Kaolin

Kopaliny kaolinowe to takie, w których udział minerału kaolinitu wynosi zwykle 20-30%. Powstały one w wyniku wietrzenia skał zasobnych w minerały glinokrzemianowe (skalenie, miki), takich jak np. granity, gnejsy, czy arkozy, tworząc pokrywy zwietrzelinowe na skałach macierzystych.

Kaolin należy do surowców mineralnych, które odegrały znaczącą rolę w dziejach ludzkości. Początki jego wykorzystania są związane z opanowaniem technologii wyrobu porcelany w dawnych Chinach (VI-VII wiek n.e.). Pierwsze wzmianki o wydobyciu kaolinu na ziemiach polskich dotyczą złoża w Strzeblowie (obecnie część miasta Sobótka) na Dolnym Śląsku, które było eksploatowane w latach 1768-1771 dla potrzeb manufaktury porcelany w Berlinie (odkryta w tym złożu kopalina skaleniowa jest wydobywana do dziś). 

Oprócz wyrobu porcelany kaolin znajduje wiele innych ważnych zastosowań, takich jak produkcja płytek ceramicznych, wyrobów ceramiki sanitarnejpapieru, gumy, farb i lakierów i in.

Zasoby, wystarczalność

Znaczenie gospodarcze mają złoża piaskowców kaolinitowych w niecce bolesławieckiej oraz złoża piasków i piaskowców kwarcowych w nieckach bolesławieckiej i tomaszowskiej.

W Polsce kopaliny kaolinowe występują jedynie na Dolnym Śląsku w złożach dwóch typów: pierwotnych i wtórnych. Złoża kaolinów pierwotnych (rezydualnych, wietrzeniowych - powstałych w miejscu występowania pierwotnej skały) nie zostały jak dotąd zagospodarowane. Pojawiają się one w pokrywach zwietrzelinowych rozwiniętych na skałach magmowych i metamorficznych, przede wszystkim na granitach i gnejsach. Złoża kaolinów wtórnych (osadowych) utworzyły się w wyniku transportu i akumulacji materiału ze złóż pierwotnych. Mają one postać pokładów i soczewek, tworzących przewarstwienia w serii ilastych utworów trzeciorzędowych oraz kaolinitonośnych piaskowców późnokredowych (patrz: Materiały dodatkowe/tabela stratygraficzna). Oba typy złóż zwykle sąsiadują ze sobą. Znaczenie gospodarcze mają wyłącznie osadowe złoża piaskowców o spoiwie kaolinitowym w niecce bolesławieckiej (złoże Maria III-1).

Źródłem kaolinu są także złoża piasków szklarskich w niecce bolesławieckiej i tomaszowskiej (w centralnej Polsce), z których jest on pozyskiwany ubocznie. 

Zasoby szesnastu udokumentowanych na Dolnym Śląsku złóż kaolinu wynoszą 225,8 mln ton. Zasoby kaolinu w piaskach i piaskowcach kwarcowych złóż kopalin szklarskich w niecce bolesławieckiej i tomaszowskiej nie zostały określone.

W 2022 r. prowadzono eksploatację dwóch złóż: Maria III-1 - największego udokumentowanego i eksploatowanego złoża kaolinu w Polsce (99,7% krajowego wydobycia) - oraz Dunino (złoże haloizytu, formalnie zaliczane do złóż kopalin kaolinowych). Według stanu na koniec 2022 r. w złożu Maria III-1 zalegało 52,3 mln ton słabozwięzłego piaskowca kaolinitowego (z czego 44,4 mln ton stanowiły zasoby przemysłowe).

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. 

Zasoby złóż kopalin kaolinowych w Polsce wg stanu na 31.12.2022 r.

Złoża udokumentowane Złoża zagospodarowane
Liczba złóż Zasoby bilansowe Liczba złóż Zasoby przemysłowe
16 225,8 mln ton 2 44,7 mln ton

Mapy

'

Rozmieszczenie udokumentowanych złóż kaolinów w Polsce

'

niecka bolesławiecka

Spośród 16 złoż kopalin kaolinowych udokumentowanych w Polsce największe znaczenie jako źródło kaolinu ma złoże piaskowców o lepiszczu kaolinitowym Maria III-1 zlokalizowane w niecce bolesławieckiej w okolicy Nowogrodźca na Dolnym Śląsku.

Eksploatacja

Złoża kopalin kaolinowych zalegają zwykle płytko pod powierzchnią ziemi, pod niewielkim nadkładem. Dlatego ich eksploatacja prowadzona jest wyłącznie metodą odkrywkową.

Eksploatację największego w Polsce zagospodarowanego złoża kaolinu Maria III-1 prowadzi Surmin-Kaolin SA k. Nowogrodźca na Dolnym Śląsku. W 2022 r. wydobyto z tego złoża ok. 317 tys. ton kopaliny, podczas gdy ze złoża Dunino zaledwie 0,9 tys. ton.

Kaolin jest również pozyskiwany ubocznie jako produkt płukania piasków szklarskich, wydobywanych przez KiZPPS Osiecznica ze złoża Osiecznica II w niecce bolesławieckiej, oraz ze złóż piasków szklarskich i formierskich w niecce tomaszowskiej, eksploatowanych przez firmy: TKSM Biała Góra (złoża: Biała Góra I - Wschód, Biała Góra II -Wschód, Unewel-Zachód-Nowy) oraz Grudzeń Las (złoża: Grudzeń-Las, Piaskownica-Zajączków E, Unewel Zachód-Las). 

W ciągu dekady łączne wydobycie kopalin kaolinowych w Polsce (z wyłączeniem złóż piasków szklarskich) stopniowo się zwiększało, przekraczając w ostatnich latach poziom 300 tys. t/r.

Przeróbka

Główne kryteria oceny jakości kopalin kaolinowych to zasobność w kaolinit, niska zawartość tlenków barwiących (głównie żelaza i tytanu) oraz uziarnienie (wysoki udział ziaren <15 mikrometrów). Przeróbka tych kopalin koncentruje się na oddzieleniu kaolinitu od ziaren innych minerałów (kwarcu, mik) oraz usunięciu nośników związków barwiących. Kopaliny kaolinowe zarówno w stanie surowym, jak i po wzbogaceniu powinny charakteryzować się wysokim stopniem białości (>70%), który jest szczególnie istotny w przypadku zastosowań ceramicznych.

Producentami surowców kaolinowych w Polsce są:

  • Surmin-Kaolin SA w Nowogrodźcu (kaolin w gatunkach ceramicznych oraz do produkcji polimerów, papieru, włókien szklanych i in.),
  • TKSM Biała Góra sp. z o.o. w Smardzewicach (gatunki ceramiczne),
  • Grudzeń Las sp. z o.o. w Sławnie k. Opoczna (gatunki ceramiczne).

Do podstawowych operacji procesu przeróbki kopalin kaolinowych (której celem jest usunięcie ziaren kwarcu i domieszek barwiących zmniejszających białość kaolinu), stosowanych w zakładzie Surmin-Kaolin SA należą: 

  • rozdrabnianie i uśrednianie (jeszcze w wyrobisku),
  • rozmywanie, klasyfikacja ziarnowa w hydrocyklonach,
  • separacja magnetyczna,
  • zagęszczanie, filtracja i suszenie.

Produktem tych operacji jest kaolin wzbogacony (szlamowany), zawierający 80-90% minerału kaolinitu, w postaci placków filtracyjnych o wilgotności 24%, granulatu (12% wilgotności) lub mączki (0,5-0,8% wilgotności) o różnym przeznaczeniu (gatunki ceramiczne, do produkcji polimerów, papieru, włókien szklanych i in.).

 W zakładzie przeróbczym Surmin-Kaolin wzbogacany jest także szlam po płukaniu piasków szklarskich ze złoża Osiecznica II, transportowany tu z KiZPPS Osiecznica. Kaoliny ceramiczne (w postaci placków filtracyjnych i granulatu) odzyskiwane z piasku szklarskiego stanowiły ostatnio ponad 40% łącznej produkcji Surmin-Kaolin SA. 

Kaolin jest także odzyskiwany przez spółki TKSM  Biała Góra i Grudzeń-Las w procesie wzbogacania piasków szklarskich i formierskich, na etapie płukania frakcji 0,0-0,5 mm w klasyfikatorach (m.in. spiralnych). Szlam kaolinowy jest zagęszczany, a następnie poddawany filtracji. Uzyskany materiał w postaci placków filtracyjnych o wilgotności do 25% stanowi produkt handlowy.

Łączna produkcja kaolinu szlamowanego w Polsce kształtowała się w ostatnich latach  na poziomie 100-150 tys. t/r., co stanowiło 60-70% pokrycia krajowych potrzeb. Rodzima podaż uzupełniana była importem, głównie z Czech, Niemiec i - na dużo mniejszą skalę - z Ukrainy, USA, Francji i in. Więcej informacji można znaleźć w roczniku Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022 wydanym przez Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN w Krakowie.

Zastosowanie

Kaolin to przede wszystkim surowiec ceramiczny. Warto wiedzieć, że do początku lat 90. XX w. istotny udział w strukturze zużycia kaolinu w Polsce miała branża papiernicza. Wprowadzenie nowej technologii produkcji w największych polskich papierniach spowodowało zastąpienie kaolinu dużo tańszym węglanem wapnia. W rezultacie zapotrzebowanie na kaolin w przemyśle papierniczym wyraźnie się zmniejszyło.

Szacunkowa struktura użytkowania surowców kaolinowych w Polsce jest obecnie następująca:

  • sektor płytek ceramicznych – ok. 60% łącznego zużycia,
  • produkcja innych wyrobów ceramicznych (ceramiki sanitarnej, porcelany stołowej i elektrotechnicznej, porcelitu) – ok. 30%,
  • przemysł papierniczy –  ok. 5%,
  • produkcja włókna szklanego, wyrobów gumowych, farb i lakierów, cementu białego i in. – ok. 5%.

W ostatnich latach łączne zużycie kaolinu w Polsce utrzymywało się w przedziale 100-150 tys. t/r.   

Największym krajowym konsumentem kaolinu jest przemysł płytek ceramicznych, którego zdolności produkcyjne - w wyniku rozbudowy i modernizacji (zwłaszcza wdrożenia technologii szybkiego wypalania i produkcji płytek gresowych) - osiągnęły poziom 120-140 mln m2/rok. Dzięki temu Polska uplasowała się w czołówce największych producentów płytek ceramicznych w Europie.

Środowisko

Eksploatacja odkrywkowa kopalin kaolinowych powoduje znaczące przeobrażenia krajobrazu ze względu na stosunkowo duże zajmowane przez nią powierzchnie.

Prowadzenie działalności górniczej na złożach kopalin kaolinowych może powodować wystąpienie zagrożeń dla środowiska naturalnego w postaci:

  • hałasu (praca maszyn urabiających, roboty strzałowe - detonowanie ładunków wybuchowych),
  • nieodwracalnych zmian ukształtowania terenu (eksploatacja metodą odkrywkową),
  • wytwarzania odpadów stałych (odpadów przeróbczych),
  • pylenia składowisk.

Odpady przeróbcze, które stanowią głównie piaski po szlamowaniu kaolinu, są w znaczącym zakresie zagospodarowywane i w związku z tym ich deponowanie oddziałuje na środowisko w znikomym stopniu. 

Każdy przedsiębiorca górniczy prowadzący działalność wydobywczą musi działać wg ściśle określonych w Polsce przepisów prawa. Te nakładają również na niego obowiązek rekultywacji. Pojęcie rekultywacji zdefiniowane zostało w Ustawie z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (z późniejszymi zmianami). Zabiegom rekultywacyjnym podlegają wszystkie grunty przekształcane przez kopalnię i działania te stanowią najważniejszą działalność przedsiębiorcy górniczego po zakończeniu eksploatacji kopaliny. Obowiązek rekultywacji nakłada na przedsiębiorcę Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (z późniejszymi zmianami).

Rekultywacja terenów pogórniczych na obszarach dawnej eksploatacji kopalin kaolinowych prowadzona jest sukcesywnie, głównie w kierunku wodno-leśnym. Przykład zagospodarowania terenów pogórniczych stanowi teren rekreacyjny z kąpieliskiem na obszarze dawnego wyrobiska kopalni kaolinu Andrzej w Żarowie (https://slaskiemiasta.pl/dolnoslaskie-kapieliska/zalew-zarow/).

Materiały źródłowe

  1. Galos K., Lewicka E. (red.), 2023 - Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
  2. Galos K. (red.), 2004 - Surowce ilaste. [W:] Ney R. (red.) Surowce mineralne Polski. Surowce skalne. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
  3. Lewicka E. (red.), 2012 - Innowacyjne technologie pozyskiwania najważniejszych surowców ceramicznych i szklarskich, Wyd. IGSMiE PAN Kraków.
  4. 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.
Slide 1 Content

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