Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ewolucja wykorzystania wypełniaczy mineralnych w przemyśle papierniczym

Lewicka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 106

101--110

PL

Wypełniacze mineralne są wykorzystywane głównie w produkcji papierów określanych łącznie jako drukowe i do pisania w celu poprawy ich właściwości optycznych i podatności na drukowanie. Ich podstawowym zadaniem jest zastąpienie części kosztownych włókien roślinnych (celulozowych) i przez to obniżenie kosztów produkcji papieru. Przez wiele lat jedyną metodą formowania papieru była metoda kwasowa, a surowcem dominującym w wypełnianiu papieru i tektury oraz ich powlekaniu pigmentowym był kaolin. Na początku lat 70. ubiegłego wieku w Europie Zachodniej stanowił on 80% stosowanych wypełniaczy i 94% – gatunków kryjących, a w USA – odpowiednio 92 i 96%. Wdrożenie nowych metod formowania papieru w środowisku obojętnym lub słabo zasadowym (alkalicznym) spowodowało znaczne ograniczenie stosowania kaolinu na rzecz konkurencyjnych cenowo pigmentów węglanowych: mielonego węglanu wapnia (GCC – Ground Calcium Carbonate) i strącanego węglanu wapnia (PCC – Precipitated Calcium Carbonate). Przyczynił się do tego również fakt postępującej autodestrukcji kwaśnych papierów produkcji maszynowej. W 2013 r. udział wypełniaczy węglanowych w łącznej światowej podaży osiągnął 83%, podczas gdy na kaolin przypadało 10%, a na talk – 7%. Artykuł omawia właściwości podstawowych wypełniaczy stosowanych w przemyśle papierniczym oraz powody ich wykorzystania w produkcji określonych gatunków papieru. Kaolin, ze względu na płytkowy pokrój ziaren jego głównego składnika mineralnego – kaolinitu, jest preferowany w wielokrotnym powlekaniu papieru. Za wyborem GCC przemawia jego cena i właściwości (zwłaszcza białość), podczas gdy PCC, dzięki możliwości modyfikacji kształtu i wielkości cząstek, służy jako wypełniacz w papierach niepowlekanych, w przypadku których kluczowe znaczenie ma jasność i nieprzezroczystość. Rozkład ziarnowy stanowi główną różnicę pomiędzy wypełniaczami węglanowymi PCC i GCC. Artykuł przedstawia także tendencje obserwowane w ostatnich kilkunastu latach na rynku papierniczym w Polsce. Należą do nich: rosnące zapotrzebowanie na papiery i tektury powlekane do produkcji opakowań, a także kurczące się zapotrzebowanie na papier gazetowy, co jest konsekwencją postępującej digitalizacji i cyfryzacji.

EN

Mineral fillers are mainly utilized in the production of printing and writing papers (P&W) to improve their optical features and their vulnerability to printing. With the high cost of pulp, the aim of their introduction has been to 102 increase mineral loading in paper and reduce the overall cost of production. For many years the only method of paper formation was acid technology, while the only raw material of choice for filling and coating paper and cardboard was kaolin (in the beginning of the 1970s it was 80% of fillers and 94% of coating grades used in Western Europe, while in the USA – 92% and 96%, respectively). The onset on new methods of acid-free (alkaline) paper forming caused a drastic reduction in the kaolin demand for cost-competitive calcium carbonate: GCC – Ground Calcium Carbonate) and PCC – Precipitated Calcium Carbonate. This also resulted from the progressive self-destruction of machine-made acid papers. In 2013, the share of calcium carbonate in the total production of fillers was 83%, while kaolin accounted for 10%, and talc – 7%. The article presents the parameters of principal mineral fillers for the paper industry and the main reasons why they are suitable for particular kinds of paper. Kaolin, due to the platy nature of its main mineral constituent – kaolinite, is preferred in multiple coating papers. The choice of GCC is beneficial because of its low price and properties (especially whiteness). PCC, due to the possibility of shape and particle size modification serves as filler in uncoated woodfree papers, the key features of which are expected to be lightness and opacity. Size distribution is the main difference between PCC and GCC. The article also presents tendencies observed over the last several years in the paper market in Poland, i.e. in a significant growth in coated paper and board for packaging, as well as the decreasing demand for newspaper, which is a consequence of progressive digitalization.

2

Ocena obecnego stanu pokrycia potrzeb surowcowych gospodarki krajowej

Lewicka E., Burkowicz A.

Przegląd Geologiczny

|

2018

|

Vol. 66, nr 3

144--152

EN

Current state of coverage of the domestic needs for mineral raw materials was assessed on the basis of estimated values and volumes of their consumption in 2011-2015. The analysis showed that among over 100 minerals consumed in Poland the demand for almost 60% of them was met by imports. Some were purchased abroad due to lack of domestic sources (e.g. iron ores and concentrates, and aluminium), while others - due to inadequate domestic supplies (e.g. copper and zinc concentrates), or insufficient quality of minerals from own sources (e.g. some ceramic clays and magnesite). The production of around 30 raw materials, mainly ceramic and construction ones, can satisfy fully the country’s demand. The trade balances reveal deep deficit in the turnover, especially of fuels - with the exception of hard coal and lignite, the utilization of which (recently 80% of the total demand for fuels) can be reduced due to the EU policy aimed at their restricted use. This will result in increasing dependence of Poland on foreign deliveries of fuels, and thus in deepening the negative trade balance of mineral raw materials. Due to limited sufficiency of domestic reserves of many mineral raw materials their increased importation seems to be unavoidable.

3

Podaż surowców skaleniowych w Polsce ze źródeł krajowych i zagranicznych w świetle potrzeb rynku

Lewicka E.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 6

392--399

EN

The paper presents characteristics of the domestic market of feldspathic raw materials, analysing the most important features that influenced the supply and demand in the past decades as well as changes which have taken place in recent years due to economic crisis in western countries at the turn of 2008 and 2009 and the ongoing military conflict in the East, initiated in 2014. In this context, the quality requirements related to feldspar raw materials utilized in the ceramic and glass-making industries being their main users are depicted. In Poland, from the mid-1990s to the end of the first decade of the 21th century the growth in demandfor these materials was observed, mostly due to the expansion of the domestic ceramic tiles industry. That resulted in the necessity of supplementing of the domestic production by increasing importation, coming not only from traditional suppliers, such as the Czech Republic and Scandinavian countries, but also - since 2002 -from Turkey. This article presents the most important current foreign suppliers of feldspathic raw materials to Poland, describing the sources of these raw materials as well as the quality characteristics of the most important ones.

4

The changes in the structure of mineral raw materials needs in Poland between 2011−2015

Lewicka E., Burkowicz A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 4

5--27

EN

An assessment of current demand for mineral raw materials in the domestic economy as well possibilities to satisfy the needs of the industry has been performed for the period 2011–2015 on the basis of estimated values and volumes of their consumption, as well as indices of the share of importation in the consumption and percentage of production sold abroad. Domestically consumed mineral raw materials have been assigned to groups corresponding to the main way of their usage, distinguishing: fuels, metallic, ceramic, chemical, construction, and others. Complementary to the presented demand-supply relations are trade balances of selected commodities. Analysis of available statistical data showed that the demand for substantial number of mineral raw materials in Poland has been met by imports and this probably will be continued in future. The reasons for Poland’s sustained import dependency of mineral raw materials is the lack or insufficient reserve base, as well as low quality of raw materials available from deposits occurring in the country. The exceptions are construction raw materials and some ceramic ones, as well minerals exported in significant qualities (e.g.: refined copper, silver, zinc, sulphur, lead raw materials, or selenium), for which it can be stated that their domestic supplies may fully satisfy the demand of the national economy. On the other hand, the scale of utilization of such fuels as hard coal and lignite, which represent very significant item in Poland’s total energy mix, may be greatly reduced in the light of EU directives aimed at restricted use of these fossil fuels. The possible alternative is development of the use of renewable energy sources, while in the case of metals - improved recycling of scrap and metal-bearing wastes.

PL

Ocenę obecnych potrzeb surowcowych gospodarki krajowej oraz możliwości ich zaspokojenia przeprowadzono dla okresu 2011–2015 na podstawie analizy wielkości i wartości zużycia, a także wskaźnika udziału importu w zapotrzebowaniu oraz odsetka produkcji przeznaczanej na eksport. Poszczególne surowce mineralne będące przedmiotem krajowej konsumpcji przyporządkowano do grup odpowiadających ich głównemu kierunkowi użytkowania, wyróżniając surowce: energetyczne, metaliczne, ceramiczne, chemiczne, budowlane oraz inne. Uzupełnienie przedstawionych relacji popytowo-podażowych stanowią salda obrotów wybranymi surowcami mineralnymi. Analiza danych statystycznych wykazała, że zapotrzebowanie na znaczną część surowców mineralnych w Polsce jest i przypuszczalnie będzie musiało być zaspokajane importem. Powodem utrzymującego się uzależnienia od zagranicznych dostaw jest brak lub niewystarczająca baza zasobowa, a także niska jakość kopalin w złożach występujących na terenie kraju. Jedynie w przypadku większości surowców budowlanych i części ceramicznych, a także surowców stanowiących przedmiot znaczącej sprzedaży zagranicznej (np. miedź elektrolityczna, srebro, cynk, siarka, surowce ołowiu, czy selen), można stwierdzić, że ich rodzima podaż w pełni zaspokaja potrzeby krajowej gospodarki. Natomiast skala użytkowania surowców energetycznych, takich jak węgiel kamienny i brunatny, które zajmują istotną pozycję w tzw. miksie energetycznym Polski, w świetle unijnych dyrektyw zmierzających do ograniczania stosowania paliw stałych, może ulec ograniczeniu. Alternatywą jest rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a w przypadku metali – intensyfikacja recyklingu złomów i odpadów metalonośnych.

5

Phase transitions of ferruginous minerals in the course of thermal processing of feldspar-quartz raw materials from the Sobótka region (Lower Silesia)

Lewicka E.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 1

93--110

EN

This paper presents the results of analyses of feldspar-quartz raw materials from deposits of leucogranites located in the Sobótka region. This is a successive stage of research carried out by the author on reasons for colour variation of ceramic materials obtained from them. This step encompassed the firing of sample pairs of analogous chemical composition in different conditions: in a standard cycle lasting more than 2 hours (at a maximum temperature of 1200°C), and a fast one – lasting around 50 minutes (at a max. temperature of 1260°C). The obtained ceramic bodies were analysed using the XRD method, scanning microscopy SEM-EDS and 57Fe Mössbauer spectroscopy at room temperature. The XRD investigations revealed the presence of quartz in both samples, while remnants of sodium feldspar were observed in the one fired in the fast cycle. The scanning microscopy confirmed that the principal component of the examined bodies is the aluminosilicate melt, resulting from the thermal decomposition of mainly feldspars and quartz. Single quartz grains and other minerals of high melting temperatures, i.e. zirconium, were also observed in the course of microscopic examinations. Products of other mineral phases’ transformations at high temperature, such as: titanomagnetite (spinel Fe-Ti), magnetite, biotite, xenotime, sphalerite as well as probably chlorites and garnets, were also relatively frequent. Mössbauer studies demonstrated the presence of three basic components constituting 30% (each) of the spectra, i.e. Fe2O3 (presumably hematite), Fe3+ ions (dispersed in aluminosilicate glassy phase), and nanocrystalline or amorphous oxide phase of iron (Fe-O). Some relatively small amounts (5 and 10%) of mixed valence iron cations (Fe2+/3+) that are not expected to influence the colour difference between samples after firing were also found. A paramagnetic doublet referring to them can be attributed to a titanomagnetite spinel or products of its thermal decomposition. The above-mentioned observations and examinations lead to the finding that the main reason for colour variation in the examined bodies as well as their different microstructure and advancement of phase transitions in the course of firing are different conditions of thermal treatment. These probably also influenced the forms in which iron and other colouring elements occur in the samples studied.

PL

Opracowanie przedstawia wyniki badań kopaliny skaleniowo-kwarcowej pochodzącej ze złóż leukogranitów z rejonu Sobótki. Jest to kolejny etap prowadzonych przez autorkę badań nad wpływem składu chemicznego i mineralnego tych utworów na barwę uzyskanych z nich tworzyw ceramicznych. Obejmował on wypalanie par próbek o analogicznym składzie chemicznym w odmiennych warunkach: w cyklu standardowym, trwającym ponad 2 godziny (w maksymalnej temperaturze 1200°C), oraz szybkim, około 50-minutowym (w maks. 1260°C). Uzyskane tworzywa zostały poddane analizie rentgenowskiej, a także badaniom metodą mikroskopii skaningowej SEM-EDS i spektroskopii mössbauerowskiej w temperaturze pokojowej. Analiza rentgenowska ujawniła obecność kwarcu w obu próbkach, a w przypadku pastylki wypalonej w krótkim cyklu – również reliktów skalenia sodowego. Badania skaningowe potwierdziły, że podstawowym składnikiem badanych tworzyw jest stop glinokrzemianowy, który powstał w wyniku termicznego rozkładu głównie skaleni i częściowo kwarcu. W toku obserwacji stwierdzono obecność pojedynczych ziaren kwarcu oraz innych minerałów cechujących się wysoką temperaturą topienia, takich jak cyrkon. Stosunkowo często obserwowano także produkty przeobrażenia pod wpływem wysokiej temperatury innych faz mineralnych, takich jak: tytanomagnetyt (spinel Fe-Ti), biotyt, ksenotym, sfaleryt oraz przypuszczalnie chloryty i granaty. Badania mössbauerowskie wykazały obecność w tworzywie trzech równorzędnych składowych o względnych zawartościach rzędu 30% każda: Fe2O3 (przypuszczalnie hematyt), kationów Fe3+ (rozproszonych w stopie glinokrzemianowym) oraz słabo krystalicznej względnie amorficznej fazy tlenkowej żelaza (Fe-O). Stwierdzono również występowanie podrzędnej ilości kationów żelaza o mieszanej walencyjności (Fe2+/3+), których względny udział w obu próbkach jest niewielki (10 i 5%) i – jak się przypuszcza – nie może przesądzać o zróżnicowaniu ich zabarwienia. Odpowiadający im dublet paramagnetyczny ma przypuszczalnie związek z obecnością tytanomagnetytu lub produktów jego rozkładu termicznego. Powyższe obserwacje i uzyskane wyniki badań skłaniają do stwierdzenia, że główną przyczyną zróżnicowania barwy próbek są odmienne warunki ich obróbki termicznej, w wyniku czego uzyskano tworzywa różniące się stopniem spieczenia oraz zaawansowania przemian fazowych , co zapewne rzutowało na formę związania żelaza i innych pierwiastków barwiących.

6

Methodology of assignment of Mineral Deposits of Public Importance proposed by MINATURA2020 Project and results of its pilot testing in the Dolnośląskie Province (SW Poland)

Kot-Niewiadomska A., Galos K., Lewicka E., Burkowicz A., Kamyk J., Szlugaj J.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 3

71--94

EN

MINATURA2020 project’s aim is to develop a concept and multi-dimensional methodology of assignment and – in a consequence – of safeguarding the Mineral Deposits of Public Importance (MDoPI) at European (EU), country (CL ) and regional/local level (RL ), in order to ensure their optimal use for future needs of the society. MDoPI assignment methodology proposed within MINATURA2020 project, was tested within a few EU regions, including Dolnośląskie Province in Poland, where undeveloped deposits were verified. Initially, deposits of 4 selected groups of minerals were tested: magmatic and metamorphic crushed and dimension stone (144 deposits), feldspar raw materials (6 deposits), kaolin (11 deposits), and glass sand (7 deposits). In the following step, the deposits of the highest or medium class of geological features were chosen, i.e. 73 mineral deposits with indicated and/or measured resources, including: 50 deposits of magmatic and metamorphic crushed and dimension stone, 6 deposits of feldspar raw materials, 10 deposits of kaolin and 7 deposits of glass sand. Finally, according to assumed MDoPI methodology, 10 of 50 tested deposits of crushed and dimension stone were qualified as MDoPI-CL , while another 20 deposits as MDoPI-RL , 5 of 6 deposits of feldspar raw materials were ranked as MDoPI-CL , while 1 deposit as MDoPI-RL, 2 of 10 kaolin deposits were categorised as MDoPI-CL , while the remaining 8 deposits MDoPI-RL , and all of 7 tested deposits of glass sand were qualified as MDoPI-RL. In total, from among 73 verified deposits, 17 deposits were proposed as MDoPI-CL , whereas 36 deposits were qualified as potential MDoPI-RL. On the basis of performed testing, it can be concluded that the main strength of proposed methodology is the possibility to use multi-criterion methodology containing a number of geological-mining, environmental and spatial factors, giving possibility to categorization of deposits according to their economic importance (EU, country and regional level) for their further safeguarding. Moreover, if legal system of mineral deposits safeguarding is efficiently introduced in Poland, this methodology will be a useful tool for selecting the most valuable mineral deposits that should be protected.

PL

Głównym celem projektu MINATURA2020 było opracowanie koncepcji i wielowymiarowej metodyki wyznaczania oraz – w konsekwencji – ochrony Złóż Kopalin o Znaczeniu Publicznym (ZKoZP) na poziomie UE (ZKoZP-UE), krajowym (ZKoZP-PK) i regionalnym (ZKoZP-PR), w celu zabezpieczenia ich optymalnego wykorzystania dla przyszłych potrzeb społeczeństwa. Metodyka wyznaczania ZKoZP zaproponowana w ramach projektu MINATURA2020 była testowana w kilku regionach UE, w tym w województwie dolnośląskim. W tym przypadku analizie poddano niezagospodarowane złoża czterech grup kopalin: magmowych i metamorficznych kamieni łamanych i blocznych (144 złoża), kopalin skaleniowych (6 złóż), kaolinów (11 złóż) oraz piasków szklarskich (7 złóż). Następnie wybrano spośród nich 73 złoża o najlepszych parametrach geologicznych i górniczych: 50 złóż magmowych i metamorficznych kamieni łamanych i blocznych, 6 złóż kopalin skaleniowych, 10 złóż kaolinów oraz 7 złóż piasków szklarskich. Ostatecznie, zgodnie z zaproponowaną metodyką wyznaczania ZKoZP, spośród 50 testowanych złóż kamieni łamanych i blocznych, za ZKoZP-PK uznano 10 złóż, a za ZKoZP-PR – kolejne 20 złóż. W przypadku testowanych złóż kopalin skaleniowych 5 spośród 6 zaliczono do ZKoZP-PK, a 1 do ZKoZP-PR, natomiast wśród 10 testowanych złóż kaolinów 2 zakwalifikowano do ZKoZP-PK, a 8 do ZKoZP-PR. Wszystkie 7 testowanych złóż piasków szklarskich zaliczono do ZKoZP-PR. Łącznie, spośród 73 analizowanych złóż, 17 złóż zaproponowano zaliczyć do ZKoZP-PK, a 36 – do ZKoZP-PR. Na podstawie wykonanego pilotażowego testowania można stwierdzić, że główną zaletą zaproponowanej metodyki jest możliwość użycia analizy wielokryterialnej uwzględniającej liczne czynniki geologiczno-górnicze, środowiskowe i przestrzenne, co stwarza możliwość kategoryzacji złóż zgodnie z ich potencjalnym znaczeniem gospodarczym (na poziomie UE, kraju, regionu) dla celów ich przyszłej ochrony. Co więcej, jeśli system prawny ochrony złóż kopalin zostanie w Polsce efektywnie wprowadzony, metodyka ta może być przydatnym narzędziem do wyboru najcenniejszych złóż, które powinny podlegać ochronie.

7

Wpływ składu chemicznego leukogranitów z rejonu Sobótki (Dolny Śląsk) na barwę uzyskanych z nich tworzyw ceramicznych

Lewicka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 92

105--115

PL

Artykuł przedstawia rezultaty kolejnego etapu badań próbek leukogranitów pochodzących ze złóż zlokalizowanych w masywie Strzegom-Sobótka na Dolnym Śląsku: Pagórki Wschodnie, Pagórki Zachodnie, Stary Łom i Strzeblów I. Celem prowadzonych prac jest ustalenie przyczyn zróżnicowania barwy próbek po wypaleniu w 1200ºC. Omawiany etap obejmował wykonanie pełnej analizy chemicznej na zawartość pierwiastków głównych i śladowych wszystkich próbek oraz badania metodą spektroskopii mössbauerowskiej dwóch z nich. Analiza składu chemicznego wykazała, że najciemniejszym zabarwieniem charakteryzują się próbki o najwyższych zawartościach składników barwiących: Fe2O3, MnO, Th, U, Ce i Nd oraz V, przy relatywnie niskim udziale TiO2. Badania mössbauerowskie ujawniły przewagę ilościową Fe2+nad Fe3+ w próbce o ciemniejszej barwie i wysokim udziale Fe2O3, podczas gdy parametry jej widma sugerują, że Fe2+ może zajmować pozycję oktaedryczną, co prawdopodobnie jest źródłem zimnego błękitnawego odcienia. W drugiej z analizowanych próbek, o niższej zawartości Fe2O3 i relatywnie wysokim udziale TiO2, Ce i Nd, dominują natomiast kationy Fe3+ przypuszczalnie w koordynacji tetraedrycznej, powodując jej ciepły, czerwonawy odcień. Powyższe obserwacje i uzyskane wyniki badań skłaniają do stwierdzenia, że pojawienie się określonego zabarwienia próbek po wypaleniu należy wiązać z obecnością jonów metali przejściowych na różnym stopniu utlenienia, niektórych REE i aktynowców w strukturze minerałów.

EN

The article presents the results of successive stage of research of leucogranite samples coming from deposits of leucogranites located in the Strzegom-Sobótka massif in Lower Silesia: Pagórki Wschodnie, Pagórki Zachodnie, Stary Łom, and Strzeblów I. The goal of this examination is establishing the causes of color variation of these samples after firing at 1200° C. This step encompassed a detailed chemical analysis for main and trace elements contents of all investigated samples as well as Mössbauer studies of two of them. The chemical analysis reveals that the darkest samples are characterized by the highest contents of the following coloring components: Fe2O3, MnO, Th, U, Ce, Nd, and V, accompanied by a relatively low amount of TiO2. The Mössbauer studies demonstrated the quantitative predominance of Fe2+ over Fe3+ in the sample of relative darker hue with a high content of Fe2O3, while its spectra parameters suggest that Fe2+ is located in octahedral coordination that can result in cold blue tint. Cations Fe3+ (located probably in the tetrahedral position) prevail in the other analyzed sample that contain less Fe2O3 and a relatively high content of TiO2, Ce, and Nd. This probably causes a warm, reddish shade of the sample. The above-mentioned observations and examinations lead to the finding that the color of the analyzed samples after firing originates from ions of transition elements of various valence states, as well as some REE and actinides in the structure of minerals.

8

Odpady przemysłowe jako substytut surowca skaleniowego w produkcji płytek ceramicznych w świetle badań zagranicznych

Lewicka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 96

165--176

PL

Przemysł ceramiczny jest jednym z największych konsumentów surowców mineralnych, dysponując równocześnie dużym potencjałem zagospodarowania znacznych ilości odpadów stałych, powstających w różnych gałęziach przemysłu. Artykuł przedstawia wyniki badań prowadzonych na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat w licznych ośrodkach naukowych i przemysłowych na świecie, które koncentrowały się na opracowaniu receptur mas ceramicznych z wykorzystaniem materiałów odpadowych. Materiały te z jednej strony stwarzają coraz większe problemy środowiskowe, z drugiej – stanowią często surowce alternatywne, mogące pełnić rolę substytutów surowców naturalnych, zwłaszcza skaleniowych, w trójskładnikowych zestawach „ił ceramiczny – skaleń – kwarc”. Autorka przedstawia przykłady wykorzystania różnego typu odpadów przemysłowych w przemyśle ceramicznym, koncentrując się na sektorze płytek ceramicznych. Szczególnie obiecujące rezultaty uzyskano w badaniach nad zastosowaniem m.in. stłuczki szklanej (szkła opakowaniowego, zużytych lamp fluorescencyjnych) oraz szkła kineskopowego CRT, a także żużla wielkopiecowego i popiołów lotnych ze spalania węgla lub innych paliw. Ich wykorzystanie stwarza realne perspektywy rozwoju produkcji wyrobów ceramicznych o wysokich parametrach wytrzymałościowych, takich jak płytki gresowe. Do korzyści płynących z zagospodarowania tych odpadów, w porównaniu z zastosowaniem surowców pierwotnych, należy zaliczyć oprócz ochrony zasobów złóż kopalin mineralnych, również ograniczenie zużycia energii w procesach przeróbki i przetwórstwa (niższe koszty produkcji) oraz obniżenie poziomu emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

EN

The ceramic industry is one of the largest consumers of natural raw materials, but also has a potential to absorb great amounts of solid rejects of various industries. The article presents the results of research conducted over the last several years in numerous scientific and industrial centers in the world that focused on developing recipes of ceramic bodies with the incorporation of various industrial waste materials. These materials, on the one hand – pose growing environmental problems, but on the other hand – can be used as an alternative raw materials in the substitution of different components, especially feldspar, of the ternary “clay-feldspar-quartz” system. The author reports the state of the art and examples of industrial waste recycling in the ceramic sector, with the focus on review studies related to ceramic tiles. Particularly promising results were obtained in the research on the utilization of glass cullet (waste packaging glass, end of life fluorescent lamp glass) and cathode ray tube glass (CRT), as well as blast furnace slag and fly ash from the combustion of coal or other fuels. Their utilization offer real prospects for the development of the production of ceramic goods characterized by high mechanical strength, such as porcelain tiles. Among tThe advantages of these wastes management when compared to the use of primary raw materials, are – apart from resource preservation - lower energy consumption during subsequent processing (reduced costs of production), and lower pollutant emission levels.

9

Ocena znaczenia surowców mineralnych nieenergetycznych dla gospodarki krajowej

Galos K., Lewicka E.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 92

7--36

PL

Ocenę znaczenia nieenergetycznych surowców mineralnych dla gospodarki krajowej w ostatnich dziesięciu latach przeprowadzono na podstawie analizy wielkości i wartości ich zużycia oraz sald obrotów w latach 2005, 2010 i 2014. Analiza ta wykazała, że zapotrzebowanie na wiele z tych surowców przypuszczalnie w coraz większym stopniu będzie musiało być zaspokajane importem. Wynika to zarówno z braku ich własnych źródeł (m.in. rudy i koncentraty żelaza, aluminium, żelazostopy, fosforyty i sole potasowe), jak i niewystarczającej podaży surowców produkowanych w kraju w stosunku do zapotrzebowania (np. koncentraty miedzi i cynku, miedź hutnicza). Innym powodem rosnącego uzależnienia Polski od zagranicznych dostaw nieenergetycznych surowców mineralnych jest brak możliwości pozyskiwania surowców najwyższej jakości, czego przykładem są: dolomity, iły ceramiczne biało wypalające się, kamionkowe i ogniotrwałe, kaolin, magnezyty, kreda, czy surowce skaleniowe. Jedynie w przypadku większości surowców dla budownictwa i szeroko rozumianego przemysłu ceramicznego możliwe będzie zaspokojenie potrzeb krajowej gospodarki z rodzimych źródeł. Szansę na poprawę wskaźnika pokrycia zapotrzebowania z własnych źródeł należy wiązać z rozwojem wykorzystania surowców wtórnych w produkcji surowców mineralnych, zwłaszcza metalicznych. Spośród analizowanych surowców jedynie dwadzieścia odgrywa istotną rolę w wymianie międzynarodowej, a wśród nich najwyższe salda obrotów charakteryzują: miedź elektrolityczną, srebro, cynk, siarkę, surowce ołowiu, selen i ren. Możliwości rozwoju eksportu pozostałych nieenergetycznych surowców mineralnych są znikome. Bardziej prawdopodobny jest wzrost zapotrzebowania na wiele surowców tradycyjnie sprowadzanych do Polski, co potwierdzają skonstruowane dla nich modele trendów rozwoju popytu do 2020 r. Będzie to związane z koniecznością ich zwiększonych dostaw z zagranicy.

EN

An assessment of the significance of non-energy mineral raw materials for the domestic economy over the last ten years was performed on the basis of an analysis of values and volumes of their consumption and trade balances in 2005, 2010 and 2014. The analysis demonstrated that the demand for many of these raw materials will be increasingly met from imports. This is due to the deficiency of indigenous sources (e.g. iron ore and concentrates, aluminum, ferroalloys, phosphates, potassium salts), as well as supply shortages of raw materials domestically obtained (e.g. copper and zinc concentrates, copper-smelter). Another reason for increasing Poland’s dependence on foreign deliveries of non-energy mineral raw materials is the lack of possibility for manufacturing the highest quality mineral products, e.g. dolomites, clays (white-firing, stoneware and refractory), kaolin, magnesite, chalk, feldspar. The only exception is the group of widely understood construction and ceramic raw materials, for which the demand can be entirely satisfied from domestic sources. An opportunity to enhance the ratio of demand coverage from native sources is the increasing utilization of secondary materials in mineral production, especially of metals. From among the raw materials analyzed, there are only twenty that are important in international turnover, of which the highest trade balances were attributable to: electrolytic copper, silver, zinc, sulphur, lead commodities, selenium, and rhenium. However, prospects for the development of foreign sales of the remaining non-energy mineral raw materials are very weak. The rise in demand for many raw materials that have been traditionally imported to Poland, which has been confirmed by projections of demand to 2020 is the more probable. This will involve the need to their increased deliveries from abroad.

10

The studies of granitoids from the Sobótka region in light of theories of the origin of colour in minerals

Lewicka E.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2016

|

T. 32, z. 1

55--69

EN

The article presents the results of the studies of 19 feldspar-quartz raw materials samples, coming from deposits located in the Sobótka region, in light of four distinct physical theories explaining mechanisms for creating the colour of minerals. This is a successive stage of research carried out by the author on reasons for colour variation of samples after firing at 1200°C. This step encompassed a detailed chemical analysis for main and trace elements contents of all the investigated samples as well as Mössbauer studies of two of them. The chemical analysis reveals that the darkest samples are characterised by the highest contents of the following colouring compounds and elements: Fe2O3, MnO, Th, U, Ce, Nd, and V, accompanied by a relatively low amount of TiO2. The Mössbauer studies demonstrated the quantitative predominance of Fe2+ over Fe3+ in the sample of a relatively darker hue with a high Fe2O3 content, while its spectra parameters suggest that Fe2+ is located in octahedral coordination that can result in a cold blue tint. Cations Fe3+ (located probably in the tetrahedral position) prevail in the other analysed sample that contain less Fe2O3 and a relatively high content of TiO2, Ce, and Nd. This probably causes a warm, reddish shade of the sample. The above-mentioned observations and examinations lead to the finding that, at this stage of the investigations, the crystal field theory could be the best suited for the interpretation of colour of the studied samples. This formalism associates the colour origin with ions of the transition elements, some REE and actinides located in the structure of minerals, and their ability to selectively absorb visible light.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań 19 próbek kopaliny skaleniowo-kwarcowej pochodzących ze złóż granitoidów z rejonu Sobótki w świetle czterech teorii fizyki, tłumaczących mechanizmy tworzenia się barw minerałów. Jest to kolejny etap prowadzonych przez autorkę badań nad przyczynami zróżnicowania zabarwienia tych próbek po wypaleniu w 1200°C. Obejmował on wykonanie pełnej analizy chemicznej na zawartość pierwiastków głównych i śladowych wszystkich próbek oraz badania metodą spektroskopii mössbauerowskiej dwóch z nich. Analiza składu chemicznego wykazała, że najciemniejszym zabarwieniem charakteryzują się próbki o najwyższych zawartościach składników i pierwiastków barwiących: Fe2O3, MnO, Th, U, Ce i Nd oraz V, przy relatywnie niskim udziale TiO2. Badania mössbauerowskie ujawniły przewagę ilościową Fe2+ nad Fe3+ w próbce o ciemniejszej barwie i wysokim udziale Fe2O3, podczas gdy parametry jej widma sugerują, że Fe2+ może zajmować pozycję oktaedryczną, co prawdopodobnie jest źródłem zimnego błękitnawego odcienia. W drugiej z analizowanych próbek, o niższej zawartości Fe2O3 i relatywnie wysokim udziale TiO2, Ce i Nd, dominują natomiast kationy Fe3+ przypuszczalnie w koordynacji tetraedrycznej, powodując jej ciepły, czerwonawy odcień. Powyższe obserwacje i uzyskane wyniki badań skłaniają do stwierdzenia, że najbardziej przydatna do interpretacji barwy badanych próbek granitoidów z okolic Sobótki – na tym etapie badań – jest teoria pola krystalicznego. Wiąże ona pojawienie się określonego zabarwienia z obecnością jonów metali przejściowych, niektórych REE i aktynowców w strukturze minerałów, oraz ich zdolnością do selektywnej absorpcji światła widzialnego.

11

Badanie wpływu domieszek żelaza na parametry barwy kopalin skaleniowo-kwarcowych po wypaleniu

Lewicka E.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2015

|

T. 31, z. 1

81--94

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań wybranych próbek kopaliny skaleniowo-kwarcowej z czterech złóż granitoidów w rejonie Sobótki: Pagórki Wschodnie, Pagórki Zachodnie, Strzeblów I i Stary Łom. Ich celem było ustalenie przyczyn zróżnicowania zabarwienia próbek o zbliżonym udziale Fe2O3 po wypaleniu w 1200°C. Charakterystykę mineralogiczną, ze szczególnym uwzględnieniem nośników żelaza i innych pierwiastków barwiących, oraz skróconą analizę składu chemicznego kopalin z wymienionych złóż przeprowadzono w latach 2011–2012. Badania te nie dały jednoznacznej odpowiedzi na temat powodów różnej barwy próbek. Postulowano wówczas wykonanie pełnej analizy chemicznej na zawartość składników głównych oraz pierwiastków śladowych, która potwierdziłaby stawianą wówczas hipotezę o podwyższonym udziale innych niż żelazo pierwiastków barwiących w próbkach, tj. m.in.: Mn, Ce, Th, U, REE. Taka analiza, wraz z bardziej szczegółowymi obserwacjami mikroskopowymi SEM połączonymi z pomiarami składu chemicznego w mikroobszarze (EDS) została przeprowadzona w ramach niniejszej pracy. Mimo, iż badania te wykazały obecność metali przejściowych w próbkach, ich zawartość uznano za zbyt małą, by można było wyłącznie z nią wiązać zróżnicowanie barwy. Brak prostej korelacji pomiędzy udziałem żelaza a parametrami barwy „L” i „a” badanych próbek może wskazywać na bardziej złożone przyczyny, tj. różne pozycje strukturalne, wartościowość i koordynację kationów żelaza, przy równoczesnym oddziaływaniu jonów innych metali przejściowych, pierwiastków ziem rzadkich i aktynowców, wykrytych w strukturze minerałów w poszczególnych próbkach. Ich obecność może sprzyjać zjawisku absorpcji, skutkując zmianą barwy.

EN

The article presents the studies of selected feldspar-quartz raw materials coming from four deposits of granitoids located in the Sobótka region, i.e.: Pagórki Wschodnie, Pagórki Zachodnie, Strzeblów I, and Stary Łom. The purpose of the research was to determine the reasons for different colour after firing at 1,200°C of samples with a similar content of Fe2O3. The mineralogical characteristics, with particular regard to carriers of iron and other colouring elements, and shortened analysis of chemical composition of the rocks from above mentioned deposits, were conducted in 2011–2012. Those examinations did not give the unambiguous explanation of the reasons for various colours of the samples. Therefore, there was suggested to perform a full chemical analysis on the content of major and trace elements, which could confirm a hypothesis of a higher share of other than iron colouring elements in the samples, including: Mn, Ce, Th, U, and REE. Such an analysis, together with detailed observations in scanning electron microscope (SEM) coupled with measurements by microprobe (EDS) has been performed within the framework of the presented work. Although these studies have shown the presence of transition metals in the samples, however their low contents cannot explain the differentiation in colour. Lack of direct correlation between the quantity of iron present and “L” and “a” colour parameters of the samples may indicate more complex reasons of this phenomenon, i.e. different structural position, valence and coordination, in which iron cations occur in each sample, which can be simultaneously affected by ions of transition metals, rare earths and actinides, detected in the structure of minerals in individual samples. Their presence can promote the phenomenon of absorption resulting in a colour change.

12

Eksploatacja podziemna kamieni blocznych w Europie

Galos K., Guzik K., Kot-Niewiadomska A., Lewicka E., Stachowiak A.

Mining Science

|

2014

|

Vol. 21, Special Issue 1

49--64

PL

Podziemna eksploatacja kamieni blocznych jest rozpowszechniona w wielu krajach europejskich. Jej popularność będzie niewątpliwie rosnąć, przede wszystkim w związku z uwarunkowaniami środowiskowymi, przestrzennymi i ekonomicznymi. Najczęstszą przyczyną uruchamiania eksploatacji podziemnej skał blocznych jest rosnące zapotrzebowanie na materiały kamienne, których wydobycie metodą odkrywkową jest ograniczone. Istotnym aspektem tej eksploatacji musi być gwarantowana długoterminowa stabilność geomechaniczna górotworu. Eksploatacja podziemna umożliwia pozyskiwanie tylko wybranych partii złoża, bez konieczności usuwania nadkładu, przy minimalnym wpływie na powierzchnię terenu oraz niższych kosztach rekultywacji w porównaniu do eksploatacji odkrywkowej. Obecnie dotyczy ona niemal wyłącznie skał osadowych (głównie wapienie i piaskowce) oraz niektórych metamorficznych (głównie marmury). Najbardziej znane przykłady występują we Włoszech, także w Wielkiej Brytanii, Belgii, Portugalii, Słowenii, Chorwacji i Grecji. Najczęstszym stosowanym systemem jest komorowo-filarowy. Uzysk bloków jest zwykle wyższy niż w przypadku eksploatacji odkrywkowej, rzadko poniżej 60%. W Europie środkowej i wschodniej (w tym w Polsce) metoda podziemnej eksploatacji kamieni blocznych nie była do tej pory stosowana.

EN

Underground extraction of dimension stone is widespread in many European countries. Its popularity will undoubtedly grow, mainly due to environmental considerations and the accessibility of deposits for extraction. The most common reason for launch of underground dimension stone mining is demand for some stone materials which commonly cannot be obtained from opencast mining. An important aspect of such operation is guaranteed long-term geomechanical stability of post-mining voids. This method allows to extract only selected parts of the deposit, without necessity of overburden removal, reduced impact on surface and lower costs of reclamation as compared to open pit mining. Currently, underground mining relates almost entirely of sedimentary rocks (mainly limestone) and some metamorphic rocks (e.g. marble). The best-known examples of underground exploitation of building stones are found in Italy, but also in the UK, Belgium, Portugal, Slovenia, Croatia and Greece. The room-and-pillar system is the most common operating system of extraction. It is important to have the opportunity for selective mining of parts of deposit showing the best quality parameters, which allows for higher yield of the blocks, which is rarely less than 60%. In the Central and Eastern Europe (also in Poland), undeground method of dimension stone extraction until now was not used.

13

Badania przyczyn niejednorodności surowca skaleniowo-kwarcowego po wypaleniu

Lewicka E., Franus W.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2014

|

T. 30, z. 1

69--84

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań dwóch pastylek uformowanych z surowców skaleniowo-kwarcowych o różnym uziarnieniu i składzie chemicznym, na powierzchni których po wypaleniu w 1200°C ujawniły się różnej wielkości (odpowiednio 7–8 i 500–600 μm) ciemne wrostki o metalicznym połysku. W celu identyfikacji mineralogicznej tych niejednorodności oraz ustalenia przyczyn ich zróżnicowania przeprowadzono badania metodą mikroskopii scanningowej (SEM/EDS) oraz obserwacje mikroskopowe w świetle przechodzącym i odbitym. Badania te pozwoliły na powiązanie genezy powstania wrostków ze składem mineralnym i chemicznym próbek w stanie surowym, a zwłaszcza udziałem w nich faz żelazistych. Jako główną fazę mineralną budującą wrostki zidentyfikowano hematyt. Wysnuto przypuszczenie, że powstanie jego skupień w procesie wypalania mogło być skutkiem rozpadu minerałów będących nośnikami żelaza (biotyt, chloryt) oraz wydzielenia z powstałego stopu wtórnej, skoncentrowanej żelazonośnej fazy mineralnej. Różnicę wielkości wytrąceń autorzy wiążą z różnym uziarnieniem surowców wykorzystanych do sporządzenia pastylek. Istnienie zależności pomiędzy wielkością ziaren a stopniem spieczenia i jednorodnością tworzywa ceramicznego po wypaleniu potwierdzają opublikowane badania innych autorów. Optymalne rozdrobnienie surowców stosowanych zwłaszcza w procesie szybkiego wypalania mas ceramicznych ma kluczowe znaczenie dla uzyskania tworzywa pozbawionego niepożądanych wrostków, o zwartej mikrostrukturze i wymaganych parametrach.

EN

This article presents a study of two pellets formed from feldspar-quartz materials that differ from each other in particle size distribution and chemical composition. After firing at 1200°C, dark inclusions of metallic luster and different sizes (7–8 and 500–600 μm respectively) appeared on their surface. In order to identify the mineralogical character of this heterogeneity and to determine the causes of the inclusions’ variation, the samples were examined by scanning (SEM/EDS) and reflected light microscopy. The research resulted in the conclusion that the formation of the inclusions is a consequence of the mineral and chemical composition of the raw materials, especially the content of ferruginous phases. Hematite was found as the main mineral phase of the inclusions. It is suggested that the formation of its clusters in the firing process is a result of the decomposition of iron-bearing minerals (biotite, chlorite) and further separation of ferruginous mineral phases from the alloy. The difference in the size of the inclusions can be associated with different particle size distribution of the raw materials used in the pellets’ preparation. The existence of a relationship between grain size and the degree of sintering and uniformity of the fired ceramic material has been confirmed by the results of studies published by other authors. Optimal comminution of the raw materials used in the process of the ceramics’ fast firing is essential to obtaining materials free from unwanted inclusions, characterized by dense microstructure and the required parameters.

14

Innowacyjne technologie uszlachetniania piasków kwarcowych dla przemysłu szklarskiego

Lewicka E.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 4

72--78

PL

Artykuł omawia podstawowe operacje przeróbki i wzbogacania piasków kwarcowych, prowadzące do uzyskania surowców spełniających wymagania przemysłu szklarskiego, z naciskiem na najbardziej zaawansowane, najnowsze zdobycze omawianych technik. Rygorystyczne wymagania odnośnie składu chemicznego i mineralnego oraz uziarnienia piasku kwarcowego powodują konieczność usunięcia tlenków barwiących (Fe2O3, TiO2, niekiedy także innych), minerałów ciężkich i ogniotrwałych, minerałów ilastych, oraz podziarna i nadziarna. Najwyższej jakości surowce uzyskuje się w wyniku następujących operacji: mechanicznego ocierania (usuwanie otoczek żelazistych i ilastych) w układach samoocierających (atrytorach), separacji w klasyfikatorach spiralnych (usuwanie minerałów ciężkich), przesiewania na przesiewaczach wielopokładowych (Derrick), klasyfikacji w hydrocyklonach lub pionowych klasyfikatorach grawitacyjnych (hydrosizers), a także separacji magnetycznej. Ta ostatnia to obecnie najbardziej zaawansowana technologicznie metoda oczyszczania piasku z ziaren minerałów żelazistych i innych – wykazujących właściwości magnetyczne. Umożliwiają to zwłaszcza separatory rolkowe wyposażone w magnesy stałe z udziałem pierwiastków ziem rzadkich. W artykule zaprezentowano również mniej popularne metody uszlachetniania piasku kwarcowego, m.in. za pomocą ultradźwięków oraz na drodze ługowania bakteryjnego.

EN

This paper presents basic operations of processing and beneficiation of quartz sand which allow to obtain raw materials that meet the requirements valid in the glass-making industry, with particular focus on the latest developments and the most advanced, innovative technologies employed. The adaptation of strict requirements of chemical and mineral composition as well as the grain-size distribution of quartz sand, results in the need of removal of the undesirable elements, i.e. colouring oxides (Fe2O3, TiO2 and others), heavy, refractory and clay minerals as well as fines and oversize particles. High quality raw materials may be obtained during the following operations: attrition scrubbing (removal of ferruginous and clay coatings) in the attritors, purification in spiral classifiers (removal of heavy minerals), screening on multi-deck screens (Derrick), classification of hydrocyclones or vertical gravitational classifiers (hydrosizers) as well as the magnetic separation. The last is currently the most technologically advanced method of quartz sand purification from ferruginous grains and other particles with magnetic properties. This operation is most frequently performed by permanent rare-earth roll magnetic separators. This article also presents less popular methods of quartz sand beneficiation e.g. with the use of ultrasound or by bacterial leaching.

15

Trendy rozwoju zapotrzebowania na surowce dla ceramiki szlachetnej i technicznej w Polsce z oceną możliwości jego zaspokojenia z obecnych i perspektywicznych źródeł krajowych

Lewicka E.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2013

|

R. 54, nr 5-6

73--80

PL

W opracowaniu poddano analizie tendencje zapotrzebowania na wybrane surowce dla ceramiki szlachetnej i technicznej (kaolin i surowce skaleniowe) na przestrzeni lat 1990-2010 oraz dokonano oceny możliwości rozwoju podaży tych surowców z istniejących i potencjalnych źródeł krajowych, ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania źródeł odpadowych. Przedstawiono również możliwości rozwoju podstawowych działów ceramiki (porcelany, płytek, wyrobów sanitarnych) w kontekście warunków makroekonomicznych i kondycji końcowych użytkowników (zwłaszcza budownictwa) oraz sytuacji podażowo-popytowej w kraju i za granicą. Zwrócono także uwagę na perspektywy zwiększenia konsumpcji surowców ceramicznych, związane m.in. z ich nowymi zastosowaniami, np. kaolinu w metodzie szczelinowania hydraulicznego.

EN

The study analyzes trends in demand for some basic raw materials (kaolin and feldspar) applied in the fine and technical ceramics upon the years 1990-2010, and explores possibilities for providing these raw materials from existing and potential domestic sources, with particular emphasis on the waste materials utilization. It also presents opportunities for development in the basic branches of the ceramics (porcelain, ceramic tiles, sanitary ware) taking into account the macroeconomic environment and the state of principal ceramic goods end-users (especially the construction industry) as well as the supply-demand situation in the country and abroad. The prospects for increase in the consumption of ceramic raw materials related to alternative new applications, e.g. kaolin in the method of hydraulic fracturing, there were also highlighted.

16

Innowacyjne technologie pozyskiwania ważniejszych surowców ceramicznych i szklarskich

Lewicka E.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2013

|

R. 54, nr 5-6

66--72

PL

W artykule poddano ocenie najnowsze, innowacyjne rozwiązania w zakresie technologii pozyskiwania podstawowych surowców ceramicznych i szklarskich, tj. piasków szklarskich, kaolinów i surowców ilastych, surowców skaleniowych, gipsu i anhydrytu, oraz mączek wapiennych i dolomitowych. Przedstawiono charakterystykę każdego z tych surowców pod kątem cech decydujących o przydatności przemysłowej oraz wymagań jakościowych im stawianych we współczesnych technologiach przemysłu ceramicznego, omówiono podstawowe operacje przeróbki i wzbogacania prowadzące do uzyskania produktów o odpowiednich parametrach z punktu widzenia poszczególnych odbiorców z naciskiem na najnowsze zdobycze omawianych technik. Przeanalizowano metody usuwania składników niepożądanych, takich jak: tlenki barwiące, substancja organiczna i minerały ciężkie, a także umożliwiające uzyskanie odpowiedniej zawartości składników użytecznych, uziarnienia oraz składu fazowego. Podkreślono działania na rzecz zmniejszenia zagrożenia środowiska i ilości powstających odpadów, w tym m.in. odchodzenie od metod chemicznych (flotacja z udziałem szkodliwych substancji chemicznych) na rzecz metod fizycznych (separacja magnetyczna).

EN

The article assesses the latest innovations in technologies for manufacturing of basic ceramic and glass-grade raw materials, i.e. quartz sand, kaolin and ceramic clays, feldspathic raw materials, gypsum and anhydrite, as well as limestone and dolomite flours. It presents characteristics of the raw materials in question in terms of features that determine the suitability in the industry and quality requirements addressed to them in modern ceramic plants, discusses the basic operations of their processing and beneficiation that lead to obtaining products with appropriate parameters from the point of view of individual customers with a focus on the latest developments of these techniques. The methods for removing undesirable components such as colouring oxides, organic matter and heavy minerals, and techniques employed in order to obtain relevant content of useful components, grain size and phase composition, there are also examined. The article highlights efforts to reduce environmental risk and the amount of waste generated, including abandonment of chemical methods (flotation involving harmful chemicals) for the physical beneficiation methods (magnetic separation).

17

Barwa po wypaleniu a skład mineralny kopalin skaleniowych z rejonu Sobótki

Lewicka E.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2013

|

T. 29, z. 1

35--51, nlb. 1

PL

Artykuł zawiera charakterystykę mineralogiczno-petrograficzną granitoidów występujących w czterech złożach eksploatowanych przez Strzeblowskie Kopalnie Surowców Mineralnych w Sobótce, ze szczególnym uwzględnieniem minerałów będących nośnikami żelaza oraz innych pierwiastków, których obecność ma wpływ na barwę kopaliny po wypaleniu. W tym celu wykonano badania mikroskopowe w świetle przechodzącym, analizę składu chemicznego oraz obserwacje przy użyciu mikroskopu scanningowego (SEM/EDS). Te ostatnie okazały się kluczowe dla pełnej identyfikacji składników mineralnych badanych skał. Stwierdzono, że głównymi nośnikami żelaza są: pobiotytowy chloryt i biotyt, jasne miki (serycyt, muskowit) oraz granaty i inne minerały ciężkie (rutyl, apatyt, epidot, monacyt, cyrkon, piryt, tytanomagnetyt, sfaleryt), występujące w postaci drobnych ziaren rozproszonych w skale bądź tworzące większe skupienia i wypełnienia przecinających ją spękań i szczelinek. Badania te wykazały również, że w strukturze zidentyfikowanych faz mineralnych tkwią inne pierwiastki barwiące, takie jak: mangan (granaty, chloryty, miki), tor i uran (monacyt, ksenotym, cyrkon), cer (monacyt), neodym (monacyt, ksenotym). Ich obecnością można tłumaczyć odmienne parametry barwy L*a*b* oznaczone dla badanych próbek po wypaleniu metodą spektrofotometryczną, mimo zbliżonej lub identycznej zawartości tlenku żelaza. Potwierdzenie tej hipotezy wymagałoby jednak przeprowadzenia badań składu chemicznego skał na zawartość pierwiastków podrzędnych i śladowych, a w szczególnosci oznaczenie Mn i REE (Ce, Pr, Nd). Mineraly będące nośnikami tych pierwiastków występują bowiem w badanych kopalinach w niewielkich ilościach.

EN

This article reviews the mineralogical and petrographic characteristics of granitoids occurring in four deposits extracted by the Strzeblowskie Mineral Mines of Sobótka, placing particular emphasis on minerals containing iron and other elements which affect the colour of the raw material after firing. For this purpose, microscopic examinations in transmitted light, chemical analyses, and observations in scanning electron microscope (SEM/EDS) were performed. The last of these methods proved to be crucial for the complete identification of mineral phases in the rocks in question. These studies have shown that the main iron-bearing minerals are biotitic-origin chlorite and biotite, light micas (sericite, muscovite), as well as garnets and other heavy minerals (rutile, apatite, epidote, monazite, zirconium, pyrite, titanium-magnetite, sphalerite) present in the form of small grains dispersed in the rock or as larger clusters and fillings in cracks and fissures. The examinations also found that the structure of mineral phases identified in the studied granitoids also contain other colouring elements such as manganese (garnets, chlorites, and micas), thorium and uranium (monazite, xenotime, and zirconium), cerium (monazite), neodymium (monazite, xenotime), and titanium (rutile, titanium-magnetite). The occurrence of these elements may be the cause of differences in L*a*b* colour parameters measured by spectrophotometer for the fired samples, despite a similar or identical content of iron oxide. Confirmation of this hypothesis, however, would require examinations of the rocks’ chemical composition for minor and trace elements, in particular the determination of Mn and REE (Ce, Pr, and Nd). Minerals carrying these elements occur in small quantities in the examined raw materials.

18

W pogoni za jakością surowców ceramicznych

Lewicka E.

Surowce i Maszyny Budowlane

|

2012

|

nr 5

72-78

19

Innowacyjne technologie produkcji surowców kaolinowych

Lewicka E.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 3

164--170

PL

W artykule przedstawiono najbardziej zaawansowane, innowacyjne technologie stosowane w procesie produkcji surowców kaolinowych, a także przykłady ich wykorzystania w praktyce światowej. Szczególnie dużo uwagi poświęcono metodom separacji magnetycznej, których dynamiczny rozwój zaowocował m.in. wdrożeniem nadprzewodzących separatorów wysokogradientowych oraz separatorów wysokiej intensywności, dzięki którym możliwe stało się skuteczne oczyszczanie kaolinu z zanieczyszczeń drobnoziarnistych o bardzo niskiej podatności magnetycznej oraz uzyskiwanie koncentratów o pożądanych parametrach nawet z materiałów dotychczas uznawanych za odpadowe. Przedstawiono również najnowsze rozwiązania technologiczne na innych etapach przeróbki i wzbogacania kopalin kaolinowych, tj. rozdrabniania, klasyfikacji ziarnowej, odwadniania (filtracji) i flotacji.

EN

The article presents the most advanced, innovative technologies used in the production process of kaolin raw materials, as well as examples of their application in the world pratice. Especially much attention was paid to magnetic separation methods, their dynamic development resulted among other thinks in the implementation of superconductive high-gradient separators and separators of high intensity owing to which possible became efficient purification of kaolin from fine-grained contaminations with very low magnetic susceptibility and obtaining of concentrates with desired parameters even from materials, which hitherto were acknowledged as waste materials. Furthermore, the newest technological solutions at other stages of processing and upgrading of kaolin minerals, i. e. disintegration, grain classification, dewatering (filtration) and flotation were presented.

20

Surowce ceramiczne z odpadów - wybrane przykłady

Lewicka E.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2012

|

R. 53, nr 1-2

42-46

PL

Artykuł omawia zagadnienie wykorzystania surowców pozyskiwanych ze źródeł odpadowych w przemyśle ceramicznym, które przedstawiono na przykładzie wzbogaconej w kaolinit substancji ilastej otrzymywanej po płukaniu piasków kwarcowych oraz bogatych w alkalia najdrobniejszych frakcji, powstających w toku produkcji granitowych kruszyw łamanych. Surowce te mimo przeciętnej jakości, tj. zwykle dużej zawartości tlenków barwiących, znajdują stosowanie w produkcji wyrobów ceramicznych, dla których nie jest wymagana wysoka białość po wypaleniu. W artykule scharakteryzowano również zjawisko, które spowodowały zainteresowanie źródłami tych surowców uznawanymi wcześniej za odpadowe, stymulując rozwój ich wykorzystania w przemyśle ceramicznym na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat. Głównym doń przyczynkiem był szybki wzrost rodzimego produkcji płytek ceramicznych. Od połowy łat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku podaż surowca kaolinowego stanowiacego produkt uboczny przeróbki piasków kwarcowych zwiekszyła się z około 20 tys. Mg/r. do 90-110 tys. Mg/r. Z kolei sprzedaż drobnoziarnistych frakcji granitowych wykorzystywanych w przemyśle ceramicznym w roli surowca skaleniowo-kwarcowego analogicznym okresie wzrosła z poziomu około 30 tys. Mg/r. do 120 tys. Mg/r. w latach 2007-2008, ze spadkiem do około 70 tys Mg/r. w ostatnim czasie. Omawiane surowce stanowiły i nadal będą stanowić istotne uzupełnienie krajowej podaży surowców ceramicznych. Rozwój ich wykorzystania to przykład racjonalnej i kompleksowej gospodarki kopalinami w złożach eksploatowanych, co jest szczególnie istotne w kontekście kurczącej się bazy zasobowej oraz ograniczonych możliwości udostępnienia nowych złóż.

EN

The paper discusses the issue of utiłization of raw materials obtained from wastes in the domestic ceramic industry have been exemplified by clayey substance enriched in kaolinite, remaining after quartz sand washing, and the alkalis-rich finets fractions generated in course of granite crushing. Despite poor quality, i.e. usually high content of colouring oxides, these raw materials have been utilized for the production of ceramic goods, the whiteness of which after firing is not required. The paper also characterizes phenomena that caused an interest in the sources previously considered as waste and stimulated their intense utilization in the ceramic industry over the last several years. The most important contribution has been made by the fast growing domestic ceramic title production. Since the mid-1990s the supply of by-product kaolin 20,000 tpy to 90,000-110,000 tpy in the last couple of years. At the same time the sale of the finest granite fractions utilized as a feldspar-quartz ran materials in the ceramic industry increased from 30,000 tpy to 120,000 tpy in 2007-2008, with a reduction to ca. 70,000 tpy most recently. The raw materials in question are the essential complement to the domestic supplies. The development of their utilization has been an example of rational and comprehensive management of minerals that occur in deposits in operation. This is particularly important in the context of declining and limited of new deposits.