Wapienie dla przemysłu wapienniczego i cementowego
Wapienie to skały osadowe pochodzenia organicznego powstałe w środowisku wodnym, których głównym składnikiem jest kalcyt CaCO3, z możliwymi domieszkami głównie dolomitu MgCO3, syderytu FeCO3, minerałów ilastych i kwarcu. W zależności od domieszek wyróżnia się szereg odmian skał przejściowych: wapienie, wapienie margliste, margle, kredę piszącą, kredę jeziorną i kalcyt.
W Polsce znane są liczne wystąpienia skał wapiennych tworzące zwykle jednostki litologiczno-surowcowe na znacznych obszarach. W zależności od składu chemicznego i właściwości fizycznych znajdują one różnorodne zastosowania w przemyśle wapienniczym, cementowym, chemicznym, hutnictwie żelaza, a także w produkcji kruszyw łamanych, kamieni budowlanych oraz w rolnictwie (nawozy).
Złoża wapieni i margli, które znajdują zastosowanie w przemyśle wapienniczym lub cementowym zaliczane są do tzw. wapieni przemysłowych. Zwięzłe odmiany wapieni stosowane jako kamień drogowy i budowlany, czy to w postaci kruszyw łamanych czy większych foremnych elementów kamiennych zostały omówione w zakładce kruszywa łamane lub kamienie budowlane i drogowe.
Wapienie do celów budowlanych i zastosowań wapienniczych eksploatowane są w Polsce od średniowiecza.
Zasoby, wystarczalność
W Polsce udokumentowanych jest obecnie 195 złóż wapieni przemysłowych o łącznych zasobach 18,2 mld ton, z czego 5,5 mld ton dla potrzeb przemysłu wapienniczego i 12,7 mld ton dla przemysłu cementowego. Ich złoża występują głównie w województwie świętokrzyskim (29% łącznych zasobów), lubelskim, łódzkim, opolskim, mazowieckim i śląskim. Największe znaczenie gospodarcze mają wapienie wieku jurajskiego (ponad 53% zasobów), następnie wapienie i skały pokrewne wieku kredowego, wapienie dewońskie, triasowe i wapienie trzeciorzędowe (tabela stratygraficzna dostępna jest tutaj). Największe nieeksploatowane złoże wapieni dla przemysłu cementowego Żurawce o zasobach 1,2 mld ton występuje w woj. lubelskim, zaś największe eksploatowane złoże to Barcin-Piechcin-Pakość w woj. kujawsko-pomorskim o zasobach 966,8 mln ton. Wśród złóż dla przemysłu wapienniczego największe eksploatowane to Trzuskawica o zasobach 590 mln ton, a z nieeksploatowanych - złoże Krasocin o zasobach 394 mln ton – oba w woj. świętokrzyskim.
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 wapieni przemysłowych (łącznie dla przemysłu wapienniczego i cementowego) w Polsce wg stanu na 31.12.2022 r.
Złoża udokumentowane | Złoża zagospodarowane | ||
Liczba złóż | Liczba złóż | ||
198 | 18 183,75 mln ton | 41 | 3 024,75 mln ton |
Mapy
Rozmieszczenie złóż wapieni dla przemysłu wapienniczego i cementowego w Polsce
woj. kujawsko-pomorskie
W woj. kujawsko-pomorskim udokumentowano największe eksploatowane złoże dla potrzeb przemysłu cementowego Barcin-Piechcin-Pakość o zasobach 966,8 mln ton. Z czystych parii złoża produkowane są wyroby wapiennicze zarówno palone i niepalone w Zakładzie Wapienniczym Trzuskawica (oddział w Bielawach). Wapienie niższej jakości wykorzystuje Cementownia Kujawy koncernu Lafarge.
wapienie jurajskie woj. łódzkiego
Z 34 złóż wapieni w woj. łódzkim eksploatowanych jest 7, w tym cztery dla przemysłu wapienniczego. Największe wydobycie prowadzono było w 2022 r. ze złóż: Raciszyn i Raciszyn I przez firmę wapienniczą WKG sp. z o.o. oraz ze łóż: Pajęczno-Makowiska, Działoszyn-Trębaczew i Niwiska Górne-Grądy przez Cementownię Warta SA.
woj. opolskie
W rejonie opolskim spośród 15 udokumentowanych złóż, głównie wieku kredowego (75% zasobów złóż wapieni woj. opolskiego) i wieku triasowego ponad połowa jest eksploataowa. Trzy złoża dla potrzeb przemysłu wapienniczego dla działających tu zakładów wapienniczych: ZW Lhoist Górażdże, Lhoist Tarnów Opolski, Labtar oraz pięć złóż dla potrzeb cementowni Górażdże i Odra.
Eksploatacja
W 2022 r. prowadzono eksploatację 41 złóż wapieni przemysłowych, z których wydobyto łącznie 50 mln ton surowca.
Eksploatacja złóż wapieni dla przemysłu wapienniczego jest prowadzona
- Zakłady Wapiennicze Lhoist SA (zakłady: Bukowa, Tarnów Opolski, Górażdże, Wojcieszów),
- Zakłady Przemysłu Wapienniczego Trzuskawica SA w Sitkówce (zakłady Trzuskawica i Bielawy),
- Kopalnia Wapienia Czatkowice sp. z o.o. w Czatkowicach (zakład Czatkowice),
- WKG sp. z o.o. w Raciszynie,
- EGM SA (kopalnia wapienia Wierzbica),
- Nordkalk sp. z o.o. w Krakowie (zakłady: Miedzianka, Wolica, Sławno).
W przypadku złóż wapieni dla przemysłu cementowego eksploatacja jest prowadzona przez 11 cementowni pracujących w pełnym cyklu produkcyjnym. Zlokalizowane są one głównie w południowej i centralnej Polsce. Są to:
- Górażdże Cement SA – cementownia Górażdże w Choruli,
- Holcim Polska SA – cementownie: Małogoszcz w Małogoszczu, Kujawy w Bielawach,
- Cement Ożarów SA – cementownia Ożarów w Ożarowie,
- Cemex Polska sp. z o.o. – cementownie: Rudniki w Rudnikach, Chełm w Chełmie,
- Dyckerhoff Polska sp. z o.o. – cementownia Nowiny w Sitkówce,
- Cementownia Warta SA w Działoszynie,
- Cementownia Odra SA.
Przeróbka
Wapień po odspojeniu w kamieniołomie niemal zawsze wymaga dalszej przeróbki, takiej jak: kruszenie wstępne, wtórne (grube), drobne, sortowanie wstępne i wtórne oraz mielenie grube i drobne. Operacje te pozwalają na uzyskiwanie szeregu produktów niewypalanych o różnej granulacji, od kamienia wapiennego w bryłach przez kruszywo po drobne mączki wapienne stosowane jako sorbenty, wypełniacze czy pył wapienny. Mączki wapienne - najdrobniejszy gatunek spośród dostępnych surowców wapienniczych - wymagają zastosowania odpowiednich urządzeń mielących i dość długiego i energochłonnego procesu przeróbczego.
Wapno palone (chemicznie CaO) - podstawowy produkt przeróbki termicznej kamienia wapiennego jest uzyskiwane na drodze wypalania w piecu w temperaturze powyżej 900oC. Jest ono wytwarzane w dwóch firmach wapienniczych: ZPW Trzuskawica (zakłady w Bielawach i Sitkówce) i Lhoist (cztery zakłady), a następnie sprzedawane w formie brył lub jako wapno palone mielone.
W przypadku technologii produkcji cementu na proces technologiczny składa się kruszenie, mielenie i wypalanie zestawu surowcowego, z przeważającym udziałem wapieni, w piecach obrotowych w temp. 1400oC. Otrzymany w ten sposób klinkier cementowy, będący jedynie półproduktem, jest następnie mielony w młynach kulowych z dodatkiem 3-4% gipsu lub anhydrytu w celu uzyskania cementu.
Zastosowanie
Najważniejszymi kierunkami wykorzystania wapieni przemysłowych są:
- produkcja cementu,
- produkcja kamienia wapiennego dla hutnictwa żelaza, przemysłu cukrowniczego i przemysłu chemicznego (produkcja sody kalcynowanej i innych chemikaliów nieorganicznych), w rolnictwie jako dodatek do mieszanek paszowych dla zwierząt i produkcji nawozów wapniowych węglanowych,
- produkcja wapna dla budownictwa – zaprawy murarskie i tynkarskie, wyroby silikatowe, beton komórkowy,
- produkcja mączek wapiennych wykorzystywanych w ochronie środowiska jako sorbenty do odsiarczania spalin, uzdatniania wody, oczyszczania ścieków; mączki do produkcji szkła; wypełniacze w przemyśle gumowym, kosmetycznym tworzyw sztucznych; do osuszania gruntów; produkcja mieszanek asfaltowych.
Środowisko
Prowadzenie eksploatacji złóż wapieni metodą odkrywkową może powodować wystąpienie zagrożeń dla środowiska naturalnego w postaci:
- hałasu (praca maszyn urabiających, roboty strzałowe - detonowanie ładunków wybuchowych, zakład przeróbczy),
- nieodwracalnych zmian ukształtowania terenu,
- zaburzenia stosunków wodnych w przypadku konieczności odwadniania wyrobiska,
- wytwarzania odpadów stałych (odpadów przeróbczych),
- emisji zanieczyszczeń pyłowych (z eksploatacji i przeróbki materiału skalnego).
Każdy przedsiębiorca górniczy prowadzący działalność wydobywczą musi działać według ściśle określonych w Polsce przepisów prawa. Te nakładają również na niego obowiązek
Rekultywację terenów pogórniczych powstałych po eksploatacji wapieni bardzo często prowadzi się w kierunku rekreacyjnym, edukacyjnym i wodnym lub wodno-rekreacyjnym.
W Polsce istnieje wiele przykładów zagospodarowania wyrobisk po zakończonej eksploatacji wapieni przemysłowych. Wodny kierunek zagospodarowania wyrobiska i nadanie mu funkcji rekreacyjno-kąpielowych miały miejsce w przypadku kamieniołomu Zakrzówek w Krakowie. Zalew Zakrzówek składa się z dwóch zbiorników połączonych przewężeniem. Powstał malowniczy krajobraz wapiennych skał kontrastujących z taflą wody. Część wzgórza zagospodarowano jako nowoczesny ośrodek rekreacyjny. Uwzględniono przy tym warunki ochrony środowiska oraz różnych gatunków roślin i zwierząt, takich jak: storczyki, motyle modraszki, kumaki nizinne i wiele żab. Z kolei Park Bednarskiego uznawany jest za najstarszą świadomą i w pełni zaplanowaną rekultywację terenu poprzemysłowego w Krakowie. Ośrodek Edukacji Ekologiczno-Geologicznej GEOsfera w Jaworznie posadowiony został w niecce kamieniołomu wapieni dla pobliskiej (nieistniejącej już) cementowni Szczakowa - niegdyś najnowocześniejszej i największej w Europie. Słynna kielecka Kadzielna to dawny kamieniołom otaczający ogromny ostaniec skalny zwany Skałką Geologów, którego najwyższa część objęta jest ochroną prawną jako rezerwat przyrody. Najważniejszym świadectwem przemysłowej historii jest wyrobisko dawnego kamieniołomu zarządzane przez Geopark Kielce i udostępnione do celów rekreacyjnych, turystycznych i edukacyjnych w ramach tzw. Parku Kadzielnia. W nieczynnym kamieniołomie Kielniki uruchomiono natomiast ścieżkę geologiczną. Również kamieniołom Lipówka należący do Cemex po zakończonej eksploatacji został poddany rekultywacji, a następnie rewitalizacji, w ramach której utworzono ścieżkę edukacyjną „Lipówka – kopalnia przywrócona naturze”. W niecce kamieniołomu wapienia Wietrznia w woj. świętokrzyskim zlokalizowana jest siedziba Geonatura Kielce – Centrum Geoedukacji.
Materiały źródłowe
- Galos K., Lewicka E. (red.), 2023 - Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
- Lewicka E. (red.), 2012 - Innowacyjne technologie pozyskiwania najważniejszych surowców ceramicznych i szklarskich, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
- Smakowski T. (red.), 2000 - Surowce skalne. Surowce węglanowe [W]: Ney R. (red.). Surowce mineralne Polski. 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.
- Wyszomirski P., Galos K., 2007 - Surowce mineralne i chemiczne przemysłu ceramicznego. Wyd. AGH, Kraków.