Miedź
Miedź (Cu) jest jednym z metali najwcześniej poznanych przez człowieka (co najmniej 10 tysięcy lat temu), który odegrał istotną rolę w rozwoju cywilizacji. Początkowo stosowano naturalnie występującą miedź rodzimą do zdobienia biżuterii. Opanowanie techniki wytapiania miedzi z rudy (około 3500 lat p.n.e.) stanowiło krok milowy w użytkowaniu wielu metali. Rozwój sztuki odlewania wyznaczył około 2700 roku p.n.e. epokę brązu (stopu miedzi z innymi metalami, głównie z cyną). Wraz z odkryciem elektryczności i magnetyzmu na przełomie XVIII i XIX w. miedź zyskała nowe ważne zastosowania w rozpoczynającej się rewolucji przemysłowej. Na ziemiach polskich historia pozyskiwania i użytkowania miedzi sięga średniowiecza. Ślady dawnych wyrobisk odkryto w Górach Świętokrzyskich (np. Miedzianka, Miedziana Góra), Tatrach (np. Dolina Kościeliska, Ornak) i na Dolnym Śląsku (np. Karkonosze, Góry Kaczawskie).
Miedź w naturze występuje głównie (w ok. 90%) w postaci siarczków, znacznie rzadziej jako tlenek (ok. 9%) lub miedź rodzima (ok. 1%). W skorupie ziemskiej obecna jest w wielu minerałach, takich jak: chalkopiryt, bornit, chalkozyn, kowelin (siarczki), azuryt, malachit (węglany), chryzokola, dioptaz (krzemiany) i in.
Ze względu na doskonałe przewodnictwo cieplne i elektryczne, a także trwałość, nietoksyczność i odporność na korozję, niemal nie znajduje ona substytutów w przemyśle elektrotechnicznym i elektronicznym, a także w budownictwie, przemyśle samochodowym (zwłaszcza w produkcji samochodów elektrycznych) i wielu innych. Znaczenie miedzi w produkcji istotnych elementów infrastruktury energetycznej systematycznie rośnie ze względu na jej kluczową rolę w energetyce wiatrowej, systemach solarnych i fotowoltaice. Antybakteryjne właściwości miedzi są wykorzystywane w m.in. w medycynie i budownictwie. Od początków cywilizacji miedź stanowi składnik monet (np. amerykańska moneta pięciocentowa zawiera 75% miedzi). Rozwój licznych i różnorodnych zastosowań miedzi powoduje, że światowe zapotrzebowanie na nią nieustannie rośnie. W ciągu ostatnich 50 lat zwiększyło się ono ponadtrzykrotnie.
Miedź jest jednym z nielicznych surowców, który może być wielokrotnie poddawany recyklingowi bez utraty właściwości. Ocenia się, że około 2/3 miedzi wyprodukowanej w okresie ostatnich 100 lat na świecie nadal jest w użyciu!
Zasoby, wystarczalność
Eksploatowane od drugiej połowy lat 60. XX w. na
Złoża udokumentowane | Złoża zagospodarowane | ||
Liczba złóż | Liczba złóż | ||
17 | 3,562 mld ton | 6 | 1,042 mld ton |
Zasoby 17 udokumentowanych w Polsce złóż rud Cu-Ag wynosiły na koniec 2022 roku 3,562 mld ton, w tym 1,507 mld ton w 6 złożach eksploatowanych. Zasoby przemysłowe złóż zagospodarowanych sięgały 1,042 mld ton. Zawartość miedzi w wydobytej rudzie oscylowała ostatnio wokół 1,5%.
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
Eksploatacja
Jedynym krajowym użytkownikiem złóż eksploatowanych na monoklinie przedsudeckiej jest KGHM Polska Miedź SA. Rudy miedzi są wydobywane w trzech
Przedmiot eksploatacji stanowią piaskowce, łupki oraz węglany (wapienie i dolomity) o zróżnicowanej zawartości miedzi i innych pierwiastków (m.in. Ag, Pb, Se, Re, Ni). Udział typów litologicznych rud w poszczególnych partiach złoża kształtuje się następująco:
- ruda łupkowa, zawierająca ponad 5% Cu, stanowi zaledwie ok. 4% zasobów kopalni Rudna, a po 18% w kopalniach Lubin i Polkowice-Sieroszowice,
- ruda węglanowa, z niespełna 2% Cu, stanowi 19-20% zasobów kopalń Lubin i Rudna oraz 69-72% w kopalni Polkowice-Sieroszowce,
- ruda piaskowcowa, z około 1,5% Cu, stanowi 10-15% zasobów kopalni Polkowice-Sieroszowice oraz 69-72% w kopalniach Lubin i Rudna.
Wydobywanie rudy miedzi wiąże się z następującymi operacjami technologicznymi:
- wiercenie otworów strzałowych za pomocą samojezdnych wozów wiercących,
- ładowanie materiału wybuchowego do otworów strzałowych z samojezdnych wozów strzelniczych,
- grupowe odpalanie ładunków wybuchowych,
- załadunek urobku i transport do wysypu,
- wstępne kruszenie dużych brył skalnych (tzw. nadgabarytów),
- transport rudy przenośnikami taśmowymi (lub transportem szynowym) do kruszarek przyszybowych,
- transport rudy na powierzchnię szybami wydobywczymi, a następnie taśmociągami do zakładów wzbogacania rud.
Prace związane z urabianiem rud miedzi są w pełni zmechanizowane, prowadzone za pomocą samojezdnych maszyn górniczych.
Wielkość krajowego wydobycia w ostatnich latach utrzymywała się w przedziale 29-32 mln ton rudy rocznie, jednak przy stale malejącym udziale metalu w urobku, który na początku lat 2000. przekraczał 1,9% Cu, a ostatnio wynosił niespełna 1,5% Cu.
Przeróbka i wzbogacanie
Przeróbka rud miedzi prowadzona jest w trzech zakładach wzbogacania rud (ZWR) KGHM Polska Miedź: Lubin, Rudna, Polkowice, zlokalizowanych przy każdej z kopalń, o łącznej zdolności przerobowej 33 mln ton rudy rocznie.
Stosowane tam operacje:
- przygotowanie do mielenia - przesiewanie i kruszenie,
- mielenie i
klasyfikacja ziarnowa , flotacja , prowadząca do oddzielenia minerału użytecznego od skały płonnej,- odwadnianie koncentratu -
zagęszczanie , filtracja, suszenie,
pozwalają na odzysk ok. 90% miedzi z urobku. Uzyskiwany w procesie technologicznym produkt -
W związku z malejącą zawartością miedzi w rudzie, spada również udział tego metalu w koncentracie. Jego produkcja utrzymywała się ostatnio na poziomie niespełna 400 tys. t/r. Cu, podczas gdy w latach 2002-2005 przekraczała 500 tys. t/r.
Drugim produktem procesu wzbogacania są odpady poflotacyjne, zawierające poniżej 0,2% Cu. Stanowią one około 94% całości urobku górniczego kierowanego do zakładów przeróbczych.
Wytop i rafinacja
Koncentraty miedzi, a także miedzionośny złom i odpady są przetapiane w procesie ogniowym (
Każda z hut KGHM bazuje na innej technologii. W HM Głogów miedź wytapia się w oparciu o technologię jednostadialnego przetopu w piecu zawiesinowym. W strukturze tej huty znajduje się także Wydział Metali Szlachetnych wytwarzający srebro i złoto. HM Legnica produkuje miedź w postaci katod z wykorzystaniem technologii pieców szybowych, umożliwiającej przerób złomów miedzi.
Uzyskiwana w procesach metalurgicznych
KGHM Polska Miedź SA jest jedynym wytwórcą miedzi rafinowanej elektrolitycznie w Polsce.
Oprócz miedzi elektrolitycznej w katodach, podstawowym produktem handlowym KGHM Polska Miedź SA jest walcówka miedziana (o średnicy 8 mm) wytwarzana w nowoczesnej walcowni HM Cedynia w Orsku. Jej produkcja, bazująca na miedzi katodowej z hut KGHM oraz wysokiej klasy złomie miedzi, przekraczała w ostatnich latach 260 tys. t/r. walcówki, z czego około 60% było przedmiotem sprzedaży zagranicznej (głównie do Czech, na Węgry, do Niemiec i in.). Inne wysoko przetworzone produkty oferowane przez HM Cedynia to drut Cu-Ag oraz mikrodrut z miedzi beztlenowej Cu-OFE o licznych zastosowaniach, od elektroniki poprzez elektrotechnikę po budownictwo.
Z odpadów metalurgicznego przerobu rud miedzi w KGHM Polska Miedź odzyskuje się także: srebro, złoto, ren (w postaci metalicznej i nadrenianu amonu), ołów, selen, kwas siarkowy, nikiel (w postaci siarczanu NiSO4), a także kruszywa sztuczne (z żużli pomiedziowych).
W ostatnich kilkunastu latach produkcja miedzi rafinowanej mieściła się w przedziale 530-580 tys. t/r., przy okresowych spadkach do 500 tys. t/r. związanych z modernizacją i zmianami technologicznymi w hutach. Należy podkreślić rosnące wykorzystanie w tych hutach złomów miedzianych, których odsetek we wsadzie surowcowym zwiększył się z około 10% w 1990 r. do ponad 20% w ostatnich latach.
Zastosowanie
Miedź i jej półprodukty (walcówka, stopy) po przetworzeniu na drut, blachy, taśmy, pręty, profile, krążki, proszek, folie, rury i in., znajdują liczne i różnorodne zastosowania w wielu dziedzinach gospodarki. Do największych użytkowników miedzi należą:
- sektor energetyczy i elektryczny (np. kable energetyczne do sieci przesyłowych o różnym napięciu, instalacje elektryczne w budynkach, generatory elektryczne, transformatory, platformy wiertnicze, systemy energii odnawialnej: solarne, wiatrowe, geotermalne, ogniwa paliwowe i in.) - ok. 50% łącznego zużycia,
- budownictwo (np. instalacje hydrauliczne, zadaszenia, okucia drzwi, ramy okienne, klamki, instalacje przeciwpożarowe) - ok. 25% zużycia,
- transport/przemysł samochodowy (np. silniki spalinowe - ok. 22,5 kg Cu, chłodnice, łożyska, hamulce, przewody, baterie i inne elementy samochodu elektrycznego - 40-89 kg Cu, autobus elektryczny - 224-369 kg Cu, infrastruktura do ładowania pojazdów elektrycznych, najnowszej generacji szybka kolej elektryczna - 2-4 t Cu) - ok. 15% zużycia,
- elektronika i telekomunikacja (np. systemy transmisji danych, w tym internetowe, przewody i złącza komputerowe, procesory komputerowe, telefony komórkowe, półprzewodniki i in.) - 10% zużycia.
W Polsce w ostatnich latach zużycie miedzi rafinowanej systematycznie się zwiększało, sięgając około 300 tys. ton/rok. Szczegółowe informacje na temat produkcji i wykorzystania miedzi w krajowej gospodarce można znaleźć w roczniku Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022 wydanym przez Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN w Krakowie.
Środowisko
Działanie kopalń rud miedzi w Polsce powoduje zagrożenie dla środowiska naturalnego w postaci:
- deformacji powierzchni terenu górniczego,
- wytwarzania odpadów stałych,
- wytwarzania ścieków technologicznych,
- zrzutu zasolonych wód kopalnianych do cieków powierzchniowych,
- zmiany poziomów wodonośnych oraz stosunków wodnych w wodach powierzchniowych i gruntowych,
- emisji pyłowych i gazowych,
- wstrząsów podziemnych,
- zajęcia powierzchni terenu przez obiekty przemysłowe.
Przemysł miedziowy, ze względu na konieczność wielostopniowego przerobu wydobywanych rud, wytwarza olbrzymie ilości odpadów poprzemysłowych. Jest to m.in. spowodowane niską zawartością składnika użytecznego (miedzi) w urobku oraz wielką skalą eksploatacji. Gospodarowanie odpadami powstającymi w toku przerobu rud miedzi w KGHM Polska Miedź SA prowadzone jest zgodnie z zasadami wskazanymi w Ustawie o odpadach z dnia 14.12.2012 r. (Dz.U. z 2013 r. poz. 21 z późniejszymi zmianami). Odpady, których powstania nie da się uniknąć, poddawane są w pierwszej kolejności odzyskowi, a gdy nie jest to możliwe, prowadzone jest ich unieszkodliwianie poprzez np. składowanie.
Największy strumień odpadów powstających w cyklu technologicznym produkcji miedzi rafinowanej to odpady poflotacyjne, które stanowią ok. 94% wydobytego urobku. Są one kierowane do największego w Europie zbiornika Żelazny Most – obecnie o pojemności 950 mln m3. W 2022 r. obiekt ten przyjął 28,7 mln ton odpadów poflotacyjnych, z czego 18,4 mln ton (64%) wykorzystano do budowy zapór obiektu i uszczelnienia jego dna, a 10,3 mln ton poddano unieszkodliwianiu w procesie składowania.
Każdy przedsiębiorca górniczy prowadzący działalność wydobywczą musi działać według ściśle określonych w Polsce przepisów prawa, do których należy obowiązek
KGHM Polska Miedź SA aktywnie wspomaga zalesianie terenów, na których działa. Przy Hucie Miedzi Legnica obszary leśne zajmują ok. 385 ha, natomiast przy Hucie Miedzi Głogów - 872 ha. Ponadto KGHM zarządza lasami o powierzchni ok. 212 ha. Na wniosek zespołu Huty Miedzi Głogów, w celu ochrony wysokich walorów przyrodniczych m.in. starorzeczy rzeki Odry oraz zespołów roślinnych z licznymi chronionymi gatunkami fauny i flory, w 2005 roku na obszarze dawnych stref ochronnych - administrowanych obecnie przez KGHM - utworzono użytek ekologiczny Łęgi Głogowskie o powierzchni 605,6 ha.
Z uwagi na stały dopływ wód z górotworu do wyrobisk górniczych, prowadzenie eksploatacji rud miedzi metodą podziemną wymaga odpompowania na powierzchnię zasolonych wód kopalnianych. Wody te wraz z wodą doprowadzaną rurociągami ze zbiornika Żelazny Most są wykorzystywane w zakładach wzbogacania w procesach mielenia i flotacji rudy oraz podczas hydrotransportu odpadów poflotacyjnych, jak również w hutach. W KGHM Polska Miedź SA zawracane jest do procesu wzbogacania rudy ok. 150 mln m3 wody rocznie. Nadmiar wód kopalniano-technologicznych, po oczyszczeniu, jest okresowo usuwany do rzeki Odry. Odbywa się to zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa i zapisami pozwolenia wodnoprawnego. System retencyjno-dozujący działający w KGHM Polska Miedź SA pozwala na sterowanie i nadzorowanie zrzutu wód do Odry, a także okresowe wstrzymywanie ich odprowadzania.
Emisje pyłowe i gazowe z produkcji górniczej, pomimo rosnącego wydobycia, są w KGHM Polska Miedź SA konsekwentnie obniżane dzięki odpowiedniej organizacji procesu wydobycia (hermetyzacja procesów technologicznych) oraz wymianie maszyn i urządzeń górniczych na maszyny oraz urządzenia niskoemisyjne lub z napędem elektrycznym. Zabiegi te doprowadziły do spadku emisji pyłowych z produkcji górniczej o 73% (w 2022 r., w stosunku do 2010 r.).
Więcej o działaniach na rzecz środowiska podejmowanych przez KGHM Polska Miedź dowiesz się tutaj.
Materiały źródłowe
- Bolewski A. (red.), 1977 - Surowce mineralne świata. Miedź - Cu. Wyd. Geol., Warszawa.
- Galos K., Lewicka E. (red.), 2023 - Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
- Kicki J. (red.), 1997 - Miedź. Srebro. [W:] Ney R. (red.) Surowce mineralne Polski. Surowce metaliczne. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków.
- Manecki A. (red.), 2016 - Polska miedź i srebro w kopalniach KGHM SA. Nauka dla ciekawych Nr 8. Wyd. AGH, Kraków.
- 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.
- Strona korporacyjna https://kghm.com/