Zmienność właściwości fizyko-chemicznych skał przywęglowych z KWK Bogdanka w aspekcie ich technologicznego i przyrodniczego wykorzystania

Podobne dokumenty
Instytut Maszyn Cieplnych

Chemiczne oddziaływanie składowisk odpadów górnictwa węgla kamiennego na środowisko

Informacja towarzysząca znakowaniu CE kruszywa lekkiego pollytag.

Ocena kruszywa hutniczego sezonowanego i kruszywa hutniczego niesezonowanego w aspekcie ekologicznym dla Tube City IMS Poland Sp. z o.o.

1. Pochodzenie i klasyfikacja zasobów przyrodniczych... 11

Załącznik nr 1 do SIWZ Instytut Chemii i Techniki Jądrowej Warszawa, ul Dorodna 16 Tel. (22) ; Fax (22)

ZBIGNIEW BZOWSKI, ANDRZEJ DAWIDOWSKI *

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 921

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 787

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 700 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 10 próbkach gleby,

PRZEDMIOT ZLECENIA. Odebrano z terenu powiatu Raciborskiego próbki gleby i wykonano w Gminie Kornowac:

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KUŹNIA RACIBORSKA. gleba lekka szt./ % 455/2200 0/0 119/26 53/12 280/61 3/1

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 899 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 12 próbkach gleby,

PRZEDMIOT ZLECENIA :

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 956 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 14 próbkach gleby,

gospodarka odpadami Anna Król Politechnika Opolska

Problemy oznaczania pierwiastków w osadach i glebie Marcin Niemiec, Jacek Antonkiewicz, Małgorzata Koncewicz-Baran, Jerzy Wieczorek

Badania laboratoryjne składu chemicznego wód podziemnych

Wybór kluczowych technologii dla obszaru zagospodarowania odpadów z górnictwa węgla kamiennego

SUROWCE MINERALNE. Wykład 10

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1186

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI 1

Opracowanie pozycjonowania technologii wybór kluczowych technologii dla obszaru zagospodarowania odpadów z górnictwa węgla kamiennego

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

DZIENNIK USTAW RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ

AKTY WYKONAWCZE DO USTAWY O ODPADACH WYDOBYWCZYCH

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

Instytut Metali NieŜelaznych GLIWICE, PAŹDZIERNIK

Fundacja Naukowo Techniczna Gdańsk. Dr inż. Bogdan Sedler Mgr Henryk Herbut

w_08 Chemia mineralnych materiałów budowlanych c.d. Chemia metali budowlanych

Analiza ilościowa, jakościowa i potencjału energetycznego

STAWY OSADOWE INFORMACJA O STANIE ŚRODOWISKA W MIEŚCIE STALOWA WOLA. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Rzeszowie Delegatura w Tarnobrzegu

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 277

CENNIK USŁUG ANALITYCZNYCH

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KUŹNIA RACIBORSKA

Ocena ekologiczna kruszywa hutniczego sezonowanego i kruszywa hutniczego niesezonowanego dla Tube City IMS Poland Sp. z o.o.

OFERTA NA WYKONYWANIE BADAŃ LABORATORYJNYCH

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KRZYŻANOWICE

Tytuł prezentacji. Możliwość wykorzystania biowęgla w rekultywacji gleb zanieczyszczonych. metalami ciężkimi

Opłaty za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych

STAN WŁAŚCIWOŚCI AGROCHEMICZNYCH GLEB I ZANIECZYSZCZEŃ METALAMI CIĘŻKIMI GRUNTÓW NA UŻYTKACH ROLNYCH STAROSTWA POWIATOWEGO RACIBÓRZ W GMINIE NĘDZA

Towaroznawstwo artykułów przemysłowych

MOŻLIWOŚCI I UWARUNKOWANIA POZYSKIWANIA KRUSZYW Z EKSPLOATACJI I PRZERÓBKI WĘGLA KAMIENNEGO. 1. Wprowadzenie

Opłaty za przekroczenie warunków wprowadzania ścieków przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych

Wprowadzanie do obrotu nowych produktów powstałych z odpadów. Doświadczenia, wdrożenia dla gospodarki

STAN WŁAŚCIWOŚCI AGROCHEMICZNYCH GLEB I ZANIECZYSZCZEŃ METALAMI CIĘŻKIMI GRUNTÓW NA UŻYTKACH ROLNYCH STAROSTWA POWIATOWEGO RACIBÓRZ

Aspekt środowiskowy wietrzenia karbońskich odpadów górniczych wykorzystywanych do rekultywacji terenów pogórniczych w rejonie Bogdanki

TECHNOLOGIA RECYKLINGU KINESKOPÓW CRT

KLASYFIKACJA JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH W 2004 ROKU

Badanie rozkładu składników chemicznych w wybranych frakcjach popiołu lotnego Aleksandra Sambor

Prawdziwy rozwój człowieka, zwierzęcia i roślin zależy od gleby Hipokrates

SYSTEM ZARZĄDZANIA I AKREDYTACJE

Zagrożenia środowiskowe na terenach górniczych

Projekt: Grey2Green Innowacyjne produkty dla gospodarki

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1044

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Lista badań prowadzonych w ramach zakresu elastycznego nr AB 550

KIERUNKI ROZWOJU TECHNOLOGII PRODUKCJI KRUSZYW LEKKICH W WYROBY

10,10 do doradztwa nawozowego 0-60 cm /2 próbki/ ,20 Badanie azotu mineralnego 0-90 cm. 26,80 C /+ Egner/

KARTA KURSU. Rekultywacja gleb i gruntów. Kod Punktacja ECTS* 2

MONITORING PRZEGLĄDOWY

Pytania (w formie opisowej i testu wielokrotnego wyboru) do zaliczeń i egzaminów

INSTALACJA DEMONSTRACYJNA WYTWARZANIA KRUSZYW LEKKICH Z OSADÓW ŚCIEKOWYCH I KRZEMIONKI ODPADOWEJ PROJEKT LIFE+

Gospodarka odpadami wydobywczymi z punktu widzenia organów nadzoru górniczego

4. Blok stan 4.2. Podsystem monitoringu jakości wód Monitoring wód podziemnych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

Procesy biotransformacji

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

Wpływ popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S na wybrane właściwości kompozytów cementowych

Właściwości tworzyw autoklawizowanych otrzymanych z udziałem popiołów dennych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1044

Kruszywo lekkie typu keramzytu z udziałem surowców odpadowych - właściwości, zastosowanie Jolanta Latosińska, Maria Żygadło

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

WPŁYW CYKLICZNYCH ZMIAN WILGOTNOŚCI NA SKŁAD GRANULOMETRYCZNY ODPADÓW POGÓRNICZYCH

Ocena wyników badań prowadzonych w ramach monitoringu operacyjnego stanu chemicznego wód podziemnych w 2017 roku

Metody podwyższania kaloryczności drobnoziarnistych odpadów węglowych

Laboratorium Ochrony Środowiska

ZAPYTANIE DOTYCZĄCE TREŚCI SIWZ do postępowania nr ZP 16/WILiŚ/2009, CRZP 617/002/D/09

ANALIZA SWOT technologii zagospodarowania odpadów kamiennego - Wyniki prac Ekspertów w Kluczowych

Geopolimery z odpadów górniczych

Badania środowiskowe związane z poszukiwaniem i rozpoznawaniem gazu z łupków

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1050

Badania paliw alternatywnych i odpadów przemysłowych oferta firmy J.S. Hamilton Poland S.A.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 933

Tabela 1. Zakres badań fizykochemicznych odpadu o kodzie w 2015 roku

Najlepsze dostępne praktyki i technologie w metalurgii. dr hab. inż. M. Czaplicka, Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KRZANOWICE.

NAFTA-GAZ grudzień 2012 ROK LXVIII. Wprowadzenie. Anna Krasińska, Anna Król

WZPiNoS KUL Jana Pawła II Rok akademicki 2016/2017 Instytut Inżynierii Środowiska Kierunek: Inżynieria środowiska II stopnia

Międzynarodowa Konferencja Doświadczenia w transgranicznym postępowaniu ze starymi zanieczyszczeniami, Drezno, r.

Obieg materii w skali zlewni rzecznej

ĆWICZENIA LABORATORYJNE WYKRYWANIE WYBRANYCH ANIONÓW I KATIONÓW.

Zasobność gleby. gleba lekka szt./ % /810,64 0/0 107/15 332/47 268/38 0/0 16/29 0/0 3/19 0/0 13/81 0/0. szt./ %

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

PL B1. Zestaw surowcowy przeznaczony do otrzymywania autoklawizowanych wyrobów wapienno-piaskowych

Recenzja pracy doktorskiej: Badania ekstrakcji sekwencyjnej wybranych metali i ich mobilności w popiołach przemysłowych

Iły krakowieckie w kontekście produkcji kruszyw lekkich

Transkrypt:

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Mat. Symp. str. 55 62 Lucjan GAZDA Politechnika Lubelska, Lublin Zmienność właściwości fizyko-chemicznych skał przywęglowych z KWK Bogdanka w aspekcie ich technologicznego i przyrodniczego wykorzystania Streszczenie Omówiono wyniki badań fizyko-chemicznych i geochemicznych przeróbczych odpadów przywęglowych z KWK Bogdanka oraz analiz rzeczywistych działań technologicznych i ekoinżynierskich z ich wykorzystaniem. Wykazano przydatność surowcową tych odpadów w technologiach ceramicznych oraz możliwość standaryzownia ich w ramach kontrolowania procesu wydobycia a także pogłębionej przeróbki. Uzyskane wyniki badań oddziaływania nasypów budowlanych i rekultywacyjnych wykonywanych z tych odpadów pozwalają określić ich zdecydowanie mniejszą uciążliwość dla środowiska, niż była sygnalizowana we wcześniejszym okresie, co ukształtowało niekorzystne nastawienie społeczne i administracyjne, ograniczające możliwości ich gospodarczego wykorzystania. 1. Wprowadzenie Odpady górnictwa węgla kamiennego należą do odpadów przemysłowych, których uciążliwość dla środowiska wynika przede wszystkim z ich ogromnej masy, a w mniejszym stopniu z ich szkodliwości i toksyczności. Od początku lat 70-tych ubiegłego wieku przyjęło się w Polsce traktować odpady przemysłu wydobywczego jako mineralne surowce odpadowe. W rejonach GZW i DZW oraz licznych zagłębiach Europy Zachodniej, o długoletnich tradycjach górniczych, wykorzystanie tych odpadów do różnorodnych celów gospodarczych i sozotechnicznych jest utrwaloną normą i nie wywołuje tylu emocji i niepokojów, co w rozwijającym się w ciągu ostatnich 30 latach od podstaw Lubelskim Zagłębiu Węglowym. Skład mineralny i właściwości surowcowe skał przywęglowych z kopalni węgla kamiennego Bogdanka oraz dotychczasowa praktyka wskazują, że jednym z bardziej racjonalnych sposobów ich zagospodarowania jest produkcja materiałów ceramiki budowlanej. Optymalizacja procesu standaryzacji surowca ze skał przywęglowych oddzielanych w procesach przeróbczych oraz właściwie dobrane i kontrolowane parametry wypału pozwalają uzyskiwać z nich tworzywa ceramiczne w klasie klinkieru i cegły elewacyjnej, spełniających wymogi stawiane materiałom budowlanym (Gazda 2003). Rozszerzenie możliwości wykorzystania skał przywęglowych do celów ceramicznych można wiązać z wykorzystaniem ich do produkcji kruszyw spiekanych: łupkoporytów (Oleszczyński 1989) lub zbliżonych do gralitu (Nabożny i in. 2002) oraz ich pogłębioną przeróbką 55

L. GAZDA Zmienność właściwości fizyko-chemicznych skał przywęglowych z KWK... i standaryzacją mineralno-ziarnową (Drob i in. 1996; Gazda 1997) pozwalających na uzyskiwanie surowców kamionkowych i fajansowych. W ramach prób gospodarczego wykorzystania odpadowych skał przywęglowych z KWK Bogdanka, pod koniec lat 90-tych podjęto próbę wykorzystania ich do rekultywacji wyrobisk po eksploatacji piasków na terenie Polesia Lubelskiego. Rekultywacje te prowadzone są w oparciu o wytyczne sformułowane przez wojewódzkie władze administracyjne. Sposób ich realizacji i osiągana efektywność budzą jednak dylematy, czy prowadzone w ten sposób rekultywacje nie są ukrytą formą składowania odpadów, przy rozpowszechnionym przekonaniu, że skały przywęglowe są odpadem, a nie surowcem towarzyszącym eksploatacji węgla oraz, że nie są całkowicie obojętne dla środowiska gruntowo-wodnego (Majka- Smuszkiewicz 1995). Drogi i inne nasypowe obiekty inżynierskie położone w obszarach o szczególnych walorach środowiskowych i chronionych, ze względu na ograniczenia w pozyskaniu naturalnych, uznanych gruntów budowlanych, wymagają stosowania rozwiązań alternatywnych. W warunkach Polesia Lubelskiego i sąsiedztwa kopalni węgla kamiennego, interesującym może okazać się wykorzystanie do modernizacji i budowy dróg lokalnych oraz nasypów budownictwa hydrotechnicznego przeróbczych skał przywęglowych. W świetle dotychczas wykonanych badań i obowiązujących wymagań normowych (Borys i in. 2002; Flak 2002; Kałużna 1986) karbońskie skały przywęglowe spełniają warunki stawiane materiałom do robót ziemnych w zakresie kształtowania nasypów drogowych. Mimo jednak technicznych możliwości, ekonomicznego uzasadnienia oraz wieloletnich doświadczeń w innych krajowych i zagranicznych zagłębiach węglowych, wykorzystanie tego materiału budzi niepokoje związane z potencjalnymi negatywnymi oddziaływaniami geochemicznymi na środowisko. Podstawą uzyskania certyfikatu bezpieczeństwa i akceptacji społecznej, a co za tym idzie możliwości nieskrępowanego wykorzystania odpadowych skał przywęglowych w technologiach ceramicznych oraz działaniach inżynierskich i ekoinżynierskich jest jednoznaczne wykazanie ich użyteczności surowcowo-materiałowej, określanej m.in. powtarzalnością i stałością właściwości fizyko-chemicznych oraz obojętnym lub przynajmniej normatywnie dopuszczalnym oddziaływaniem na człowieka i środowisko. 2. Właściwości fizyko-chemiczne odpadów przywęglowych w aspekcie surowcowym Przeróbcze odpady z kopalni Bogdanka są mieszaniną iłowców, mułowców, łupków węglowych, syderytów ilastych oraz podrzędnych ilości piaskowców i węgla o wielkości 20 200 mm z małym udziałem frakcji drobniejszych. W składzie mineralnym dominują minerały ilaste (60 65 %), a wśród nich kaolinit i illit, przy podrzędnym udziale chlorytów i smektytów, często w formach mieszanopakietowych. Uzupełnieniem składu jest detrytyczny kwarc i skalenie oraz syderyt i piryt. Śladowo notowane są siarczki ołowiu i niklu (Gazda i in. 2000). Pod pojęciem surowca rozumie się tutaj shomogenizowane odpady przeróbcze klasy 20 200 mm uzyskane w wyniku zmielenia w młynie kulowym do średniej wielkości ziaren poniżej 1 mm. Potencjalne właściwości surowcowe wykazują także inne klasy ziarnowe odpadów przeróbczych (Połednik i in. 2003). Surowce uzyskiwane z przeróbczych odpadów węgla kamiennego stanowią układ mineralnie i fizykochemicznie niewyrównany oraz zmienny w czasie. Jest to efektem eksploatacji dwóch pokładów węgla (382 i 385) o wyraźnych różnicach wykształcenia 56

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie facjalnego skał spągów, stropów i przerostów, lokalnej tektoniki fałdowej i mikrotektoniki nieciągłej oraz związanymi z nimi procesami mineralizacyjnymi. Wpływ na kształtowanie właściwości ma przemieszczania skał ze środowiska pierwotnie redukcyjnego o odczynie alkalicznym do warunków atmosferycznych, w których wietrzenie siarczków powoduje ich zakwaszenie. Szacunkowy ilościowy skład mineralny surowca uzyskiwanego z odpadów przywęglowych przedstawiono w tabeli 2.1. Z uwagi na dominujący w zestawie minerałów ilastych kaolinit surowiec ten należy do typu kaolinitowego. Skład typu K>J>>Ch pozwala zaliczyć je do rodzaju illitowo-kaolinitowego, bezwapiennego. Ze względu na znaczną zawartość okruchów i pyłu węglowego stanowią odmiany surowcowe typu zawęglonego. Istotna zawartość pirytu i syderytu kwalifikuje je do odmian zapirytowanych i zasyderytowanych z całą konsekwencją dla ich użyteczności technologicznej. Zestaw minerałów ilastych zdecydowanie odróżnia surowiec Bogdanka od odpadowych surowców z GZW, które mają charakter bardziej illitowy i chlorytowy. Eksploatacja kilku ścian wydobywczych w obrębie dwóch pokładów, przy dobrym rozpoznaniu zmienności facjalnej skał towarzyszących oraz lokalnej tektoniki i procesów mineralizacyjnych (zasiarczenia) pozwala sądzić o możliwości sterowania strumieniem odpadów przeróbczych w taki sposób, aby do zakładu ceramicznego trafiał surowiec o powtarzalnych i korzystnych cechach technologicznych i ekologicznych. Surowiec Bogdanka Frakcja ilasta Zawartość minerałów ilastych Skład mineralny [%] surowca Bogdanka Mineral constitution [%] of Bogdanka raw material Tabela 2.1. Table 2.1. Kaolinit Illit Chloryt Muskowit Kwarc Skalenie Syderyt Piryt Węgiel 60 35 20 5 9 17 1 3,5 1,5 8 85 60 23 2 13 Śl. Śl. Śl. Śl. 1,5 Skład mineralny teoretycznie możliwy do uzyskania w procesach mokrego wzbogacania (szlamowania i stratyfikacji ziarnowej Gazda 2003) obrazuje wyizolowana sedymentacyjnie frakcja ilasta (tabela 2.1). Teoretycznie możliwym jest uzyskanie surowca K>>J>>>Ch minimalnie zawęglonego ( 1,5 % ) i pozbawionego pirytu i syderytu, zbliżonego jakościowo do glin biało wypalających się typu Bolko. Proces zawiesinowej standaryzacji surowców ilastych, w tym ceramicznych, jest technologią stosowaną powszechnie, a więc możliwą także do wdrożenia do surowców uzyskiwanych z odpadów przywęglowych z Bogdanki. Skład chemiczny surowca Bogdanka oraz wyizolowanej frakcji ilastej przedstawiono w tabeli nr 2.2. Zawartość SiO 2 i Al 2O 3 koresponduje z rodzajem i zawartością minerałów ilastych oraz kwarcu, a zawartość tlenków żelaza pozostaje w związku funkcyjnym z zawartością w surowcu pirytu, syderytu oraz częściowo chlorytu żelazowego. O sumie udziału topników w tym surowcu decyduje przede wszystkim udział tlenków żelaza i potasu. Wysoki udział żelaza usuwalnego w kwasie solnym do żelaza całkowitego jest wynikiem przewagi syderytu 57

L. GAZDA Zmienność właściwości fizyko-chemicznych skał przywęglowych z KWK... i chlorytu nad pirytem i może wskazywać na obecność siarczanów i tlenków żelaza (efekt utleniania siarczków i syderytów). Tabela 2.2. Wyniki analiz chemicznych surowca Bogdanka Table 2.2. The chemical analysis results of Bogdanka raw material Zawartość składnika Składnik Frakcja ilasta (surowiec potencjalnie Zmielony odpad przywęglowy możliwy do uzyskania) SiO 2 52,50 53,15 Al 2O 3 19,64 23,22 TiO 2 1,00 0,45 Fe 2O 3 4,78 1,66 CaO 0,40 0,60 MgO 0,95 0,22 K 2O 2,17 2,62 Na 2O 0,26 0,30 Fe 2O 3 usuwalne w HCl 3,58 1,18 Straty prażenia w 1000 0 C 16,93 14,10 * SO 3 1,90 0,45 * CO 2 5,59 2,00-2** SO 4 0,15 0,05 Cl -** 0,014 0,005 * oznaczone chromatograficznie, ** oznaczone w wyciągach wodnych Stężenia metali ciężkich (tabela 2.3) w surowcu i w wyizolowanych z niego składników są z reguły niższe od limitujących konieczność oznaczeń ze względów ekologicznych lub możliwości ich odzysku. Tabela 2.3. Zawartość pierwiastków śladowych [ppm] Table 2.3. The contents of minor elements [ppm] Odpad zmielony Frakcja ilasta Syderyt Piryt Pb 20 10 6 600 As 90 30-1 700 Ni 60 45 18 85 Mn 800 250 330 200 V 140 160 25 20 Cr 150 50 18 10 Ołów, arsen i nikiel przywiązane są do mineralizacji siarczkowej. Mangan, wanad i chrom związane są z minerałami ilastymi oraz najprawdopodobniej z węglem. O ile stwierdzone stężenia metali ciężkich są nieistotne dla jakości uzyskiwanych tworzyw ceramicznych (mogą jedynie wpływać na subtelności uzyskiwanych odcieni barwnych powierzchni), to przywiązanie ich do faz dyfundujących w procesie obróbki termicznej może mieć zasadnicze znaczenie dla jakości uzyskiwanego w procesach odsiarczania spalin siarczanu amonowo-magnezowego (nawozu mineralnego). Dlatego też celowym jest izolowanie składników nieilastych z ciągu technologicznego przed procesem homogenizacji surowcowej w ramach suchych lub mokrych sposobów standaryzacji. 58

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie Wykonane badania poziomu naturalnej aktywności promieniotwórczej wykazały wartości znacznie poniżej poziomu dopuszczalnych norm dla surowców i materiałów budowlanych (tabela 2.4). Tabela 2.4. Naturalna aktywność i surowca, wybranych składników mineralnych i tworzywa ceramicznego Tabela 2.4. The natural and activity of : raw material, chosen mineral components and slag-ceramic Aktywność Bq/kg] Aktywność Bq/kg] Odpad zmielony 78,8 989,5 Tworzywo ceramiczne uzyskane ze zmielonego odpadu w tem. 1100 0 C 47,2 1191 Frakcja ilasta 72,6 992,7 Syderyt 23,2 395,2 Piryt 4,4 325,2 Węgiel 9,3 417,7 Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że potencjał aktywności promieniotwórczej surowca zbliżony jest do potencjału typowych gleb wykorzystywanych rolniczo i przywiązany jest do układu fizykochemicznego frakcji ilastej. Należy sądzić, że ok. 90% potencjału związana jest z potasem 40 K, a 10% z uranem i torem oraz ewentualnie radem i radonem. Pośrednio dowodem tego może być zmiana poziomu radioaktywności w uzyskanym tworzywie ceramicznym. Wzrost aktywności jest wynikiem strat prażenia w procesie wypalania, 40 K jako część K 2O w strukturach glinokrzemianów ulega podkoncentrowaniu. Spadek aktywności może być wynikiem ekstrakcji parą wodną tworzących się w procesie wypalania tlenków uranu oraz ulatniania radonu. Wykonane badania oraz uzyskane przez Ekoklinkier atesty dla gotowych wyrobów pozwalają określić surowce z odpadów przywęglowych Bogdanka jako bezpieczne radiologicznie. Potencjał aktywności tych tworzyw ceramicznych stanowi około 40 50% ekstremalnych wielkości, stwierdzanych w wyrobach ceramicznych w różnych krajach. 3. Właściwości fizyko chemiczne odpadów przywęglowych w aspekcie ich ekoinżynierskiego wykorzystania Dezintegracja ziarnowa i chemiczna oraz migracja soli rozpuszczalnych odpadów przeróbczych w warunkach hipergenicznych decydują o predyspozycjach i barierach w wykorzystaniu ich do rekultywacji biologicznych oraz możliwości lokowania obiektów nasypowych w środowisku przyrodniczym. Wydobyte skały przywęglowe mają odczyn obojętny. W ramach procesów wietrzeniowych, a głównie utlenianiu pirytu i syntezy kwasu siarkowego odczyn ten szybko obniża się, osiągając w skrajnych warunkach ph<3. Proces ten przyspiesza rozpad zdiagenezowanych agregatów skał ilastych i chemiczny syderytów. Efektem tego jest wzrost frakcji koloidalnych oraz powstawanie siarczanów, głównie żelaza. Niskie właściwości buforujące (brak kalcytu i dolomitu) i katalityczne (przewaga kaolinitu nad illitem i smektytem) tych skał pozwalają sądzić, że podstawowym czynnikiem regulującym odczyn i zasolonie jest jedynie rozcieńczenie i ługowanie przez infiltrujące wody, a w mniejszym stopniu neutralizacja i wymiana jonowa. Środowisko geochemiczne tego ośrodka jest zmienne w pionie i na 59

L. GAZDA Zmienność właściwości fizyko-chemicznych skał przywęglowych z KWK... kierunkach uprzywilejowanych kierunków krążenia wód, w rytmie zmian sezonowego uwilgotnienia i osiąga stan równowagi w strefie przypowierzchniowej w ciągu kilku sezonów wegetacyjnych. Dostępność dla roślin makro i mikroskładników oraz elementów szkodliwych z odpadów przywęglowych pośrednio charakteryzują uzyskane wyniki (tabela 3.1) wymywalności (Bzowski i Zawiślak 2000): Tabela 3.1. Wyniki badań laboratoryjnych wymywalności Table 3.1. The results of elution laboratory tests Ca 2+ Mg 2+ Na + K + N NH4 N NO3 Cl - 2- SO 4 Fe Mn Zn Cu Cr Pb Ni Co Cd mg/dcm 3 1,70 0,50 28,80 6,00 0,22 0,06 8,86 72,00 0,80 0,04 0,02 0,02 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,005 Głównymi ruchliwymi jonami są sód, siarczany i chlorki, stabilizujące swoje potencjały i gradienty geochemiczne najszybciej spośród metastabilnych składników uwalnianych z odpadów przywęglowych. Znaczną ruchliwością charakteryzuje się także potas, wapń, magnez i żelazo oraz jon amonowy. Obecność azotu azotanowego należy uznać za śladową, podobnie jak ilości miedzi, cynku i manganu. Pozostałe metale uwalniają się w ilościach zbliżonych do błędu analitycznego. Prowadzone w początkowym okresie prac rekultywacyjnych badania monitoringowe w oparciu o celowo wykonywane piezometry, nie wykazały radykalnego wpływu infiltratów z bryły rekultywacyjnej na hydrogeochemię poziomów wód gruntowych. Wykonywane nasypy charakteryzują się niskim wskaźnikiem wodoprzepuszczalności, co dodatkowo utrudnia procesy wietrzenia i wymywania makro i mikroskładników. W świetle uzyskanych w ostatnich latach wyników badań modelowych, obserwacji zrealizowanych prac rekultywacyjnych oraz oddziaływania nasypów na jakość wód powierzchniowych i gruntowych w ramach wykonywanego monitoringu, mocno kontrowersyjnymi wydają się ustalenia badań A. Majki-Smuszkiewicz (1995), które jednak na długie lata ukształtowały pogląd o znacznej szkodliwości skał przywęglowych na środowisko glebowe i gruntowo-wodne oraz były podstawą wypracowania nie do końca prawidłowych sposobów prowadzenia prac rekultywacyjnych. Funkcjonujące administracyjne wytyczne prowadzenia rekultywacji z użyciem odpadów przywęglowych wprowadzają ograniczenia lokalizacji wyłącznie do wyrobisk sucho gruntowych (mimo braku istotnych oddziaływań geochemicznych nasypów wykonanych w obrębie zbiorników wód powierzchniowych) i nakładają potrzebę prowadzenia monitoringu, a więc zabiegów typowych dla lokalizacji i realizacji składowisk odpadów. Realizacje rekultywacji w oparciu o obowiązujący schemat charakteryzują się słabymi efektami biologicznymi. Stan taki ugruntowuje przekonanie o szkodliwości skał przywęglowych, a tak prowadzone rekultywacje przez wielu uznawane są za ukryty sposób składowania odpadów. Potencjał geochemiczny odpadowych skał przywęglowych z KWK Bogdanka i jego dynamika w procesach hipergenicznych niewiele różni się np. od potencjalnie zachodzących w iłach krakowieckich (szczególnie odmian znacznie zapirytowanych i zasolonych), powszechnie wykorzystywanych w rekultywacjach i zabiegach ekoinżynierskich. Możliwość ich nieskrępowanego wykorzystania wynika jedynie ze świadomości, że jest to celowo pozyskiwany surowiec. Należy mieć na uwadze, że i wydawałoby się ustabilizowane 60

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie geochemiczne surowce czwartorzędowe (gliny, iły, mułki) także lokalnie (facjalnie, regionalnie), mogą być silnie wzbogacone w metale ciężkie (w obrębie np. geochemicznych barier wytrącania tlenków żelaza i manganu (Gazda i Karger, w przygotowaniu ). 4. Wnioski W świetle wyników dotychczasowych badań i uzyskiwanych efektów technologicznych, standaryzowane surowce możliwe do uzyskania z przeróbczych odpadów przywęglowych należy traktować analogicznie jak celowo eksploatowane surowce ceramiczne. Wykorzystanie odpadowych skał przywęglowych do wykonywania budowli nasypowych oraz rekultywacji odtwarzających pierwotną morfologię wydaje się celowym z uwagi na ich materiałowe predyspozycje, dużą dostępność, ekonomikę ich wykorzystania oraz normatywnie dopuszczalną uciążliwość geochemiczną dla środowiska gruntowo-wodnego oraz biocenoz. Dotychczasowe ograniczenia (w tym także administracyjne) wykorzystania przeróbczych odpadów przywęglowych do celów surowcowych i ekoinżynierskich nie wynikają z ich fizyko-chemicznych i geochemicznych właściwości, a jedynie ze świadomości i presji społecznej. Literatura [1] Gazda L. 2003: Ocena surowcowa przeróbczych odpadów przyweglowych z KWK Bogdanka. Mat. Konf.: Udział Politechniki Lubelskiej w rozwoju LZW. Lublin 17.05.2003, 89 100. [2] Oleszczyński B. 1989: Łupkoporyty z odpadów przyweglowych z LZW. Mat. Konf. 14 KNT Branży Betonów. Jadwisin, 1989. [3] Drob J., Gazda L., Kozak Z. 1996: Zmniejszanie zawartości siarki w surowcach ceramicznych z odpadów przywęglowych z KWK Bogdanka. Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii nr 30. [4] Gazda L., 1997: Badania możliwości przeróbki odpadów przywęglowych z Lubelskiego Zagłębia Węglowego na surowiec ceramiczny. Pr. dok., arch. Wydz. Górniczego Pol. Wrocławskiej. [5] Nabożny M., Wodniacki Z., Pasierb J. 2002: Wytwarzanie paliwa niskokalorycznego i kruszywa spiekanego z odpadów przywęglowych na linii pilotowej w kopalni Bogdanka. XX lat wydobycia węgla kamiennego w kopalni Bogdanka. Nałęczów. Materiały Konferencyjne. [6] Majka-Smuszkiewicz A. 1995: Wpływ składowiska skał płonnych Kopalni Węgla Kamiennego Bogdanka na wody podziemne i powierzchniowe. Ekoinżynieria nr 2 (3), 25-30. [7] Borys M., Mosiej K., Czartoryjski J., Filipowicz P. 2002: Wytyczne stosowania odpadów pogórniczych z kopalni Bogdanka do budowy wałów przeciwpowodziowych i innych budowli hydrotechnicznych. Wydawnictwo Instytutu Melioracji i Użytków Zielonych. Falenty. [8] Flak D. 2002: Ocena możliwości techniczno-technologicznych wykorzystania skały płonnej z kopalni węgla kamiennego Bogdanka do budowy i modernizacji dróg. Materiały KNT SITG. Krasnobród. [9] Kałużna B. 1986: Zastosowanie odpadów górniczych w budownictwie drogowym. Drogownictwo nr 1. [10] Gazda L., Karger M., Bielec D. 2000: Milleryt w sferosyderytach z kopalni węgla kamiennego Bogdanka. Prz. Geol. nr 48/10. [11] Połednik B., Gazda L., Franus W. 2003: Właściwości odpadowych mułów popłuczkowych kopalni Bogdanka i możliwości ich wykorzystania. Mat. Konf.: Udział Politechniki Lubelskiej w rozwoju LZW. Lublin 17.05.2003, 85 88. [12] Bzowski Z., Zawiślak J. 2000: Ocena wykorzystania karbońskich skał płonnych kopalni Bogdanka S.A do rekultywacji bezglebowej. Wiadomości Górnicze nr 12. [13] Gazda L., Karger M. (w przygotowaniu): Cementacje zwiazkami manganu i żelaza utworów kontaktu paleogenu i plejstocenu okolic Lubartowa. Prz. Geol. 61

L. GAZDA Zmienność właściwości fizyko-chemicznych skał przywęglowych z KWK... Physicochemical properties variability of coal mining wastes from KWK- Bogdanka accordingly to their technological and ecological utilization The physicochemical and geochemical test results of coal mining wastes from KWK Bogdanka are discussed as well as technological and eco-engineering utilizing advanced practice. The usability of these raw products at ceramic technology is proved. Also it is possible to standardize them treating this range as a part of output control. The obtained results show that the arduousness for natural environment of construction and reclamation embankments are less than it was previously signalized. This early opinions involved the unfavourable administrative and social adjustments which were effected in limiting of economical employ. Przekazano: 19 marca 2005 r. 62