jednego składowiska odpadów Żelazny Most gdzie w wyniku procesu sedymentacji następuje oddzielenie wody technologicznej, ponownie zawracanej jest do procesu, a odpady są bezpieczne składowane. Powstające w wyniku flotacji odpady są największym ilościowo strumieniem, stanowiącym najważniejsze zagadnienie gospodarki odpadami, zarówno z przyczyn związanych z bezpieczeństwem, względami społecznymi, ochroną środowiska jak i ekonomią produkcji. Koncentrat miedzi przerabiany jest w hutach miedzi Legnica i Głogów, w zależności od swoich własności albo w piecach zawiesinowych albo w piecach szybowych. Produkcja miedzi w piecach szybowych obejmuje brykietowanie koncentratu z dodatkiem ługu posulfitowego w ilości %, a następnie przetop brykietów wraz z żużlem konwertorowym i koksem na tzw. kamień miedziowy. Powstający na tym etapie żużel szybowy, z uwagi na niską zawartość Cu stanowi ostateczny odpad procesu wytopu. Gazy z pieców szybowych, zawierające do 10 % CO, są po odpyleniu spalane w elektrociepłowni. Ciekły kamień miedziowy poddawany jest w konwertorach dmuchowi tlenem w wyniku czego otrzymuje się miedź konwertorową o czystości % i żużel konwertorowy, zawracany do procesu. Powstające gazy zawierające SO 2, po odpyleniu i oczyszczeniu służą do produkcji kwasu siarkowego. W technologii pieca zawiesinowego, koncentrat spalany jest w specjalnym palniku w piecu zawiesinowym w dmuchu wzbogaconym w tlen, co prowadzi do otrzymania miedzi blister, o składzie zbliżonym do miedzi konwertorowej oraz bogatego w miedź żużla. Z tych względów żużel poddawany jest procesowi odmiedziowania w piecach elektrycznych i po odzyskaniu Cu stanowi ostateczny odpad. Po zgranulowaniu wykorzystywany jest do różnych celów. Gazy zawierające SO 2, podobnie jak w HM Legnica są odpylane i wykorzystywane do produkcji kwasu siarkowego. Ciepło zawarte w gazach jest wykorzystywane w kotle odzysknicowym do produkcji pary wodnej. Pyły odzyskiwane w różnych stadiach procesu zawiesinowego lub szybowego, z uwagi na wysoką zawartość Pb, są traktowane jako koncentrat tego metalu i produkowany jest z nich ołów w piecach Dörschla. Ponadto w stosowanych technologiach powstają inne znacznie mniejsze ilości odpadów, takie jak odpady z odsiarczania spalin, szlamy wodorotlenków metali z oczyszczania ścieków, zużyta wymurówka ogniotrwała, mieszanki popiołowo- żużlowe i żużle z elektrociepłowni, itp. 156

3 Poniżej w tablicy 2.1 podano ilości odpadów, w tym niebezpiecznych, jakie wyprodukowano w KGHM Polska Miedź S.A w 2001 roku, przez poszczególne zakłady (Opracowanie zbiorowe, 2001): Tablica 2.1. Ilości odpadów ( w tym niebezpiecznych) wytworzonych w poszczególnych oddziałach KGHM Polska Miedź S.A. w roku 2001 Table 2.1. Amount of produced wastes (including dangerous ones ) in the individual departments Oddział Masa odpadów, tys. Mg Razem Inne niż niebezpieczne Niebezpieczne Zakłady Górnicze Lubin 7,8 0,2 8,0 Zakłady Górnicze Polkowice-Sieroszowice 4,4 0,2 4,6 Zakłady G órnicze Rudna 70,4 0,2 70,6 Zakłady Wzbogacania Rud ,5 0, ,5 Zakład Hydrotechniczny 203,2 0,0 203,2 Huta Miedzi Legnica 247,6 10,2 257,8 Huta Miedzi Głogów 1.169,1 46, ,3 Huta Miedzi Cedynia 2,0 0,0 2,0 RAZEM ,9 57, ,0 Na całkowitą ilość wyprodukowanych w roku 2001 odpadów, wynosząca 28,7 mln Mg, blisko 27 mln Mg stanowią odpady flotacyjne wyprodukowane przez zakłady wzbogacania. Te odpady wraz z żużlami decydują o gospodarce odpadami, prowadzonej przez KGHM Polska Miedź S.A., chociaż w całej spółce powstaje ponadto kilkadziesiąt różnych rodzajów odpadów. Poniżej w tablicach przedstawiono strukturę odpadów stałych, powstających w poszczególnych zakładach, na przykładzie najważniejszych odpadów, tj. powstających w największych ilościach. Najważniejsze odpady powstające w zakładach górniczych The most important wastes produced by mines Tablica 2.2. Table 2.2. Lp. Kod Rodzaj odpadu Masa odpadów, tys. Mg Materiał ziemny z drążenia szybów 61, Nadziarno z podsadzkowni 9, Złom żelaza i jego stopów 4, Niesegregowane odpady, podobne do komunalnych 2, Grunt z wykopów i pogłębiania 1,5 6 - Całość odpadów produkowanych przez kopalnie 83,2 W przypadku zakładów górniczych (tab. 2.2), najistotniejszą pozycją w zestawieniu odpadów jest materiał ziemny z drążenia szybów. Już od szeregu lat prace tego typu wykonywane są jedynie w ograniczonym zakresie. Aktualnie materiał ten pochodzi on z prac ziemnych związanych z drążeniem szybu wentylacyjnego R-XI dla ZG Rudna. Po zrealizowaniu tej inwestycji pozycja ta zniknie z zestawienia, powodując w znaczący sposób zmniejszenie ilości odpadów produkowanych przez kopalnie. 157

4 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... Najważniejsze odpady powstające w zakładach wzbogacania rud The most important wastes produced by concentrators Tablica 2.3. Table 2.3. Lp. Kod Rodzaj odpadu Masa odpadów, tys. Mg Odpady flotacyjne , Złom żelaza i jego stopów 4, Gruz budowlany 1, Odpady betonu i gruz z rozbiórek i remontów 1, Inne nie wymienione odpady 1, Niesegregowane odpady podobne do komunalnych 0,6 7 - Całość odpadów produkowanych przez zakłady wzbogacania rud ,5 W zakładach wzbogacania (tab. 2.3), poza odpadami flotacyjnymi, które są produkowane w znacznie większej ilości masie niż wszystkie, pozostałe odpady, najważniejszą pod względem ilościowym grupą odpadów jest złom żelaza i jego stopów. Jest to związane z intensywnie prowadzonymi pracami remontowymi i modernizacyjnymi parku maszynowego. Podobne jest pochodzenie pozostałych dwóch grup odpadów, tj. gruzu budowlanego oraz odpadów betonu i gruzu z rozbiórek. Tablica 2.4. Najważniejsze odpady powstające w hutach miedzi Legnica, Głogów i Cedynia Table 2.4. The most important wastes produced by Legnica and Głogów smelters Lp. Kod Rodzaj odpadu Masa odpadów, tys. Mg Żużel szybowy 794, Żużel granulowany z pieca elektrycznego 394, Odpad stały z odsiarczania gazów w instalacji IOS 72, Żużel z elektrociepłowni 50, Koncentrat Pb z mokrego odpylania gazów szybowych 43, Szlam wodorotlenków metali i inne szlamy po wytrąceniu metali z roztworów 30, Wymieszany gruz i materiały z rozbiórki 26,1 8 - Całość odpadów produkowanych przez huty 1475,2 Odpadami decydującymi o sumarycznej ilości odpadów produkowanych przez huty (tab. 2.4) są żużle szybowe oraz z żużle pieca elektrycznego. Produkowane są one w ilości ponad 1 mln Mg rocznie. Należy podkreślić, że większa ilość odpadów powstających w technologii pieca szybowego niż w technologii pieca zawiesinowego (żużle z pieca elektrycznego), nie jest związana z bardziej odpadotwórczym charakterem technologii pieca szybowego, a jedynie z faktem, iż tą technologią przerabiana jest większa ilość, w dodatku uboższego koncentratu Cu. W Hucie Miedzi Cedynia sumaryczna ilość powstających odpadów jest znikoma i wynosi około 2 tys. Mg. HM Cedynia jest zakładem przetwórczym, w którym produkuje się wyłącznie walcówkę miedzianą. Interesujący problem związany jest z odpadami z odsiarczania spalin w instalacji odsiarczania spalin IOS w HM Głogów. W instalacji tej odsiarczane są gazy pochodzące z dopalania tzw. gazów gardzielowych. Do niedawna ta grupa odpadów nie istniała, ponieważ 158

5 zakład nie posiadał instalacji odsiarczania. Dążenie do poprawy wskaźników emisji SO 2 spowodowało wybudowanie instalacji odsiarczania spalin i roczny przyrost masy odpadów tej grupy o ponad 70 tys. Mg. Wiążą się z tym zagadnienia konieczności rozbudowy składowiska i poszukiwania kierunków zagospodarowania tej grupy odpadów. Z przedstawionego przeglądu wynika, że odpadami, produkowanymi w największej ilości przez KGHM Polska Miedź S.A. są: - odpady flotacyjne, - żużle szybowe, - żużle z pieca elektrycznego, - odpad stały z instalacji IOS. W dalszej części niniejszego opracowania poszczególne grupy odpady zostaną omówione bardziej szczegółowo, że szczególnym zwróceniem uwagi na odpady flotacyjne. 3. Zasady zarządzania odpadami w KGHM Polska Miedź S.A. Specyfika przemysłu metali nieżelaznych, wynikająca z niskich zawartości metalu w rudach i obecności zwykle nieprzydatnej do produkcji wyrobów finalnych skały płonnej powoduje, że wdrożenie uznanych zasad produkcji bezodpadowej lub mało-odpadowej (Praca zbiorowa 2000) w głównym ciągu technologicznym jest zwykle niemożliwe lub możliwe jest jedynie w ograniczonym stopniu. Z praktyki światowej znane są jedynie nieliczne przykłady (Szuwarzyński, Kryza 1993), kiedy pozostałość po odzysku składników użytecznych jest w znaczącym stopniu wykorzystywana do produkcji innych wyrobów. Przyczyny takiego stanu rzeczy wynikają zwykle z dość nieokreślonego charakteru odpadów (mieszanina różnych skał), bardzo drobnego uziarnienia oraz ich ogromnej masy, powstającej przez wiele lat. Znane są co prawda techniki separacji poszczególnych składników, ale koszty związane z ich uzyskiwaniem w ten sposób oraz ich dalszym przerobem, a także jakość uzyskiwanych produktów, sprawiają, że postępowanie takie nie jest ekonomicznie uzasadnione. Bardzo wiele nadziei związanych było z rozwojem technologii przeróbczych i hydrometalurgicznych oraz zastosowaniem ich do przerobu odpadów. Szybko jednak okazało się, że po ponownej przeróbce istniejących odpadów, powstają odpady wtórne, które zwykle stanowią jeszcze większy problem środowiskowy. Z wymienionych przyczyn w przemyśle mineralnym nie ma więc zwykle możliwości uniknięcia powstawania odpadów ani znaczącego minimalizowania ich ilości. Wszystkie używane obecnie przez przemysł metali nieżelaznych technologie, nawet najnowocześniejsze technologie hydrometalurgiczne i bio-hydrometalurgiczne produkują odpady na tym samym poziomie ilościowym. Sytuacja w KGHM Polska Miedź S.A. nie odbiega od praktyki światowej. Przy istniejących uwarunkowaniach technicznych, środowiskowo-społecznych i ekonomicznych oraz masach produkowanych odpadów w KGHM Polska Miedź S.A. szczególnego znaczenia nabiera prowadzenie właściwego zarządzania powstającymi odpadami oraz ciągłe poszukiwanie sposób na ich zagospodarowanie. Ważne jest również przestrzeganie zasad produkcji mało- i bezodpadowej, szczególnie w odniesieniu do pozostałych grup odpadów. Zgodnie z wymogami obecnie obowiązującej ustawy o odpadach, Polska Miedź wprowadziła w swoich oddziałach obowiązek planowania i prowadzenia wszystkich realizowanych tam procesów w taki sposób aby: - zapobiegać powstawaniu odpadów lub minimalizować ich ilość, - w przypadkach kiedy nie jest to możliwe, zapewnić bezpieczny dla środowiska odzysk lub unieszkodliwienie odpadów. 159

6 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... Wprowadzenie w Polskiej Miedzi rozwiązań systemowych w zarządzaniu odpadami oraz konsekwentne ich przestrzeganie pozwoliło także na uzyskanie pewnego, sukcesu w zakresie zmniejszenia ilości powstających odpadów flotacyjnych. Było to możliwe dzięki zmniejszeniu zubożenia rudy na etapie eksploatacji górniczej, w wyniku czego zawartość Cu w urobku wzrosła. Stworzyło to także niezbędne podstawy dla poprawy jakości koncentratu flotacyjnego, co miało korzystny wpływ na ekonomikę przerobu hutniczego. Zarządzanie odpadami powstającymi w Oddziałach KGHM Polska Miedź SA prowadzone jest zgodnie z obowiązującymi w Polsce przepisami prawa ochrony środowiska. Wszystkie Oddziały posiadają stosowne uzgodnienia oraz wymagane zezwolenia organów administracji publicznej. Prowadzona jest jakościowa i ilościowa ewidencja odpadów oraz sprawozdawczość z zastosowaniem wymaganych dokumentów obrotu odpadami, odpady klasyfikowane są zgodnie z obowiązującym katalogiem odpadów. Wykonywane są systematycznie prace badawcze mające na celu opracowanie nowych kierunków utylizacji odpadów, zmniejszenia uciążliwości środowiska związanej ze składowaniem odpadów oraz zapewnienie właściwego monitoringu już istniejących składowisk. W celu spełnienia wszystkich wymagań wynikających z przepisów prawa, zasady gospodarki odpadami wewnątrz Oddziałów KGHM Polska Miedź SA regulowane są szczegółowo przez wewnętrzne instrukcje postępowania z odpadami, wprowadzane w formie zarządzeń Dyrektorów Oddziałów. W instrukcjach tych określane są dopuszczalne sposoby postępowania z poszczególnymi rodzajami odpadów, w tym zasady ich zbiórki, magazynowania i zagospodarowania, a także zasady eksploatacji posiadanych składowisk. Instrukcje określają szczegółowo kompetencje, obowiązki i odpowiedzialność konkretnych pracowników za poszczególne etapy gospodarowania odpadami, ich ewidencjonowanie, jak również wypełnianie nałożonych przepisami prawa obowiązków w stosunku do administracji publicznej (sprawozdawczość, składanie informacji, wnoszenie opłat, uzyskiwanie pozwoleń itp.). 4. Gospodarka odpadami w KGHM Polska Miedź S.A Odpady flotacyjne Rudy z poszczególnych kopalń są zróżnicowane pod względem składu chemicznego, mineralnego i petrograficznego. Z powodu stosunkowo drobnego uziarnienia minerałów miedzionośnych, wielkość ziaren odpadów flotacyjnych jest generalnie poniżej 0,3 mm. Zastosowanie procesu flotacji, jako metody wzbogacania sprawia, że odpady flotacyjne są mieszaniną piaskowca i skał węglanowych z jedynie niewielkimi pozostałościami minerałów siarczkowych. W tablicy 4.1 podano skład chemiczny opadów z poszczególnych zakładów wzbogacania (Mizera, Grotowski 2000). Odpady produkowane w poszczególnych rejonach, choć składają się z tych samych typów skał: piaskowce, łupki oraz skały węglanowe (dolomit i kalcyt) wykazują istotne zróżnicowanie. Różnica dotyczy udziałów ilościowych i charakteru poszczególnych skał. Odpady z O/ZWR Polkowice są przede wszystkim złożone ze skał węglanowych, a zwłaszcza dolomitu, w niewielkim stopniu z piaskowca i łupka. Głównym składnikiem odpadów z O/ZWR Rejon Lubin i Rudna jest piaskowiec, przy czym w odpadach rudniańskich jest go mniej i ma on inny charakter niż piaskowiec lubiński. Pozostałe składniki odpadów poza węglanami i łupkami to przede wszystkim minerały ilaste oraz pozostałości minerałów siarczkowych, takich jak, chalkozyn, bornit, piryt, chalkopiryt, kowelin, itd. (Grotowski i in. 1995). 160

7 Skład chemiczny odpadów flotacyjnych, 1999 Chemical composition of flotation tailings, 1999 year Tablica 4.1. Table 4.1. Lp. Składnik Jednostki Zawartość, % wag. O/ZWR Rejon Lubin O/ZWR Rejon Polkowice ZWR Rejon Rudna 1 SiO 2 % 68,20 19,63 55,46 2 CaO % 6,96 25,60 11,29 3 MgO % 3,97 3,60 5,32 4 Al 2O 3 % 4,63 5,29 4,13 5 K % 1,07 1,49 1,25 6 Na % 0,291 0,33 0,39 7 S c % 0,26 0,88 0,86 8 C c % 2,75 9,48 4,13 9 Fe % 0,52 0,54 0,52 10 Cu % 0,17 0,26 0,22 10 Pb % 0,05 0,025 0,04 11 As ppm Ag ppm Hg ppm 0,214 0, Cd ppm 0, Uziarnienie odpadów ze wszystkich zakładów wzbogacania jest mniejsze jak 0,3 mm i przedstawia się tak jak przedstawiono to w tablicy 4.2. Tablica 4.2. Skład ziarnowy odpadów flotacyjnych z O/ZWR Rejon Lubin, Polkowice i Rudna Table 4.2. Grain size distribution of tailings from Lubin, Polkowice and Rudna concentrators Klasa ziarnowa, Udział procentowy klasy ziarnowej, % wag. mm O/ZWR Rejon Lubin O/ZWR Rejon Polkowice O/ZWR Rejon Rudna Pow. 0,2 3,4-5,4 0,2 0,1 23,1-31,1 0,1 0,075 23,1 1,87 8,7 0,075 0,045 11,7 8,29 7,2 pon. 0,045 38,7 89,84 47,6 Zdecydowanie najdrobniejsze są odpady z O/ZWR Rejon Polkowice, a uziarnienie odpadów z zakładów Rudna i Lubin jest zbliżone. Ponieważ odpady lubińskie mają najwyższą zawartość SiO 2 są one potencjalnie najatrakcyjniejszym materiałem do celów budowlanych. Z pewnym uproszczeniem można stwierdzić, że odpady flotacyjne są mieszaniną drobno zmielonego piasku i skał węglanowych, a zwłaszcza dolomitu, z niewielką ilością siarczków metali i innych minerałów użytecznych. Stąd też dotychczasowe prace nad gospodarczym wykorzystaniem odpadów dotyczyły generalnie dwu zagadnień: Odzysku zawartych w odpadach minerałów użytecznych. Wykorzystania odpadów jako zastępnika piasku i/lub dolomitu. Niezależnie od wszystkich prowadzonych prac nad utylizacją odpadów flotacyjnych, kwestią nadrzędną jest zapewnienie bezpiecznego sposobu ich składowania. Zarówno 161

8 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... własności odpadów (Goszcz i in. 1993), jak i przyjęte zasady składowania zapewniają bezpieczne pod względem środowiskowym i technicznym składowanie odpadów flotacyjnych Możliwości wykorzystania odpadów flotacyjnych jako ubogiej rudy W początkowym okresie eksploatacji zakładów wzbogacania, kiedy technologia nie była jeszcze dostatecznie dobrze opanowana, straty miedzi w odpadach były znacznie większe niż obecnie. Spowodowało to naturalne zainteresowanie zagadnieniem odzysku miedzi i srebra z odpadów flotacyjnych. W latach siedemdziesiątych badania takie przeprowadził Zakład Doświadczalny z Lubina zarówno w odniesieniu do odpadów z zakładu wzbogacania Lena jak i ze składowiska odpadów Gilów. W tym ostatnim przypadku, zarówno w badaniach laboratoryjnych i w próbie przemysłowej stwierdzono możliwość odzysku 68 % miedzi w postaci ubogiego koncentratu z odpadów zawierających średnio 0,3 % Cu a całe przedsięwzięcie okazało się nierentowne (Grotowski i in. 1995). W drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych zagadnieniem odzysku miedzi z odpadów ZWR Konrad zajmowała się kanadyjska firma KER, przy współpracy CBPM Cuprum. Opracowano dwie technologie odzysku Cu i Ag z odpadów: flotacyjną i ługowania cyjankowego. Na etapie badań laboratoryjnych, przy wykorzystaniu tradycyjnego schematu wzbogacania z zastosowaniem kolumn flotacyjnych uzyskano koncentrat o zawartości miedzi %, z uzyskiem % (Mizera, Grotowski 2000). Wyniki te należy uznać za bardzo dobre, jednakże w dalszych badaniach, prowadzonych w skali pilotowej, wyniki te nie potwierdziły się. Dlatego też opracowano również technologię ługowania cyjankowego odpadów, z regeneracją cyjanków podczas elektrolizy miedzi i srebra, która została potwierdzona w ruchu ciągłym w skali ćwierć-technicznej. Mimo nowatorskiego charakteru technologii uzyskano bardzo dobre wyniki, jednakże z uwagi na konieczność stosowania dużych objętości roztworów cyjankowych w gęsto zaludnionym obszarze oraz niedopracowane zagadnienia ekonomiczne nie została podjęta decyzja o jej stosowaniu (Chmielewski, Grotowski 1995). Ponadto, najpoważniejszą słabością tej, jak i zresztą wszystkich innych proponowanych do tej pory technologii odzysku minerałów użytecznych był nie rozwiązany problem wykorzystania odpadów po procesie odzysku Możliwości wykorzystania odpadów flotacyjnych do produkcji materiałów budowlanych Skład chemiczny odpadów flotacyjnych, w których przeważającym składnikiem jest SiO 2 i CaO sugeruje ich wykorzystanie w budownictwie. Stąd też badania takie rozpoczęto już w latach sześćdziesiątych od określenia możliwości wykorzystania odpadów flotacyjnych z ZG Konrad do produkcji cementu. Wstępne badania potwierdziły, że odpady cechują się co prawda bardzo korzystnym uziarnieniem i nie wymagają domielania, ale posiadają stosunkowo niski moduł krzemionkowy, bardzo wysoki moduł glinowy i zbyt wysoką zawartość tlenku magnezu. Dla uzyskania zadawalających parametrów cementu, konieczne okazało się skorygowanie składu materiału wsadowego, co spowodowało zasadnicze obniżenie opłacalności produkcji cementu (Nawrocki i in. 1987). Badania nad możliwością wykorzystania odpadów do produkcji kruszyw porowatych metodą aglomeracji wykazały, że jest to możliwe po niewielkiej korekcie składu krzemionką i szlamem gliniastym. Głównym ograniczeniem uruchomienia produkcji była wówczas skala przedsięwzięcia. Przyjmując, że zakład pracowałby na potrzeby byłych województw wałbrzyskiego, wrocławskiego, legnickiego, jeleniogórskiego, leszczyńskiego, poznańskiego 162

9 i zielonogórskiego, wykorzystanie odpadów byłoby na poziomie co najwyżej m 3 w skali rocznej, tj. około 3 % produkowanych rocznie odpadów (Woźniakowski 1979). Interesujące były dotychczasowe próby zastosowania frakcji piaskowcowej odpadów do produkcji betonu komórkowego. Adaptowano w tym celu oryginalną polską metodę UNIPOL. Do celów badawczych odpady pobrano z plaży składowiska "Żelazny Most", domielono do uziarnienia 80 % poniżej 0,06 mm, zmieszano ze spoiwem UNIPOL i ze środkami spulchniającymi, uzyskując tak zwaną masę zarobową do produkcji betonu komórkowego (Woźniakowski 1979). Uzyskany beton komórkowy spełniał wymagania norm, a przeprowadzona analiza ekonomiczna wykazała, że produkcja betonu komórkowego z odpadów flotacyjnych w każdym wariancie byłaby bardziej opłacalna niż z piasku naturalnego. Opracowano także technologię produkcji pianobetonu z odpadów flotacyjnych typu węglanowego. Na stosowanie odpadów flotacyjnych w budownictwie uzyskano atest Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie. Mankamentem obydwu kierunków utylizacji jest fakt, że w najlepszym razie można by wykorzystać kilkaset tysięcy ton odpadów rocznie. W latach osiemdziesiątych podjęto próbę wykorzystania odpadów w połączeniu z popiołami z elektrociepłowni, do produkcji nowego materiału budowlanego, który może służyć do wyrobu tzw. betonitów górniczych. Betonity górnicze wykonane z tego materiału są tańsze, a także lżejsze o około 30 % od tradycyjnych wyrobów ze żwirobetonu, przy zbliżonych parametrach wytrzymałościowych, dzięki czemu budowa konstrukcji górniczych jest znacznie łatwiejsza. Odpady mogą być także dodawane do betonu ciężkiego dla zmniejszenia jego porowatości. Przeprowadzono również z wynikiem pozytywnym próby zastosowania odpadów flotacyjnych jako tzw. mączki mineralnej - składnika mas bitumicznych do budowy dróg. Wykonana jeszcze w latach siedemdziesiątych ocena ekonomiczna wskazywała na opłacalność produkcji. Roczne zapotrzebowanie na mączkę mineralną w skali całego kraju szacowano w latach osiemdziesiątych na 2,4 mln Mg (Woźniakowski 1979). Interesującym sposobem wykorzystania odpadów flotacyjnych jest zastosowanie ich do neutralizacji odpadowego kwasu siarkowego z hut miedzi. Jeszcze do niedawna cała ilość odpadowego kwasu neutralizowana była wapnem, co pociągało za sobą określone koszty związane z zakupem i transportem wapna. Instytut Chemii Nieorganicznej w Gliwicach, przy współpracy z CBPM Cuprum, przeprowadził w 1993 roku badania nad wykorzystaniem drobnoziarnistych odpadów z ZWR Polkowice do neutralizacji odpadowego kwasu siarkowego (Mizera 1994). Możliwe byłoby także wykorzystanie w tym celu odpadów flotacyjnych z innych zakładów wzbogacania, jednakże odpady O/ZWR Rejon Polkowice najlepiej nadają się do tego celu, z uwagi na największą zawartość węglanów. W oparciu o pozytywne wyniki tych badań wykonano w O/ZWR Rejon "Polkowice" instalację pilotową neutralizacji kwasu, o zdolności przerobu 100 Mg/dobę kwasu siarkowego. Rozruch instalacji nastąpił w drugiej połowie 1996 roku, a uzyskane wyniki potwierdziły słuszność założeń koncepcyjnych Zastosowanie odpadów flotacyjnych w drogownictwie W związku z opracowywanym programem budowy autostrad w roku 1996 przeprowadzono ponowne badania nad możliwościami wykorzystania odpadów flotacyjnych w drogownictwie. Badania te zakończyły się pozytywnymi wynikami i w tablicy 4.3 podano jakiego rzędu ilości 163

10 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... odpadów można by wykorzystać do poszczególnych robót (Mizera, Stypułkowski 1996; Stypułkowski i in. 1996). Należy zwrócić uwagę, że stosowanie odpadów w budownictwie drogowym jest bezpieczne dla środowiska, ponieważ wyniki przeprowadzonych badań i ekspertyz wskazują, że stosowanie odpadów flotacyjnych w budownictwie drogowym nie spowoduje: wyługowania pierwiastków metalicznych w stopniu zagrażającym skażeniem wód gruntowych; emanacji pierwiastków promieniotwórczych w stopniu zagrażającym środowisku i ludności. Przeprowadzona analiza ekonomiczna wykazała wysoką atrakcyjność koncepcji wykorzystania odpadów flotacyjnych w budownictwie drogowym. Wszystkie analizowane warianty charakteryzowały się krótkimi okresami spłaty inwestycji, z reguły poniżej trzech latach, i dużymi wartościami wewnętrznej stopy zwrotu (Stypułkowski, Nierzewska 1996). Zastosowanie odpadów flotacyjnych w budownictwie drogowym Application of flotation tailings in road construction Tablica 4.3. Table 4.3. Rodzaj robót drogowych Potrzebna ilość odpadów Nasypy drogowe 12 m wysokości, 1 mb długości, droga III klasy 18 Mg/mb Nasypy drogowe 1m wysokości, 1 mb długości autostrada 30 Mg/mb Warstwa ulepszona podłoża, stabilizacja emulsją 0,2 m grubości 0,38 Mg/m 2 Podbudowy stabilizowane mechanicznie 0,2 m 0,030 Mg/m 2 Masa mineralno-asfaltowa na podbudowy dla średniego ruchu, 0,10 m grubości 0,100 Mg/m 2 Beton asfaltowy 0,10 m grubości 0,070 Mg/m 2 Zapotrzebowanie odpadów na 1 km drogi III klasy do nasypu o wysokości 1 m oraz Mg w konstrukcji nawierzchni dla ruchu bardzo ciężkiego Zapotrzebowanie odpadów do budowy 1 km autostrady z nasypem 1 m wysokości Mg Wymienione względy skłaniają do podjęcia dalszych działań w celu doprowadzenia do uzyskania niezbędnych atestów i szerokiego zastosowania odpadów flotacyjnych w drogownictwie. Jest to tym bardziej uzasadnione, że z przeprowadzonego bilansu zapotrzebowania na materiały do budowy autostrad, dróg szybkiego ruchu i dróg lokalnych w regionie wynika, że istnieje realna możliwość gospodarczego wykorzystania odpadów gruboziarnistych, w ilości rzędu 1,8 mln Mg/rok. Obserwowane w ostatnich latach zahamowania w programie budowy autostrad nie pozwalają oczekiwać, że w najbliższej przyszłości będzie możliwe wykorzystanie nawet tej, stosunkowo niewielkiej części odpadów flotacyjnych Zastosowanie odpadów flotacyjnych w górnictwie Lityfikacja Interesującą koncepcją wykorzystania odpadów flotacyjnych, zaproponowaną w drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych, była tzw. technologia lityfikacji (Opracowanie zbiorowe 2000). Miała ona umożliwić zagospodarowanie najdrobniejszej frakcji odpadów flotacyjnych poprzez wtłoczenie ich do trzeciorzędowych warstw górnego miocenu (nadwęglowych), z zachowaniem istniejącego układu litologicznego. Niestety, jak wykazały przeprowadzone próby nie uzyskano założonych parametrów jakości materiału podsadzkowego, gęstości 164

11 materiału lityfikacyjnego, a ilość drobnoziarnistego materiału, którą można było wtłoczyć do danego otworu okazała się wielokrotnie mniejsza od przewidywanej. Praktycznie przekreśla to możliwość zastosowania tej metody gospodarczego wykorzystania odpadów. Niepowodzenie wykonanych prób autorzy upatrują w trudnościach z uzyskaniem wymaganych parametrów mieszaniny litifikującej, nieodpowiednej konstrukcji otworów oraz niewłaściwej dobranej głębokości otworów lityfikacyjnych. Dosadzanie zrobów zawałowych Objętość powstających w ciągu roku pustek poeksploatacyjnych na terenie LGOM szacowana jest na około 10 mln m 3. Zdecydowana większość pustek poeksploatacyjnych powstała i powstaje w technologiach eksploatacji bez użycia podsadzki. Do niedawna likwidacja zrobów realizowana była przez zawał skał stropowych, wywołany technologicznie. Trudności z uzyskaniem pełnego podparcia stropu zawałem technologicznym spowodowały, że od kilku lat powszechnie stosowany jest system z łagodnym ugięciem skał stropowych na filarach resztkowych. Potwierdzone występowanie pustek wewnątrz gruzowiska wieloletniego zawału oraz znacznych objętości pustek, powstających w trakcie bieżącej eksploatacji złoża rud miedzi powoduje, że technologia dosadzania zrobów zawałowych, zarówno starych jak i powstających na bieżąco, ma bardzo duże szanse na jej zastosowanie w skali przemysłowej (Dębkowski i in. 1996). Technologia dosadzania (doszczelniania) zrobów drobną frakcją odpadów flotacyjnych jest technologią nową w kopalniach LGOM. Znane rozwiązania zarówno krajowe (np. technologia zawiesiny wodno-popiołowej w GŚZW) jak i zagraniczne, z uwagi na odmienne warunki geologiczno-górnicze, mogą być wykorzystywane jedynie w niewielkim zakresie. Stąd też wdrożenie tej technologii w warunkach kopalń LGOM wymagać będzie przeprowadzenia eksperymentu dosadzania w skali półtechnicznej, z wykorzystaniem instalacji pilotowej. Obecnie prowadzone są prace badawcze i koncepcyjne, dotyczące technologii doszczelniania bieżąco powstających zrobów z wykorzystaniem tzw. pasty. Z uwagi na ilość możliwych do zagospodarowania odpadów flotacyjnych technologia pasty jest szczególnie interesująca. Technologia ta jest stosowana w Niemczech, Australii, RPA i w Kanadzie. Mimo wysokich nakładów inwestycyjnych na wybudowanie instalacji do wytwarzania i transportu pasty do zrobów oraz znaczących kosztów eksploatacyjnych, technologia ta znajduje coraz szersze zastosowania w górnictwie światowym. Jest to spowodowane coraz bardziej restrykcyjnym ustawodawstwem w zakresie ochrony środowiska w tych krajach. Zmusza to także do ciągłego podejmowania działań w kierunku modernizacji technologii pasty, zwłaszcza w zakresie wytwarzania zagęszczonej zawiesiny materiałów drobnoziarnistych, tj. znaczącego ich odwodnienia. Dotychczas w instalacjach do wytwarzania pasty stosowano tzw. system PPSM (np. kopalnia złota Macassa w Kanadzie) oraz filtry próżniowe lub ciśnieniowe (np. kopalnie Valsum i Monopol w Niemczech oraz Louvicourt w Kanadzie). Obecnie w Kanadzie wdrażany jest nowy system odwadniania odpadów, oparty na tzw., zbiornikach fluidyzacyjnych (np. kopalnia Myra Fells na wyspie Vancouver). W zbiornikach tych następuje przyśpieszona sedymentacja ziarn odpadów ze wzbogacania, połączona z systematycznym odwadnianiem, a następnie upłynnianiem przy pomocy sprężonego powietrza. Uważa się, że przy spełnieniu wymogów ekonomicznych i pozytywnych wynikach badań w instalacji pilotowej, właśnie ta odmiana technologii pasty powinna znaleźć zastosowanie w warunkach kopalń LGOM. Na podstawie wstępnych wyników badań i opracowanych założeń eksploatacji przemysłowej szacowano, że w technologii dosadzania starych zrobów zawałowych będzie 165

12 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... można wykorzystać około 1,7 3,5 mln Mg /rok, zwłaszcza drobnoziarnistych odpadów flotacji (2,0 4,0 mln m 3 /rok mieszaniny doszczelniającej). Odpady te mogą być również wykorzystywane w technologii dosadzania (doszczelniania) bieżąco powstających zrobów przy zastosowaniu tzw. pasty (Butra i in. 1998). Będąca do wykorzystania w tym przypadku wielkość pustki w zrobach szacowana jest na co najmniej 4,0 5,0 mln m 3. Przy takim założeniu i przy gęstości pasty równej około 1,8 2,0 Mg/m 3 możliwe byłoby zagospodarowanie około 4,5 5,5 mln Mg odpadów/rok. Wyniki prób pilotowych nie potwierdziły jednak tych założeń. Obecnie trwają prace nad poprawą wskaźników doszczelaniania. Podsadzanie pustek poeksploatacyjnych Można szacować, że w najbliższych latach zapotrzebowanie na materiał podsadzkowy w LGOM kształtować się będzie na poziomie około 2,5 3,0 mln m 3 /rok. Istniejące korzystne krajowe i zagraniczne doświadczenia w zakresie wykorzystywania odpadów drobnoziarnistych do podsadzania zrobów, pozwalają wskazać na technologie podsadzkowe jako kolejną możliwość przemysłowego zagospodarowania odpadów flotacyjnych w warunkach kopalń LGOM. Wśród rozwiązań, które rokują największe szanse realizacji wyróżnia się podsadzkę zestaloną i podsadzkę hydrauliczną. Co korzystne, układ technologiczny przygotowania mieszaniny podsadzki hydraulicznej na bazie odpadów flotacyjnych jest analogiczny jak dla piasku podsadzkowego. Przy założeniu, że do podsadzki hydraulicznej wykorzystywane będą tylko odpady flotacyjne z przeróbki rudy piaskowcowej, w ilości odpowiadającej zapotrzebowaniu kopalń LGOM na materiał podsadzkowy, tj. około 2,5 3,0 mln m 3 /rok, ilość zagospodarowanych odpadów kształtować się będzie na poziomie 4,0 4,8 mln Mg/rok, co wyczerpuje około 80 % rocznej produkcji gruboziarnistych odpadów flotacji (powyżej 0,075 mm) (Butra i in. 1998). Alternatywnym rozwiązaniem zagospodarowania odpadów flotacyjnych w technologiach podsadzkowych jest podsadzka zestalana. Dla warunków kopalń LGOM rozważa się możliwość jej zastosowania w dwóch odmianach, tj. jako: podsadzkę zestalaną o wytrzymałości 0,5 1,0 MPa (stabilizowaną), dla obecnie stosowanych systemów eksploatacji; podsadzkę zestalaną o wytrzymałości 3,0 4,0 MPa (utwardzoną) dla nowej generacji systemów eksploatacji, np. systemów filarów przemiennych. Względy ekonomiczne wskazują, że może być zastosowany pierwszy z wariantów, tj. o minimalnych parametrach wytrzymałościowych. Wynika to między innymi z konieczności wprowadzenia najmniejszych zmian modyfikujących sprawdzone systemy wybierania złoża rud miedzi na podsadzkę. W przypadku potwierdzenia przydatności tego typu podsadzki w warunkach LGOM, zostaną przeanalizowane ewentualne zmiany technologiczne w sposobach wybierania, przy zastosowaniu podsadzki o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych. Układ technologiczny przygotowania mieszaniny do podsadzki zestalanej i dosadzania zrobów jest bardzo podobny i składa się z kilku węzłów: węzła zagęszczania odpadów flotacyjnych; węzła przygotowania wodnej zawiesiny materiałów wiążących (cement, popioły lotne); węzła przygotowania wodnej zawiesiny materiałów modyfikujących i wypełniaczy (np. odpadów poneutralizacyjnych), przy czym nie jest on niezbędnym elementem ciągu technologicznego; węzła przygotowania mieszaniny końcowej (wieloskładnikowej). 166

13 Przy założeniu, że zapotrzebowanie kopalń na materiał podsadzkowy kształtuje się na poziomie około 2,5 3,0 mln m 3 /rok, ilość odpadów, jaką będzie można zagospodarować w technologii podsadzki zestalanej wyniesie około 2,2 2,6 mln Mg/rok. Obecnie kontynuowane są prace mające za zadania doprowadzenie do wykorzystania odpadów flotacyjnych do podsadzania wyrobisk Zastosowanie odpadów flotacyjnych w budownictwie hydrotechnicznym Przeprowadzone do tej pory badania pozwoliły na zastosowanie odpadów flotacyjnych na dużą skalę w budownictwie hydrotechnicznym. Obecnie, ponad 70 % ilości produkowanych odpadów flotacyjnych wykorzystywanych jest do rozbudowy składowiska Żelazny Most. Frakcja gruboziarnista już od kilkunastu lat wykorzystywana jest do nadbudowy zapór składowiska, dzięki czemu unika się konieczności eksploatacji złóż piasku. Od połowy 1997 roku rozpoczęto stosowanie najdrobniejszej frakcji odpadów do zapewnienia kolmatacji dna zbiornika. W tym celu drobnoziarniste odpady z O/ZWR Rejon "Polkowice", doprowadzane są selektywnym systemem hydrotransportu w głąb czaszy składowiska uszczelniając jego dno. Dodatkowo, w postępującym procesie uszczelniania podłoża biorą udział najdrobniejsze frakcje odpadów z rud piaskowcowych, osadzające się na obrzeżu plaż i w akwenie. Uszczelnienia czaszy dokonuje się w celu eliminacji infiltracji zmineralizowanych wód nadosadowych w podłoże składowiska. Proces ten, w przypadku braku przeciwdziałań, mógłby spowodować wielkoobszarowe zanieczyszczenie użytkowych poziomów wód podziemnych, jak również niekorzystne zmiany stosunków wodnych w glebach Gospodarka żużlami miedziowymi Żużle miedziowe, tj. żużel szybowy i żużel granulowany powstają w procesie pirometalurgicznego przerobu koncentratów miedziowych w Hutach Miedzi Legnica i Głogów I i II, stanowiąc drugi, co do ilości, rodzaj odpadów z przemysłu miedziowego. Obecnie prawie cała roczna produkcja żużli pomiedziowych z HM Głogów jest wykorzystywana gospodarczo, a ponieważ od kilku lat zapotrzebowanie na żużel granulowany przewyższa jego produkcję, istniejące zwałowiska ulegają stopniowej likwidacji Własności żużla szybowego Żużel szybowy jest bezpostaciowym szkliwem, o twardości 6,0 7,3 w skali Mosha, gęstości 3,2 3,4 g/cm 3, w którym znajdują się wtrącenia tlenków metali, a także (sporadycznie) ziarna metalu, najczęściej stopu miedzi z żelazem i ołowiem, o rozmiarach rzędu kilku mikrometrów. Obok form bezpostaciowych występują również formy krystaliczne, których podstawowymi składnikami są krzemiany i glinokrzemiany wapnia i magnezu (Muszer 1996). Skład chemiczny żużla szybowego (Ciurla, Mizera 1991; Basińska i in. 1993), podano w tablicy 4.4. Żużel szybowy charakteryzuje się: całkowitą odpornością na rozpad krzemianowy i żelazawy; twardością w skali Mosha od 6,0 do 7,3; nasiąkliwością od 0,41 % do 1,14 %; gęstością nasypową w stanie zagęszczonym (dla frakcji mm) od 1568 kg/m 3 do 1900 kg/m 3 ; 167

14 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... wskaźnikiem rozkruszenia (dla frakcji mm) od 1,03 % do 1,28 %; zawartością siarki w przeliczeniu na SO 3 od 0,24 % do 1,18 %; niskim sumarycznym stężeniem metali (Pb, Cu, Cd, As, Cr) w związkach rozpuszczalnych w wodzie, od 0,24 do 12,70 mg/kg żużla. Tablica 4.4. Skład chemiczny żużla szybowego z Huty Miedzi Głogów I, (Basińska i in. 1993; Butra i in. 1998) Table 4.4. Chemical composition of shaft slag from Głogów I copper smelter Składnik Zawartość, % Składnik Zawartość, ppm SiO ,3 Ni CaO 15,18 20 Cr 510 Fe 2O 3 9,3 11,3 Co Al 2O 3 11,0 13,95 Mo 296 MgO 7,3 9,6 Sn 18 S 0,17 0,8 Ag Zn 0,26 0,74 V 836 Pb 0,12 0,29 As 120 Cu 0,16 0,57 Au 2 Cd 5 Re 1 2 Skład ziarnowy żużla szybowego w badanych próbkach z produkcji kruszyw drogowych, nie ulega większym wahaniom. Dominują frakcje mm, stanowiąc od 66,1 do 94,6 % masy próbki. Zawartość ziaren o średnicach mniejszych od 20 mm waha się w granicach od 2,9 do 16,6 %, a o średnicach większych od 50 mm dochodzi do 29,1 %. Jest to materiał, który pod względem charakterystyk fizyko-mechanicznych można zaliczyć do skał litych II klasy, o dużej twardości, małej podatności na rozkruszanie, bardzo małej ścieralności i nasiąkliwości. Wykazuje minimalną ługowalność wodą. Suma metali przechodzących do roztworu w procesie ługowania statycznego i dynamicznego jest bardzo niska, stanowiąc 0,13 % wartości dopuszczalnej. Jest całkowicie odporny na rozpad chemiczny i działanie NaCl w warunkach zmiennych cykli mrozowych. Z punktu widzenia wymagań ochrony środowiska istotne jest, że żaden z badanych parametrów nie przekracza dopuszczalnych wartości podanych w decyzji zezwalającej na gospodarcze wykorzystanie żużla szybowego i nie ma żadnych przeciwwskazań do stosowania tego materiału w budownictwie drogowym Własności żużla granulowanego Żużel granulowany jest syntetycznym materiałem amorficznym o twardości 6 8 w skali Mosha, gęstości 2,6 3,2 g/cm 3, w którym SiO 2 jest związany w postaci kompleksowych związków krzemu. Nie zawiera więc wolnej krzemionki, cząstek metali, soli kwasów oraz składników rozpuszczalnych w wodzie i jest odporny na działanie mrozu. Skład chemiczny żużla granulowanego (Basińska i in. 1993) podano w tablicy 4.5. Żużel granulowany charakteryzuje się: gęstością nasypową w stanie zagęszczonym od 1,550 kg/m 3 do 1,890 kg/m 3 ; zawartością siarki w przeliczeniu na SO 3 od 0,09 % do 0,72 %; 168

15 znaczną rozpiętością wyników w zakresie sumarycznego stężenia metali (Pb, Cu, Cd, As, Cr) w związkach rozpuszczalnych w wodzie, w granicach od 0,56 do 239,11 mg/kg żużla. Tablica 4.5. Skład chemiczny żużla granulowanego z Huty Miedzi Głogów II, (Basińska i in. 1993) Table 4.5. Chemical composition of granulated slag form Głogów II copper smelter Składnik Zawartość, % Składnik Zawartość, % Pb 0,89 Zn 0,59 Cu 0,63 Ag 6 g/mg As 0,007 Fe 5,39 Na 2O 0,67 Ni 0,01 Co 0,04 S (og) 0,021 K 2O 3, Wykorzystanie żużli miedziowych Wykorzystanie żużli miedziowych jako kruszywa Kruszywo z żużla szybowego produkowane jest na dużą skalę kruszywo zarówno w HM Głogów jak i Legnica przez przedsiębiorstwo Kopalnie Surowców Skalnych w Złotoryi i jest ono wykorzystywane przede wszystkim do budowy dróg w Polsce południowozachodniej. Kruszywo to posiada niezbędne aprobaty techniczne (Duszyński, Rowińska 1996) i znajduje szeroki zbyt. Obecnie KGHM Metale S.A. podjęło działania w celu uruchomienia dużej linii przerobu żużla szybowego w HM Głogów. Wykorzystanie żużli miedziowych do rekultywacji Przeprowadzone badania wykazały także możliwość wykorzystania żużla do przeprowadzania rekultywacji wyrobisk. W latach przeprowadzono rekultywację odkrywek po eksploatacji gliny i piasku, położonych w rejonie Głogowa. W tym celu, wykorzystano łącznie około 2 mln Mg żużla (Mizera, Nierzewska 1999). Wyrobiska zostały odpowiednio przygotowane poprzez izolację dna i zboczy naturalnymi materiałami nieprzepuszczalnymi - wyrobisko Paulinów lub geomembraną wyrobisko Wróblin Głogowski, a po ich wypełnieniu i izolacji od powierzchni, odtworzono warstwę glebową i teren zalesiono. Wokół zrekultywowanych wyrobisk utworzono sieć piezometrów, pozwalających na kontrolowanie jakości wód podziemnych. Wykorzystanie żużli miedziowych w budownictwie hydrotechnicznym Żużel szybowy z powodzeniem może być stosowany w budownictwie hydrotechnicznym i do umocnień brzegowych. W takich przypadkach, zgodnie z zaleceniami Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej w Warszawie, w konstrukcji wału należy przewidzieć, izolowanie masywu żużlowego warstwami gliny (0,5 m) i ziemi urodzajnej (0,2 m) oraz ochronę powierzchni przed erozją wodną, poprzez jej obsianie mieszankami traw. 169

16 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... Decyzja Wojewody Legnickiego z r. (nr SR IX 7650/21/98) w sprawie zezwolenia na wykorzystywanie żużla szybowego i granulowanego do rekonstrukcji i budowy obiektów hydrotechnicznych, w tym wałów przeciwpowodziowych, skarp itp., a także do budowy dróg nieutwardzonych, szczególnie dróg gruntowych o nawierzchniach ulepszonych oraz dróg lokalnych o nawierzchniach nie wymagających utrwaleń, stworzyła duże możliwości dla wykorzystywania żużli hutniczych również w budownictwie hydrotechnicznym. Oceniając pozytywnie stan gospodarczego wykorzystania żużli pomiedziowych z HM Głogów, należy zwrócić uwagę na perspektywiczne możliwości dużego ich wykorzystania w budownictwie hydrotechnicznym, do budowy obwałowań i umacniania linii brzegowej rzek, zwłaszcza Odry. Istnieją również możliwości zwiększenia udziału żużla granulowanego w podsadzce hydraulicznej w kopalniach rud miedzi. Inne kierunki wykorzystania żużli miedziowych Przeprowadzone z wynikiem pozytywnym badania pozwalają także na stosowanie żużla granulowanego w procesach podsadzania oraz jako materiału ściernego (Mizera, Basińska 1995). Żużel granulowany od roku 1992 stosowany jest jako dodatek do podsadzki hydraulicznej w Zakładach Górniczych Rudna (300 tys. Mg rocznie). Badania związane z dopuszczeniem żużla granulowanego jako dodatku do podsadzki wykonano w CBPM Cuprum (Butra i in. 1998). Ważnym zastosowaniem jest też wykorzystanie żużla granulowanego jako ścierniwa do czyszczenia różnych powierzchni metodą strumieniowo-ścierną. Materiały odpadowe powstające w procesie produkcji ścierniwa (odsiew podziarna) i zużyte ścierniwo (po procesie piaskowania powierzchni), zawierające dodatkowo rdzę oraz resztki farb i złomu i inne, po oddzieleniu zanieczyszczeń, które stanowią 0,5 % jego masy, są wykorzystywane jako dodatek do materiałów podsadzkowych (Butra i in. 1998) Gospodarka odpadami z Instalacji Odsiarczania Spalin Odpady powstają w instalacji odsiarczania gazów odlotowych z elektrociepłowni HM Głogów I, gdzie dopalane są gazy gardzielowe z pieca szybowego. Do odsiarczania gazów zastosowano metodę półsuchą, w której dwutlenek siarki wyłapywany jest za pomocą mleka wapiennego. Wybrano tę metodę usuwania dwutlenku siarki, ponieważ produkcja kwasu siarkowego z tych gazów byłaby nieuzasadniona z powodu zbyt niskiego stężenia SO 2. Rocznie w instalacji powstaje około 72 tys. odpadów z odsiarczania IOS, które w całości gromadzone się na składowisku odpadów przemysłowych Biechów. W tablicy 4.6 podano typowy skład chemiczny tych odpadów oraz ważniejsze własności fizyczne, a w tablicy 4.7 parametry wyciągu wodnego, uzyskanego z ługowania odpadów z IOS (Grotowski i in. 2000). Skład tych odpadów nie odbiega w sposób istotny od innych odpadów uzyskiwanych w instalacjach odsiarczania gazów. Uwagę zwraca jedynie nieco większa zawartość rozpuszczalnych metali ciężkich w porównaniu z typowym odpadem z odsiarczania. Szczególnie widoczna jest podwyższona zawartość arsenu i ołowiu w wyciągu wodnym. Z uwagi na dość dużą ilość produkowanych odpadów intensywnie poszukiwano kierunków ich zagospodarowania, aby uniknąć składowania całej masy odpadów na składowisku. Znanych jest wiele pozytywnych przykładów zagospodarowania odpadów z odsiarczania. Są one przede wszystkim związane z zawartością w odpadzie gipsu i nieprzereagowanego wapna. W badaniach prowadzonych w KGHM Polska Miedź S.A. skupiono się przede wszystkim na wykorzystaniu znajdującego się w odpadach wapna oraz zbadano możliwości wykorzystania 170

17 ich w procesach hutniczych, jako dodatku do podsadzki hydraulicznej i zestalanej, produkcji granulatów do wykorzystania w technologiach podsadzkowych i budownictwie, zastosowania w instalacjach mokrego odsiarczania spalin. Skład chemiczny i ważniejsze własności fizyczne odpadów z IOS Chemical composition and more important physical properties of IOS waste Tablica 4.6. Table 4.6. Parametr Jednostka Wartość Skład chemiczny Ca(OH) 2 % 25,50-39,09 CaSO 3*0,5H 2O % 31,71-42,19 CaSO 4*2H 2O % 12,74-14,34 CaCO 3 % 9,77-10,61 As % 0,012-0,060 Zn % 0,018 Cu ppm Ni ppm <12 Pb % 0,019-0,024 Hg ppm 15,4-16,2 Cd ppm 5 Cr ppm <25 Mo ppm <12 Fe % 0,24-0,28 Sb % <0,05 Mn % 0,012-0,013 C org % 0,19-0,20 Ca % 37,3-38,5 Cl % 0,53-0,65 Al 2O 3 % 0,45-0,68 SiO 2 % 0,94-1,15 MgO % 0,77-1,12 K % 0,034-0,046 Na % 0,071-0,085 CaO aktywne % 13,75-18,18 Straty prażenia % 12,10-17,40 Własności fizyczne Gęstość nasypowa Mg/m 3 0,632-0,778 Gęstość właściwa Mg/m 3 2,35 Gęstość nasypowa po ubiciu Mg/m 3 0,993-1,22 Gęstość w stanie zbrylonym Mg/m 3 1,107-1,130 Higroskopijność po wysuszeniu % 5,1 (105 o C) Kąt zsypu o 38 Kąt nasypu o 47 Temperatura początku o C mięknięcia Temperatura mięknięcia o C Temperatura topnienia o C

18 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... Własności wyciągu wodnego odpadu z IOS Properties of water leachate prepared from IOS waste Tablica 4.7. Table 4.7. Parametr Jednostka Wartość Odczyn ph 12,3-12,5 Zasadowość F mval/dm 3 43,6-45,8 Zasadowość ogólna mval/dm 3 45,4-47,4 Fe mg/dm 3 0,18-0,33 As mg/dm 3 0,13-0,32 Zn mg/dm 3 0,13-0,25 Cu mg/dm 3 0,11-0,16 Ni mg/dm 3 <0,05 Pb mg/dm 3 0,43-0,63 Hg mg/dm 3 <0,0025 Cd mg/dm 3 <0,02 Cr mg/dm 3 <0,12 C org mg/dm 3 <0,0005 Cl mg/dm Siarczyny mg/dm 3 <16 Siarczany mg/dm Substancje rozpuszczone mg/dm ChZT mgo 2/dm Fenole mg/dm 3 <0,1 Szczególnie korzystne okazało się wykorzystanie odpadów w charakterze topnika w procesach pirometalurgicznych, dzięki czemu uzyskano poprawę pracy urządzeń ciągu technologicznego, a w efekcie obniżenie kosztów produkcji miedzi. Obecnie, w procesach pirometalurgicznych HM Głogów wykorzystywanych jest około 40 tys., Mg odpadów z bieżącej produkcji (Opracowanie zbiorowe 2001). Pozostała ilość jest deponowana selektywnie na składowisku Gospodarka innymi odpadami Z pozostałych odpadów, w znaczniejszej ilości powstają materiały ziemne z drążenia szybów, żużel z elektrociepłowni, odpady ołowionośne z odpylania gazów technologicznych, będące de facto koncentratami ołowionośnymi, szlamy wodorotlenków z oczyszczalni ścieków oraz materiał rozbiórkowy i złomy pochodzące z prac modernizacyjnych. Pozostałe odpady, bądź powstają w niewielkich ilościach, bądź ich charakter w niczym nie odbiegają od odpadów powstających w innych gałęziach przemysłu, jak np. zużyte opony, filtry, odpadowe drewno, makulatura, niesegregowane odpady komunalne, akumulatory, zużyte lampy rtęciowe, tonery, złom elektroniczny i elektrotechniczny, itp. Gospodarka nimi, z uwagi na ich niewielkie ilości i typowe właściwości, nie stwarza większych problemów. Odpady te są selektywnie gromadzone i przekazywane bądź odsprzedawane podmiotom gospodarczym lub osobom fizycznym, które je wykorzystują (np. drewno, gruz budowlany, złom), składują (np. odpady komunalne, gruz budowlany, odpady z czyszczenia niepublicznych placów, grunt z wykopów i pogłębiania) bądź utylizowane przez wyspecjalizowane jednostki (np. baterie i akumulatory ołowiowe, lampy rtęciowe, odpadowe materiały wybuchowe, itp. (Grotowski i in. 2001). 172

19 W poprzednich latach w Oddziale Hydrotechnicznym w kopalni piasku podsadzkowego Obora powstawał odpad mas ziemnych w ilości kilkudziesięciu kilkuset Mg rocznie. Przeprowadzone badania i próby wykazały, że materiał ten doskonale nadaje się do rekultywacji terenów po eksploatacji piaskowni Obora, w istotny sposób przyśpieszając przywrócenie pierwotnego stanu. Obecnie materiał ten z powodzeniem jest wykorzystywany w tym kierunku, co spowodowało podjęcie kroków o wyłączenie tego materiału z pod działania ustawy o odpadach. Osobnego wyjaśnienia wymaga odpad ołowionośny. Z uwagi na wysoką zawartość ołowiu i dostępność technologii dla przerobu tego materiału jest to pełnowartościowy koncentrat ołowionośny, z którego produkowany jest Pb, stanowiący produkt handlowy, w piecach Dörschla w HM Głogów. Ponieważ zdolność przerobowa istniejącej instalacji jest ograniczona, część koncentratu musi być tymczasowo składowana, co powoduje formalne jego traktowanie jako odpad. 6. Perspektywy gospodarki odpadami W zakresie podstawowych grup odpadów tj. odpadów flotacyjnych oraz żużli szybowych i żużli z pieca elektrycznego można z całą pewnością prognozować utrzymanie ich produkcji w najbliższych latach na dotychczasowym poziomie. Wynika to zarówno z przewidywanej zawartości Cu w eksploatowanej rudzie, jak i utrzymania dotychczasowego poziomu wydobycia rudy. Inną przesłanką dla takiej prognozy jest brak w obecnej, jak i w dającej się przewidzieć przyszłości takiej technologii, która pozwoliłaby na produkcję istotnie mniejszej ilości odpadów. Będzie to dopingować do dalszej intensyfikacji prac nad pełniejszym wykorzystaniem tych odpadów. Prowadzone działania już w najbliższym okresie powinny doprowadzić do zwiększenia stopnia wykorzystania odpadów flotacyjnych w górnictwie oraz w drogownictwie, co zmniejszy strumień ilości odpadów kierowanych do Żelaznego Mostu. Przewiduje się dalszą intensyfikację produkcji kruszywa z żużli hutniczych, co doprowadzi do wyeliminowania składowania tego materiału, dzięki czemu zmniejszą się zapasy już zgromadzonych żużli. Utrzymanie produkcji miedzi na zbliżonym poziomie spowoduje stabilizację dotychczasowego poziomu ilości wytwarzanych odpadów z IOS. Obecnie nie przewiduje się zwiększenia stopnia wykorzystania tego produktu w procesach pirometalurgicznych. Znacznie większe nadzieje wiąże się z wykorzystaniem tego odpadu do produkcji płyt gipsowo-kartonowych. Pomyślne wyniki prób oraz pozytywne reakcje odbiorców pozwoliłyby na zagospodarowanie w tym kierunku całości bieżącej produkcji odpadu. Jeżeli chodzi o odpady ołowionośne to w najbliższych latach wielkość składowania tego materiału będzie się systematycznie zmniejszać. Wiąże się to z uruchomieniem zmodernizowanej linii pieców Dörschla, która po osiągnięciu wydajności docelowej pozwoli na całkowity przerób materiałów ołowionośnych z bieżącej produkcji, oraz na systematyczną likwidację odpadów już nagromadzonych na składowiskach. W latach następnych można spodziewać się pewnego zmniejszenia ilości złomu stali i żelaza, złomu gumowego oraz odpadów z prac rozbiórkowych. Będzie to spowodowane coraz lepszym dostosowaniem maszyn i urządzeń do panujących warunków pracy oraz używaniem materiałów o coraz wyższej jakości. Inną przesłanką dla takiej prognozy jest końcowa faza procesu modernizacji zasadniczego ciągu technologicznego KGHM Polska Miedź S.A.. Generalnie można spodziewać się spadku sumarycznej ilości odpadów niespecyficznych (innych niż odpady flotacyjne, żużle, odpady z IOS, itp.). Będzie to wynikało z opisanych 173

20 S. SPECZIK, C. BACHOWSKI, A. MIZERA, A. GROTOWSKI Stan aktualny i perspektywy... wyżej przyczyn, systematycznie poprawiającej się świadomości ekologicznej, coraz powszechniejszego stosowania w zakładach norm ISO z serii 9001 oraz 14000, a także z coraz szerszego wdrażania programów minimalizacji odpadów, do czego będą dopingować rosnące opłaty za składowanie. 7. Podsumowanie KGHM Polska Miedź S.A. największy w Europie i jeden z największych w świecie producentów miedzi i srebra jest także producentem szeregu rodzaju odpadów, z których niektóre powstają w ilościach znacznie przekraczających wielkość produkcji całych gałęzi przemysłu. We wszystkich oddziałach spółki powstaje kilkadziesiąt różnego rodzaju odpadów, o łącznej masie sięgającej blisko 29 mln Mg rocznie. Do odpadów produkowanych w największych ilościach należą odpady flotacyjne (27 mln Mg), żużle szybowe (0,8 mln Mg), żużle granulowane z pieca elektrycznego (0,4 mln Mg) oraz odpady z instalacji odsiarczania (72 tys. Mg). Z uwagi na specyfikę produkcji metali nieżelaznych nie ma możliwości wyeliminowania produkcji odpadów, ani zmniejszenia ich ilości. Taka sytuacja ma również miejsce u wszystkich innych producentów metali nieżelaznych. Świadomość wpływu produkowanych mas odpadów na środowisko i wiążących się z tym aspektów społecznych, technicznych i ekonomicznych sprawia, że w KGHM Polska Miedź S.A. od zawsze przywiązywano duże znaczenie do właściwego zarządzania powstającymi odpadami oraz poszukiwania sposobów na ich możliwie najpełniejsze zagospodarowanie. We wszystkich podejmowanych działaniach zwraca się także uwagę na przestrzeganie zasad produkcji mało- i bezodpadowej, szczególnie w odniesieniu do pozostałych grup odpadów. Zgodnie z wymogami obecnie obowiązującej ustawy, Polska Miedź wprowadziła w swoich oddziałach obowiązek planowania i prowadzenia wszystkich realizowanych tam procesów w taki sposób aby: - zapobiegać powstawaniu odpadów lub minimalizować ich ilość, - w przypadkach kiedy nie jest to możliwe, zapewnić bezpieczny dla środowiska odzysk lub unieszkodliwienie odpadów. Wprowadzenie w Polskiej Miedzi rozwiązań systemowych do gospodarki odpadami oraz konsekwentne ich stosowanie pozwoliło także na uzyskanie pewnego, sukcesu w zakresie zmniejszenia ilości powstających odpadów flotacyjnych. Było to możliwe dzięki zmniejszeniu zubożenia rudy na etapie eksploatacji górniczej, w wyniku czego zawartość Cu w urobku wzrosła. Stworzyło to także niezbędne podstawy dla poprawy jakości produkowanych koncentratów. Prowadzone praktycznie od początku istnienia spółki prace doprowadziły do gospodarczego wykorzystania odpadów w ponad 70 %, dzięki czemu do budowy zapór zamiast piasku z powodzeniem wykorzystuje się odpady flotacyjne w taki sposób, aby jednocześnie zmniejszyć w sposób istotny wpływ prowadzonej eksploatacji na środowisko. Dotyczy to zarówno oddziaływań istniejącego składowiska odpadów Żelazny Most, jak i tych oddziaływań, jakie związane byłyby z eksploatacją kopalni piasku na potrzeby budowy zapór. Żużel granulowany uzyskał niezbędne świadectwa i z powodzeniem jest wykorzystywany do podsadzki oraz jako wysokiej klasy materiał ścierny, w wielkości zapotrzebowania przekraczającej jego produkcję. Żużel szybowy, po odpowiednim procesie przetwórczym, sprzedawany jest jako kruszywo różnych frakcji w ilości 0,8 mln Mg rocznie, a jego jakość potwierdzają niezbędne atesty. 174