Surowce ilaste ceramiki budowlanej
Surowce ilaste ceramiki budowlanej to szeroka gama kopalin, takich jak: gliny, iły, iłołupki, mułki i lessy ilaste. Występują one niemal we wszystkich regionach kraju. O ich przydatności decyduje m.in. plastyczność po zarobieniu wodą oraz to, że po wypaleniu można z nich uzyskać wyroby o silnie porowatym, barwnym
Historia produkcji cegły na świecie sięga około 4 000 lat p n.e., kiedy w Babilonie zaczęto produkować cegły. Początkowo wytwarzano z gliny cegłę surową i stosowano ją do budowy ścian po przesuszeniu, bez wypalania. Później wyprodukowane ręcznie cegły suszono na słońcu i wypalano w prymitywnych piecach opalanych drewnem. Najbardziej intensywny rozwój produkcji cegieł przypada na drugą połowę XIX wieku. Związany jest z trzema zasadniczymi wynalazkami technicznymi: z konstrukcją pieca kręgowego Hoffmanna w 1857 r.; z wprowadzeniem mechanicznej prasy ceglarskiej oraz z zastosowaniem sztucznych suszarni Kellera pod koniec XIX wieku.
Zasoby, wystarczalność
W Polsce udokumentowano 1 111 złóż kopalin ilastych ceramiki budowlanej o łącznych
Niemal 40% zasobów bilansowych złóż kopalin ilastych ceramiki budowlanej udokumetowano w woj. dolnośląskim. Zasoby największego znajdującego się w tym województwie niezagospodarowanego złoża Legnica-Pole Wschodnie (727,6 mln m3) stanowią ok. 36% zasobów krajowych i są związane z dolnośląską formacją węgla brunatnego (
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 ilastych ceramiki budowlanej w Polsce wg stanu na 31.12.2022 r.
Złoża udokumentowane | Złoża zagospodarowane | ||
Liczba złóż | Liczba złóż | ||
1 111 | 2 026,51 mln m3 | 96 | 121,09 mln m3 |
Ilość złóż oraz zasoby bilansowe złóż surowców ilastych ceramiki budowlanej w Polsce w latach 2000 – 2022
Mapy
Rozmieszczenie złóż kopalin ilastych ceramiki budowlanej w Polsce
Eksploatacja
Ilość eksploatowanych złóż kopalin ilastych ceramiki budowlanej systematycznie spada: w 2000 roku było ich 201, a w 2018 roku - 101. W 2022 r. prowadzono wydobycie 66 złóż, z których pochodziło łącznie ponad 1,8 mln m3 surowca. Wydobycie to pokrywało w 100% zapotrzebowanie krajowe. Największy poziom produkcji górniczej w 2022 r. odnotowano w woj. świętokrzyskim, gdzie na 59 udokumentowanych złóż eksploatowanych było 8, z których łącznie wydobyto 427 tys. m3. Ponad połowa urobku pochodziła ze złoża Oleśnica (219 tys. m3), eksploatowanego przez Wienerberger Ceramika Budowlana sp. z o.o.
Zakłady ceramiczne wykorzystujące surowce ilaste ceramiki budowlanej z reguły usytuowane są w bezpośredniej bliskości kopalń. Surowce te mają bowiem znaczenie lokalne i transport na większe odległości nie byłby uzasadniony ekonomicznie. Największymi użytkownikami złóż są zakłady:
- Wienerberger Ceramika budowlana sp. z o.o. i Semmelrock Stein + Design sp. z o.o. (16 zakładów produkcyjnych),
- Leier Polska SA w Woli Rzędzińskiej (4 zakłady),
- Röben Polska sp. z o.o. i Wspólnicy s.k. w Środzie Śląskiej (3 zakłady),
- Lode-Polska sp. z o.o. w Warszawie, wcześniej CRH Klinkier (7 zakładów),
- BMI Braas sp. z o.o. w Opolu (1 zakład),
- FCB Wacław Jopek (5 cegielni).
Przeróbka
Wskazaniem do przeprowadzenia prostych operacji przeróbczych jest obecność w kopalinie szkodliwych wtrąceń siarczków żelaza. W celu ich rozkładu i przeprowadzenia w formę łatwo rozpuszczalnych siarczanów żelaza surowiec poddawany jest działaniu pary wodnej lub po prostu składowany w niezadaszonych magazynach w okresie jesienno-zimowym.
Pierwszym etapem produkcyjnym jest wydobycie surowca, który jest magazynowany na hałdach w celu odpowiedniej homogenizacji (czasem trwa to nawet rok). Następnie glinę rozdrabnia się i przygotowuje mieszaninę surowcową z odpowiednią ilością piasku i wody w mieszadle pionowym. W kolejnym etapie formuje się wyroby ręcznie lub maszynowo w prasie próżniowej. Ukształtowane cegły poddaje się suszeniu w temperaturze 80-100oC ciepłem pochodzącym ze strefy chłodzenia pieca. Wilgotność wyrobów w trakcie suszenia zmniejsza się z 21% do 1%. Kolejnym etapem jest wypalanie wyrobów najczęściej w piecu tunelowym lub w starego typu piecu kręgowym Hoffmanna w 900-1100oC w zależności od rodzaju cegły.
Gdyby wyrób osiągający stan największej porowatości był nadal ogrzewany do temp. 1200-1300°C, to powstające płynne związki spowodowałyby zalanie powstałych porów, zwiększając zwartość struktury, co doprowadziłoby do otrzymania wyrobu ceramicznego o spieczonym czerepie. Proces ten nosi nazwę spiekania lub klinkieryzacji.
Podstawowe etapy procesu produkcji:
- zestawienie surowców (surowiec plastyczny 70-80% + schudzający 20-30% + woda w ilości niezbędnej do uzyskania wymaganego stopnia plastyczności masy ceramicznej w zależności od sposobu formowania),
- homogenizacja masy ceramicznej,
- formowanie masy czyli kształtowanie wyrobu,
- suszenie masy, mające na celu obniżenie jej wilgotności do 1-5%; proces ten musi przebiegać bardzo powoli, by zapobiec nagłemu skurczeniu się i popękaniu wyrobu,
- wypalanie w piecach Hoffmana (wędrujący ogień) lub tunelowych (wędrujący wyrób) w temp. 900-1100oC.
Piece Hoffmana są nadal wykorzystywane w niewielkich tradycyjnych manufakturach, z których wytwarzane ręcznie cegły znajdują często nietypowe zastosowania, np. do renowacji zabytków architektury. Przykładem jest działająca w Kraśniku na Lubelszczyźnie rodzinna Cegielnia Trojanowscy. Wyroby z tej manufaktury posłużyły do realizacji prac renowacyjnych wielu zamków, np.: na Wawelu, w Malborku, Warszawie, Olsztynie, Ciechanowie, Żywcu oraz innych zabytkowych obiektów. Również w Kraśniku na Lubelszczyźnie w 2021 r. udostępniono do zwiedzania zrekonstruowany zabytkowy kręgowy piec Hoffmana do wypalania cegły.
Zastosowanie
Surowce ilaste ceramiki budowlanej to podstawowy surowiec do produkcji tzw. ceramiki czerwonej. Są to wyroby wypalane w temperaturze ok. 900ºC o strukturze porowatej i nasiąkliwości do 22%, o zabarwieniu od kremowego do ciemnoczerwonego. W strukturze produkcji wyrobów wypalanych ceramiki budowlanej w Polsce dominują elementy ścienne (cegły, pustaki) stanowiące 91–93% łącznej produkcji. Na elementy dachowe przypada 6-9%, zaś na ceramiczne elementy stropowe jedynie niespełna 1%.
Wyroby o czerepie barwnym | ||
porowatym | spieczonym | |
wyroby ścienne i stropowe | cegła pełna | klinkier budowlany |
cegła dziurawka | klinkier drogowy | |
cegła kratówka | ||
cegła kominówka | ||
pustak scienny | ||
pustak stropowy | ||
pustaki wentylacyjne | ||
wyroby dachowe | dachówki i gąsiory | |
wyroby melioracyjne | sączki melioracyjne |
Środowisko
Do najważniejszych skutków środowiskowych prowadzenia eksploatacji metodą odkrywkową należą: przekształcenia krajobrazu, zaburzenia poziomu wód gruntowych, hałas związany z pracą maszyn górniczych i transportem urobku oraz emisja pyłów.
Każdy przedsiębiorca górniczy prowadzący działalność wydobywczą musi działać według 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). Zgodnie z ustawą jest to nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradowanym lub zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych przez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu, poprawienie właściwości fizycznych i chemicznych, uregulowanie stosunków wodnych, odtworzenie gleb, umocnienie skarp oraz odbudowanie lub zbudowanie niezbędnych dróg. 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).
Po działalności wielu cegielni pozostały ślady w postaci wyrobisk wypełnionych wodą (tzw. glinianki) czy resztek zabudowy (piece, kominy). Przykładowo w Krakowie ślady po dawnych cegielniach zachowały się w kilkunastu miejscach, m.in.: w Bonarce i Zesławicach (duże wyrobiska i częściowo infrastruktura), Płaszowie (Staw Płaszowski), Rybitwach (komin), Ludwinowie (Staw Gliniak), Dąbiu (Staw Dąbski) i Łagiewnikach (ulica Cegielniana).
Przykładami zagospodarowania terenów po zakończonej eksploatacji iłów ceramiki budowlanej są: Geopark Zabrze - na obszarze dawnego wyrobiska gliny w Grzybowicach lub osiedle mieszkaniowe między ul. Turowicza i Fredry na terenie dawnej kopalni i cegielni Bonarka w Krakowie.
Materiały źródłowe
- Bąk B., Szeląg A., Radwanek-Bąk B., Szczygielski W., 2017 - Gospodarka złożami kopalin ilastych ceramiki budowlanej w Polsce w ostatnim ćwierćwieczu. Górnictwo Odkrywkowe. Wyd. Instytut Górnictwa Odkrywkowego Poltegor-Instytut, Wrocław.
- Bolewski A., Budkiewicz M., Wyszomirski P., 1991 - Surowce ceramiczne, Wyd. Geologiczne, Warszawa.
- Galos K. (red.), 2004 - Surowce ilaste. [W:] Ney R. (red.). Surowce mineralne Polski. Surowce skalne. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
- Galos K., Lewicka E. (red.), 2023 - Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022. Wyd. IGSMiE PAN, 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.