Inne kierunki wykorzystania iłów

Zróżnicowanie litologiczne skał ilastych ze złoża węgla brunatnego Turów wynikające z ich zmiennego składu chemicznego i mineralnego, a w ślad za tym urozmaicone właściwo-ści fizykochemiczne i technologiczne stały się przyczyną sytuacji uzasadniającej możliwowłaściwo-ści innych, nowych kierunków ich wykorzystania. Z tego względu od lat prowadzone są prace mające przydatność taką wykazać. Zaawansowanie tych badań jest różne. Zazwyczaj jed-nak obejmuje eksperymenty laboratoryjne czy też co najwyżej przeprowadzane są na skalę półtechniczną. Poniżej omówiono niektóre z tych potencjalnych kierunków wykorzystania iłów turoszowskich.

przesłony hydroizolacyjne

W 1994 roku Kasza i in. a nieco później Simiczyjew i Jasiński (1995) przeprowadzili badania nad możliwością wykorzystania iłów turoszowskich jako surowców, które z uwagi na ich wykazywane właściwości hydroizolacyjne mogłyby być wykorzystane przy budowie przesłon w składowiskach odpadów. Ich wyniki są podane w tabeli 2.56. Porównano je z aktualnie obowiązującymi kryteriami zawartymi w „Aprobacie technicznej…” (2002) czy proponowanym przez Wysokińskiego (2007).

Materiał analityczny (autorzy nie podają odmiany iłów turoszowskich stanowiących przedmiot zainteresowania) charakteryzował się zróżnicowanym składem chemicznym i mineralnym. Z tych to m.in. powodów iły te tylko częściowo można traktować jako przydatne do budowy przesłon hydroizolacyjnych. Jednak ostateczna decyzja w tym za-kresie może ulec zmianie. Niezbędne będzie w tym celu dysponowanie wynikami badań dotyczącymi:

y składu chemicznego, mineralnego, uziarnienia iłów wykazujących predyspozycje

„hydroizolacyjne”;

y efektów procesów transformacji zmierzających do zmiany ich właściwości fizyko-chemicznych, mogących przydatność tę zmienić.

W 2010 roku, w czasie katastrofalnej powodzi, która nawiedziła Nieckę Żytawską, woda zalała odkrywkę węgla. Spowodowała również rozmycie skarp, powstanie osuwisk, a przez to przemieszczenie się znacznych ilości osadów. Osadziły się one na dnie odkrywki (fot. 34).

Sedymenty te stanowiły przedmiot zainteresowania praktycznego, a dokładnie możliwo-ści wykorzystania ich w charakterze materiału do budowy przesłon hydroizolujących przy budowie składowisk odpadów, a także w celach rekultywacyjnych. Jeden i drugi kierunek utylizacji okazał się możliwy.

sorbenty mineralne

O właściwościach sorpcyjnych surowców ilastych w głównym stopniu decyduje cha-rakter i ilość obecnych w nich minerałów ilastych. Iły turoszowskie z uwagi na ich w prze-wadze illitowo-kaolinitowy charakter oraz przeciętny zbyt mały udział odmian smekty-towych, nie wydają się reprezentować odmian mogących zostać zaliczone do sorbentów mineralnych. Jednak ostateczna decyzja w tym względzie wymaga przeprowadzenia do-datkowych badań. Wynika to głównie stąd, że dotychczasowe zaawansowanie i zakres analiz mających na celu wykazanie takiego kierunku wykorzystania należy uznać za nie-wystarczający. Kasza i in. (1994) podjęli próbę oznaczenia przydatności sorpcyjnej łów na podstawie wartości sorpcji błękitu metylenowego. Wyniosła ona 19–25 mg/g błękitu.

Okazała się wyraźnie mniejsza od wymaganych. Według Brańskiego (2007) wartość ta powinna wynosić przynajmniej 80 mg/g błękitu. Poza tym oznaczenie jedynie tego para-metru jest niewystarczające. Istnieje potrzeba znajomości innych cech m.in. powierzchni właściwej czy pojemności jonowymiennej decydujących o sorpcyjnych właściwościach iłów.

nawozy ceramizowane stabilizujące środowisko glebowe

Nowym, proponowanym kierunkiem zastosowania iłów turoszowskich jest wykorzy-stanie ich jako nawozu stabilizującego biochemiczne środowisko glebowe, a także do pro-dukcji agrospieków nawozowych, tzw. nawozów ceramizowanych (Puff i in. 1997). Ekspe-rymenty przeprowadzone przez tych autorów dotyczyły iłów pochodzących z kompleksu

TaBeLa 2.56. przydatność iłów turoszowskich do budowy przesłon hydroizolacyjnych

Parametr

Wartości

wymagane*

wykazane przez Kaszę i in. (1994) oraz Simiczyjewa i Jasińskiego

(1995)

Granica płynności maks. 70% 51,3–66,8%

Granica plastyczności min. 25% 25,5–36,0%

Uziarnienie ziarn <2 µm ponad 20%

ziarn >0,063 mm do 30%

ziarn <2 µm 37,7–63% wag.

ziarn >0,063 mm 8,9–18,7% wag.

Zawartość minerałów ilastych ponad 50% we

frakcji <2 µm 45–60% we frakcji <1 µm

Rodzaj minerałów ilastych

(obniża wartość izolacyjną) poniżej 1% wag.

Współczynnik filtracji ≤1,5 ⋅ 10^–9 m/s–<10 ⋅ 10^–7 m/s 2,46 ⋅ 10^–7m/s–3,5 ⋅ 10^–9 m/s

* Według Aprobaty technicznej (2002) i Wysokińskiego (2007).

B. W pierwszym etapie uzyskiwano masę lejną. Była ona niezbędna w celu stworzenia optymalnych warunków do homogenizacji skał ilastych z innymi surowcami oraz przygo-towania plastycznej nadawy koniecznej do realizacji dalszych badań. W efekcie szlamowa-nia nastąpiła eliminacja z niej zanieczyszczeń gruboziarnistych, związków żelaza i siarki oraz substancji węglistej. Drugi etap to homogenizacja uzyskanej masy (uszlachetnionego iłu) z magnezytem, kredą jeziorną oraz popiołami lotnymi. Tak uzyskana mieszanina sta-nowiła podstawę do produkcji seminaturalnych ekologicznych nawozów ceramizowanych.

Ich matrycą nośną są granule o średnicy 3–5 mm. Granulat taki w koloidalnym, kwaśnym środowisku glebowym ulegał powolnej korozji związanej z rehydroksylacją minerałów ila-stych. Procesy te stymulowały uwalnianie zawartych w granulach składników (pierwiastków biochemicznych), użyźniając glebę.

zeolity

W przypadku iłów będących rezydualną zwietrzeliną granitową zalegającą w komplek-sie podwęglowym A, wykonano badania eksperymentalne mające na celu wykazanie ich przydatności do wytwarzania zeolitów (Cyganek 1990). Zastosowano metodykę badawczą praktykowaną w przypadku innych krajowych surowców niskoglinowych w tego typu tech-nologiach. Jednym z produktów uzyskanych w trakcie szlamowania tej zwietrzeliny był kaolin mułkowy. Zawierał on m.in. 18–24% wag. Al₂O₃. Okazał się półproduktem umożli-wiającym uzyskanie zeolitów.

Fot. 34. Pozostałości po rozlewisku powstałym w 2010 roku. Widoczne odsłonięcie iłów międzypokładowych stanowiących przedmiot zainteresowania firm czeskich i niemieckich

produkcja tlenku glinu

Duże zainteresowanie w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku zaczęły budzić możli-wości wykorzystania krajowych skał ilastych do produkcji tlenku Al metodą kwaśną Bret-sznajdera czy spiekowo-rozpadową prof. Grzymka. Wagę tej problematyki doceniły nawet władze centralne. Dowodzi tego stosowna uchwała Komitetu Ekonomicznego Rady Mi-nistrów z 1963 roku. W zabiegach tych nie pominięto iłów turoszowskich. Została spo-rządzona dokumentacja geologiczna ich odmian mających stanowić bazę do eksploatacji w celu produkcji tlenku glinu metodą kwaśną. Bocheńska (1966) jest autorką opracowania geologicznego tego typu iłów z terenów odkrywek Turów I i Turów II. Problematyką tą zajmował się też Nowacki (1968).

Zakładano przydatność na użytek tych technologii iłów pochodzących z kompleksu B (mię-dzywęglowego) reprezentujących gatunek G3–G5 o ogniotrwałości 161–169 sP i zalegających w formie pokładów o miąższości przynajmniej 3 metrów. Eksperymenty zakończyły się po-wodzeniem. Uzyskano tlenek Al. Był on półproduktem o właściwościach fizykochemicznych porównywalnych z tlenkami importowanymi. Zawartość Al₂O₃ wyniosła w nim 99,7% wag., a α-Al₂O₃ stanowił prawie 100%. Mógł stanowić produkt przydatny dla hutnictwa aluminium.

Nie spełniał jednak kryteriów technologii elektrotechnicznej. Wyniki tych badań oceniono jed-nak negatywnie. Nie zostały zaakceptowane. Nie znalazły się we wspomnianej dokumentacji geologicznej, w jej części dotyczącej praktycznego wykorzystania iłów turoszowskich.

Eksperymenty tego rodzaju trwały jednak nadal. Realizowali je m.in. Mazanek i in.

(1989). Również dotyczyły one możliwości uzyskania metalicznego Al metodą Bretsznaj-dera. Ich zakres nie wyszedł jednak poza eksperymenty laboratoryjne.

W 1963 roku ponad 13 tys. Mg iłów turoszowskich wykorzystano do produkcji siarczanu glinu. Wysokie koszty wytwarzania tego związku spowodowały zaprzestanie użytkowania ich do tych celów (Pacelt 1964).