POLSKIE TOWARZYSTWO MINERALOGICZNE - PRACE SPECJALNE Zeszyt 13, 1999

1 POLSKIE TOWARZYSTWO MINERALOGICZNE - PRACE SPECJALNE Zeszyt 13, 1999 Katarzyna GÓRNIAK 1, Tadeusz SZYDŁAK 1, Krzysztof BAHRANOWSKI 1, Adam GAWEŁ 1, MarekMUSZYŃSKI 1, Tadeusz RATAJCZAK 1 SKŁAD MINERALNY KOPALIN TOWARZYSZĄCYCH WĘGLOM ORAZ ODPADÓW POFLOTACYJNYCH W ASPEKCIE ICH WYKORZYSTANIA JAKO SKŁADNIKÓW MIESZANEK POPIOŁOWO-MINERALNYCH WSTĘP Odkrywkowa eksploatacja węgli brunatnych wiąŝe się z koniecznością usu- wania znacznych ilości skał nadkładowych (około 120 min ton rocznie w kopalni Bełchatów) zaś proces wzbogacania węgli kamiennych z powstawaniem odpadów poflotacyjnych (łącznie około 45 min ton w ciągu roku). W obu przypadkach głów- nym składnikiem wymienionych surowców odpadowych są skały ilaste poniewaŝ współwystępowanie węgli i skał ilastych jest typowe dla sedymentacji w basenach węglowych. W pobliŝu większości kopalń węgli zlokalizowane są elektrownie i elektrociepłownie produkujące znaczne ilości odpadów, głównie popiołów lotnych. W związku z powyŝszym nasuwa się potrzeba przeprowadzenia badań odpadów górniczych i energetycznych pod kątem kompleksowego ich zagospodarowania. MATERIAŁ Do badań wybrano: - kopaliny towarzyszące węglowi brunatnemu w złoŝu Bełchatów eksploatowane w pobliŝu elektrowni Bełchatów (skały ilaste i kreda jeziorna); - iły krakowieckie ze złoŝa Hadykówka zlokalizowanego w pobliŝu elektrociepłowni Mielec, - odpady poflotacyjne z kopalń węgla kamiennego: Anna, Zofiówka i Bogdanka połoŝonych obok lokalnych elektrociepłowni. Kopaliny towarzyszące węglowi brunatnemu w złoŝu Bełchatów reprezentowane są przez skały ilaste i kredę jeziorną. Skały ilaste w złoŝu Bełchatów są wieku trzecio- i czwartorzędowego. Osady trzeciorzędowe występują w spągu serii węglonośnej, w kompleksie wyróŝnianym jako podwęglowy oraz w jej nadkładzie, głównie w kompleksie nazwanym ilasto-piaszczystym. Ponad tym ostatnim lokalnie pojawiają się osady czwartorzędowe (Fig. 1). MiąŜszość kompleksu podwęglowego, wykształconego jako skały 1 Akademia Górniczo-Hutnicza, Zakład Mineralogii, Petrografii i Geochemii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

piaszczysto-pylasto-ilaste z warstwami węgli brunatnych, waha się od 0-270 m, przeciętnie zaś wynosi 50-60 m (Ciuk, Piwocki 1980). Skały ilaste dominują w stropowej części kompleksu. MiąŜszość kompleksu ilasto-piaszczystego zbudowanego ze skał piaszczysto-pylasto-ilastych z soczewkami silkretów maksymalnie osiąga 105 m, a przeciętnie wynosi 40-60 m. Osady tego kompleksu cechują się duŝą zmiennością lateralną (Ciuk, Piwocki 1980). Czwartorzęd jest wykształcony jako osady polodowcowe. Spośród nich do badań wybrano iły warwowe. Kreda jeziorna występująca w złoŝu Bełchatów jest wykształcona jako wapienie jeziorne, gytie wapienne, wapniste iły, mułki i piaski oraz zawapnione węgle brunatne. Są to utwory wieku trzeciorzędowego. Znajdują się one w kompleksie węglanowo-węglowym gdzie przechodzą facjalnie w główny pokład węgla brunatnego (Fig. 1). MiąŜszość kredy jeziornej dochodzi do kilkudziesięciu metrów (Ciuk, Piwocki 1967). Do badań wybrano wapień jeziorny stanowiący jej dominującą odmianę litologiczną. Skały ilaste i kreda jeziorna stanowią kopalinę towarzyszącą węglowi Fig. 1. Schematyczny profil litostratygraficzny utworów trzeciorzędu z rejonu złoŝa eksploatowane i składowane. Próbki w/w brunatnemu i jako takie są selektywnie węgla brunatnego Bełchatów (wg Wilczyńskiego 1992 - uproszczony). Obja- KWB Bełchatów i przekazane przez mgr skał zostały pobrane na składowisku śnienia: 1-P - kompleks ilasto piaszczysty, inŝ. Wojciecha Wiśniewskiego. P- kompleks podwęglowy; 1- węgiel brunatny, 2- skały okruchowo-ilaste, 3- kreda Iły krakowieckie (trzeciorzęd) reprezentuje surowiec ze złoŝa Hadykówka jeziorna, 4- margle, 5-Ŝwiry. zlokalizowanego około 25 km na wschód od Mielca. MiąŜszość eksploatowanej tam serii złoŝowej wynosi średnio 23,6 m (Kozłowski 1977). Odpady poflotacyjne pochodzą z zakładów wzbogacania karbońskich węgli kamiennych przy kopalniach Anna i Zofiówka (Górnośląskie Zagłębie Węglowe} oraz Bogdanka (Lubelskie Zagłębie Węglowe). Reprezentują one uśrednione przerosty płone występujące w seriach węglonośnych obu wymienionych zagłębi. 2

3 METODY BADAŃ Badania wykonano przy uŝyciu dyfraktometru rentgenowskiego, mikroskopu optycznego i elektronowego (SEM/EDX). Wykonano ponadto analizę chemiczną (ICP AES) oraz analizę granulometryczną. WYNIKI BADAŃ KOPALINY TOWARZYSZĄCE WĘGLOWI BRUNATNEMU W ZŁOśU BEŁCHATÓW SKAŁY ILASTE Trzeciorzęd Skały ilaste kompleksu podwęglowego (P) Są to iłowce barwy kremowej i białej (niekiedy z czerwonymi plamami o średnicy do kilku mm), słabo zwięzłe, zapiaszczone, bezstrukturalne, z niewyraźnie zaznaczoną laminacją poziomą. W składzie mineralnym tych skał (Fig. 2) dominują minerały ilaste: kaolinit o średnim stopniu uporządkowania struktury (wskaźnik uporządkowania wg Stocha, Sikory (Stoch 1973) równy 1,5) i illit zawierający niewielką ilość pakietów pęczniejących (Fig. 3). Występują dwa typy genetyczne kaolinitu: o morfologii minerału detrytycznego i autigenicznego. Kaolinit o morfologii minerału detrytycznego tworzy wraz z illitem agregaty zbudowane z płytek o Fig. 2. Skład mineralny skał ilastych z kompleksu podwęglowego. kontaktach typu ściana-ściana (Fot. 1). Płytki obu minerałów są nieregularne o wielkości do 1 µm. Kaolinit autigeniczny tworzy robakowato wygięte agregaty kolumnowe o wielkości do 40 µm (Fot. 2) zbudowane z nieregularnych płytek o wielkości około 0,5 µm oraz pseudomorfory po mikach (Fot. 3). Na materiał okruchowy tych skał, o maksymalnej średnicy ziarn około 0,2 mm, składają się: ostrokrawędziste, sporadycznie słabo obtoczone ziarna kwarcu, podrzędnie muskowit w róŝnym stopniu zwietrzały, minerały cięŝkie (cyrkon, turmalin, leukoksen) oraz śladowo skalenie. Obecne są ponadto mikrokonkrecje Ŝelaziste, których zawartość waha się od 1,1 do 3,3% obj. Mikrokonkrecje te są zbudowane z syderytu, goethytu, pirytu oraz rzadziej (Mn,Ca)-syderytu i hematytu. Ich rozmiary mieszczą się w przedziale 0,6-1,0 mm, średnica zlepów dochodzi zaś

do 9 mm (Bahranowski et al. 1998). Rozmieszczenie mikrokonkrecji w ilastym tle, podobnie jak składników okruchowych, jest nierównomierne. 4 Fig. 3. Dyfraktogram iłowca kaolinitowego (kompleks podwęglowy, próbka D2/263). Objaśnienia symboli: 1- illit + muskowit, I/S - minerał mieszanopakietowy illit/smektyt, Ka - kaolinit, Pl - plagioklaz, Q- kwarc, Sy - syderyt. Wss - wskaźnik uporządkowania kaolinitu wg Stocha i Sikory (Stoch 1973).

Skład chemiczny skał ilastych kompleksu podwęglowego (P) w zakresie pienviastków głównych i podrzędnych jest zróŝnicowany. Zawartość Si02 waha się od około 60 do ponad 77% wag., Al 2 O 3 od około 11 do 21% wag. zaś Fe 2 O 3 od 1,5 do 9,7% wag. (Tab. 1). Mniej zróŝnicowany jest udział pierwiastków śladowych wśród których zwraca uwagę stosunkowo niska zawartość metali cięŝkich: As - do 30 ppm, Cd - poniŝej 0,5 ppm, Cr - do 165 ppm, Pb - do 47 ppm, Zn - do 29 ppm, oraz pierwiastków promieniotwórczych: Th - do 23 ppm i U- do 2,7 ppm (Tab. 2). W składzie ziarnowym badanych skał dominuje frakcja iłowa (Fig. 4). Udział frakcji pylastej jest zbliŝony i wynosi ok. 40% wag., co uzasadnia nazwanie tych skał iłowcami słabo pylastymi. Zmienna natomiast zawartość frakcji piaszczystej (5-45% wag.) pozwala na wyróŝnienie wśród nich odmian piaszczystych. 5

6

7

8 Skały ilaste kompleksu ilasto piaszczystego (I-P) Są to iłowce o barwie oliwkowo-zielonej oraz popielatej, słabo zwięzłe, bezstukturalne, zapiaszczone. W ich składzie mineralnym (Fig. 5) dominują minerały ilaste - smektyt z domieszką kaolinitu (Fig. 6). Smektyt jest drobnoziarnistym dioktaedrycznym minerałem zawierającym w przestrzeniach międzypakietowych dwuwartościowe kationy wapnia i magnezu. Tworzy on dwa typy agregatów. Pierwszy z nich budują blaszki o kontaktach typu ścianaściana (Fot. 4), drugi zaś - typu ścianakrawędź (Fot. 5). Blaszki budujące agregaty mają gładkie, podwinięte brzegi i wielkość nie przekraczającą 1 µm. Agregaty zbudowane z blaszek o kontaktach typu ściana-krawędź

9

(struktura typu plaster miodu"), typowe dla minerału autigenicznego, występują miejscami w tle, które tworzą charakterystyczne dla minerału detrytycznego agregaty blaszek o kontaktach typu ściana-ściana. Płytki kaolinitu są rozproszone wśród agregatów smektytowych. Kaolinit ten jest minerałem o niskim stopniu uporządkowania struktury (Fig. 6). W skład równomiernie rozproszonego w ilastym tle materiału okruchowego o maksymalnej średnicy ziarn ok. 0,5 mm, wchodzą - oprócz dominujących, ostrokrawędzistych i słabo obtoczonych ziarn kwarcu - muskowit oraz minerały cięŝkie (cyrkon, turmalin i leukoksen). W omawianych skałach występują ponadto mikrokonkrecje Ŝelaziste o średnicy 0,2-0,3 mm (średnica zlepów do 4,5 mm). Są one zbudowane z(mn, Ca)-syderytu i pobocznie goethytu. Ich rozmieszczenie w ilastym tle jest nierównomierne, a zawartość waha się w granicach od 0 do 2% obj. (Bahranowski et al. 1998). Skład chemiczny skal ilastych kompleksu ilasto-piaszczystego (I-P) jest stosunkowo mało zróŝnicowany (Tab. 1). Zawartość Si02 wynosi od ok. 62 do 68% wag., Al203 od około 14 do 18% wag., FeZ03 od około 2 do 4% wag., Mg0 od 0,7 do 1,0% wag., Ca0 od 0,9 do 1,3% wag. RównieŜ zawartości pierwiastków przędnych i śladowych nie wykazują większego zróŝnicowania (Tab. 2) przy zawartościach metali cięŝkich wynoszących maksymalnie odpowiednio: 5 ppm As, <0,5 ppm Cd, 124 ppm Cr, 25 ppm Pb, 231 ppm Zn. Maksymalne zawartości toru i ura- nu są niskie i wynoszą: 10,1 ppm Th oraz 2,4 ppm U. W składzie ziarnowym badanych skał dominuje frakcja iłowa (Fig. 4). Udział w nich zarówno frakcji pylastej jak i piaszczystej jest zmienny i waha się odpowiednio od 20-40% wag. i 3-18% wag. Zawartość frakcji pylastej uzasadnia nazwanie tych skał iłowcami i iłowcami słabopylastymi, a niewielki udział frakcji piaszczystej pozwala na wyróŝnienie wśród nich odmian słabo piaszczystych. 10

Czwartorzęd Ił warwowy Jest to jasnobrunatny iłowiec, kruchy, rozsypliwy, piaszczysty, laminowany poziomo. W składzie mineralnym tej skały (Fig. 7) w podobnych ilościach występują minerały ilaste i kwarc. Minerały ilaste są reprezentowane przez illit (smektyt/illit), smektyt i kaolinit (Fig. 8) o mikromorfologii minerałów detrytycznych. Występują ponadto skalenie (K i Na-Ca) oraz minerały węglanowe (kalcyt, dolomit, syderyt). Minerały cięŝkie są reprezentowane przez cyrkon. W składzie chemicznym omawianej skały występuje około 67% wag. SiO 2, około 10% wag. Al 2 O 3, 3,5% wag. Fe 2 O 3, 1,2% wag. MgO, ponad 5% wag. CaO i 1,8% wag. K 2 O (Tab. 1). Zawartość metali cięŝkich wynosi: As - 8 ppm, Cd 11

<0,5 ppm, Cr - 85 ppm, Pb - 18 ppm, Zn - 61 ppm, zaś aktynowców: Th - 9,9 ppm, U- 2,6 ppm (Tab. 2). W składzie ziarnowym dominacja frakcji pylastej, przy nieznacznym udziale frakcji piaszczystej powoduje, Ŝe punkt projekcyjny omawianej skały na trójkącie klasyfikacyjnym znalazł się w polu iłowców pylastych (Fig. 4). KREDA JEZIORNA Jest to jasnokremowa, słabo zwięzła, porowata skała o teksturze pelitowej. W jej składzie mineralnym (Fig. 9, 10) występuje głównie kalcyt a podrzędnie - aragonit (do 5% wag.). Minerały niewęglanowe reprezentowane są przez kwarc, którego udział wynosi około 1% wag. Kalcyt występuje w formie płytkowego mikrytu o wielkości około 1 µm (Fot. 6). W tle mikrytowym spotykane są nieliczne bioklasty. W składzie chemicznym kredy zdecydowanie dominuje CaO (53,5% wag.). Spośród pozostałych składników udział MgO nie przekracza 0,2% wag., a jedynie zawartość SiO 2 wynosi ponad jeden procent (1,38% wag.) (Tab. 1). Zawartości 12

13 pierwiastków śladowych są zazwyczaj niŝsze od progów ich wykrywalności metodą ICP AES z wyjątkiem Sr (149 ppm) i Ba (41 ppm) (Tab. 2). IŁY KRAKOWIECKIE Są to skał barwy szarej, zwięzłe, o teksturze pelitowo-aleurytowej, bezpiaszczyste, bezstrukturalne, wapniste. W ich składzie mineralnym występują minerały ilaste, kwarc, skalenie i węglany. Udział minerałów ilastych i sumy pozostałych składników jest zbli- Ŝony (Fig. 11). Minerały ilaste są reprezentowane głównie przez minerał mieszanopokietowy typu illit/smektyt z przewagą pakietów pęczniejących, kaolinit oraz w mniejszej ilości illit i chloryt (Fig. 12). Wymienione minerały ilaste tworzą polimineralne agregaty o wielkości do kilkudziesięciu µm, zbudowane z blaszek i płytek o nieokreślonych kształtach i wielkości do kilku µm. Agregaty te tworzą mikrostrukturę klastyczną typu matriks (Fot. 7), typową dla skał zbudowanych z minerałów detrytycznych. Kwarc, skaleń i muskowit mają wielkości do kilkudziesięciu µm. Rozmieszczenie ich ziarn wśród ilastego matriks jest równomierne. Węglany są reprezentowane przez kalcyt, dolomit i syderyt (Fig. 12). Kalcyt spotykany jest w postaci bioklastów. W składzie chemicznym występują: SiO 2 - około 57% wag, Al 2 O 3 - około 13% wag., Fe 2 O 3 - około 5% wag., Ca0 - około 5% wag., MgO - około 2% wag., K 2 O - 2,8% wag., Na 2 O - 0,8% wag. (Tab. 1). Zawartości pierwiastków śladowych: As, Cd, Cr, Pb, Sr, Zn, Th, U wynoszą odpowiednio: 13 ppm, 0,8 ppm, 99 ppm, 19 ppm, 158 ppm, 63 ppm, 10,3 ppm, 3,0 ppm (Tab. 2).

W składzie ziarnowym badanej próbki dominuje frakcja pylasta (82,7% wag.), zaś zawartość frakcji piaszczystej jest znikoma. Na trójkącie klasyfikacyjnym 14

Stevensa (1983) punkt projekcyjny tej skaty znalazł się na granicy pola zajmowanego przez iłowce pylaste (Fig. 4). ODPADY POFLOTACYJNE 15 Są one barwy szarej w odcieniach od ciemnoszarej (KWK Anna) do prawie czarnej (KWK Zofiówka), kruche, silnie porowate, zapiaszczone, wapniste i bezwapniste. W składzie petrograficznym badanych próbek występują minerały ilaste, kwarc, skalenie, miki, węglany i okruchy węgla. Udział składników nieilastych jest zmienny i dochodzi do 50% wag. (Fig. 13). Minerały ilaste są reprezentowane przez kaolinit i minerał mieszanopakietowy illit/smektyt, w mniejszej ilości illit i chloryt (Fig. 14). Strukturę skały tworzą polimineralne agregaty wyŝej wymienionych minerałów. Kwarc, skalenie, miki, węglany i okruchy węgla (Fot. 8) występują we frakcji pylastej. Skład chemiczny odpadów poflotacyjnych jest bardzo zróŝnicowany. Zawartość SiO 2 waha się od 38 do prawie 60% wag, Al 2 O 3 - od 7 do 16% wag., Fe 2 O 3 - od 2,3 do 6,6% wag., CaO - od 0,4 do 3,8% wag., MgO - od 0,5 do 2,5% wag., K 2 O - od 0,4 do 2,0% wag. (Tab. 3). Nieco mniej zróŝnicowana jest zawartość pierwiastków śladowych, wśród których udział metali cięŝkich osiąga maksymalnie: 22 ppm dla As, około 1700 ppm dla Ba, 120 ppm dla Cr, 56 ppm dla Pb, 228 ppm dla Sr, 90 ppm dla Zn. Zawartości aktynowców nie przekraczają 16 ppm dla Th oraz 6,2 ppm dla U (Tab. 4). W składzie ziarnowym do-

minuje frakcja piaszczysta (do 50% wag. w odpadach z KWK Anna) przy znacznym udziale frakcji pylastej (Fig. 4), jednak istotnym składnikiem obu tych frakcji są okruchy węgla (średnio około 20% wag.). 16

17 DYSKUSJA Składnik mineralny mieszanek z popiołami nie powinien być nośnikiem szkodliwych substancji takich jak metale cięŝkie, pierwiastki promieniotwórcze czy siarczany. Składnik ten powinien natomiast spełniać następujące warunki: - wspomagać własności samozestalania się mieszanek, - utrudniać ich rozmywanie, - utrudniać uwalnianie składników szkodliwych z popiołów (m.in. przez uszczelnianie przestrzeni porowej i wiązanie szkodliwych składników). Skład chemiczny (w zakresie pierwiastków głównych i podrzędnych) badanych skał ilastych z KWB Bełchatów oraz iłu krakowieckiego ze złoŝa Hadykówka jest zbliŝony (Tab. 1, 2). Niewielkie róŝnice moŝna zauwaŝyć pomiędzy skałami z kompleksu podwęglowego (P) i ilasto-piaszczystego (I-P) złoŝa Bełchatów. Pierwsze z wymienionych charakteryzują się podwyŝszoną zawartością K 2 O występującego w strukturze illitu, drugie - wykazują wyŝsze zawartości CaO i MgO wchodzących w skład minerału smektytowego. PodwyŜszony udział wapnia i magnezu w składzie iłu warwowego z Bełchatowa oraz iłu krakowieckiego z Hadykówki są związane z obecnością w tych skałach kalcytu i dolomitu (Fig. 8,12). Uwagę zwraca takŝe wyŝsza, w wymienionych skałach, zawartość Na 2 O wchodzącego w skład plagioklazów.

Skład chemiczny odpadów poflotacyjnych (Tab. 3,4) jest zbliŝony do średniego składu skał ilastych. NiŜsze, w porównaniu z nimi, zawartości SiO 2 i Al 2 O 3 są wynikiem znacznego udziału w ich składzie pyłu węglowego. 18 Wykonane analizy chemiczne wykazały, Ŝe wszystkie badane skały i odpady poflotacyjne wykazują stosunkowo niskie zawartości pierwiastków szkodliwych (zwłaszcza metali cięŝkich: As, Cd, Co, Cr, Cu, Pb, Zn oraz promieniotwórczych aktynowców: Th i U), nie przekraczające średnich zawartości dla skał ilastych (Fig. 15). Wapień jeziorny wyróŝnia się szczególnie niską zawartością wymienionych powyŝej pierwiastków (Fig. 15). W mieszankach ze znacznie zasobniejszymi w nie popiołami moŝe więc powodować zmniejszenie ich koncentracji.

Samozestalaniu się mieszanek popiołowo-mineralnych oraz utrudnianiu ich rozmywania szczególnie sprzyja obecność w nich smektytu z uwagi na jego drobne uziarnienie i moŝliwość łączenia spoiwem typu matriks składników szkieletu ziarnowego tj. ziarn szkliwa pochodzących z popiołów oraz ziarn frakcji piaszczystej i pylastej pochodzących ze składnika mineralnego. Pęcznienie smektytu pod wpły- 19 Fig. 15.Zawartość pierwiastków podrzędnych i śladowych w badanych kopalinach towarzyszących i odpadach poflotacyjnych na tle średnich zawartości w skałach ilastych (wg Wedepohla 1978). Kopaliny towarzyszące z KWB Bełchatów: 1 ił warwowy, skały ilaste z kompleksu ilastopiaszczystego, 3 skały ilaste z kompleksu podwęglowego, 5 kreda jeziorna. Ił krakowiecki Hadykówka 4. Odpady poflotacyjne z KWK Anna, Bogdanka i Zofiówka (średniao) 6. wem wody sprzyja uszczelnieniu zabudowanej przestrzeni porowej, a jego własności sorpcyjne umoŝliwiają wiązanie niekorzystnych składników chemicznych (Stoch 1974), których nośnikami są popioły. Pod względem składu minerałów ilastych najlepsze do wyŝej wymienionych celów są zasobne w smektyt skały ilaste z kompleksu ilasto-piaszczystego złoŝa Bełchatów. Na obecność smektytu w tych utworach zwraca uwagę równieŝ Wyrwicki (1993), który w kompleksie nadwęglowym złoŝa Bełchatów wyróŝnia dwa typy skał ilastych zasobnych w smektyt róŝniące się barwą: iły typu beidelitowego oraz pstre iły poznańskie. Iły krakowieckie oraz odpady poflotacyjne, pomimo znaczącego udziału minerału mieszanopakietowego typu illit/smektyt (I/S), w mniejszym stopniu spełniają omówione powyŝej kryteria. Iły krakowieckie zawierają I/S z dominacją

pakietów pęczniejących (co wynika z badań Środonia (1984)) ale charakteryzują się bardzo duŝym udziałem frakcji pylastej w składzie ziarnowym. Odpady poflotacyjne nie tylko zawierają duŝo frakcji piaszczystej i pylastej ale ponadto występuje w nich, oprócz I/S, zróŝnicowany zespół minerałów ilastych odzwierciedlających - jak wynika z porównania z pracą Gabzdyla (1969) - zmienność składu przerostów płonych w seriach węglonośnych. Proces technologiczny, w czasie którego odpady poflotacyjne pozbawiane są frakcji grubszej od 0,1 mm (KWK Bogdanka) sprzyja poprawie ich jakości jako składnika mieszanek. Skały ilaste z kompleksu podwęglowego oraz utwory czwartorzędowe z nadkładu złoŝa węgla brunatnego Bełchatów z uwagi na skład mineralny i ziarnowy są najmniej korzystne w mieszankach z popiołami. Pierwsze z wymienionych - głównie z uwagi na dominację kaolinitu, który został stwierdzony w tych utworach równieŝ przez Wyrwickiego (1995a) oraz Wiśniewskiego i Wyrwickiego (1997). Kaolinit, z uwagi grubsze w porównaniu do smektytu uziarnienie oraz inną morfologię ziarn, zabudowuje mniej szczelnie przestrzeń porową, a ponadto jego własności sorpcyjne są znacznie mniejsze niŝ smektytu (Stoch 1974). Utwory czwartorzędowe (iły warwowe), charakteryzują się znacznym udziałem grubszych frakcji ziarnowych oraz zróŝnicowanym zespołem minerałów ilastych - co wynika równieŝ z badań Wyrwickiego (1995b). Są to ich cechy niekorzystne. Kreda jeziorna, jako nośnik CaO, jest składnikiem szczególnie sprzyjającym samozestalaniu się mieszanek z popiołami. Obecność Ca0 umoŝliwia tworzenie się faz cementowych, mogących stosunkowo silnie wiązać składniki szkieletu ziarnowe- go mieszanek. Badana próbka kredy jeziornej (wapień jeziorny) wyróŝnia się duŝą czystością i wysoką zawartością CaO, co potwierdzają wyniki badań Wyrwickiego (1999). WNIOSKI Wszystkie badane próbki skał i odpadów nie wykazują podwyŝszonej zawartości składników szkodliwych - mogą więc stanowić potencjalny składnik mieszanek z popiołami. Pozostałe warunki (wspomaganie własności samozestalania się mieszanek, utrudnianie ich rozmywania i uwalniania z popiołów składników szkodliwych najlepiej spełniają skały ilaste z dominacją drobnoziarnistego minerału smektyto- wego i niewielką domieszką frakcji pylasto-piaszczystej a więc skały ilaste z kompleksu ilasto-piaszczystego złoŝa Bełchatów. W mniejszym stopniu (z uwagi na mniejszą ilość pakietów pęczniejących w minerale smektytowym i znaczną domieszkę frakcji piaszczystej) załoŝone warunki spełniają odpady poflotacyjne z kopalń: Bogdanka (LZVV) (szczególnie pozbawione w procesie technologicznym frakcji grubszej od 0,1 mm) i Zofiówka (GZW). Kreda jeziorna jako nośnik CaO warunkującego powstawanie faz cementowych moŝe być korzystnym składnikiem mieszanek z popiołami z uwagi na monomineralny charakter i bardzo drobne uziarnienie. 20

Badania zostały wykonane w ramach projektu badawczego 9T12A 03310 finansowanego przez Komitet Badań Naukowych. LITERATURA BAHRANOWSKI K., GAWEŁ A., GÓRNIAK K., MUSZYŃSKI M., RATAJ- CZAK T., SKOWROŃSKI A., SZYDŁAK T., WYSZOMIRSKI P., 1998: Ferruginous micronodules from clay rocks occurring in the Bełchatów" brown coal open pit. W: Materiały 15th Conference on Clay Mineralogy and Petrology. Brno (Czechy), 6-10.09.1998. Scripta Fac. Sci. Nat. Univ. Masaryk Brun., 26, S 1-82. CIUK E., PIWOCKI M., 1967: Mioceńskie wapniste osady jeziorne z złoŝu węgla brunatnego Bełchatów. Przegl. Geol. 9, 399-406. CIUK E., PIWOCKI M., 1980: Geologia trzeciorzędu w rowie Kleszczowa i jego otoczeniu. W: Przew. 52 Zjazdu PTG. Wyd. Geol. Warszawa, 56-70. GABZDYL W., 1969: Charakterystyka petrograficzno-facjalna pokładów węgla i skał towarzyszących w kopalni Jastrzębie (Rybnicki Okręg Węglowy). Prace Geol. PAN, oddz. w Krakowie 55, 1-79. KOZŁOWSKI S. [red.], 1977: Katalog wybranych złóŝ surowców ilastych ceramiki budowlanej w Polsce. Wyd. Geol. Warszawa. STEVENS R., 1983: A new sand-silt-clay triangle for textural nomenclature. Geologiska Foreninges i Stockholm Fórhandlingar 105 (3), 245-250. STOCH L., 1974: Minerały ilaste. Wyd. Geol. Warszawa. ŚRODOŃ J., 1984: Mixed-layer illite/smectite in low temperature diagenesis: data from the Miocene of Carpathian Foredeep. Clay Minerals, 19, 205-215. WEDEPOHL K.H. (Ed.), 1978: Handbook of geochemistry. Springer Verlag. Berlin - Heidelberg - New York. WILCZYŃSKI R., 1992: Dotychczasowe wyniki badań podstawowych serii poznańskiej w świetle geologiczno-inŝynierskich problemów prowadzenia robót górniczych w KWB Bełchatów". Acta Univer. Wratisl. 1354; Prace Geol. Mineral. 26, 91-107. WIŚNIEWSKI W., WYRWICKI R., 1997: Ilaste kopaliny kompleksu podwęglowego KWB Bełchatów, właściwości surowcowe i moŝliwości wydobycia. Górnictwo Odkrywkowe 39 (1-2), 9-21. WYRWICKI R., 1993: Potrzeba ochrony beidelitowych iłów w KWB Bełchatów. Przegl. Geol. 41 (9}, 612-620. WYRWICKI R., 1995a: Kaoliny kompleksu podwęglowego KWB Bełchatów - litologia a właściwości ceramiczne. Górnictwo Odkrywkowe 37 (3-4), 73-89. WYRWICKI R., 1995b: Właściwości ceramiczne ilastych osadów zastoiskowych - warwitów z KWB Bełchatów. Górnictwo Odkrywkowe 37 (3-4), 100-111. WYRWICKI R., 1999: Określenie właściwości kredy jeziornej z KWB Bełchatów jako surowca do produkcji wapna palonego. Górnictwo Odkrywkowe 41 (1), 107-117. 21