Referat nr 1.
Surowce Mineralne Występujące w Polsce i Ich Zastosowanie w Gospodarce.
Surowiec jest to produkt naturalny, pochodzenia zwierzęcego, roślinnego lub mineralnego, który przeszedł przez niewiele faz produkcji i który jest przeznaczony do dalszego przetwarzania. Podział surowców mineralnych można przeprowadzić na podstawie różnych kryteriów. Najczęściej stosowaną w praktyce podstawą klasyfikacji surowców mineralnych jest ich przeznaczenie użytkowe, które określa się na podstawie wszystkich cech chemicznych i fizycznych surowca oraz jego przydatności w panujących warunkach gospodarczych. Na tej podstawie można przeprowadzić, zwykle używaną, praktyczną klasyfikację złóż mineralnych użytecznych na złoża surowców: energetycznych, chemicznych, metalicznych i skalnych.
Polska należy do krajów zasobnych w bogactwa naturalne. Wiele spośród nich odkryto po II WŚ, co szybko postawiło zniszczony kraj na nogi i wcieliło w szeregi największych dostawców wybranych pierwiastków.
Surowce energetyczne, jaki sama nazwa wskazuje, wykorzystywane są w energetyce. 96,3% energii cieplnej pochodzi elektrociepłowni, w których spala się głównie węgiel kamienny i węgiel brunatny. Nieliczne wykorzystują torf, ropę naftową i gaz ziemny. Produkcja energii elektrycznej w Polsce wynosi blisko 140 TWh, co daje nam 18 miejsce na świecie.
TORF
Torf z punktu widzenia geologicznego jest osadem biogenicznym, ”skałą” niezwięzłą, zawierającą w stanie bezwodnym ponad 50% storfiałych szczątków roślinnych, ponad 50% pierwiastkowego węgla, palącą się po wysuszeniu. W stanie surowym świeży torf zawiera 85-95% wody. Przeważającą część torfowisk i złóż torfowych Polski stanowią tzw.: torfy zwykłe (humusy), które zbudowane są ze szczątków roślinnych, próchnicy (humusu), oraz z soli kwasów humusowych i innych kwasów organicznych. Pod względem składu botanicznego wyróżnia się dwa rodzaje torfów: jednorodne, gdy w ich składzie przeważa jeden rodzaj rośliny, i niejednorodne, gdy w ich składzie występują mniej więcej równomiernie szczątki kilku rodzajów roślin. W Polsce wyróżnia się wśród torfów jednorodnych torfy: trzcinowe, turzycowe, drzewne, sfagnowe, czy torfowce zwane mszystymi. Wśród torfów niejednorodnych występują torfy: trzcinowo-turzycowe, torzycowo-drzewne, turzycowo-mszyste, drzewo-turzycowe, itp. zależy od przeważających ilościowo rodzajów roślin. Pod względem stopnia rozkładu materiału roślinnego makroskopowo wyróżnia się torfy słabo, średnio i silnie złożone, co zależy od czasu i intensywności działania czynników rozkładających, takich jak działalność tlenu, wody, gazów, ciepła, hydrolizy, jeżeli chodzi o czynniki natury fizyko-chemicznej, oraz takich jak roztocze i enzymy, jeżeli chodzi o działalność czynników biologicznych. W naszych torfowiskach występują różnego stopnia rozkładu torfy. Wśród torfowisk wyróżniamy dwa typy: niskie i wysokie. Niskie powstają w obrzeżnych dolinach przepływowych, wysokie, które zajmują znikomy odsetek ogólnej powierzchni torfowisk, powstają w pozbawionych przepływu zagłębieniach wododziałowych. Grubość pokładów torfu wynosi od 1-3 m, niekiedy jednak, np.: w okolicy Wizny, dochodzi do 7 m. Torfowiska odgrywają bardzo ważną rolę w przyrodzie. Odpowiednio zmeliorowane i zagospodarowane, dają doskonałe gleby. Torfu używa się też jako kompostu i jako ściółki dla zwierząt. Torfowiska stanowią ważne naturalne zbiorniki retencyjne wilgoci, oddziaływające na przyległe gleby, wpływają hamująco na znikanie w nich próchnicy.
WĘGIEL BRUNATNY
Główną formacją węgli brunatnych w Polsce są lądowe osady miocenu. Oprócz tego niewielkie złoża i wkładki węgli brunatnych występują w osadach lądowych liasu, eocenu i oligocenu. Mioceńska formacja węgli brunatnych jest rozwinięta na obszarze platformy paleozoicznej i na bloku przedsudeckim. Pod względem genezy i formy występowania wyróżnia się 4 główne typy złóż węgli brunatnych:
Złoża zapadliskowe związane z rowami tektonicznymi. Miąższość złóż waha się od kilkunastu do 60 m, zasoby w każdym z nich przekraczają 1 mld ton. Do tego typu złóż zalicza się również złoża powstałe w obrębie krasu na wysadach solnych (np.: złoże Rogożno i Złoczew)
Złoża pokładowe zajmujące duże przestrzenie i charakteryzują się stopniową zmianą miąższości. Powstały one w łagodnych obniżeniach
Złoża soczewkowe tworzyły się głównie w obrębie koryt rzecznych. W większości zostały one rozmyte. Ten typ złóż występuje na całym obszarze występowania utworów trzeciorzędu
Złoża glacitektoniczne występują w strefie moren czołowych, przez co ich forma jest bardzo nieregularna
Ogólne zasoby węgla brunatnego w Polsce w strefach rozpoznanych ocenia się na ~17 mld ton. Dominującą rolę odgrywa węgiel energetyczny. Elektrownie spalające węgiel brunatny wytwarzają 40,3% energii elektrycznej.
WĘGIEL KAMIENNY
Karbon to jeden z najważniejszych okresów geologicznych Ziemi. Terytorium Polski znajdowało się wtedy w strefie równikowej. Panował klimat gorący i wilgotny, rosły gigantyczne skrzypy, paprocie i widłaki. Część roślinności porastające rozległe bagna, brzegi lagun, jezior i mórz lub nanoszonej przez rzeki gromadziła się w zapadliskach, gdzie zmieniała się w węgiel. Akumulacja biomasy była bardzo obfita- o skali zjawiska może świadczyć grubość pojedynczych pokładów węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym- niektóre z nich mają 20 m. Aby mogło dojść do powstania węgla, musiało zaistnieć jednocześnie kilka procesów, przede wszystkim wielka dostawa biomasy oraz obniżenie się zapadliska w określonym tempie. Ponadto nagromadzony materiał roślinny musiał zostać przykryty osadami mineralnymi (np.: piasek, muł). Odciąć go od dostępu tlenu. Podobne warunki akumulacji biomasy występowały u wybrzeży platformy wschodnioeuropejskiej, gdzie powstało Zagłębie Lubelskie. W Sudetach, wskutek procesów tektonicznych, utworzyło się zapadlisko śródgórskie o porośniętym, bagnistym i jeziorzystym dnie, na którym gromadziły się osady noszone przez rzeki. Z nagromadzonej tam biomasy powstały pokłady węgla leżące w okolicach Wałbrzycha. Są one jednak cienkie, silnie zaburzone, co utrudnia eksploatację węgla i podnosi jej koszty, czyniąc ją obecnie nieopłacalną. Węgiel kamienny jest to mieszanina substancji stałych (głównie węglowodory aromatyczne), zawierające węgiel, wodór, tlen, azot i siarkę. Proces przerobu węgla kamiennego nazywa się odgazowaniem lub suchą destylacją węgla (piroliza), polega on na ogrzewaniu węgla do 1000 °C, bez dostępu powietrza, w ten sposób otrzymuje się:
gaz koksowniczy zawierający przede wszystkim tlenek węgla (II), metan i wodór. Ma zastosowanie jako środek opałowy
smoła pogazowa jest podstawowym źródłem węglowodorów aromatycznych i ich pochodnych
woda pogazowa jest stosowana do produkcji amoniaku oraz siarczanu (VI) amonu
koks- ze względu na dużą zawartość czystego węgla (~90%) stosowany jest głównie jako paliwo oraz reduktor w hutach
Na terenie GOP-u wydobywa się prawie 99% polskiego węgla kamiennego. W pasie Zabrze- Chorzów- Katowice- Sosnowiec wydobywa się węgiel energetyczny, a w pasie Gliwice- Zabrze- Ruda Śląska oraz okolicy Rybnika lepszy węgiel koksujący. Elektrownie spalające węgiel kamienny wytwarzają 56% energii elektrycznej.
ROPA NAFTOWA
Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów: alkanów (~80%), cykloalkanów, węglowodorów aromatycznych oraz związków zawierających siarkę, azot i tlen. W stanie surowym ma postać lepkiego, czarnego oleju o charakterystycznym zapachu, nierozpuszczalnego w wodzie. Jest ona dość rozpowszechniona na świecie, choć opłacalne do eksploatowania złoża stanowią zaledwie 10-15% wszystkich odkrytych zasobów. Ropa występuje w złożach i skałach osadowych, głównie wapieni, piaskowców i margli, nigdy nie jest spotykana w pierwotnych skałach wulkanicznych. Złoża ropy pochodzą z różnych epok geologicznych, najstarsze- archaiczne- są niektóre złoża w Wenezueli. Najliczniejsze i największe złoża pochodzą z okresu trzeciorzędu- głównie oligocenu i eocenu. Należą do nich złoża w Azerbejdżanie, Iranie, Iraku i Arabii Saudyjskiej. Udokumentowane zasoby światowe ropy naftowej wynoszą ~180 mld ton, szacuje się jednak, że rzeczywiste złoża są ~2x większe. Rocznie wydobywa się ~3,5 mld ton ropy naftowej. W Polsce najważniejszymi rejonami występowania złóż ropy są Karpaty Środkowe, na północ od Mierzei Helskiej (pole B3) oraz okolice Wysp Wolin i Uznam. Udokumentowane krajowe zasoby wynoszą ~15 mln ton, a roczne wydobycie ropy naftowej wynosi ~200 tys. Ton. Ropę naftową rozdziela się na frakcje, wykorzystując różnice w temperaturach wrzenia poszczególnych składników w procesie destylacji frakcyjnej. W wyniku tego procesu otrzymywane są:
benzyna, która stanowi mieszaninę węglowodorów o 5-10 atomach węgla. Wykorzystuje się ją jako paliwo w silnikach spalinowych. Ze względu na durze zapotrzebowanie benzyny otrzymuje się ją z innych frakcji stosując metodę zwaną krakingiem. Polega ona na rozbijaniu przy pomocy katalizatora długich łańcuchów węglowodorowych na łańcuchy o 5-10 atomów węgla w cząsteczce. W celu otrzymania benzyn wysokooktanowych (zawierających węglowodory rozgałęzione) stosuje się katalityczny proces zwany reformingiem
nafta- mieszanina węglowodorów o 9-16 atomów węgla, służy do otrzymywania benzyny
oleje- mieszanina ciekłych węglowodorów o dużej liczbie atomów węgla, otrzymuje się z nich oleje napędowe do silników wysokoprężnych i oleje smarowe
mazut- pozostałość po destylacji, używany głównie do celów opałowych oraz otrzymywania olejów smarowych i asfaltu
GAZ ZIEMNY
Gaz ziemny towarzyszy zwykle pokładom ropy naftowej, często stanowiąc ich integralną, najwyższą warstwę. Jest to mieszanina alkanów (metanu ~75%, etanu i propanu), cięższych węglowodorów oraz niewielkich ilości siarkowodorowych, dwutlenku węgla i azotu. Jego przeróbka ma na celu otrzymanie czystego metanu. Gaz ziemny zawierający niewielkie ilości siarkowodoru ~0,1%, może być wykorzystywany bezpośrednio jako paliwo, głównie w przemyśle, energetyce, gospodarce komunalnej i transporcie. Gaz ten po wydobyciu ze złóż jest transportowany i magazynowany- albo w postaci sprężonej kilkudziesięciu atmosfer lub w postaci skroplonej w niskiej temperaturze. Gaz ziemny kondensatowy, bogaty w wyższe alkany- frakcję propan-butan- jest rozdzielany na tzw.: suchy gaz ziemny i gaz płynny, będący mieszaniną propanu i izomerycznego butanu. Niektóre złoża gazu ziemnego (m.in.: w Polsce) zawierają cenny dodatek helu, który oddziela się przez wymrożenie za pomocą ciekłego wodoru. Gaz ziemny wydobywany w kraju (5,2 km³) zaspokajają ~40% zapotrzebowania Polski na ten nośnik energii. Złoża gazu ziemnego są zlokalizowane w wielu miejscach, zwłaszcza na Niżu Polskim i Północnym Podkarpaciu. Nowo odkryte złoża koło Międzychodu szacowane są na 250-350 km³.ąca na ilość