Węgiel kamienny w Polsce

Węgiel jest w Polsce surowcem strategicznym, bo zaspokaja 60% zapotrzebowania energetycznego kraju (2008). Polskie zasoby tej skały należą do największych na świecie. Większość z nich zlokalizowana jest w woj. lubelskim i na Górnym Śląsku. Zasoby lubelskie są większe, leżą na mniejszej głębokości i są wysokiej jakości, choć są słabiej udokumentowane. Złoża ciągną się od Łukowa i Radzynia Podlaskiego do Hrubieszowa i łączą z Lwowsko-Wołyńskim Zagłębiem Węglowym na Ukrainie. Przez wiele lat Polska zajmowała miejsca w pierwszej piątce krajów o największym wydobyciu węgla kamiennego.

Metody wydobycia węgla kamiennego

• Metoda odkrywkowa; Wydobywają głównie węgiel w USA i Australii. Jej zaletą jest bardzo niski koszt wydobycia: 5-6 euro za tonę (kopalnie głębinowe nawet 170 euro za tonę). Wadą jest wielka degradacja środowiska. Kopalnie odkrywkowe mogą wydobywać węgiel zlokalizowany stosunkowo płytko.

• Metoda głębinowa; Zakłady tego typu dominują w Europie, Azji oraz Afryce. Zaletą takich zakładów jest to, że mogą wydobywać surowiec nawet w silnie zurbanizowanych regionach. Nie potrzebują bowiem zbyt wiele miejsca na powierzchni. Wydobycie w rejonach miejskich powoduje rozliczne problemy, wśród nich najpoważniejszym są tzw. szkody górnicze. Kopalnie głębinowe umożliwiają sięgnięcie do złóż leżących nawet ponad kilometr pod powierzchnią.

Wydobycie węgla brunatnego w Polsce

Obok węgla kamiennego, drugim co do wielkości złożem jakim może pochwalić się nasz kraj, stanowi węgiel brunatny. Węgiel brunatny wydobywamy w kopalniach odkrywkowych (w przeciwieństwie do węgla kamiennego). Jedną z największych kopalń odkrywkowych w naszym kraju w której pozyskujemy ten surowiec jest kopalnia w Bełchatowie (szacowane złoża to ok. 2mld ton), oraz także w mniejszych ośrodkach takich jak Konin, Sieniawa czy Turów. Roczne wydobycie węgla brunatnego w Polsce to ok. 60mln ton, więc nic dziwnego iż przy wydobyciu czy obróbce tego surowca, musi powstawać wiele odpadów.

Podział odpadów z górnictwa węgla brunatnego

Odpady z górnictwa węgla możemy podzielić na 3 rodzaje:

- Odpady górnicze (wydobywcze)

- Odpady przeróbcze

- Odpady wtórnie przeróbcze

Według ustawy z dnia 10.VII.2008r. o odpadach wydobywczych (Dz. U. z 2008 r. Nr 138 poz. 865)

• Odpady górnicze (wydobywcze)- odpady pochodzące z poszukiwania, rozpoznawania, wydobywania, przeróbki i magazynowania kopalin ze złóż.

• Odpady przeróbcze- odpady wydobywcze w formie stałej lub szlamu, które pozostają po przeróbce kopalin, przeprowadzonej w drodze procesów mechanicznych, fizycznych, biologicznych, termicznych lub chemicznych, a także z połączenia tych procesów,

A według ogólnej definicji, odpady wtórnie przeróbcze to odpady które pozostały po ostatecznym przetworzeniu głównej kopaliny w produkt handlowy.

Czynniki powodujące produkcję odpadów przeróbczych i ich zagospodarowanie

Z racji tego że produkt który pozyskujemy bezpośrednio z wydobycia (kopaliny), praktycznie nie nadają się do bezpośredniej eksploatacji, są poddawane różnym procesom fizykochemicznym w celu przystosowania ich do ostatecznego użytku. Często wydobyte produkty muszą być wcześniej odpowiednia wzbogacone czy też przetworzone na konkretny surowiec. Przy takiej dokładnej przeróbce, oczywistym jest iż produktem ubocznym będzie powstawanie wielu odpadów mineralnych. Szacuje się iż w naszym kraju ilość odpadów wydobywczych gromadzonych na hałdach wynosi około 1,8mld ton. Jeśli chodzi o węgiel kamienny i brunatny możemy wyróżnić 2 główne metody obróbki:

• Koksowanie – jest to proces polegający na ogrzewaniu węgla w temperaturze 900-1200 °C, bez dostępu powietrza. Proces przeprowadza się w koksowniach na drobno zmielonych mieszankach węgli koksowniczych (posiadających zdolność spiekania). W czasie ogrzewania (sucha destylacja) następuje zrywanie wiązań C-C, C-H, C-O. Jednym z toksycznych odpadów tej obróbki jest Benzol czyli toksyczna mieszanina 3 bardzo szkodliwych dla środowiska związków organicznych, benzenu, toluenu i ksylenu. Odpad ten jest jednak wykorzystywany, poddawany jest procesom rafinacji i destylacji frakcyjnej, a później wykorzystuje się go do produkcji różnych mieszani węglowodorów.

• Zgazowanie - proces technologiczny polegający na przeprowadzeniu paliwa stałego lub płynnego o dużej zawartości węgla w paliwo gazowe w wyniku rozkładu termicznego. W tym procesie produktem ubocznym mogą być pyły oraz wydzielany w tym procesie szkodliwe CO₂, które powstaje na wskutek częściowego spalania paliwa węglowego podczas tego procesu.

Hałdy

Nieodzownym elementem wydobycia węgla metodą głębinową jest tworzenie się hałd górniczych. Są to antropogeniczne formy ukształtowania powierzchni ziemi, wysypisko skały płonnej lub stałych odpadów przemysłowych (popiół, żużel) powstających w wyniku eksploatacji kopalin lub przerobu surowców w zakładach przemysłowych wydobycia i przetwórstwa węgla oraz rud metali, a także w zakładach związanych z energetyką. Usypane są z nieposzukiwanych surowców i większość z nich stanowi zagrożenie dla środowiska naturalnego przez wiele lat, z tego względu prowadzona jest ich rekultywacja i zagospodarowanie, w celu ograniczenia ich negatywnego oddziaływania. Oprócz negatywnego wpływu na środowisko hałdy są siedliskami wielu gatunków roślin, w tym dużej liczby chronionych m.in. z rodziny storczykowatych.

Zagospodarowanie wydobywczych odpadów górniczych

Odpady wydobywcze to głównie odpady pochodzenia mineralnego, możemy je wykorzystać na kilka sposobów. Po odpowiedniej przeróbce materiałów przywęgłowych (usuwanie zanieczyszczeń czy też poprawa tekstury skał), można wykorzystać je jako kruszywo do betonu. Przy takiej przeróbce powstaje nam duża ilość mułu węglowego który możemy wykorzystać jako jeden z komponentów do produkcji ceramicznej a także jako jedno z paliw które jest używane przy wypalaniu tych wyrobów.

Z analizy danych udostępnionych przez Górnośląskie Zagłębie Węglowe, (rys1) widzimy, że aż 92% odpadów wydobywczych węgla kamiennego jest ponownie wykorzystana gospodarczo, z czego tylko 30% jest wykorzystywana przemysłowo a aż 70% służy do niwelacji terenów czy też robót inżynierskich.

rys.1

Kierunki wykorzystania odpadów z górnictwa węgla kamiennego

Możemy wyróżnić wiele kierunków i sposobów zagospodarowania odpadów z górnictwa węgla kamiennego. Można wyróżnić podstawowy podział na:

• Redukcję powstawania odpadów u źródła ich powstawania, czyli w skrócie ograniczyć ich powstawanie przy obróbce i wydobyciu węgla kamiennego.

• Unieszkodliwianie odpadów poprzez ich składowanie na Hałdach

• Odzysk odpadów górnictwa węgla kamiennego – z racji tego, że odpadem górniczym jest przede wszystkim odpad mineralny, można go wykorzystać chociażby jako podsadzka (materiał używany do wypełniania ubytków i pustek poeksploatacyjnych). Rekultywuje się również tereny zdegradowane działalnością wydobywczą.

Projekt „Foresight w zakresie priorytetowych i innowacyjnych technologii w zakresie zagospodarowania odpadów pochodzących z górnictwa węgla kamiennego”

Był to projekt który miał na celu zidentyfikować wiodące technologie zagospodarowania odpadów górniczych o znaczeniu strategicznym, których rozwój przez najbliższe 20 lat będzie dla Polski priorytetowy. Badania wykonywane w tym zakresie wykazały iż, technologiczne możliwości wykorzystania odpadów górniczych to produkcji kruszyw, mogą stać się jedną z najbardziej opłacalnych technologii zrównoważonego budownictwa w Polsce.

Projekt wykazał, że sektor gospodarczy w Polsce wyprodukował w 2009r. blisko 111mln ton odpadów, z czego ponad 26% (30mln ton) to odpady pochodzące z górnictwa węgla kamiennego. Ze względu na zidentyfikowane w projekcie technologie przemysłowe wykorzystywane przy eksploatacji odpadów górnictwa węgla kamiennego, dokonano następującego podziału:

• Grupa 1 – Budownictwo hydrotechniczne, ziemne i rekultywacja terenów

• Grupa 2 – Roboty likwidacyjne w kopalniach węgla kamiennego

• Grupa 3 – Podsadzanie wyrobisk eksploatacyjnych

• Grupa 4 – Kruszywa, ceramika

• Grupa 5 – Odzysk substancji węglowej

Wybrane technologie odzysku odpadów górnictwa węgla kamiennego z dziedziny Grupy 4: