Wykorzystanie iłów turoszowskich - możliwości
i oczekiwania
 Streszczenie
W serii nadkładowej złoża "Turów" występują
wkładki iłów ogniotrwałych, kamionkowych oraz biało wypalających się,
określone jako "iły turoszowskie". W przeszłości wielokrotnie próbowano
udokumentować zasoby tego surowca. Przy szacowaniu potencjalnych zasobów często
nie brano jednak pod uwagę słabego rozpoznania zalegania i jakości. W ten
sposób pierwsze informacje o występowaniu przewarstwień ilastych (Ciuk, 1951)
przerodziły się z czasem w mit o występowaniu w złożu węgla ogromnych ilości
kopaliny towarzyszącej bardzo wysokiej jakości.
Wzrastające wymagania jakościowe odbiorców, przede
wszystkim w zakresie niezmiennych parametrów fizyko-chemicznych, powstawanie
nowych technologii w zakresie materiałów ogniotrwałych oraz konkurencja ze
strony państw byłego bloku wschodniego spowodowały w pewnym okresie znaczne
zmniejszenie zainteresowaniem iłami ze złoża Turów. Kopalnia w ostatnich
latach zakończyła zdejmowanie nadkładu w północnej części złoża, gdzie
udział iłów przydatnych do pozyskania jako surowce towarzyszące był
zasadniczo większy a górniczo-technologiczne warunki ich wydobycia znacznie
korzystniejsze. Aktualnie, gdy przedmiotem eksploatacji jest południowa część
złoża, gdzie udział iłów czystych w masie nadkładowej jest znikomy występują
trudności
z zaspokojeniem nawet zmniejszonego zapotrzebowania. Dokumentacja geologiczna złoża
wręcz wyklucza występowanie w tym rejonie nagromadzenie surowca, które spełniłoby
wymagania kryteriów bilansowości dla złoża kopaliny towarzyszącej.
Nie przewiduje się jednak całkowitego zaniechania pozyskiwania surowców
towarzyszących. Ich selektywne wybieranie możliwe jest dzięki istnieniu
pewnych rezerw wydajności układów KTZ w okresach mniejszego zapotrzebowania
na węgiel. Pozyskanie nawet niewielkich ilości surowca z nadkładu złoża
przyczynia się do zmniejszenia potrzeb uruchamiania nowych wyrobisk o znacznych
rozmiarach w rejonach dotychczas nieprzekształconych przez górnictwo.
Wstęp
W podłożu i w serii międzywęglowej złoża "Turów"
występują wkładki i przewarstwienia iłów ogniotrwałych, kamionkowych oraz
biało wypalających się, określone jako "iły turoszowskie".
Przez lata rodził się mit o ich niezwykle bogatych zasobach i wysokiej jakości.
Nie brano pod uwagę faktu, że surowiec jest zanieczyszczony związkami żelaza,
tytanu, piaskiem kwarcowym, syderytem, wtrąceniami węgla
i w związku z tym nie nadaje się do stosowania w przemyśle bez wcześniejszej
przeróbki (wzbogacenia). Przy szacowaniu potencjalnych zasobów nie uwzględniano
bardzo nieregularnego zalegania i dużej zmienności jakościowej utworów
ilastych. Rozstaw siatki poszukiwawczej, odpowiedni dla rozpoznania złóż węgla,
nie był wystarczający do okonturowania i oszacowania zasobów surowców
ilastych. I tak pierwsze informacje o występowaniu przewarstwień ilastych
(Ciuk, 1951) przerodziły się z czasem w mit o występowaniu w złożu węgla
ogromnych ilości kopaliny towarzyszącej o bardzo wysokiej jakości i dużym
rozprzestrzenieniu.
Ogólna charakterystyka złoża
Podłoże krystaliczne tworzy kompleks
magmowo-metamorficzny, składający się ze skał plutonicznych (tzw. granity
rumburskie), subwulkanicznych i wulkanicznych oraz metamorficznych.
Trzeciorzędowa sukcesja osadowa składa się z
grubokrystalicznych, drobnoklastyczno-ilastych utworów oraz węgla brunatnego.
W profilach osadów trzeciorzędowych zaznacza się wyraźnie cykliczność
sedymentacji; serię brunatnowęglową tworzy pięć cykli sedymentacyjnych o
następstwie osadów: żwir / piasek - mułek / ił - węgiel.
Każdy cykl rozpoczyna pakiet skał grubo- lub średnioklastycznych,
przechodzący ku górze w skały mułkowo-ilaste; w stropie cyklu występuje pokład
węgla brunatnego lub jego ekwiwalent sedymentacyjny. Osady gruboklastyczne są
najpełniej rozwinięte w trzech niższych cyklach (żwiry
i piaski gruboziarniste). Osady fitogeniczne najgrubsze pokłady tworzą
w stropie drugiego cyklu - I pokład węgla i w stropie IV cyklu -
II pokład węgla. W całym profilu osadów występują poziomy konkrecji
syderytowych. W górnej części profilu trzeciorzędowego, ponad asocjacją
brunatnowęglową, występuje kompleks osadów klastycznych o różnej frakcji
z podrzędnymi wkładkami osadów ilastych.
Utwory czwartorzędowe - osady plejstocenu stanowią
głównie piaski, pospółki oraz gliny zwałowe zlodowaceń południowopolskich.
Osady klastyczne i mady holocenu występują głównie w dolinach rzek.
Utwory ilaste w serii węglowej występują w trzech
kompleksach skał płonnych oznaczonych symbolami A, B i C.
- Kompleks nadwęglowy "C" ponad górnym pokładem
węgla. Występują w nim, bezpośrednio pod warstwą humusu, gliny czerwono
wypalające się w formie soczew o miąższości 1,5-2,0 m, które w
niewielkiej ilości wydobywano na potrzeby przemysłu ceramiki budowlanej.
Poniżej zalega zespół zazębiających się osadów piaszczysto-żwirowych,
iłów zapiaszczonych i zawęglonych oraz warstw węglowych
o zmiennym położeniu w profilu.
- Kompleks międzywęglowy "B" pomiędzy I i
II pokładem węgla. Występują w nim iły szare, zapiaszczone w różnym
stopniu oraz piaski
i żwiry zailone. Podrzędnie spotyka się wkładki i cienkie przewarstwienia
węgla.
- Kompleks podwęglowy "A" poniżej dolnego
- I pokładu węgla. Zalegają w nim osady ilasto-piaszczyste, częściowo
zawęglone, leżące na zwietrzelinach skał granitoidowych i bazaltów.
Cykle I i II tworzą serię powęglową (kompleks A -
cykl I łącznie
ze zwietrzelinami skał magmowych, granitów i bazaltów).
Cykl III i IV odpowiada serii międzywęglowej -
kompleksowi B.
Cykl V odpowiada serii nadwęglowej, czyli kompleksowi C.
Kompleksy niewęglowe są wykształcone bardzo niejednorodnie
ze względu na zmienne zawartości piasków w osadach ilastych. Konsekwencją
zmiennych warunków sedymentacji jest brak ciągłości warstw, soczewkowa forma
utworów ilastych, gniazdowe wtrącenia frakcji piaszczysto-żwirowej oraz wtrącenia
syderytu i pirytu w iłach.
Na podstawie różnic cech litologicznych oraz barwy wyróżniono
(Pacel - 1964; Kozydra, Wyrwicki - 1970) następujące odmiany iłów:
- jasnoszare "czyste" - ok. 8%,
- jasnoszare zapiaszczone - ok. 50%,
- brunatne zawęglone - ok. 30%,
- zwietrzeliny ilaste granitoidów i bazaltów - 12%
(Symborski i Łukwiński, 1986).
Szacunkowa zawartość iłów "czystych" na
poziomie ok. 8% - na podstawie obserwacji ostatnich 10 lat - jest
mocno zawyżona. Iły te występują obecnie jedynie w warstwie pod II pokładem
węgla, ich miąższość nie przekracza 0,7 metra, tzw. "czystość"
jest obserwowana jedynie na niewielkim 100-150 metrowym odcinku poziomu
eksploatacyjnego. Iły te są kwalifikowane jako "iły turoszowskie
szare" TG 3. Przechodzą w iły zapiaszczone lub pojawia się w nich
regularny horyzont zalegania sferosyderytów.
Bezpośrednio nad drugim pokładem węgla występują iły
pozbawione piasku, o zabarwieniu szarobrunatnym, cechujące się
b. dużą zawartością K2O, zawierające wtrącenia węgla. Głównym ich
odbiorcą są firmy ceramiczne z Niemiec i Czech.
Obecnie jedynie te dwie warstwy są źródłem pozyskiwania iłów
ceramicznych. Szacunkowa ilość pozyskiwanych iłów nie przekracza jednego
promila w masie nadkładowej, a ich miąższość jest kilkakrotnie mniejsza od
przyjmowanej w kryteriach bilansowości, co stawia pod znakiem zapytania opłacalność
eksploatacji.
Rodzaj i jakość występujących w nadkładzie surowców
ilastych
 Skały ilaste w obrębie złoża "Turów" są zróżnicowane
litologiczne - tworzą je iły, mułki, piaski, żwiry, zlepieńce oraz
konkrecje syderytowe
i pirytowe. Średnia zawartość frakcji piaskowej, syderytów oraz pirytu
wynosi od ok. 25%, maksymalnie do 50%. Podstawowym składnikiem mineralnym jest
kaolinit, podrzędnym - illit. Skład chemiczny jest zróżnicowany w
szerokich granicach w zależności od cech litologicznych osadu i warunków
sedymentacji. Skład mineralny przedstawiono w tabeli nr 1.
Szczegółowe badania właściwości i możliwych kierunków
wykorzystania iłów turoszowskich prowadzono w latach siedemdziesiątych XX
wieku. Stwierdzono ich przydatność do:
- produkcji wyrobów ceramiki budowlanej,
- produkcji płytek ceramicznych,
- produkcji wyrobów ceramiki szlachetnej,
- produkcji materiałów ogniotrwałych,
- izolacji składowisk odpadów,
- rekultywacji gruntów.
Wykazano również możliwość wykorzystania ich jako
surowiec do produkcji tlenku glinu, zeolitów, katalizatorów oraz jako dodatek
przy produkcji papieru i wyrobów gumowych. Podjęto również próby
znalezienia innych zastosowań iłów turoszowskich w stanie surowym -
przedmiotem badań były przede wszystkim wyselekcjonowane próbki surowca; iły
"czyste" lub o niewielkim zapiaszczeniu. Ich jakość oceniana była
jako wysoka.
Skład chemiczny iłów przedstawiono w tabelach nr 2-4, skład
mineralny przedstawiono w tabeli nr 1.
Tabela 1. Skład mineralny iłów turoszowskich.
| Składnik |
Iły z kompleksu C |
Iły z kompleksu B |
Iły z kompleksu A |
Cyganek
1989 |
Kasza
1992 |
Cyganek
1989 |
Nowak, Sztaba
1989 |
"czyste"
Kasza
1992 |
zawęglone
Kasza
1992 |
Kozłowski
1982 |
surowy
Kasza
1992 |
wzbogac.
Kasza
1992 |
| Kaolinit |
50,0 |
35,0 |
36,3-68,3 |
30,0-58,0 |
54,0 |
32,0 |
29,0 |
23,0 |
52,0 |
| Illit |
20,0 |
26,0 |
13,7-17,52 |
5,3-22,0 |
17,0 |
10,0 |
14,0 |
17,0 |
22,0 |
| Kwarc |
24,0 |
25 |
10,45-48,1 |
25,0-49,0 |
20,0 |
12,0 |
57,0 |
57,0 |
17,0 |
| Substancje
węgliste |
|
|
|
|
6,0 |
45,0 |
|
|
|
| inne |
5,0 |
16,0 |
1,9-3,7 |
Skalenie
2,5-10,0 |
3,0 |
1,0 |
|
3,0 |
3,0 |
Składy mineralny i chemiczny zróżnicowane są w bardzo
szerokim zakresie, wynika to z warunków sedymentacji, cech litologicznych osadów
oraz ze zróżnicowania metod pobierania i uśredniania próbek. Na znaczne zróżnicowanie
litologiczne wpływ bezpośredni ma zmienny skład ziarnowy, chemiczny oraz
wielkość wtrąceń węgla brunatnego.
Tabela 2. Skład chemiczny iłów z kompleksu
"C".
| Składnik |
Ciuk 1951 |
Cyganek 1989 |
Stępisiewicz 1987 |
Kasza 1992 |
| SiO2 |
54,76-69,48 |
51,29-58,0 |
55,40 |
56,00 |
| Al2O3 |
|
26,00-34,11 |
25,89 |
22,30 |
| Al2O3 + TiO2 |
25,37-39,36 |
|
|
|
| Fe2O3 |
1,25-2,47 |
0,96-1,50 |
0,18 |
6,50 |
| TiO2 |
|
0,23-1,10 |
1,22 |
1,80 |
| CaO |
0,43-0,96 |
0,10-0,36 |
0,84 |
0,35 |
| MgO |
0,40-1,02 |
0,47-0,50 |
0,72 |
0,25 |
| K2O |
2,12-3,42 |
1,47-2,50 |
2,99 |
2,85 |
| Na2O |
|
0,10-0,15 |
0,32 |
0,81 |
| Straty prażenia |
6,52-23,86 |
10,0-11,7 |
10,84 |
9,80 |
Tabela 3. Skład chemiczny iłów z kompleksu
"B".
| Składnik |
"Iły czyste" i zapiaszczone w stanie surowym |
Iły zawęglone |
Iły "czyste" |
Iły zawęglone |
Iły zapiaszczone |
Skład uśredniony |
Stępisiewicz
1987 |
Nowak, Sztaba
1989 |
Cyganek
1898 |
Kasza
1992 |
Kasza
1992 |
|
Łukwiński
1983 |
|
Pacelt i in.
1978 |
| SiO2 |
54,56 |
52,5-71,0 |
53,69-72,57 |
48,00 |
29,40 |
55,25-61,25 |
49,62-58,51 |
68,01-72,89 |
59,39 |
| Al2O3 |
28,22 |
18,2-29,3 |
18,5-30,2 |
29,24 |
17,40 |
27,70-30,71 |
29,13-34,35 |
18,96-20,32 |
25,02 |
| Fe2O3 |
1,01 |
0,93-2,32 |
0,55-1,58 |
2,35 |
1,90 |
2,07-2,29 |
1,63-1,92 |
1,13-1,21 |
2,40 |
| TiO2 |
0,90 |
0,63-0,74 |
0,13-0,84 |
0,90 |
0,52 |
0,93-1,03 |
0,64-0,75 |
0,73-0,78 |
n.o. |
| CaO |
0,32 |
0,32-0,49 |
0,01-0,24 |
0,24 |
0,32 |
0,85-0,94 |
0,88-1,04 |
0,91-0,97 |
1,01 |
| MgO |
0,60 |
0,33-0,52 |
0,21-0,35 |
0,20 |
0,16 |
0,33-0,36 |
0,31-0,36 |
0,23-0,25 |
n.o. |
| K2O |
3,05 |
1,90-3,50 |
1,70-2,67 |
1,85 |
1,20 |
2,60-2,88 |
2,46-2,90 |
2,88-3,09 |
0,94 |
| Na2O |
0,35 |
0,10-0,23 |
0,05-0,20 |
0,12 |
0,10 |
0,14-0,15 |
0,11-0,13 |
0,10-0,11 |
n.o. |
| Straty prażenia |
10,69 |
6,90-11,0 |
6,08-10,62 |
16,00 |
48,60 |
9,82 |
15,20 |
6,71 |
9,13 |
Tabela 4. Skład chemiczny iłów kaolinitowych z
kompleksu podwęglowego "A".
| Składnik |
Iły w stanie surowym (Łukwiński, 1983) |
Iły kaolinitowe w stanie
surowym |
Iły kaolinitowe (Kasza 1992) |
|
"czyste" |
zawęglone |
zapiaszczone |
Stępisiewicz
1987 |
Cyganek
1989 |
W stanie surowym |
Po wzbogaceniu |
| SiO2 |
59,32-65,00 |
48,00-57,80 |
73,68-78,31 |
49,93 |
65,7-74,4 |
78,0 |
53,5 |
| Al2O3 |
27,47-30,00 |
29,81-35,90 |
16,56-17,00 |
32,68 |
15,1-22,1 |
13,3 |
29,5 |
| Fe2O3 |
1,22-1,34 |
1,28-1,54 |
0,74-0,79 |
1,22 |
1,9-2,6 |
0,7 |
1,4 |
| TiO2 |
0,67-0,74 |
0,80-0,96 |
0,53-0,56 |
0,59 |
0,2-0,3 |
0,4 |
0,8 |
| CaO |
0,08-0,09 |
0,12-0,15 |
0,08 |
1,22 |
n.o. |
0,12 |
0,25 |
| MgO |
0,07-0,09 |
0,50-0,60 |
0,11-0,12 |
0,31 |
n.o. |
0,1 |
0,2 |
| K2O |
2,33-2,54 |
2,34-2,45 |
2,31-2,35 |
1,00 |
1,1-1,9 |
1,8 |
2,35 |
| Na2O |
0,11-0,12 |
0,23-0,28 |
0,17-0,18 |
0,91 |
0,1-0,3 |
0,06 |
0,1 |
| Straty prażenia |
8,75 |
16,94 |
5,90 |
15,40 |
6,7-7,1 |
5,3 |
11,8 |
Iły ceramiki budowlanej
W historii wydobycia gliny czerwono wypalające się stanowiły
nikły ułamek procenta wszystkich pozyskiwanych kopalin ilastych. Eksploatacja
selektywna prowadzona była przy użyciu koparki jednonaczyniowej z bezpośrednim
załadunkiem na samochody technologiczne. Ogółem wydobyto kilkadziesiąt tys.
ton surowca, który był stosowany jako dodatek schudzający przy produkcji
cegieł. W tabeli 5 zamieszczono podstawowe wielkości fizyko-chemiczne.
Tabela 5. Właściwości iłów ceramiki budowlanej z
kompleksu "C".
| Parametr |
Wartość |
| Zawartość Al2O3 [%] |
12,0-22,0 |
| Zawartość Fe2O3 [%] |
3,5-6,5 |
| Zawartość SiO2 [%] |
56,0-65,0 |
| Zawartość TiO2 [%] |
1,0-1,8 |
| Zawartość CaO [%] |
0,3-1,0 |
| Zawartość MgO [%] |
0,2-0,6 |
| Zawartość Na2O [%] |
0,1-0,9 |
| Zawartość K2O [%] |
1,5-2,8 |
| Strata prażenia [%] |
2,1-5,0 |
| Ogniotrwałość [sP] |
153-155 |
| Skurczliwość suszenia [%] |
5,8 |
| Skurczliwość całkowita po wypaleniu w 1050oC |
12,6 |
| Nasiąkliwość po wypaleniu w 1050oC |
15,5 |
| Wytrzymałość w stanie surowym po wysuszeniu w 110oC [kG/cm2] |
27 |
| Zawartość frakcji piaskowej (> 0,063mm) [%] |
4,0-10,0 |
| Kaolinit [%] |
35,0 |
| Illit [%] |
26 |
| kwarc [%] |
25 |
| Inne [%] |
14 |
| Barwa po wypaleniu |
ciemnoczerwona |
Iły biało wypalające się
Iły biało wypalające, występujące w kompleksie podwęglowym
"A", stanowią około 30-40% masy tego kompleksu, reszta to: piaski,
żwiry, rumosz kwarcowy oraz mułki zielone. Znaczna zawartość rozproszonego
pirytu i markasytu w sposób istotny zwiększa zawartość niepożądanego żelaza.
Po szlamowaniu zawartość Al2O3 wzrasta bardzo wyraźnie.
Niestety, duża zawartość tlenków żelaza oraz frakcji
piaskowej spowodowała nikłe zainteresowanie rynku tym surowcem. Jedynie w
latach 1999-2001 oddział toruński firmy z Jankowej Żagańskiej (Boral Polska,
a następnie Hanson Polska) zakupił ponad 30 tys. ton (surowiec stosowano jako
dodatek schudzający masy ceramicznej do produkcji cegły klinkierowej).
Tabela 6. Właściwości iłów biało wypalających się
z kompleksu "A".
| Parametr |
Wartość |
| Zawartość Al2O3 [%] |
15,0-22,0 |
| Zawartość Fe2O3 [%] |
0,7-7,0 |
| Zawartość SiO2 [%] |
65,0-78,0 |
| Zawartość TiO2 [%] |
0,3-1,0 |
| Zawartość CaO [%] |
0,1-0,3 |
| Zawartość MgO [%] |
0,1-0,7 |
| Zawartość Na2O [%] |
0,1-0,2 |
| Zawartość K2O [%] |
1,0-2,0 |
| Strata prażenia [%] |
8,0-10,0 |
| Ogniotrwałość [sP] |
155-157 |
| Skurczliwość suszenia [%] |
2,5-4,0 |
| Skurczliwość całkowita po wypaleniu w 1250oC [%] |
12,0-14,0 |
| Nasiąkliwość po wypaleniu w 1250oC [%] |
11,0-13,0 |
| Wytrzymałość w stanie surowym [MPa] |
0,7-0,8 |
| Zawartość frakcji piaskowej (> 0,063mm) [%] |
40,0-45,0 |
| Kaolinit [%] |
23,0 |
| Illit [%] |
17,0 |
| kwarc [%] |
57,0 |
| Inne [%] |
3,0 |
Barwa po wypaleniu |
Biała - 75% |
Iły ogniotrwałe z kompleksu "B"
Tabela 7. Właściwości iłów ogniotrwałych z
kompleksu "B".
| Parametr |
Wartość |
| Zawartość Al2O3 [%] |
29,0-35,0 |
| Zawartość Fe2O3 [%] |
1,7-3,0 |
| Zawartość SiO2 [%] |
50,0-60,0 |
| Zawartość TiO2 [%] |
0,1-1,8 |
| Zawartość CaO [%] |
0,2-0,5 |
| Zawartość MgO [%] |
0,2-0,6 |
| Zawartość Na2O [%] |
0,1-0,3 |
| Zawartość K2O [%] |
1,6-2,7 |
| Strata prażenia [%] |
8,0-16,0 |
| Ogniotrwałość [sP] |
169-173 |
| Skurczliwość suszenia [%] |
4,0-5,0 |
| Skurczliwość całkowita po wypaleniu w 1200oC [%] |
11,0-12,0 |
| Skurczliwość całkowita po wypaleniu w 1300oC [%] |
15,0-17,0 |
| Nasiąkliwość po wypaleniu w 1200oC [%] |
9,0-13,0 |
| Nasiąkliwość po wypaleniu w 1300oC [%] |
2,5-4,0 |
| Wytrzymałość w stanie surowym [MPa] |
3,5-5,5 |
| Zawartość frakcji piaskowej (> 0,063mm) [%] |
1,0-6,0 |
| Kaolinit [%] |
54,0 |
| Illit [%] |
17,0 |
| kwarc [%] |
20,0 |
| Substancje węgliste |
6,0 |
| Inne [%] |
3,0 |
| Barwa po wypaleniu |
szara |
Początkowo głównym kierunkiem zainteresowania przez
przemysł była możliwość wykorzystania iłów szarych z pokładu
"B" jako surowca materiałów ogniotrwałych. W dokumentacji
geologicznej złoża z 1963 r. sklasyfikowano iły pod względem zanieczyszczeń:
54,5% - iły o podwyższonej zawartości frakcji piaskowej, 43,5% -
iły o podwyższonej zawartości węgla, oraz tylko 1,8% - stanowią tzw.
iły "czyste", tj. takie, które zawierają powyżej 29% Al2O3, poniżej
3% Fe2O3 oraz zawartość poniżej 15% frakcji piaskowej. Uwzględniając
wymagania odbiorców, według których zawartość piasku nie może przekraczać
6%, iły przeznaczone do sprzedaży (spełniające wymagania normy zakładowej)
stanowią zaledwie niewielki ułamek procenta iłów ogniotrwałych tzw.
"czystych".
Iły kamionkowe z kompleksu "B"
Nad II pokładem węgla wyróżniono iły szare o mniejszej
ogniotrwałości - ok. 167-169sP oraz podwyższonej zawartości K2O
- do 4,0%. Poniżej w tabeli nr 8 przedstawiono porównanie cech
fizyko-chemicznych iłów ogniotrwałych oraz kamionkowych. Badania zostały
wykonane przez odbiorców surowca.
Tabela 8. Porównanie właściwości iłów z kompleksu
"B".
| Parametry fizyko-chemiczne |
Ogniotrwałe |
Kamionkowe |
Uwagi |
| Zawartość Al2O3 [%] |
30,0-32,0 |
28,0-30,0 |
|
| Zawartość Fe2O3 [%] |
1,7-2,0 |
1,0-1,6 |
|
| Zawartość SiO2 [%] |
45,0-49,0 |
50,0-55,0 |
|
| Zawartość TiO2 [%] |
0,1-1,8 |
0,1-1,4 |
|
| Zawartość CaO [%] |
0,1 |
0,05 |
|
| Zawartość MgO [%] |
0,5 |
0,7 |
|
| Zawartość Na2O [%] |
0,2 |
0,3 |
|
| Zawartość K2O [%] |
1,3-1,5 |
3,0-4,0 |
|
| Wytrzymałość [MPa] |
6,5-12,0 |
5,0 - 5,5 |
wg IMERYS |
| Absorpcja [%] |
10,0-11,0
8,3-8,8
6,0 |
10,0-11,0
7,0-8,0
4,0 |
1120oC
1180oC
1240oC |
| Nasiąkliwość [%] |
3,6 |
6,8 |
|
| Skurczliwość suszenia [%] |
6,9 |
5,5 |
|
Skurczliwość [%] |
9,5-11,0
11,0-12,0
12,2-12,8 |
8,2
10,0
11,6 |
1120oC
1180oC
1240oC |
| Białość po wypaleniu [%] |
57-59
51-52
45-47 |
48
43
39 |
1120oC
1140oC
1240oC |
| Straty prażenia [%] |
13,1 |
13,8 |
|
| Kaolinit [%] |
85-89 |
69 |
|
| Jony siarczanowe [%] |
0,01 |
0,1 |
|
| Pozostałość 0,06mm [%] |
0,98 |
4,65 |
|
| Pow. rozwinięta [m2/g] |
25 |
17 |
|
| 0 - 2µm [%] |
80 |
55 |
|
| 0 - 5µm [%] |
90 |
75 |
|
| Woda zarobowa [%] |
33,1 |
31,9 |
|
Iłami ogniotrwałymi zainteresowany jest rynek krajowy,
natomiast ił
znad II pokładu węgla, o podwyższonej zawartości K2O eksportowany jest do
Niemiec i Czech.
Zakres rozpoznania złoża oraz wykonanych badań
- W części południowej złoża iły rozpoznano w okresie
do 1960 roku otworami w siatce 200 x 400 metrów wierconymi za węglem
brunatnym. Badania jakościowe nie obejmowały pełnego zakresu niezbędnego do
oceny jakości i bilansowości iłów jako kopaliny towarzyszącej złożu węgla.
- W środkowej, obecnie eksploatowanej części złoże
rozpoznano otworami w siatce 100 x 200 metrów.
Dokumentowanie iłów turoszowskich jako kopaliny towarzyszącej,
w trakcie dokumentowania kopaliny głównej, jest niemożliwe ze względu na
zbyt małą gęstość rozpoznania i nieodpowiedni zakres przeprowadzonych badań.
Identyfikacja iłów szarych ogniotrwałych może następować dopiero w trakcie
eksploatacji węgla. Bieżące dokumentowanie iłów
w dokumentacji mierniczo-geologicznej jest również mało prawdopodobne ze względu
na dużą czasochłonność, co przy dużym postępie frontów eksploatacyjnych
powoduje, że na ogół jest ono spóźnione.
Mała gęstość rozpoznania, nieregularne opróbowanie utworów
ilastych, zróżnicowany zakres badań laboratoryjnych i polowych spowodowały,
że rozpoznanie iłów jest niejednolite, a pierwotne szacunki zasobów oraz
wartości przemysłowej bezzasadnie optymistyczne oraz obarczone dużymi błędami.
Tabela 9. Zakres badań próbek kopalin ilastych dla
udokumentowania złoża w 1990 r.
| Badany parametr |
Badania wskaźnikowe |
Badania pełne |
| Iły kamionkowe |
Iły ogniotrwałe |
| Analiza sitowa (5,0; 1,0; 0,5; 0,1; 0,06) |
+ |
|
+ |
| Odsiew na sicie 0,06 mm |
|
+ |
|
| Opis makroskopowy odsiewu na sicie 0,06 mm |
+ |
|
|
| Ogniotrwałość zwykła |
+ |
+ |
+ |
| Zawartość Al2O3 po wyprażeniu |
|
+ |
|
| Zawartość Fe2O3 po wyprażeniu |
|
+ |
|
| Straty prażenia |
|
+ |
|
| Wytrzymałość na zginanie po wysuszeniu |
|
|
+ |
| Nasiąkliwość po wypaleniu w 1100oC, 1200oC i 1300oC |
|
|
+ |
| Stopień białości po wysuszeniu i wypaleniu |
|
|
+ |
Porównując metodykę rozpoznania iłów w złożu
"Turów" do rozpoznania złoża "Jaroszów", powstałego
w bardziej spokojnych warunkach sedymentacji, (którego siatka wierceń o boku
75 metrów x 150 metrów była niewystarczająca do określenia lokalizacji
poszczególnych gatunków), należy stwierdzić, że brak było podstaw
merytorycznie uzasadnionych do dokumentowania zasobów iłów turoszowskich oraz
określania ich jakości.
Duża zmienność jakości w obrębie jednej warstwy powoduje
komplikacje związane z identyfikacją, udokumentowaniem i selektywną
eksploatacją. Również oszacowanie zasobów surowca jest w związku z powyższym
niemożliwe. Dzięki bieżącej obserwacji wytypowanych warstw maksymalna ilość
pozyskiwanego surowca wynosi obecnie od 20 tys. do 30 tys. Mg rocznie.
Wykorzystanie iłów turoszowskich
Głównym kierunkiem stosowania iłów turoszowskich jest
przemysł materiałów ogniotrwałych, ceramika sanitarna, ceramika stołowa
oraz produkcja płytek ceramicznych. Perspektywicznymi kierunkami, rozpoznanymi
tylko wstępnie, są: produkcja materiałów izolacyjnych, preparatów
rolniczych
i ekologicznych, bielących ziem fulerskich, materiałów filtracyjnych i
sorbentów, glinokrzemianowego włókna mineralnego oraz przemysł polimerów
- dodatki do gumy, tworzyw sztucznych, farb, lakierów, kitów itp.
W okresie od 1951 do końca 2006 roku kopalnia sprzedała
łącznie 1.688.500 Mg iłów, z czego iły białe i gliny czerwone stanowiły
ok. 50 tys. Mg. Wielkość rocznego wydobycia była bardzo zmienna, w
najlepszych latach osiemdziesiątych XX wieku dochodziła do 155 tys. Mg. Należy
podkreślić, że w tym okresie (eksploatacja na polu północnym) nie było większych
problemów w zakresie zarówno ilości jak i jakości wydobywanych iłów
ogniotrwałych. Przejście z eksploatacją na pole południowe skomplikowało
zadanie pozyskania iłów szarych w sposób zasadniczy. Rejon ten jest w
zasadzie pozbawiony pokładów iłów "czystych" - możliwych
do stosowania bezpośrednio przez przemysł. Aktualnie iły są wybierane
selektywnie
z dwóch warstw w sąsiedztwie II pokładu węgla. W ostatnich latach wielkość
sprzedaży iłów szarych, w zależności od zapotrzebowania, wahała się w
przedziale 15-30 tys. Mg rocznie. Zapotrzebowanie na iły biało wypalające się
oraz na gliny czerwone jest minimalne - kilka Mg rocznie.
Tabela 10. Kryterium bilansowości iłów ogniotrwałych
i kamionkowych.
| Parametr |
Jednostka |
Iły ogniotrwałe |
Iły kamionkowe |
Kryterium dla KWB Turów |
| Minimalna miąższość złoża |
m |
1 |
2 |
Wykazywano warstwy> 2,0 m |
| Dop. zawart. frakcji >63 µm |
% |
10 |
|
Nie badano we wszystkich próbach |
| Dop. zawart. frakcji >2 mm |
% |
|
1 |
Nie badano we wszystkich próbach |
| Minimalna ogniotrwałość |
sP |
161 |
|
Wg normy zakładowej 169 |
Dokumentowanie zasobów
Warunkiem podstawowym dokumentowania kopalin jest spełnienie
kryteriów bilansowości dla złóż danego surowca. Aktualnie obowiązujące
kryteria dla iłów ogniotrwałych i kamionkowych przedstawiono w tabeli
nr 10. Dotychczasowe badania próbek ilastych z otworów wiertniczych nie
obejmował wszystkich parametrów niezbędnych do oceny bilansowości.
Generalnie w ostatnich latach w wyrobisku nie stwierdzono
warstw iłów z kompleksu "B" o miąższości przynajmniej 1 metra.
Iły tzw. "czyste", które można wykorzystać bezpośrednio do
produkcji, występują w dwóch warstwach w sąsiedztwie II pokładu węgla, są
to warstwy o grubości 0,5-0,7 metra, ich poziomy zasięg nie przekracza
kilkudziesięciu metrów i ograniczony jest przez pojawiające się wtrącenia
sferosyderytów, soczew piaskowych oraz wkładek węgla. Nie spełniają więc
jako złoże kryterium bilansowości - w rezultacie (z punktu widzenia
Prawa geologicznego i górniczego) - brak jest podstaw do dokumentowania złoża
iłów jako kopaliny towarzyszącej.
Iły turoszowskie z kompleksu "B" ze względu na
ich wysoką plastyczność nie nadają się do wzbogacania metodami klasycznymi
przy niskich gęstościach. Przesiewanie przy wysokich gęstościach powoduje
wielokrotne zwiększenie kosztów pozyskania.
Podsumowanie
Długa, ponad 50-letnia historia badań oraz eksploatacji iłów
turoszowskich ogniotrwałych (iły "białe" i "czerwone"
stanowią poniżej 0,005% sprzedanych iłów w latach 1951-2006) zrodziła
powszechną opinię - mit "największego i najcenniejszego złoża
surowców glinokrzemianowych
w Polsce". Powstały liczne opracowania i monografie sugerujące ich
olbrzymie zasoby oraz kapitalne znaczenie dla gospodarki krajowej. Przyczyną
takiego stanu rzeczy był brak badań geologicznych złoża "Turów"
w zakresie przydatności oraz możliwości wzbogacania tego surowca.
Zmieniające się coraz większe wymagania jakościowe
odbiorców przede wszystkim w zakresie niezmiennych parametrów
fizyko-chemicznych, powstawanie nowych technologii w zakresie materiałów
ogniotrwałych oraz konkurencja ze strony państw byłego bloku wschodniego w
zakresie bardzo niskich cen spowodowały w pewnym okresie dość znaczne
zmniejszenie zainteresowaniem iłami szarymi ze złoża "Turów".
Obecnie poziom wydobycia (sprzedaży) kształtuje się w przedziale 15-30 tys.
Mg rocznie. Należy podkreślić, że są to ilości maksymalne, możliwe do
pozyskania
w chwili obecnej. Przejście z eksploatacją na Pole Południowe jest tego bezpośrednią
przyczyną. Na południe od uskoku głównego występowanie iłów "bardzo
czystych", tj. spełniających wymagania bezpośredniego zastosowania w
przemyśle jest znikome. Dokumentacja geologiczna złoża wręcz wyklucza takie
nagromadzenie surowca, które spełnia wymagania jakościowe złoża.
Mimo wszystko niewielki, aktualnie osiągany poziom wydobycia
nie powinien skutkować zaniechaniem pozyskiwania iłów ogniotrwałych czy
kamionkowych. Pozyskanie takich ilości surowca z hipotetycznie nowego złoża w
konsekwencji prowadzi do powstania nowego wyrobiska o dość znacznych
rozmiarach. Konsekwentne starania związane z pozyskaniem iłów ze złoża
"Turów" jest zatem celowe, w przyszłości może zaowocować zwiększeniem
wydobycia. Wnioski takie można wyciągnąć z analizy przekrojów geologicznych
- sukcesywnie zwiększać się będzie udział osadów międzywęglowych
serii "B", co zwiększa prawdopodobieństwo występowania iłów
jakościowo atrakcyjnych.
Tadeusz Kaczarewski
Naczelny Inżynier Górniczy
BOT KWB Turów SA
Adam Pędziwol
Technolog ds. górniczych
BOT KWB Turów SA
Jan Wiśniewski
Kierownik Działu Geologicznego
BOT KWB Turów SA
Literatura:
- Dokumentacja geologiczna złoża węgla brunatnego
"Turów" w kat. A+B+C1+C2, 1991, Przedsiębiorstwo Geologiczne we
Wrocławiu, Wrocław.
- Dodatek nr 1 do dokumentacji geologicznej złoża węgla
brunatnego "Turów", Przedsiębiorstwo Robót
Geologiczno-Wiertniczych sp. z o.o. - Sosnowiec 2002
- Iły turoszowskie - mit kopalin towarzyszących. M.
Nieć, K. Malt,
R. Wyrwicki, J. Wiśniewski, Kraków 2004
- Surowce ceramiczne. A. Bolewski, M. Budkiewicz, P.
Wyszomirski, Warszawa 1991
- Charakterystyka mineralogiczno-geochemiczna iłów
turoszowskich. B. Witek, Wrocław 1990
- Surowce ilaste z KWB Turów w Bogatyni - analiza możliwości
wykorzystania. L. Kasza, A. Pytliński, P. Simiczyjew, L. Kossowski, M.
Tylikowski, Wrocław 1992
- Opinia w sprawie gospodarowania kopalinami towarzyszącymi
w złożu węgla brunatnego "Turów". M. Nieć, M. Kawulok, E.
Salomon, Kraków 2004
- Atlas geologiczny trzeciorzędowej asocjacji brunatnowęglowej w polskiej
części Niecki Żytawskiej. J.R. Krasiński, Warszawa 2000
|
