Zastosowanie piasków kwarcowych

Naturalne kruszywa piaszczysto-żwirowe to kopaliny szybko reagujące na zapotrzebowanie rynku; poziom ich wydobycia może być traktowany jako wskaźnik odzwierciedlający ogólną sytuację gospodarczą kraju. Polska od lat 90. ma ogólnie ujemny bilans handlu w tej dziedzinie, lecz jako surowce wymagające krótkiego transportu, zaspokajają one głównie potrzeby wewnętrzne gospodarki krajowej. Ostatnio jednak można obserwować nieznaczne zmiany w tej branży.

Według danych Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego, w 2010 r. wzrósł eksport polskich piasków krzemionkowych i kwarcowych. Głównymi odbiorcami byli Czesi (74.60 tys. ton), Litwini (56.44 tys. ton) oraz Niemcy (37.85 tys. ton). Import, głównie z Niemiec i Czech, według danych na koniec 2010 r., nieznacznie zmalał. Zmiana tendencji może być wynikiem ogólnego ożywienia gospodarki krajowej (a w szczególności branży budowlanej) w ostatnich latach, w związku z nadchodzącymi Mistrzostwami Europy w piłce nożnej i związanymi z tym inwestycjami drogowymi. Polska posiada duże zasoby rezerwowe dobrej jakości piasków, które mogą służyć różnym zastosowaniom. Jedynie lokalnie występuje czasem deficyt niektórych surowców, stąd potrzeby sprowadzania go zza granicy (wstępne prognozy na przyszłość dla rynku kruszyw opisujemy tu).

Piaski kwarcowe występujące w Polsce pochodzą z utworów jury, kredy, trzeciorzędu  i czwartorzędu. Z punktu widzenia ich genezy, wyróżnić można piaski kwarcowe syngenetyczne (pochodzenie morskie i/lub lądowe) oraz epigenetyczne (pochodzenie z procesów wietrzenia i/lub krasowych). Charakterystykę i występowanie piasków jurajskich, kredowych i trzeciorzędowych przedstawia tabela 1.

Tab. 1 Piaski jurajskie, kredowe i trzeciorzędowe

Tab. 2 Wykształcenie serii białogórskiej (wg S. Kozłowski, 1975)1

Do piasków czwartorzędowych zalicza się:

  • piaski akumulacji lodowcowej (morenowe) – nie mają znaczenia gospodarczego;
  • piaski rzeczno-lodowcowe – sandry;
  • piaski rzeczne;
  • piaski wydmowe

Piaski pochodzenia rzeczno-lodowcowego, dzięki dobremu wyselekcjonowaniu ziaren (przeważa frakcja 0,1-1,0 mm), dużej miąższości pokładów oraz niewielkiej zawartości części ilastych, można stosować w przemyśle silikatowym i do produkcji betonów komórkowych.

W przypadku piasków wydmowych mamy do czynienia z dwoma rodzajami: piaskami wydm nadmorskich oraz piaskami wydm śródlądowych. Piaski pierwszego rodzaju nie są wykorzystywane gospodarczo natomiast piaski wydm śródlądowych znajdują zastosowanie w przemyśle silikatowym i do produkcji betonów komórkowych. Są one bardzo dobrze wysortowane, lepiej obtoczone niż piaski pochodzenia rzecznego, zawierają dużo krzemionki i bardzo mało substancji obcych.

Własności i zastosowanie piasków

O tym do czego możemy wykorzystać piasek decyduje przede wszystkim jego skład chemiczny, a zwłaszcza zawartość krzemionki i tlenków metali, oraz wielkość ziaren. Ze względu na możliwości zastosowania piaski kwarcowe można podzielić na 4 podstawowe grupy: piaski szklarskie, piaski formierskie, piaski podsadzkowe i piaski budowalne.

W przypadku piasków szklarskich bardzo ważnymi czynnikami są skład chemiczny i uziarnienie (frakcja 0,1-0,5 mm). W zależności od zawartości tlenków barwiących podzielono je na kilka klas i przypisano rodzaje wyrabianego z nich szkła (polska norma BN-80/6811-01) (Tab. 3).

Tab. 3 Klasyfikacja piasków szklarskich według polskiej normy branżowej BN-80/6811-013

Największymi polskimi producentami piasków szklarskich są:

– Tomaszowskie Kopalnie Surowców Mineralnych Biała Góra Sp. z o.o. w Smardzewicach. Eksploatują one złoża “Biała Góra I – Wschód”, “Biała Góra II – Wschód” oraz “Unewel-Zachód”.

– Kopalnia i Zakład Przeróbczy Piasków Szklarskich Osiecznica Sp. z o.o. Ze złoża “Osiecznica II” otrzymywane są piaski najwyższych klas – 1, 2 i 3.

– Grudzień Las Sp. z o.o. Wydobycie odbywa się ze złóż “Grudzień – Las” (piaski formierskie) i “Piaskownica- Zajączków” (piaski szklarskie klas 3 i 4).

W dolnej kredzie – albie, wykształciły się białe piaski doskonale nadające się do wytwarzania mas szklanych. Z serii białogórskiej (Tab. 2), czyli słabo zwięzłych piaskowców albskich, są pozyskiwane najbardziej znane surowce do produkcji mas szklanych. Głównym poziomem złożowym jest poziom IV, ilość ziaren o średnicy 0,1-0,5 mm przekracza 80%. Piaski szklarskie pozyskiwane są ze złóż słabo zwięzłych piaskowców kwarcowych, charakteryzujących się drobnoziarnistą frakcją i co bardzo ważne, bardzo małą ilością tlenków barwiących zawartych w piaskowcu.

Piaski szklarskie można uzyskać także w wyniku rozkruszenia i szlamowania słabo zwięzłych piaskowców kwarcowych o ilastym lepiszczu. Według danych na koniec 2007 roku, na terenie Polski  udokumentowano 15 złóż piasków spełniających normy dla piasków szklarskich oraz 16 złóż piasków i piaskowców kredowych na obszarze niecki tomaszowskiej i przedsudeckiej. Wg danych z końca 2010 roku, 8 złóż było eksploatowanych, w tym jedno okresowo, a wydobycie wyniosło 1 995 tys. ton.

Piaski formierskie charakteryzują się wysoką temperaturą spiekania i służą do wyrobu form i rdzeni odlewniczych. Temperatury spiekania, w zależności od rodzaju sporządzanego odlewu, powinny być w przedziale od 1200°C do 1400°C. Piaski formierskie, ze względu na ilość spoiwa i zawartość węglanów, dzielą się na piaski kwarcowe czyste oraz piaski o lepiszczu naturalnym.

Piaski znalazły również zastosowanie w górnictwie. Do wypełnienia komór i chodników stosuje się podsadzki hydrauliczne w postaci piasków podsadzkowych zmieszanych z wodą. Piaski podsadzkowe charakteryzują się średnicą ziaren wielkości 40 mm, zanieczyszczeń ilastych może być do 30% a części roślin i przerosty gliniaste nie mogą przekraczać 0,5% objętości piasku. Ze względu na wymóg, by złoże piasków podsadzkowych znajdowało się max. 50 km od kopalni w której wykorzystany będzie surowiec, piaski podsadzkowe wydobywa się głównie w rejonie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego oraz w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym.

Ostatni rodzaj piasków – piaski budowlane, można podzielić na piaski do produkcji cegły wapienno-piaskowej, piaski do produkcji betonów komórkowych oraz piaski do betonów i zapraw. W przypadku tych ostatnich, wymagania techniczne nie są wygórowane dzięki czemu można je wydobywać w niewielkich odległościach od miejsca zbytu. W przypadku piasków do produkcji betonów komórkowych oraz cegły wapienno-piaskowej, niezbędny jest piasek kwarcowy drobnoziarnisty, pochodzenia lodowcowego, wodnolodowcowego, rzecznego lub eolicznego, z czego najlepszy jest ten o genezie wydmowej i wodnolodowcowej. Najlepsze piaski charakteryzują się dużą zawartością krzemionki, dobrym wysortowaniem oraz wysokim stopniem obtoczenia i małą zawartością substancji obcych. Minimum 65% zawartości ziaren tego piasku powinna mieścić się w przedziale 0,05-0,5 mm. Rozmieszczenie złóż tego rodzaju piasków jest na terenie kraju w miarę równomierne. Według danych na koniec 2010 roku podanych przez PIG, w województwie mazowieckim odnotowano 7 złóż, z czego jedno, “Wola Suchożebrska”, było eksploatowane. W okolicach Warszawy, w powiecie legionowskim, odnotowano cztery złoża piasków do produkcji cegły wapienno-piaskowej, z czego jedno jest zagospodarowane a jedno wykreślone z zasobów bilansowych. Przy granicy z Warszawą (dzielnica Białołęka) napotkać można pozostałości po eksploatacji złoża “Choszczówka” (1959 – 1996). Udokumentowano je na obszarze wydmy tarasu nadzalewowego Wisły. Złoże to zakwalifikowano jako złoże konfliktowe, ale z możliwością eksploatacji po spełnieniu określonych wymogów ochrony środowiska. W złożu pozostawiono zasoby szacowane na 8 800 tys. m3, a na terenach poeksploatacyjnych organizowane są wyścigi motocrossowe.

Justyna Kowieska

Joanna Kiełczewska

[1] S. Kozłowski, Surowce skalne Polski, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1975

[2] Surowce skalne i inne, Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, surowce-mineralne.pgi.gov.pl

[3] K. Galos, A. Burkowicz, Możliwości dalszego rozwoju polskiego przemysłu szklarskiego w świetle udokumentowanej i perspektywicznej bazy zasobowej piasków szklarskich, Zeszyty Naukowe, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, nr 76, rok 2009.

[4] Objaśnienia do mapy geośrodowiskowej Polski 1:50 000, Arkusz Legionowo, Państwowy Instytut Geologiczny- Państwowy Instytut Badawczy

[5] A. Piotrowska, Złoża naturalnych piasków i żwirów – zasoby, wydobycie, obrót międzynarodowy, Surowce i Maszyny Budowlane nr 4/2009

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
ArabicChinese (Simplified)DutchEnglishFrenchGermanItalianPolishPortugueseRussianSpanish