Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

The paper presents a global perspective of the current technologies used for steel production and the steel markets. The iron and steel industry is a very complex sector that is strongly related with the rest of the economy due to the importance of steel products for industries such as construction, automotive, and other manufacturing sectors. Moreover, the iron and steel industry demands significant amounts of raw materials and energy, and most companies producing raw materials are located remote from the areas of highest steel demand. In consequence, both steel products and inputs are traded internationally (mostly by sea) and in large quantities, what additionally complicates analyses of the iron and steel industry. Steel prices depend on several variables, and there is not a single price for steel since there is a great variety of steel products traded. Those prices depend on supply and demand interaction (between steel producers and consumers, but also on interaction with other industries competing for the same inputs), and on transport conditions. As concerns the ownership structure, the steel industry consists of some large firms that operate globally and produce significant output, and many small firms that operate at a lesser scale. Recently, some of those firms have consolidated into large multinationals (such as ArcelorMittal, formed in 2006 by the merger of Arcelor and Mittal Steel, Arcelor being the result of the previous merger of Aceralia (ES), Usinor (FR), and Arbed (LX) in 2002). The results of this article form the basis for further long- and mid-term analyses of the development of the global steel industry. The main conclusion of the paper is that any future analysis of the iron and steel industry should be based on quantitative modelling tools that: (i) properly capture the technological diversity of the industry and the key features of the supply chain, (ii) are able to consider the strategic behaviour of all the key players of the industry, and (iii) consider all those factors at the global scale.

Jednym z głównych wymogów, określających gospodarczą przydatność kopalin, stosowanych do produkcji kruszyw są odpowiednie wartości właściwości fizyczno-mechanicznych oraz ich jednorodność. Uzależnione są one od naturalnych cech skały, jej składu mineralnego, tekstury i struktury. Charakterystyka kruszyw oraz stawiane im wymagania techniczne określone są w odpowiednich normach, dotyczących procedur przeprowadzania poszczególnych badań oraz sposobów interpretacji ich wyników. W bazaltoidach pochodzących z wybranych złóż Dolnego Śląska i reprezentujących różne formy intruzywne, wydzielono pięć odmian teksturalnych: afanitową, afanitowo-porfirową, porfirowo-afanitową, porfirowo-gruzłową oraz gruzłowo-porfirową. Zostały one scharakteryzowane w zakresie petrografii (tab. 1) oraz podstawowych właściwości fizyczno-mechanicznych (tab. 2). Wykazano, że najlepsze parametry techniczne posiada kopalina w odmianach afanitowej i afanitowo-porfirowej, co wynika z tekstury skały i nieznacznego stopnia jej zwietrzenia, w mniejszym stopniu natomiast związane jest z jej składem mineralnym. Dla kruszyw frakcji 10-14 mm uzyskanych z poszczególnych odmian teksturalnych kopaliny oraz ich mieszanin, wykonano badania odporności na ścieranie (mikro-Deval) i rozdrabnianie (Los Angeles) według norm PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004. Stwierdzono, że kruszywa reprezentujące większość odmian stanowią materiał o bardzo wysokiej jakości, z wyjątkiem odmiany gruzłowo-porfirowej, dającej wyrób należący do nieco gorszych kategorii. Ponadto na wybranych przykładach wykazano, jak poprzez zestawianie różnych odmian kopaliny, można zmieniać jakość uzyskiwanych z niej kruszyw, wyrażoną kategoriami LA i MDE (tab. 3). Przeanalizowano wpływ petrografii skały na zróżnicowanie parametrów kruszywa w zależności od wielkości jego frakcji (rys. 1, tab. 4) i stwierdzono, że jest ono najmniejsze w kruszywach uzyskanych z kopaliny jednorodnej i niezwietrzałej. Większy zakres zmienności obserwuje się natomiast w kruszywach pochodzących z kopaliny reprezentowanej przez różne odmiany teksturalne, w tym wykazujące przejawy wietrzenia. Możliwość określenia w złożu obszarów występowania bazaltoidów reprezentujących poszczególne odmiany teksturalne, stwarza warunki do typowania stref, z których można uzyskać surowiec o przewidywanej jakości. Może być ona częściowo zmieniana poprzez zestawianie w ustalonych proporcjach różnych odmian kopaliny przeznaczonej do produkcji kruszywa.

Artykuł przedstawia zastosowanie Metody Hierarchicznej Analizy Problemu AHP (ang. Analytic Hierarchy Process) do oceny i wyboru najlepszego wariantu związanego z możliwością pozyskania węgla kamiennego na cele energetyczne przez potencjalnego Inwestora funkcjonującego w sektorze górniczo-energetycznym. Analizie poddano 6 różnych źródeł pozyskania węgla, z których każde powinno zapewnić bezpieczną i niezależną dostawę surowca do nowo budowanej elektrowni na węgiel kamienny. Przy wyborze najlepszego wariantu decyzyjnego uwzględniono pozytywne oraz negatywne oddziaływania wariantów, poprzez zastosowanie analizy BOCR: analiza korzyści - benefits (B), możliwości - opportunities (O), kosztów - costs (C) oraz ryzyka - risks (R). W tym celu zbudowano cztery niezależne modele hierarchiczne. Poszczególne modele charakteryzują się takimi samymi ocenianymi wariantami decyzyjnymi, natomiast różnią się kryteriami budującymi modele. W każdym z modeli zgodnie z zasadami metody AHP, obliczone zostały końcowe, globalne wagi dla ocenianych wariantów. Wskazanie najlepszego wariantu uzyskano dzięki zastosowaniu multiplikatywnej formuły (B ź O)/(C ź R), której wartość posłużyła do uszeregowania i wyboru najlepszego z ocenianych. Najlepszym wariantem decyzyjnym jest wariant, którego stosunek (BO) do (CR) jest najwyższy.

W pracy szczegółowo omówiono sposób tworzenia macierzowego modelu ewolucji składu ziarnowego materiału w dowolnym układzie mieląco-klasyfikującym. Proponowany model oparty na równaniu bilansu masowego populacji ziaren składa się z trzech macierzy blokowych: macierzy całego układu M, macierzy wejść (nadawy bądź produktu) stopni układu F i macierzy nadawy całego układu F0. Poszczególne elementy macierzy blokowej M opisują ewolucję składu ziarnowego w całym układzie. W macierzy tej zawsze występuje macierz jednostkowa I i macierz zerowa 0, a w zależności od złożoności schematu układu pojawiają się w niej także macierz przejścia P i macierz klasyfikacji C, której elementy można wyznaczyć eksperymentalnie. Występujące w modelu elementy macierzy blokowej F opisują wszystkie gęstości składu ziarnowego wchodzące do danego stopnia układu mieląco-klasyfikującego, zaś elementy macierzy blokowej F0 ujmują gęstość składu ziarnowego nadawy ze źródeł zewnętrznych podawanej do wszystkich stopni układu. W pracy przedstawiono algorytm i trzy przykłady tworzenia macierzy blokowych dla wybranych schematów układu. Zaproponowany model może być wykorzystany w prognozowaniu uziarnienia produktu opuszczającego wybrany stopień układu oraz w modelowaniu procesów przeróbczych.

The safe environmental disposal of sulphide-rich copper/zine mine tailings is fast becoming a major economic factor in determining the profitability of mining operations. There have been new approaches and better technologies practised in the recent years which allow the mining industries to reduce and/or eliminate the environmental impacts of harmful mine tailings. One of these approaches is the use of high-density paste backfill (HDPB) which is consisting mainly of a mix of solid particles (with the cement) and water, containing between 70% and 85% by dry weight of solids. The increased use of HDPB has improved the reliability, and has reduced the cost of the preparation and transportation systems. This paper focuses on the potential environmental benefits of using the HDPB when tailings are acid generating, and also provides a case study conducted in an underground copper/zinc mine in northeast Turkey in order to illustrate these benefits.

Mikrosfery - drobna frakcja popiołów lotnych - powstają w procesie konwencjonalnego spalania węgli kamiennych. Ich zawartość w popiołach lotnych ze spalania różnych gatunków węgla zmieniać się może w szerokim zakresie: od 0,01 do 35,6 wag.%. Pod względem składu chemicznego, głównymi składnikami mikrosfer w formie tlenkowej jest krzem, glin i żelazo, stanowiące około 89% ich masy. Ich skład mineralny stanowią głównie kwarc i mulit. Wielkość cząstek sferycznych waha się od 5 do 500 [...], jednak rozmiar większości cząstek mieści się w granicach od 20 do 300 [...]. Mikrosfery charakteryzują się niską gęstością w zakresie 0,2-0,8 g/cm3. Na tej podstawie mogą być łatwo oddzielone metodą flotacji w środowisku wodnym, z powierzchni lagun lub bezpośrednio z basenów osadniczych. Wyjątkowe właściwości mikrosfer sugerują szerokie możliwości wykorzystania. Przykładowo, mogą być używane do produkcji różnych lekkich materiałów budowlanych, w tym lekkich cementów i kruszyw w betonie lekkim.

Acid mine drainage (AMD) is widespread environmental problem associated with both working and abandoned mining operation, resulting from the microbial oxidation of pyrite in presence of water and air, to form an acidic solution containing metal ions. The present study aims to adjust low pH, remove iron, manganese and sulphate from AMD generated at open pit Jiří and depth Jiří, Sokolovská uhelná, Czech Republic. The local AMD is very problematic due to its composition and process taking place in the Water Preparing Plant Svatava (WPPS), where only pH value is adjusted and mainly high concentration of iron and suspended solids are removed.

Wydobycie ropy naftowej ze złoża prowadzi się metodami pierwotnymi wykorzystującymi naturalną energię złoża, metodami wtórnymi polegającymi na fizycznym wypieraniu ropy oraz metodami trzecimi (zaawansowanymi), w których dodatkowe rodzaje energii wspomagają proces wydobycia. Metodami pierwotnymi i wtórnymi można wydobyć w przypadku złóż rop lekkich i średnich około 25-35% zasobów geologicznych, w przypadku złóż rop ciężkich około 10%. Jedną z zaawansowanych metod eksploatacji jest zatłaczanie CO2 do złóż ropnych (CO2-EOR). Ditlenek węgla jest stosowany jako czynnik zwiększający wydobycie ropy ze względu na to, że umożliwia podtrzymanie ciśnienia złożowego, zmniejsza lepkość ropy i ułatwia jej przemieszczanie się w złożu, zwiększa objętość i zmniejsza gęstość ropy, oddziaływuje ze skałami. W zależności od składu ropy oraz ciśnienia i temperatury panujących w złożu pod wpływem zatłaczanego ditlenku węgla może następować mieszalne lub niemieszalne wypieranie ropy ze złoża. W warunkach mieszalności może zostać wydobyte dodatkowe 10-20% ropy w porównaniu do metod pierwotnych i wtórnych eksploatacji, w warunkach niemieszalności dodatkowe wydobycie ropy jest mniejsze. Dobór metody EOR, jaką można zastosować na danym złożu ropy naftowej, zależy od licznych parametrów geologicznych, złożowych i ekonomicznych. Należą do nich przede wszystkim: gęstość, lepkość i skład ropy naftowej, minimalne ciśnienie mieszania, efektywność sczerpania i zmienność pionowa i pozioma złoża. Zastosowanie wymienionych kryteriów pozwala na wstępną selekcję złóż, w których można zastosować konkretną metodę EOR. Przy typowaniu złóż ropy naftowej, w których można zastosować metodę mieszalną zatłaczania ditlenku węgla wykorzystuje się następujące parametry: głębokość zalegania złoża, gęstość ropy, ciśnienie i temperaturę złożową.

The results of investigations in the field of CO2 storage in water-bearing horizons in the area of the Upper Silesian Coal Basin were presented. It has been stated that the CO2 injection process will appear in the area of the storage site and beyond its boundaries. The determination of protective zones for underground CO2 storage and other structural elements, e.g. big tectonic zones, was proposed. These zones will constitute a safety buffer between the underground storage site and utilitarian undertakings conducted in its neighbourhood. In the work the proposal of CO2 injection intensification through controlled fracturing of formations of the future storage site was presented. This action should increase the CO2 injection effectiveness, especially in rock series characterised by average values of reservoir parameters.

Przedstawiono położenie, budowę geologiczną i charakterystykę struktury Dzierżanowa i Wyszogrodu pod kątem podziemnego składowania dwutlenku węgla. Antykliny Dzierżanowa i Wyszogrodu są dwiema z dziewięciu struktur wytypowanych wstępnie do podziemnego składowania dwutlenku węgla w utworach mezozoiku niecki płockiej. Rozpoznano je profilami sejsmicznymi i głębokimi otworami wiertniczymi, przy czym rozpoznanie antykliny Dzierżanowa jest lepsze (5 otworów) niż antykliny Wyszogrodu (1 otwór). Dla opisywanych struktur do składowania CO2 zaproponowano dolnokredowy i dolnojurajski poziom zbiornikowy. Mają one zbliżone parametry poziomów zbiornikowych dolnokredowego i dolnojurajskiego: średnia miąższość (odpowiednio 144 m i 161 m) oraz (140 m i 112 m), głębokość zalegania (200-300 m, mniejsza w przypadku antykliny Dzierżanowa), wysoką porowatość i przepuszczalność skał zbiornikowych (kilkaset mD i więcej), dużą pojemność składowania CO2 (znacznie większą w przypadku antykliny Wyszogrodu), dużą miąższość skał uszczelniającego nadkładu. W obu przypadkach serie uszczelniające wymagają dalszego, szczegółowego rozpoznania pod kątem szczelności. W obrębie skał zbiornikowych i uszczelniającego nadkładu nie stwierdzono uskoków (antyklina Wyszogrodu) lub występują one w głębszych partiach kompleksu cechsztyńsko-mezozoicznego po najniższą dolną kredę (antyklina Dzierżanowa). Ze względu na stopień rozpoznania oraz mniejszą głębokość zalegania skał poziomów zbiornikowych, przy podobnych właściwościach zbiornikowych skał i uszczelniającego nadkładu, struktura Dzierżanowa wydaje się korzystniejsza do podziemnego składowania dwutlenku węgla. Struktury Dzierżanowa i Wyszogrodu mogą stanowić przedmiot zainteresowania kilku dużych emitentów CO2 tego regionu: Vettenfall Heat Poland SA - (Siekierki i Żerań w Warszawie) oraz Dalkia Łódź ZEC SA znajdujących się w odległości do 100 kilometrów.