Odpady z górnictwa surowców

Odpady Wydobywcze są to odpady powstające przy poszukiwaniu, wydobywaniu, fizycznej i chemicznej przeróbce rud oraz innych kopalin. Stanowią około 55% wszystkich wytwarzanych w Polsce odpadów. Zagospodarowanie tego typu odpadów stwarza duże problemy ze względu na ich właściwości i masowość występowania. Niewłaściwe postępowanie z nimi stwarza duże zagrożenie dla środowiska. Może to mieć długotrwałe, trudne do usunięcia konsekwencje środowiskowe i społeczno-ekonomiczne.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz.U.Nr 112, poz. 1206) zalicza odpady wydobywcze do grupy 01.

Zgodnie z katalogiem odpadów grupa 01 dzieli się na cztery podgrupy:

• Podgrupa 01 01 - Odpady z wydobywania kopalin

• Podgrupa 01 03 - Odpady z fizycznej i chemicznej przeróbki rud metali

• Podgrupa 01 04 - Odpady z fizycznej i chemicznej przeróbki kopalin innych niż rudy metali

• Podgrupa 01 05 - Płuczki wiertnicze i inne odpady wiertnicze

Podział odpadów wydobywczych ze względu na ich charakterystykę techniczną oraz procesy eksploatacyjne i technologiczne jest następujący:

• Odpady górnicze – skały pochodzące z robót górniczych i przygotowawczych udostępniających złoże kopaliny głównej w kopalniach głębinowych lub odkrywkowych. Odpady te stanowią średnio ok. 20% ogólnej masy odpadów wydobywczych

• Odpady przeróbcze - materiał skalny wydobyty wraz z urobkiem i oddzielany w procesach wzbogacania kopaliny głównej (np. w trakcie sortowania, rozdrabniania, płukania, flotacji). Ich udział w ogólnej masie wytwarzanych odpadów wydobywczych wynosi blisko 80%.

• Odpady wtórne przetwórcze (przeróbcze) - pozostałości po przetwórstwie kopaliny głównej, powstające w procesach wytwarzania produktów handlowych

Natomiast ustawa z dnia 10 lipca 2008 r. o odpadach wydobywczych (Dz. U. z 2008 r. Nr 138 poz. 865) wprowadza tylko pojęcia (art. 3), takie jak:

• 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,

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

Duża ilość wytwarzanych odpadów wydobywczych jest spowodowana następującymi czynnikami:

• kopaliny, przy wydobyciu których wytwarzane są odpady wydobywcze, niemal nigdy nie mają własności umożliwiających ich bezpośrednie wykorzystanie. Naturalne cechy kopalin, takie jak: skład mineralny, własności fizykomechaniczne, zawartość pożądanych (użytecznych) składników, sposób występowania w złożu, bardzo rzadko odpowiadają w pełni potrzebom gospodarczym i wymaganiom technologicznym. Powoduje to konieczność poddawania kopalin procesom uzdatniania na wszystkich etapach ich przemysłowego wykorzystania. Są to kolejno:

  • eksploatacja złoża (w szczególności eksploatacja selektywna),

  • wzbogacanie w ciągu procesów przeróbki,

  • przetwarzanie na konkretny surowiec.

W trakcie procesów wydobywania i przeróbki kopalin następuje wydzielenie części materiału skalnego kwalifikującego się do dalszego przetwarzania (lub bezpośredniego wykorzystania), oraz części nie nadających się do zastosowania, stanowiących odpady.

• skala działalności wydobywczej i przetwórstwa kopalin w kraju. Dotyczy to zarówno dekady lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych (kiedy rozwijano w Polsce przemysł ciężki w oparciu o bogatą bazę zasobową), jak i ostatnich lat, w których niejako z konieczności utrzymuje się wysoki poziom wydobycia surowców energetycznych. Pomimo postępującej restrukturyzacji polskiego przemysłu wydobycie szeregu surowców utrzymuje się nadal na wysokim poziomie. Oczywiste jest, że tak duża skala eksploatacji kopalin (uwzględniając nawet wprowadzanie nowocześniejszych technologii urabiania i przeróbki, oraz racjonalne wykorzystanie surowców) musi prowadzić do wytwarzania olbrzymich ilości odpadów. Według danych GUS z końcem roku 2010 na składowiskach zgromadzono niemal 1,8 mld ton odpadów z grupy 01.

Źródła wytwarzania odpadów wydobywczych

Głównym źródłem odpadów jest górnictwo i przeróbka węgla kamiennego oraz górnictwo węgla brunatnego. Ilość obecnych wytwórców odpadów jest dużo mniejsza niż miało to miejsce jeszcze w połowie lat 90. Po zlikwidowanych kopalniach pozostało wiele starych składowisk (hałd kopalnianych i osadników) nie ujętych w państwowych statystykach, a stanowiących poważny problem środowiskowy.

Węgiel kamienny i brunatny

Złoża węgla kamiennego występują w rejonie trzech zagłębi węglowych: Dolnośląskiego, Górnośląskiego i Lubelskiego. Złoża węgla brunatnego są zlokalizowane w zachodniej i centralnej części kraju i zostały przypisane do ośmiu rejonów węglonośnych. Większość wydobycia pochodzi ze złoża Bełchatów. Źródłem powstawania odpadów jest zarówno wydobycie, jak i przeróbka węgla.

Flotacja - metoda rozdziału substancji stałych (odpowiednio rozdrobnionych - zwykle jest to minerał użytkowy i złoże płone) wykorzystująca różnicę zwilżalności tych substancji przez ciecz. Substancja dobrze zwilżalna opada na dno naczynia, natomiast substancja źle zwilżalna (której zwilżalność można dodatkowo obniżyć za pomocą tzw. kolektorów, np. ksantogenianów) unosi się na powierzchni cieczy, silnie rozwiniętej dzięki odpowiednim związkom pianotwórczym (np. krezole). Powstawaniu obfitej piany służy przedmuchiwanie roztworu strumieniem powietrza. Flotacja jest stosowana m.in. do oczyszczania złóż cynku, ołowiu, miedzi, siarki.

Rudy miedzi

Polskie złoża rud miedzi występują na Dolnym Śląsku na monoklinie przedsudeckiej i w niecce północnosudeckiej. Złoża te związane są z cechsztyńską formacją łupków miedzionośnych. Na opady górnictwa rud miedzi składają się w głównej mierze odpady powstające w procesie wzbogacania flotacyjnego tych rud w trzech zakładach wzbogacania KGHM Polska Miedź S.A. Odpady związane z bezpośrednio z wydobyciem rud miedzi, tj.kamień z robót przygotowawczych stanową margines. Masa generowanych odpadów poflotacyjnych sięga 94-96% urobku. Stanowią one mieszaninę wody i bardzo drobno zmielonej skały płonnej. Głównym kierunkiem wykorzystania odpadów poflotacyjnych jest nadbudowa zapór składowiska Żelazny Most oraz uszczelnianie od wewnątrz czaszy i podłoża akwenu. Prowadzi się badania mające na celu zwiększenie możliwości zastosowań poflotacyjnych odpadów miedzi, lecz nie dają satysfakcjonujących wyników z powodu niekorzystnych właściwości materiału odpadowego. W roku 2010 ilość odpadów przeróbczych (poflotacyjnych) górnictwa miedziowego składowanych w stawie osadnikowym Żelazny Most wyniosła 27 403 tys. ton.

Rudy cynku i ołowiu

Odpady z górnictwa rud cynku i ołowiu powstają w procesie wydobycia, wstępnego wzbogacania rudy (gruboziarniste odpady dolomitowe) oraz flotacji. Obszarami występowania złóż rud cynku i ołowiu o znaczeniu przemysłowym są północne i północno-wschodnie obrzeżenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. W obszarze śląsko-krakowskim wyróżnia się rejony: chrzanowski, olkuski, bytomski i zawierciański. Obecnie wydobycie rud prowadzi się ze złóż Klucze I, Olkusz i Pomorzany w rejonie olkuskim.

Przy przeróbce rud cynku i ołowiu powstaje znaczna ilość odpadów przeróbczych. W 2010 r. powstało 1,43 mln ton odpadów poflotacyjnych, które składowano w stawach osadnikowych. Obecnie na składowiskach może zalegać ponad 80 mln ton tych odpadów. Stanowią one mieszaninę wody i drobnych ziaren skały dolomitowej o niewielkich zawartościach cynku, ołowiu, kadmu i innych metali. Ilośc odpadów wytwarzanych przez górnictwo stopniowo spada na skutek spadku produkcji i zamykania zakładów.

Siarka

Złoża siarki rodzimej występują w północnej części zapadliska przedkarpackiego w rejonie Tarnobrzega (złoża Osiek, Baranów, Machów, Jeziórko), Staszowa (złoża: Solec i Grzybów) oraz Lubaczowa (złoże Basznia). Udokumentowane zasoby siarki rodzimej wynoszą 514 mln ton.Wydobycie siarki rodzimej prowadzone jest obecnie tylko ze złoża Osiek, metodą otworową. Jest to ostatnia na świecie duża kopalnia siarki rodzimej. Oprócz niej siarka rodzima pozyskiwana jest na świecie w niewielkich ilościach ze złóż wulkanicznych. W Polsce udokumentowano cztery złoża zasiarczonej ropy naftowej i gazu ziemnego. Odzysk jej prowadzony jest na złożach Zielin, BMB, Cychry oraz okresowo ze złoża Górzyca.

Ze względu na eksploatację otworową od 1993 roku nie powstaje już odpad wydobywczy z nadkładu nad złożem, którego głównym składnikiem były iły krakowieckie. Aktualnie powstają tylko odpady porafinacyjne (tzw. kek) oraz odpady poflotacyjne.

Sól kamienna

Podstawowym źródłem soli jest obecnie cechsztyńska formacja solonośna, rozciągająca się na 2/3 obszaru Polski, głównie na terenie Niżu Polskiego. Według stanu na koniec 2010 r. wydobycie soli kamiennej prowadzono w 4 złożach.
Kopanie soli wydobywają sól kamienną praktycznie bezodpadowo, jedynie kopalnia soli Kłodawa ulokowała w 2010 r. na składowisku zewnętrznym 1,94 tys. ton odpadów (siarczany).

Minimalizacja odpadów górniczych

Minimalizacja odpadów górniczych może odbywać się w następujący sposób:

• prowadzenie robót pod nadzorem osób posiadających wiedzę i kwalifikacje, zgodnie z ustalonym planem ruchu, projektem zagospodarowania złoża oraz koncesją,

• eliminowanie wszelkich źródeł zanieczyszczenia na powierzchni eksploatowanego złoża,

• prowadzenie kontroli technicznej wykorzystywanego sprzętu,

• wykorzystanie zdjętej warstwy gleby do rekultywacji,

• monitorowanie parametrów pracy urządzeń przeróbczych,

• systematyczne wykonywanie analiz międzyoperacyjnych, co pozwala na szybkie korygowanie podstawowych wielkości mających wpływ na stopień uzysku produktów,

• opracowanie technologii przeróbczej z uwzględnieniem specyfiki surowca oraz złoża,

• projektowanie instalacji poprzedzone badaniami i analizami w skali laboratoryjnej mające na celu takie dobranie urządzeń i technik, aby w maksymalnym stopniu wykorzystać wszystkie frakcje tworzące serie złożową prowadzenie działań rozpoznających zapotrzebowanie rynku na produkty i szybka modyfikacja oferowanych produktów,

• stosowanie w działalności gospodarczej urządzeń i maszyn technologicznych (w tym środków transportu) oraz dostępnych na rynku materiałów, surowców i innych substytutów najwyższej jakości, co sprzyja zapobieganiu i minimalizacji powstawania odpadów już u źródła ich wytwarzania,

• zbieranie i magazynowanie wytwarzanych odpadów w sposób selektywny, w odpowiednich, oznakowanych pojemnikach i w ściśle wyznaczonych i oznakowanych miejscach oraz o ograniczonym dostępie osób nieupoważnionych (zwłaszcza miejsca magazynowania odpadów niebezpiecznych).Stosowany sposób gromadzenia odpadów uwzględnia możliwość ich selekcji, sprzyjając tym samym dalszemu wykorzystaniu .

• dążenie do wykorzystania i zagospodarowania wytwarzanych odpadów we własnym zakresie na terenie kopalni.

Minimalizacja odpadów wiertniczych

Minimalizacja odpadów wiertniczych może odbywać się w następujący sposób:

• komponowanie płuczek wiertniczych z materiałów wywierających jak najmniejszy wpływ na środowisko,

• zorganizowanie miejsc wytwarzania, magazynowania w sposób uniemożliwiający przedostanie się odpadów poza wyznaczone miejsca magazynowania,

• oszczędna gospodarka płuczką - stosowanie obiegów zamkniętych,

• stosowanie podczas wiercenia otworu urządzeń oczyszczających płuczkę - sit wibracyjnych oraz wirówek. Pozwala to zmniejszyć ilość powstających odpadów oraz ich uwodnienie (stanowiące poważny problem w późniejszym zagospodarowaniu odpadów),

• stosowani siatek na sitach wibracyjnych o odpowiedniej wielkości oczek, co pozwala na jak najbardziej skuteczne oddzielenie fazy stałej i płynnej,

• przetwarzanie płuczki metodami:

  • fizycznymi (rozdział mechaniczny, flokulacja, metody termiczne - spalanie, desorpcja termiczna),

  • chemicznymi (przemywanie woda, metody ekstrakcji węglowodorów, zestalanie, stabilizacja, w tym krzemionką, emulgowanie),

  • biologicznymi (kompostowanie, bioreaktory, vermikultury),

• selektywne magazynowanie odpadów pochodzących z danego wiercenia, o różnym stopniu szkodliwości,

• wdrażanie nowych technologii, które mają wpływ na ograniczenie ilości wytwarzanych odpadów wydobywczych i ich szkodliwości,

• okresowe szkolenia pracowników pod kątem właściwego postępowania z odpadami, prowadzenie ewidencji odpadów i kart przekazania odpadów zgodnie z obowiązującymi wzorami dokumentów,

• prowadzenie nadzoru merytorycznego nad prawidłowym funkcjonowaniem całości spraw związanych z ochroną środowiska przez osoby posiadające odpowiednią wiedzę i kwalifikacje zawodowe.

Zagospodarowanie odpadów wydobywczych

W 2009 roku według informacji z Wojewódzkich Baz Danych z ogólnej masy 62 380,66 tys. ton wytworzonych odpadów zaliczanych do grupy 01 poddano odzyskowi 84,3%. Ilość odpadów unieszkodliwianych wyniosła 20,0% wszystkich odpadów.
Najczęstszą metodą unieszkodliwiania odpadów wydobywczych była metoda D5 – składowanie na składowiskach odpadów niebezpiecznych lub na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne.
W największej ilości nagromadzono odpady z flotacyjnego wzbogacania rud metali nieżelaznych. Pozostałe odpady nagromadzone na składowiskach mają znaczenie marginalne.

Odpady wydobywcze wykorzystywane są w:

- budownictwie inżynieryjnym (budowa dróg, prace niwelacyjne, budowa obiektów),
- przemysł ceramiczny – odzysk surowców z płukania piasków szklarskich oraz starych zwałowisk surowców ilastych,
- produkcji kruszyw łamanych,
- przemyśle cementowym (użycie skał nieprzydatnych do produkcji wapnia),
- rolnictwie jako nawozy wapniowe,

Źródło:
Mineralne surowce odpadowe pod redakcją Romana Neya
WWW.geoportal.pgi.gov.pl
WWW.kghm.pl