Bentonity i inne sorbenty ilaste na polskim rynku

Minerały ilaste ze względu na swoją skomplikowaną budowę oraz wiele ciekawych właściwości stanowią grupę wszechstronnych surowców bardzo pożądanych w różnych dziedzinach i technologiach. Jedną z ich istotnych cech jest duża jonowymienność pozwalająca na przyjmowanie do swojej struktury różnych pierwiastków. Dzięki temu znalazły szerokie zastosowanie jako znakomity sorbent rozmaitych substancji. Wyjątkowymi zdolnościami w tej dziedzinie charakteryzują się zwłaszcza minerały z grup smektytów, pałygorskitu i sepiolitu oraz wermikulitu.

Wermikulit ze względu na cenne własności ogniotrwałe jest raczej używany właśnie w tym celu, natomiast stosowanie go jako sorbentu np. pierwiastków promieniotwórczych w uszczelnieniach składowisk odpadów wciąż jest jeszcze raczej w fazie doświadczalnej. Największą popularnością w tej dziedzinie cieszą się minerały z pozostałych grup, zwłaszcza smektyty i skały z nich zbudowane.

Bentonit to skała ilasta powstała w procesie przeobrażenia (bentonityzacji) szkliwa wulkanicznego utworów piroklastycznych (tufów, tufitów), zawierająca w swoim składzie minimum 75% minerałów z grupy smektytu, głównie montmorillonitów ale także innych: beidelitu, saponitu, nontronitu etc. Skały zawierające mniej smektytów – iły bentonitowe – wymagają większej obróbki, ale również mogą być wykorzystywane do pozyskiwania bentonitu jako surowca technologicznego. Zarówno odmiana występujących montmorillonitów jak i skład pozostałych minerałów ilastych ma wpływ na właściwości skały i jej potencjalne zastosowanie. Najbardziej poszukiwane są montmorilonity sodowe.

Minerały z grupy smektytów nadają skale specyficzne własności – zdolność do pęcznienia, podatność na tworzenie dyspersji w wodzie, zdolność sorbowania kationów i substancji organicznych z roztworów. Dzięki temu mają wiele zastosowań, m.in. jako tzw. ziemie odbarwiające – środek służący do odbarwiania roztworów i usuwania drobnych zawiesin z olejów. Takie właściwości charakteryzuje zwłaszcza montmorillonit sodowy ale także pałygorskit (znany również jako pilolit czy attapulgit) oraz sepiolit klasyfikowane jako odrębna grupa minerałów ilastych (grupa pałygorskitu). Surowce bentonitowe są również wykorzystywane w ochronie środowiska, np. do produkcji geomat izolujących składowiska odpadów oraz różnego rodzaju absorbentów. Stanowią składnik pasz dla zwierząt hodowlanych, składnik podsypek higienicznych dla zwierząt domowych (np. kotów), są stosowane w przemyśle spożywczym (do oczyszczania olejów jadalnych, klarowania win, soków i octu), w przemyśle chemicznym (jako katalizator w procesach petrochemicznych, do oczyszczania parafin) i w produkcji różnych materiałów budowlanych (np. pęczniejące gumy) głównie do uszczelnień. Ponadto, a może przede wszystkim bentonit jest wykorzystywany w odlewnictwie (jako składnik mas formierskich) i wiertnictwie (jako składnik płuczek wiertniczych).

W Polsce bentonity raczej nie występują, ale są tu nagromadzenia skał o nieco mniejszej zawartości montmorillonitu – iły bentonitowe Górnego Śląska, południowego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich oraz Karpat, a także zwietrzeliny bazaltów Dolnego Śląska również zawierające spore ilości smektytów. Ich głównym składnikiem jest montmorillonit wapniowy, a w przypadku zwietrzelin bazaltowych beidelit żelazisty, co ogranicza możliwości zastosowania i wymaga skomplikowanej obróbki. Obecnie tylko zwietrzelina bazaltu ze złoża Krzeniów jest wydobywana i sprzedawana w postaci surowej przez Przedsiębiorstwo Górniczo-Produkcyjne „Bazalt” w Wilkowie. Poza tym działa kilka zakładów zajmujących się obróbką bentonitu bazujących głównie na surowcu sprowadzanym z zagranicy (głównie ze Słowacji i Ukrainy). Najstarsze i najbardziej znane na polskim rynku firmy, takie jak Zakłady Górniczo-Metalowe „Zębiec”, Przedsiębiorstwo Techniczno-Przemysłowe „Certech” czy Hekobentonity, produkujące wyroby bentonitowe są często jednocześnie współwłaścicielami złóż tego surowca na Słowacji, skąd go importują. Jest to częste w tej branży, gdyż bezpośredni dostęp do surowca jest podstawą taniej produkcji. Część firm produkujących bentonit w Polsce to polskie oddziały wielkich światowych koncernów – np. niemieckiej Süd-Chemie AG (Süd-Chemie Polska),amerykańskiej firmy AMCOL (CETCO Poland) czy greckiej S&B (S&B IndustrialMinerals). Niewielkie ilości wytwarzanych w Polsce produktów bentonitowych są eksportowane głownie do krajów ościennych: Niemiec, Białorusi i Rosji. Nie są to znaczące ilości ale wartość eksportu wykazuje tendencje wzrostowe w ostatnich latach.

Największym dostarczycielem bentonitu na polski rynek jest Słowacja (około 50%), znajdują się tam jedne z największych złóż w Europie. Innymi ważnymi kierunkami importu bentonitu do Polski są Turcja, Włochy, Grecja, Ukraina, Niemcy, USA i Indie. Dwa ostatnie kraje są źródłem przede wszystkim cennych bentonitów sodowych, o doskonałych zdolnościach sorpcyjnych i wysokim współczynniku pęcznienia, wykorzystywanych do produkcji mat i innych materiałów hydroizolacyjnych oraz płuczek wiertniczych i bentonitów odlewniczych. Stany Zjednoczone są ich największym producentem. Ze słowackich bentonitów sodowych oraz mieszanych produkowane są w Polsce podsypki higieniczne dla zwierząt domowych. Bentonity wapniowe są natomiast dobrym materiałem do produkcji ziem odbarwiających.

Największe ilości produkowanych w Polsce bentonitów są zużywane tradycyjnie przez przemysł odlewniczy, jednak kryzys gospodarczy ostatnich lat poniósł za sobą znaczny spadek produkcji a tym samym i zużycia surowców, w tym bentonitów. Zapotrzebowanie na bentonity wiertnicze, po okresie stagnacji prac wiertniczych również się zwiększa, ze względu na ożywienie prac poszukiwawczych w górnictwie naftowym, a szczególnie boom łupkowy.

Dość prężnie rozwija się w Polsce rynek podsypek higienicznych dla zwierząt. Jest to stosunkowo młoda dziedzina, na której produkty zapotrzebowanie pojawiło się dopiero w latach 90. i bardzo powoli wzrastało. Obecnie jednak jest to prężny segment bentonitowego rynku w Polsce i na świecie. Około 40% globalnej podaży bentonitów zużywa właśnie segment podsypek, który charakteryzuje się stale rosnącym zapotrzebowaniem na surowiec bentonitowy i jako jeden z nielicznych konsumentów bentonitu nie ucierpiał znacząco podczas kryzysu gospodarczego ostatnich lat. Dobre perspektywy rozwoju dla tego segmentu są prognozowane dla całego regionu Europy Wschodniej, a także dla krajów dawnego ZSRR, Chin i Brazylii. Potwierdzeniem tej tendencji jest obecność na rynku polskim aż trzech dużych firm produkujących żwirki bentonitowe oraz wciąż wzrastający poziom ich produkcji, nawet mimo konkurencyjnych materiałów zeolitowych, diatomitowych i innych.

Równie interesująco wygląda produkcja bentonitu na potrzeby ochrony środowiska. najbardziej dynamicznie rozwija się w ostatnich latach produkcja materiałów hydroizolacyjnych, geomat etc. Rozwija się również wykorzystanie bentonitów aktywowanych jako flokulantów (substancji wywołujących wytrącanie i wyodrębnianie cząstek stałych z roztworu) w oczyszczaniu ścieków przemysłowych powstających w przemyśle spożywczym, papierniczym, samochodowym, elektronicznym, tekstylnym, w zakładach produkujących farby i lakiery pokrycia metali oraz w przemyśle garbarskim. Jest to zatem surowiec niezwykle użyteczny w ochronie środowiska, zwłaszcza przy zabezpieczaniu składowisk odpadów, w tym również nuklearnych, i w tym kierunku prowadzone są często badania, m.in. w Szwecji.

Wielorakie zastosowania oraz dość powszechne występowanie surowców bentonitowych powodują, że jest to surowiec o wielkim potencjale, który dopiero zaczyna być w pełni wykorzystywany. Światowy rynek bentonitu nawet mimo kryzysu ekonomicznego ostatnich lat wciąż dość prężnie się rozwija. Prowadzone badania i rozwój technologii otwierają nowe perspektywy zastosowań bentonitów, także tych o mniejszej zawartości smektytów. Szczególnie technologie z zakresu ochrony środowiska stały się w ostatnich latach owocnym kierunkiem ich zastosowań. Nowe badania otwierają szansę dla wdrożeń technologii bazujących na polskich zasobach, które choć skromne, są dość dobrze zbadane pod kątem właściwości, co znacząco wpływa na możliwości ich implementacji w przemyśle.

źródła:

Bilans Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polski i Świata 2009, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, Kraków 2011

Bilans Perspektywicznych Zasobów Kopalin Polski wg stanu na 31 XII 2009, Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa 2011

Bilans Zasobów Złóż Kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2012, Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa 2013

Joanna Kiełczewska
08-08-2013