Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

W artykule przeprowadzono analizę zależności pomiędzy parametrami jakościowymi węgli brunatnych dostarczanych do elektrowni. Analizę przeprowadzono w oparciu o uśrednione dane dobowe o jakości dostaw w latach 2004-2006. Podstawowym celem analizy było zbadanie, jakie związki występują między parametrami jakościowymi (podanymi w stanie roboczym): wartościąopałową (Q), zawartością siarki (S) oraz zawartością tzw. balastu (łączna zawartość popiołu i wilgotności - A+ W)). Jak wykazała analiza nie zaobserwowano wiarygodnej zależności zawartości siarki z pozostałymi parametrami. Uwzględnienie wpływu tego parametrów wiązałoby się z możliwością popełnienia dużych błędów. Najbardziej istotne okazały się związki miedzy wartością opałową i balastem Znalezione relacje, w odniesieniu do wartości opałowej, potwierdzają tendencje, jakich należało oczekiwać i jakie wiążą się z użytkowymiwłaściwościami węgla brunatnego. Obliczenia regresji przeprowadzono dla zależności Q = f(A + W) oraz (A + W) = f(Q), co pozwoliło ocenić także wartościowo, jak zmiana jednych parametrów wpływa na pozostałe. Obliczenia przeprowadzono dla węgli z poszczególnych kopalń i dla poszczególnych lat oraz dla całej branży węgla brunatnego. W wyniku obliczeń opracowano równania, które z dużą dokładnością oddają związki między wybranymi parametrami jakościowymi.

Koszty związane z wykorzystaniem odpadów jako substytutu surowców pierwotnych zależne są od wielu czynników. W pracy rozpatrzymy funkcjonowanie zakładu w zależności od: kosztów inwestycyjnych, jednostkowego kosztu ekologicznego recyklingu odpadu [zl/Mg],jednostkowego kosztu przetworzenia I Mg odpadujako surowca wtórnego [zl/Mg], kosztu sprzedaży uzyskanego produktu, udziału masowego uzyskanego substytutu z masy odpadów, jednostkowego kosztu społecznego [zl/Mg] uwzględniającego między innymi aspekty powstawania nowychmiejsc pracy, itp., ilości pracy przeznaczonej na produkcję wustalonychjednostkach, koszty stałe oraz ilości przerobionego surowca (odpadów). Czynniki te będą rozważane dwoma sposobami: a) Maksymalizacją produkcji przy ustalonych kosztach produkcji, b) Minimalizacją kosztów produkcji przy ustalonej wielkości produkcji. Na świecie stworzono wiele prac zmierzających do określenia opłacalności ekonomicznej jak i ekologicznej wykorzystania odpadówjako substytutów surowców pierwotnych. Niestety w Polsce, do tej pory nie opracowano dostatecznie dobrych rozwiązań w tym zakresie. Brak takich opracowań utrudnia pracę zespołów specjalistów z różnych dziedzin w racjonalnym planowaniu przebiegu procesów recyklingu. Proponowany model może pomóc w analizie opłacalności wykorzystania odpadów jako substytutów surowców pierwotnych.

W polskiej gospodarce od 2000 roku dokonują się istotne zmiany prawne, środowiskowe i społeczno- ekonomiczne, które wpływały na rentowność przedsiębiorstw górniczych. Korzystne uwarunkowania zewnętrzne panujące w ostatnich latach na rynku surowcówpowodowały zwiększenie efektywności ekonomicznej podmiotów działających w sekcji górnictwo i kopalnictwo. Potwierdzenie tego zjawiska odzwierciedlają wskaźniki prezentowane przez GUS dla całej sekcji górnictwo i kopalnictwo. W artykule poddano analizie wskaźnikowej poszczególne podmioty działające w branży energetycznej i metalicznej, w celu porównania ich rentowności i efektywności działania. Do oceny ich rentowności wykorzystano 3 podstawowe wskaźniki: - rentowności sprzedaźy netto (ROS), wyraźony stosunkiem zysku netto do przychodów ze sprzedaży produktów, towarów i materiałów, - rentowności aktywów ogółem (ROA) - stosunek zysku netto do aktywów ogółem, - rentowności kapitału własnego (ROE), rozumianegojako zysk nettow stosunku do kapitałuwłasnego. Przeprowadzona analiza wskaźnikowa firm wydobywczych bazowała na danych z lat 2000-2006. Jej celem było porównanie rentowności i efektywności działania poszczególnych podmiotów oraz wskazanie wpływu zmieniających się warunków rynkowych na ich działalność. Większość z analizowanych firm wykorzystała sprzyjającą koniunkturę na rynku surowców, poprawiając w ten sposób podstawowe wyniki ekonomiczne. Obecny poziom wskaźnika rentowności aktywów ogółem dla wszystkich analizowanych podmiotów potwierdza zdolność ich majątku do przynoszenia dochodów, jak i możliwość uzyskiwania kredytów (banki oczekują, aby wskaźnik ten osiągał poziom 2-6%). Jednak prowadzenie inwestycji w górnictwie - a szczególnie w przypadku surowców energetycznych - wymaga również istnienia długoterminowego programu dotyczącego rozwoju tej branży.

Istotnym czynnikiem wpływającym na proces flotacji węgla są właściwości piany powstającej w maszynie flotacyjnej. W pianie następuje gromadzenie ziaren składnika użytecznego. Wraz z ziarnami mineralnymi przyczepionymi do pęcherzyków gazowych przechodzi do produktu pianowego również pewna ilość cieczy z zawiesiny flotacyjnej. Zawartość cieczy w pianie jest ważnym czynnikiem zarówno z uwagi na proces dodatkowej separacji w warstwie piany jak też na ilość roztworu usuwaną wraz ze zgarnianą z koncentratem warstwą piany. Dlatego też piana powinna być odpowiednio trwała oraz powinna zawierać odpowiednią ilość roztworu. Zbyt duża ilość cieczy w usuwanej wraz z koncentratem warstwie piany jest niekorzystna, ponieważ stanowi to obciążenie dla dalszych operacji przeróbczych np. filtracji. Ponadto usuwany jest z układu flotacyjnego roztwór wraz z odczynnikami niezbędnymi dla procesu flotacji. Zbyt mała zawartość cieczy jest niekorzystna dla procesu dodatkowej segregacji zachodzącej w warstwie piany. Celem pracy było określenie korelacji między wynikami flotacji węgla a zawartością wody w pianie. Przeanalizowano wpływ zawartości części stałych w zawiesinie flotacyjnej oraz czasu flotacji na wychody koncentratów węgla i uzyski wody w produktach pianowych. Badania te dotyczyły koncentratu węgla pochodzącego z osadzarki wzbogacającej miał węglowy w jednym z zakładów mechanicznej przeróbki węgla kamiennego. Koncentrat charakteryzował się niską zawartością popiołu, a ponadto węgiel ten był bardzo dobrze flotujący. Na podstawie wyników flotacji zaobserwowano, że ilość wody w pianie zależy od objętości zawiesiny flotacyjnej. Przy stałej zawartości części stałych w zawiesinie ilość wody w produktach pianowych jest wprost proporcjonalna do objętości pulpy. Ponadto stwierdzono, że istnieje korelacja pomiędzy uzyskiem wody w pianie a wychodarni koncentratów węglowych. Najwyższe uzyski wody i wychody koncentratów obserwuje się dla tej samej zawartości części stałych w zawiesinie równej 80 g/dm3 dla wszystkich badanych czasów procesu.

Flotation as a random process in which the random variable representing the number of particles raised to the froth layer depends on time, is a stochastic process. As a result of turbulence ofmedium in the flotation chamber, despite the process of adhesion to bubbles, there is a reverse process of lower intensity, i.e. the process of detachment the particles from the air bubbles. Such a situation is described by the stochastic process of birth and death. The paper presents the assumption and differential equations of the pure death process and process of birth and death. Flotation is the process of enrichment which consists in differentiating the useful component (volume property) in the separation products. Flotation leads to the differentiation of the volume property by means of applying the differentiation of surface properties. Since there is a correlation between these properties. At assumption that mineral matter is evenly distributed in the volume of coal particle, the surface content ofmineral matter is proportional to the volume content. Amount ofmineral matter on the coal surface determines hydrophobic properties ofparticle. The authors determined the distribution ofadhesion rate constant in relation with the content of the useful component, applying the dispersive model of a particle. The content of the mineral matter is directly connected with the volume physical property, represented by particle density. The paper present distribution functions of density and adhesion rate constant in the sample. Also the relation between adhesion rate constant and ash content for narrow density fractions has been revealed.

Magazynowanie gazu ziemnego w komorach solnych jest najefektywniejszym sposobem podziemnego magazynowania tego surowca. Warunki geologiczno-górnicze występujące w polskich wysadach solnych nie są niestety jednoznacznie korzystne, co powoduje konieczność indywidualnego wyznaczania parametrów każdej komory. Analizując stateczność konkretnej komory należy zwrócić uwagę na takie zagadnienia jak: wytężenie górotworu na brzegu komory, zasięg jej oddziaływania oraz prędkość konwergencji w zależności od scenariusza eksploatacji, a w szczególności od wartości minimalnego i maksymalnego ciśnienia magazynowania. Wartykule analizowano te zagadnienia na przykładzie teoretycznej komory odpowiadającej, pod względem warunków brzegowych, przeciętnym komorom magazynowym gazu eksploatowanym w wysadzie solnym Mogilno. Największy wpływ na stateczność komory mają nierozpoznane dotychczas właściwości reologiczne górotworu solnego, w związku z tym w artykule uwzględniono 4 różne zestawy parametrów prawa pełzania Nortona użytego w modelach. Rozważono 2 warianty obciążenia modelu odpowiadające minimalnemu i maksymalnemu oddziaływaniu komór sąsiednich. Obliczenia obejmowały 2 scenariusze eksploatacji komory: teoretyczny, którego celem było określenie wartości minimalnego ciśnienia magazynowania oraz scenariusz odpowiadający rzeczywistemu harmonogramowi eksploatacji komór. Wobec braku jednoznacznego kryterium opisującego długotrwałą wytrzymałość soli kamiennej, wytężenie górotworu na brzegu komory oceniono na podstawie 3 niezależnych kryteriów. Analiza wyników wskazuje, że większy wpływ na rozkład naprężeń górotworu w otoczeniu komory ma przyjęte prawo pełzania niż warunki brzegowe. Obliczenia wykazały również, że przyjmowanie wysokiej wartości potęgi opisującej wpływ naprężeń w prawie pełzania Nortona nie stanowi bezpiecznego oszacowania prędkości odkształceń górotworu i konwergencji oraz wskazały, że zeszczelinowanie górotworu może nastąpić przy ciśnieniu niższymniż wynika to z prób mikroszczelinowania przeprowadzonych w otworach wiertniczych. Bez względu na powyższe w przypadku komór w wysadzie Mogilno zlokalizowanych w jednorodnej warstwie możliwe jest obniżenie wartości minimalnego ciśnienia magazynowania w porównaniu z aktualnie obowiązującymi projektami technicznymi. Stwierdzenie czy jest to opłacalne z punktu widzenia długotrwałej efektywnej pojemności magazynu wymaga przeanalizowania szczegółowego scenariusza eksploatacji rozpatrywanej komory.

Przedstawiono wyniki badań dotyczące rozpoznania struktur geologicznych do składowania CO2 w mezozoicznych solankowych poziomach (dolnej kredy, dolnej jury oraz dolnego i górnego triasu) Niżu Polskiego. Na podstawie kryteriów przedstawionych w Best practice for the storage of CO2 in saline aquifers wskazano 37 lokalizacji, w których wytypowano 48 struktur do podziemnego składowania dwutlenku węgla. Jedenaście z nich obejmuje dwa poziomy zbiornikowe w obrębie tej samej lokalizacji. Obliczeń pojemności wytypowanych struktur (wolumetrycznej i z rozpuszczania) dokonano w ujednoliconej metodyce, przyjętej w projekcie EU GeoCapacity. Całkowita pojemność opisanych struktur wynosi 22 342 Mt (w tym: pojemność wolumetryczna 17 490 Mt, pojemność z rozpuszczania 4852 Mt), przy zróżnicowaniu wielkości pojemności od kilkudziesięciu do przeszło dwa tysiące Mt dwutlenku węgla. Oszacowana pojemność odpowiada 70-letniej emisji tego gazu w Polsce.

Górnictwo węgla kamiennego w Polsce jest jednym z głównych odbiorców popiołów lotnych z energetyki. Są one, w postaci wodnej zawiesiny, wykorzystywane w różnych technologiach górniczych. Odbywa się to zgodnie z wymaganiami środowiskowymi i technicznymi określonymi w odpowiednich przepisach i normie PN-G-11011. Norma ta stawia wymagania materiałom po 28 dobach sezonowania sporządzonych z nich próbek. Brak jest opracowań, które oceniają własności próbek po dłuższym okresie sezonowania, a szczególnie w warunkach naturalnych. Autor uzyskał z 7 kopalń próbki. Wydobyto je z podziemi kopalń po kilku latach od ich użycia. Odpowiednio przygotowane poddano badaniom w laboratorium. Wyniki tych badań przedstawiono w artykule.

W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych ukazujących znaczenie wielu czynników związanych z sekwestracją CO2 w pokładach węgla. Są to istotne informacje, umożliwiające uzyskanie danych dotyczących interakcji CO2 z węglem i prognozowanie ewentualnych skutków długoterminowego izolowania CO2. Podziemne magazynowanie CO2, umożliwia ograniczenie jego emisji, oczekując na rozwój alternatywnych żródeł energii. CO2 może być magazynowany w głębokich i przepuszczalnych pokładach, odizolowanych poprzez przykrywające, nieprzepuszczalne warstwy skalne. Wcelu prognozowania długookresowego magazynowania oraz biorąc pod uwagę długookresową stabilność takiego układu, niezbędne jest dokładne poznanie fizycznych właściwości węgli. W tym celu należy dokładnie przeanalizować izotermy sorpcji, które dostarczają pożądanych w tym celu informacji. Eksperymenty zostały przeprowadzone na niskouwęglonym węglu (VM 33.4%), wyciętym z bryły macierzystej w formie płytek o wymiarach 15 x 15 x 5 mm. Pomiary przeprowadzono standardową metodą objętościową w temperaturze 298K. Zastosowane sorbaty to pojedyncze gazy: CO2 i CH4 oraz ich mieszanina w zmiennych proporcjach. Badania wykonano w zakresie ciśnień od 0-4 MPa. Dane sorpcyjne oraz analiza chromatograficzna desorbowanego gazu przedstawiają istotną zależność między faktycznym składem mieszaniny w ampułce a kompozycją odbieranego gazu. Niska zawartość ditlenkuwęgla w wyjściowej mieszaninie świadczy o wzbogaceniu desorbowanego gazu w CH4, co potwierdza uprzywilejowaną sorpcję CO2. Czynnikiem kontrolującym selektywną sorpcję gazów jest mikroporowata struktura oraz typ węgla, odznaczający się różną porowatością oraz rozszerzalnością, spowodowaną obecnością gazów w strukturze porowatej. Zaobserwowano silne i określone interakcje między sorbatema porami,jak również naprężenia wywołane rozszerzalnościąmatrycy węgla, których wpływ na procesy transportu gazu musi być brany pod uwagę podczas modelowania składowania gazu i procesów odzyskiwania metanu.

Górnictwo surowców okruchowych zlokalizowane w Sudetach wytwarza znaczne ilości odpadów mineralnych (piasków i mułków) deponowanych w wyeksploatowanej części złoża, a powstających najczęściej po operacji klasyfikacji ziarnowej urobku. W procesie przesiewania i przemywania powyższe odpady są wzbogacane w złoto i inne minerały ciężkie, które w złożu występują zazwyczaj w ilościach śladowych. W artykule, na przykładzie drobnoziarnistych odpadów z płukania żwirów i piasków w żwirowni Rakowice kolo Lwówka Śląskiego na Dolnym Śląsku, przedstawiono możliwości ich wykorzystania jako źródło minerałów ciężkich i złota. Odpady z płukania kruszyw poddano wzbogacaniu grawitacyjnemu za pomocą koncentratora Knelsona wydzielając koncentrat minerałów ciężkich ze zlotem. Wzbogacanie grawitacyjne próbek tych odpadów wykazało, że możliwe jest otrzymywanie koncentratów zawierających średnio 27 git Au z uzyskami złota w zależności od typu osadów rzędu 85-98%. Do koncentratów tych przechodzą także minerały tytanu, cyrkonu i metali ziem rzadkich. Według szacunku autora w odpadach żwirowni Rakowice deponuje się rocznie około 6 kg złota oraz 1000 Mg minerałów ciężkich możliwych do pozyskania w postaci takiego koncentratu.