Rational use of selected mining by-products in the ceramic industry in Poland

• Autorzy: Lewicka Ewa

Identyfikatory

DOI

10.24425/gsm.2020.132547

Warianty tytułu

PL

Racjonalne wykorzystanie wybranych ubocznych produktów górnictwa w przemyśle ceramicznym w Polsce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the issue of the utilization of selected raw materials obtained as by-products of rock mining and processing in the ceramic industry in Poland. The raw materials in question are: kaolinite-rich clayey substance remaining after quartz sand washing and alkalis-rich finest fractions generated in the course of the production of granite crushed aggregates. Despite usually high content of coloring oxides, they have been utilized for the production of ceramic goods, the high whiteness of which is not required after firing. High interest in these materials was connected with the implementation of the fast firing method as well as modernization and large scale expansion of the domestic ceramic industry, especially ceramic tiles and sanitaryware sectors. Between the mid-1990s and 2018, the annual consumption of kaolinite raw materials being by-products of quartz sand washing increased from ca. 20,000 to 100,000–120,000 Mg. At the same time the sales of secondary granite fractions utilized as a flux in the ceramic industry rose from 30,000 to 120,000 Mg per year in 2007–2008, and 50,000–70,000 Mg per year most recently. The development of the utilization of these raw materials has been an example of the rational and comprehensive management of all the minerals that occur in deposits in operation. This is particularly important in the context of the depletion of these raw materials reserves and the limited availability of their new deposits. Furthermore, this also makes a contribution towards reducing the scale of imports of raw materials for the ceramic tile industry, which is inevitable due to insufficient supplies from domestic sources.

PL

W artykule omówiono znaczenie wykorzystania ubocznych surowców mineralnych z górnictwa i przeróbki kopalin skalnych w przemyśle ceramicznym w Polsce. Wśród tych surowców istotną rolę odgrywają: wzbogacona w kaolinit substancja ilasta stanowiąca produkt uboczny płukania piasków kwarcowych oraz bogate w alkalia odpadowe najdrobniejsze frakcje ziarnowe powstające przy produkcji granitowych kruszyw łamanych. Surowce te, mimo zwykle dużej zawartości tlenków barwiących, znajdują zastosowanie w produkcji wyrobów ceramicznych, które nie muszą mieć wysokiej białości po wypaleniu. Rozwój ich wykorzystania ma ścisły związek z wdrożeniem w przemyśle ceramicznym technologii szybkiego wypalania oraz rozbudową sektora płytek ceramicznych i wyrobów sanitarnych w Polsce. Dynamiczny rozwój zapotrzebowania na surowce do ich produkcji zapoczątkowany został w połowie lat dziewięćdziesiątych XX wieku. Do 2018 r. zużycie surowca kaolinowego pozyskiwanego ubocznie zwiększyło się z około 20 tys. Mg/r. do 100–120 tys. Mg/r. Sprzedaż frakcji granitowych wykorzystywanych w przemyśle ceramicznym w roli topnika wzrosła w tym okresie z poziomu około 30 tys. Mg/r. do maksymalnie 120 tys. Mg/r. w latach 2007–2008, oraz 50–70 tys. Mg/r. w ostatnim okresie. Omawiane surowce nadal będą stanowić istotne uzupełnienie krajowej podaży surowców ceramicznych. Rozwój ich wykorzystania jest przykładem racjonalnej i kompleksowej gospodarki kopalinami w złożach eksploatowanych. Jest to szczególnie istotne wobec wyczerpywania się zasobów złóż eksploatowanych oraz ograniczonych możliwości udostępnienia nowych złóż. W istotny sposób przyczynia się także do zmniejszenia skali importu surowców mineralnych dla przemysłu płytek ceramicznych, w związku z niewystarczającą w stosunku do potrzeb podażą ze źródeł krajowych.

Słowa kluczowe

EN

kaolin; feldspathic raw materials; by-product; rock mining; ceramic tiles; sanitaryware

PL

kaolin; surowce skaleniowe; produkt uboczny; górnictwo skalne; płytka ceramiczna; wyroby sanitarne

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 36, z. 1
• Strony: 59--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lewicka Ewa

• Mineral and Energy Economy Research Institute, Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland; ORCID iD: 0000-0002-6286-3886

Bibliografia

• [1] Andreola et al. 2008 – Andreola, F., Barbieri, L., Karamanova, E., Lancellotti, I. and Pelino, M. 2008. Recycling of CRT panel glass as fluxing agent in the porcelain stoneware tile production. Ceramics International 34, pp. 1289–1295.
• [2] Andreola et al. 2016 – Andreola, F., Barbieri, L., Lancellotti, I., Leonelli, C. and Manfredini, T. 2016. Recycling of industrial wastes in ceramic manufacturing: State of art and glass case studies. Ceramics International 42, pp. 13333–13338.
• [3] Ciechański, S. and Sokołowski, M. 1995. Possibilities and conditions of waste management from exploitation and processing of rock raw materials (Możliwości i warunki zagospodarowania odpadów z eksploatacji i przeróbki surowców skalnych). Conf. Procc. “Problemy zagospodarowania odpadów mineralnych”, Wisła, Poland (in Polish).
• [4] Dana et al. 2005 – Dana, K., Dey, J. and Das, S.K. 2005. Synergistic effect of fly ash and blast furnace slag on the mechanical strength of traditional porcelain tiles. Ceramics International 31, pp. 147–152.
• [5] Dondi et al. 1999 – Dondi, M., Ercolani, G., Melandri, C., Mingazzini, C. and Marsigli, M. 1999. The chemical composition of porcelain stoneware tiles and its influence on microstructural and mechanical properties. Interceram 48(2), pp. 75–82.
• [6] Dondi, M. 2018. Feldspathic fluxes for ceramics: sources, production trends and technological value. Resources, Conservation and Recycling 133, pp. 191–205.
• [7] EUROSTAT. [Online] https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained [Accessed: 2020-01-03].
• [8] Galos, K. 2004. The influence of mineral commodities coming from wastes on industrial minerals’ markets in Poland. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 20(4), pp. 21–36.
• [9] Galos et al. 2009 – Galos, K., Hycnar, E., Lewicka, E., Ratajczak, T., Szlugaj, J. and Wyszomirski, P. 2009. Mineralne surowce odpadowe z górnictwa i przeróbki [In:] Ney R., ed. Surowce mineralne Polski. Mineralne surowce odpadowe. Kraków: MEERI PAS (in Polish).
• [10] Galos et al. 2012 – Galos, K., Niec, M., Radwanek-Bak, B., Smakowski, T. and Szamałek, K. 2012. The mineral security Poland – assessment of non-energy mineral resources (Bezpieczeństwo surowcowe Polski – ocena sytuacji w zakresie kopalin nieenergetycznych). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 452, pp. 33–42 (in Polish).
• [11] Galos, K. 2019. Industrial waste as a source of raw materials (Odpady przemysłowe jako źródło surowców). Polityka surowcowa 6, pp. 30–33 (in Polish).
• [12] GUS – unpublished statistics of the production and trade in Poland in the years 1995–2018.
• [13] Kaźmierczak et al. 2019 – Kaźmierczak, U., Blachowski, J. and Górniak-Zimroz, J. 2019. Multicriteria analysis of rock minerals mining waste potential applications. Applied Sciences 9(3), 441, DOI: 10.3390/app9030441.
• [14] Lewicka, E. 2001. The evolution of the kaolin market in Poland versus the world tendencies. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 17(3), pp. 23–34.
• [15] Lewicka, E. 2010. Conditions of the feldspathic raw materials supply from domestic and foreign sources in Poland. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 26(4), pp. 5–19.
• [16] Lewicka, E. 2012. Ceramic raw materials from the wastes – some examples (Surowce ceramiczne z odpadów – wybrane przykłady). Górnictwo Odkrywkowe 1–2, pp. 42–46 (in Polish).
• [17] Lewicka, E. 2016. Industrial waste as a substitute of feldspar raw materials in the production of ceramic tiles in light of foreign studies (Odpady przemysłowe jako substytut surowca skaleniowego w produkcji płytek ceramicznych w świetle badań zagranicznych). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN No. 96, pp. 165–176 (in Polish).
• [18] Lewicka, E. 2017. Supply of feldspathic raw materials in Poland from domestic and foreign sources in the light of marketdemand (Podaż surowców skaleniowych w Polsce ze źródeł krajowych i zagranicznych w świetle potrzeb rynku). Przegląd geologiczny 65(6), pp. 392–399 (in Polish).
• [19] Lewicka, E. and Wyszomirski, P. 2005. Are there any prospects for the development of feldspar materials reserves in Poland? (Czy istnieją możliwości powiększenia bazy zasobowej surowców skaleniowych dla przemysłu ceramicznego w Polsce?) Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 21(spec. iss. 1), pp. 135–148 (in Polish).
• [20] Lewicka, E. and Wyszomirski, P. 2010. Polish feldspar raw materials for the domestic ceramic tile industry – current state and prospects. Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials 62(4), pp. 582–585.
• [21] Malon, A. 2019a. Surowce kaolinowe [In:] Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce według stanu na 31 XII 2018 r., pp. 445–446. PIG-PIB Warszawa (in Polish).
• [22] Malon, A. 2019b. Surowce skaleniowe [In:] Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce według stanu na 31 XII 2018 r., pp. 447–448. PIG-PIB Warszawa (in Polish).
• [23] Minerals Yearbook of Poland 2013 (2014) eds. Smakowski, T., Galos, K. and Lewicka, E. [Online] http://geoportal.pgi.gov.pl/css/surowce/images/2013/Minerals_Yearbook_of_Poland_2013.pdf [Accessed: 2019-05-24].
• [24] Panna et al. 2015 – Panna, W., Wyszomirski, P. and Gajek, M. 2015. Characteristics of the fine-grained fractions of the crushed Strzegom granites as possible materials in manufacture of ceramic tiles (Charakterystyka drobnych frakcji ziarnowych z przeróbki granitów strzegomskich pod kątem ich zastosowania do produkcji płytek ceramicznych). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 31(3), pp. 59–76. DOI: 10.15151/gospo–2015-31 (in Polish).
• [25] Torres et al. 2004 – Torres, P., Fernandes, H.R., Agathopoulos, S., Tulyaganov, D.U. and Ferreira, J.M.F. Incorporation of granite cutting sludge in industrial porcelain tile formulations. Journal of the European Ceramic Society 24, pp. 3177–3185.
• [26] Torres et al. 2007 – Torres, P., Manjate, R.S., Quaresma, S., Hernandes, H.R. and Ferreira, J.M.F. Development of ceramic floor tile compositions based on quartzite and granite sludges. Journal of the European Ceramic Society 27, pp. 4649–4655.
• [27] Sánchez et al. 2010 – Sanchez, E., García-Ten, J., Sanz, V. and Moreno, A. 2010. Porcelain tile: Almost 30 years of steady scientific-technological evolution. Ceramics International 36, pp. 831–845.
• [28] Woźniak, J. and Pactwa, K. 2018. Overview of Polish mining waste and circular economy model and its comparison with other wastes. Sustainability 10, 3994. DOI: 10.3390/su10113994.
• [29] Wyszomirski et al. 2012 – Wyszomirski, P., Gacki, F. and Szydłak, T. 2012. Turkish feldspar raw materials in Polish production of ceramic tiles. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 28(1), pp. 5–18.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).