Cynk

Cynk (Zn) jest metalem występującym w stosunkowo niewielkich ilościach w skorupie ziemskiej. Dla przykładu, zawartość żelaza w skorupie ziemskiej jest 600 razy większa, a krzemu nawet 3000 razy większa. Pomimo tego, cynk jest czwartym najczęściej używanym metalem na ziemi, zaraz po żelazie, aluminium i miedzi.

W czasach starożytnych cynk znano tylko w Chinach i Indiach, gdzie wytapianie tego metalu było prowadzone już w IX wieku p.n.e. W Europie wyizolowano ten pierwiatek dopiero w XVI w. n.e. Chociaż cynk był używany przez starożytnych Greków i Rzymian w postaci stopów, nie był on tak powszechny jak żelazo czy miedź prawdopodobnie dlatego, że pierwiastek ten wyparowuje przed osiągnięciem temperatury wymaganej do wyekstrahowania go z rudy. Przemysłowe wykorzystanie cynku w Europie rozpoczęło się dopiero w XVIII wieku.

Cynk w naturze występuje głównie w postaci siarczku cynku - sfalerytu (ZnS). Prawie cały wydobywany aktualnie cynk (ponad 95%) pochodzi z rud siarczkowych. Inne minerały cynku w przyrodzie to węglany i krzemiany.

Podstawowa zdolność cynku, jaką jest zapewnienie ochrony antykorozyjnej stali powoduje, że obecnie ponad połowa wytwarzanego na świecie cynku służy temu celowi. Powłoką galwanizacyjną pokrywa się m.in. karoserie samochodów, konstrukcje stalowe oraz praktycznie wszystkie elementy stalowe podatne na korozję. Cynk znajduje również szerokie zastosowania w branży chemicznej, farmaceutycznej, motoryzacyjnej, w przetwórstwie innych metali, a nawet w rolnictwie, gdzie stanowi dodatek do pasz i nawozów sztucznych.

Bardzo ważną cechą cynku jest jego podatność na recykling. Bez utraty właściwości chemicznych lub fizycznych cynk może być wielokrotnie odzyskiwany ze źródeł wtórnych i ponownie wprowadzany do obrotu jako produkt o dokładnie takich samych parametrach jak materiał pierwotny.

Zasoby, wystarczalność

Największe w Polsce i znane na całym świecie złoża rud cynku i ołowiu występują w regionie śląsko-krakowskim w północnym obrzeżeniu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Ponadto koncentracje cynku i ołowiu towarzyszą rudom miedzi na monoklinie przedsudeckiej.

Udokumentowane złoża rud cynku i ołowiu występują w regionie śląsko-krakowskim, w północnym i północno-wschodnim obrzeżeniu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Złoża Zn-Pb w tym regionie związane są głównie z formacją skał węglanowych wieku permsko-mezozoicznego, które leżą monoklinalnie na utworach paleozoicznych. Serię złożową tworzą skały węglanowe, głównie dolomity kruszconośne środkowego triasu, zawierające 2,7-3,0% Zn. Rudy cynkowo-ołowiowe występują w postaci pseudo-pokładów, poziomych soczew, wypełnień gniazdowych oraz kominów.

Region śląsko-krakowski uznawany był i jest za jeden z największych na świecie obszarów występowania złóż cynku i ołowiu typu MVT, tzn. typu doliny rzeki Mississippi (ang. Mississippi Valley-type). Wydzielono tu 5 rejonów złożowych: tarnogórski, bytomski, chrzanowski, olkuski i zawierciański. Do drugiej połowy XIX w. wydobycie koncentrowało się w rejonach tarnogórskim i bytomskim, potem dominowały rejony chrzanowski i olkuski. Aktualnie największy potencjał do ewentualnego zagospodarowania mają złoża w rejonie zawierciańskim.

Udokumentowane zasoby bilansowe rud Zn-Pb wynoszą 91,94 mln ton rudy, zawierającej  3,90 mln ton cynku. Z tego 14,79 mln ton rudy (0,58 mln ton cynku) pozostało w złożach, których eksploatacja została zakończona. Zasoby przemysłowe nie są wykazywane, a co za tym idzie nie jest możliwe określenie ich wystarczalności. Zasoby pozabilansowe wynoszą 55,52 mln ton rudy, w której znajduje się 1,98 mln ton cynku.

Zasoby złóż rud cynku i ołowiu w Polsce wg stanu na 31.12.2022 r.

Złoża udokumentowane  Złoża eksploatowane
Liczba złóż Zasoby bilansowe Liczba złóż Zasoby przemysłowe
21 91,94 mln ton - -

Więcej szczegółowych informacji o zasobach można znaleźć w Bilansie zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2022 r. wydanym przez Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy. 

Mapy

'

Rozmieszczenie udokumentowanych złóż rud cynku i ołowiu w Polsce

'

Region śląsko-krakowski

Udokumentowane złoża rud cynku i ołowiu występują w regionie śląsko-krakowskim, w północnym i północno-wschodnim obrzeżeniu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Złoża Zn-Pb w tym regionie związane są głównie z formacją skał węglanowych wieku permsko-mezozoicznego. Ostatnia kopalnia rud Zn-Pb w Polsce została zamknięta w 2020 roku.

Eksploatacja

Aktualnie w Polsce nie jest prowadzona eksploatacja górnicza złóż rud cynku i ołowiu.

W Polsce złoża rud cynku i ołowiu były eksploatowane od XII w. w regionie śląsko-krakowskim, przy czym początkowo tylko w celu pozyskiwania ołowiu i srebra. Kres górnictwa cynkowo-ołowiowego w Polsce nastąpił z dniem 31.12.2020 r. wraz zamknięciem ostatniej czynnej kopalni (Olkusz-Pomorzany). Wydobycie rud Zn-Pb prowadziła spółka ZGH Bolesław SA. Zakończenie eksploatacji było podyktowane zubożeniem wydobywanej kopaliny (spadkiem zawartości cynku w urobku) oraz wyczerpaniem zasobów złoża. Aktualnie w Polsce nie jest prowadzona eksploatacja złóż rud cynku i ołowiu.

Eksploatacja prowadzona była metodą podziemną, w ostatnich latach głównie systemem komorowo-filarowym oraz systemem zabierkowym z podsadzką hydrauliczną. Średnia zawartość cynku w rudzie wynosiła 3,88%, a ołowiu 1,44%. 

W 2011 r. ZGH Bolesław SA rozpoczął eksploatację i przeróbkę rud Zn-Pb-Ag ze złoża Gradir Montenegro w swoim bałkańskim oddziale zlokalizowanym w górzystej części Czarnogóry (ostatnio wydobywano z tego złoża 520-570 tys. t/r. rudy). Z tej lokalizacji pochodzi część wsadów do produkcji cynku w hutach ZGH.

Przeróbka

Mimo zakończenia wydobycia rud Zn-Pb z krajowych złóż nadal prowadzona jest przeróbka i wzbogacanie rud importowanych w Zakładzie Przeróbczym Olkusz-Pomorzany należącym do ZGH Bolesław.

Pomimo zakończenia wydobycia rud Zn-Pb z krajowych złóż nadal prowadzona jest przeróbka i wzbogacanie rud importowanych oraz innych materiałów cynkonośnych w Zakładzie Wzbogacania Rudy (ZWR) należącym do ZGH Bolesław SA. 

Ciąg technologiczny wzbogacania rud w ZWR obejmuje następujące procesy:

  • mielenie i klasyfikację rudy,
  • flotacyjne wzbogacanie minerałów cynku (sfalerytu) i ołowiu (galeny) - flotacja selektywna i kolektywna,
  • zagęszczanie i filtrowanie koncentratów,
  • hydrotransport i składowanie odpadów flotacyjnych w stawach osadowych.

Odpady po procesie flotacji pompowane są rurociągami do stawów osadowych Obiektu Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych.

Produktami przeróbki i wzbogacania rud Zn-Pb są selektywne koncentraty flotacyjne cynku (blenda flotacyjna) o zawartości 45-47% Zn oraz koncentraty kolektywne Zn-Pb (tzw. bulk), zawierające 26-28% Zn.

Od 2018 r. w ZGH Bolesław działa unikatowa w skali światowej instalacja do odzysku cynku i ołowiu z odpadów poflotacyjnych (Zakład Wzbogacania Odpadów Poflotacyjnych). Pozyskiwane są tam koncentraty cynkowe i cynkowo-ołowiowe (tzw. bulk), zawierające 42-52% Zn. Docelowo możliwa będzie również produkcja koncentratów selektywnych.

Łączna krajowa produkcja koncentratów cynku zmniejszyła się z 90-140 tys. t/r. do zaledwie ok. 16 tys. ton w 2022 r. Krajowa podaż jest uzupełniana importem koncentratów z zagranicy (m.in. z oddziału ZGH Bolesław Gradir Montenegro - ok. 20 tys. t/r.). 

Wytop i rafinacja

Produkowane w kraju i importowane koncentraty, a także różnego rodzaju surowce odpadowe wykorzystywane są w produkcji cynku metalicznego w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie oraz ZGH Bolesław, które wchodzą w skład Grupy Kapitałowej ZGH Bolesław. Należy podkreślić, że GK ZGH Bolesław jest obecnie jedynym producentem cynku w Europie Środkowej.

Głównym producentami cynku w Polsce są huty należące do Grupy Kapitałowej ZGH Bolesław SA. W Grupie Kapitałowej działają dwie niezależne linie technologiczne produkujące cynk.

W hucie Bolesław cynk wytwarzany jest metodą hydrometalurgiczną (rafinacji elektrolitycznej). Huta zużywa głównie koncentraty cynku (blendę flotacyjną) pozyskiwane z rud importowanych oraz odpadów poflotacyjnych, koncentraty sprowadzane z zagranicy, a także importowany i własny tlenek cynku (z pyłów stalowniczych). Po modernizacji huty w latach 2017-2020 w produkcji cynku wykorzystuje się nawet do 60% surowców z recyklingu (koncentraty z odpadów poflotacyjnych, tlenek cynku z pyłów stalowniczych). Wytwarzany cynk elektrolityczny SHG 99,995% Zn jest zarejestrowany na Londyńskiej Giełdzie Metali (London Metal Exchange). Huta produkuje także stopy ocynkownicze z różnymi dodatkami stopowymi (m.in. Al, Cu, Sn Ni), stopy ciśnieniowe i stopy odlewnicze (ZnAl, ZnAlCu, ZnAlSb).

 

HC Miasteczko Śląskie wytwarza metodą pirometalurgiczną (ogniową) w piecu szybowym ISP (Imperial Smelting Process) jednocześnie cynk i ołów. W procesie tym stosowane są krajowe i importowane koncentraty cynkowo-ołowiowe, a także odpady z innych procesów (szlamy, zgary, popioły, pyły cynkowe), złomy (głównie ocynkowane złomy stalowe, np. blachy motoryzacyjne) oraz tlenek cynku pozyskiwany z pyłów stalowniczych w ZGH Bolesław. Produktem finalnym jest cynk rektyfikowany w gatunkach: SHG 99,995% Zn (notowany na LME) i GOB 98,5% Zn, a także stopy specjalne i ocynkownicze (tzw. ZnAl). Ubocznie pozyskiwany jest także kadm rafinowany.

 

Łączna krajowa produkcja cynku metalicznego kształtowała się w ostatnich latach na poziomie ok. 160 tys. t/r. Więcej na temat produkcji i wykorzystania cynku dowiesz się, sięgając po rocznik Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022 wydany przez Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN.

Zastosowanie

Cynk znajduje szerokie zastosowanie w wielu działach przemysłu. Jednym z najistotniejszych kierunków użytkowania jest cynkowanie wyrobów stalowych.

Galwanizacyjne powłoki cynkowe stanowią doskonałą ochronę wyrobów stalowych przed korozją. Na kierunek ten przypada ok. 62% krajowego zużycia cynku. Największymi odbiorcami ocynkowanych blach i wyrobów stalowych jest przemysł samochodowy i budownictwo.

Cynk stosowany jest także w produkcji:

  • mosiądzów (armatura, instrumenty muzyczne, okucia i in. elementy dla przemysłu meblarskiego) - 20%, 
  • odlewów ciśnieniowych (dla przemysłów: motoryzacyjnego, elektrycznego i metalowego) - 9%,
  • bieli cynkowej (dla przemysłu kosmetycznego, farmaceutycznego, farb i lakierów) - 5%,
  • blach cynkowych - 3%.

Środowisko

Najpoważniejszymi skutkami środowiskowymi prowadzenia wydobycia rud cynkowo-ołowiowych jest zmiana stosunków wodnych i zapadliska na powierzchni terenu.

Działalność górnictwa cynkowego powodowała zagrożenia dla środowiska naturalnego w postaci:

  • deformacji powierzchni terenu górniczego wynikających z prowadzonej eksploatacji podziemnej,
  • zmiany poziomów wodonośnych oraz stosunków wodnych w wodach powierzchniowych i gruntowych,
  • wytwarzania odpadów stałych,
  • wytwarzania ścieków technologicznych,
  • emisji pyłowych i gazowych,
  • zajęcia powierzchni terenu przez obiekty przemysłowe. 

Krajowi producenci cynku przeciwdziałają wymienionym zagrożeniom na wielu poziomach i w wielu obszarach, począwszy od monitoringu, poprzez zmniejszenie emisji, zmniejszenie ilości odpadów i ich recykling. Jednym z najtrudniejszych do przeciwdziałania zagrożeń jest zmiana stosunków wodnych oraz deformacje powierzchni terenu (zapadliska). W tym kontekście istotny jest proces likwidacji ostatniej czynnej kopalni Olkusz-Pomorzany - samoczynne jej zatapianie i stopniowe wypełnianie się leja depresji, który powstał wskutek odpompowywania wody z wyrobisk podziemnych. To odpompowywanie było konieczne, aby móc eksploatować rudę Zn-Pb. Ubocznym efektem zatapiania kopalni jest powstawanie urokliwego pojezierza olkuskiego. To bez wątpienia najpiękniejszy proces związany z likwidacją kopalni. W wyniku podnoszenia się zwierciadła wód podziemnych, a właściwie jego powrotu do stanu pierwotnego, na terenach byłych piaskowni powstają liczne zalewiska i jeziora. Film obrazujący to niezwykłe zjawisko można obejrzeć tutaj.

Po zamknięciu kopalni ZGH Bolesław SA realizuje szereg działań mających na celu zminimalizowanie skutków tych zagrożeń. Zakres podejmowanych działań można śledzić bezpośrednio na stronie ZGH.

Wśród najbardziej znanych przykładów zagospodarowania  terenów pogórniczych można wymienić: 

Materiały źródłowe

  1. Bolewski A. (red.), 1978 - Surowce mineralne świata. Cynk - Zn. Ołów - Pb. Kadm - Cd. Wyd. Geol., Warszawa.
  2. Galos K., Lewicka E. (red.), 2023 - Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków
  3. Kicki J. (red.), 1997 - Cynk. Ołów. [W:] Ney R. (red.). Surowce mineralne Polski. Surowce metaliczne. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków.
  4. Paulo A., Strzelska-Smakowska B., 2000 - Rudy metali nieżelaznych i szlachetnych. Wyd. AGH, Kraków
  5. Szuflicki M., Malon A., Tymiński M. (red.), 2023 - Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2022 r. Wyd. PIG-PIB, Warszawa
  6. Kopalnia Wiedzy o Cynku https://www.zghboleslaw.pl/pl/kopalniawiedzy
  7. Zakłady Górniczo-Hutnicze Bolesław https://www.zghboleslaw.pl
Slide 1 Content

Polityka Plików Cookies - dowiedz się więcej... [Akceptuję]