Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

Globalny rozwój elektromobilności oraz innowacyjności życia stają się obecnie coraz bardziej widoczne. Bezpośrednią implikacją takiego stanu rzeczy jest wzrost popytu na nowoczesne produkty i usługi, ich komponenty i tym samym na surowce niezbędne do ich wytworzenia (np. kobalt, lit, metale ziem rzadkich). Raw materials w U nii Europejskiej (EU ) związane z sektorami strategicznymi: energia odnawialna, mobilność elektryczna, przemysł obronny i lotniczy, czy też technologie cyfrowe, wykazują bardzo silne uzależnienie od importu w całym łańcuchu wartości. W przypadku 11 z 30 tzw. surowców krytycznych (CR M), niezbędnych do przeprowadzenia transformacji energetycznej, zależność UE od importu przekracza już teraz 85 procent. Globalne łańcuchy dostaw, które już wcześniej były napięte, ucierpiały jeszcze bardziej w wyniku pandemii CO VID -19 oraz zaognionych sytuacji geopolitycznych, co doprowadziło do jeszcze większych niedoborów krytycznych surowców w E uropie i sprawiło, że branża stoi przed wyzwaniami związanymi z zabezpieczeniem dostępu do zasobów. Implikacją tego faktu było przyjęcie we wrześniu 2023 r. przez Parlament Europejski stanowiska w sprawie prawodawstwa dotyczącego surowców krytycznych, w którym wezwał UE do zwiększenia swoich mocy przerobowych w całym łańcuchu wartości i umożliwienia wytworzenia co najmniej 40% rocznego zużycia surowców strategicznych do 2030 roku.
Rosnące znaczenie w procesie przechodzenia na gospodarkę niskoemisyjną przypisuje się kobaltowi (Co), który jest niezbędnym komponentem zarówno przy produkcji pojazdów elektrycznych (EV), stacjonarnych magazynów energii, czy też w rozwijających się sektorach: energii wiatrowej, systemach ogniw paliwowych i technologii magazynowania wodoru, robotyki, pojazdów bezzałogowych (dronów), druku 3D, jak również technologii cyfrowych. Zabezpieczenie dostaw tego surowca ma kluczowe znaczenie dla odporności gospodarczej Unii Europejskiej, jej przewagi technologicznej i strategicznej autonomii.
Celem artykułu jest przedstawienie i analiza koncepcji łańcuchów wartości jako strategicznych modeli rozwoju długoterminowego i zapewnienia efektywności w zrównoważonym ujęciu. Według autorów, szczegółowa analiza łańcuchów wartości może pozwolić na określenie strategicznych kierunków działania i zidentyfikowanie ryzyk ich zaburzenia czy przerwania. Dla praktycznego wymiaru zaprezentowanych analiz przytoczono łańcuch wartości na przykładzie kobaltu oraz wskazano determinanty jego funkcjonowania na obecnym rynku wraz z perspektywami rozwoju.

Podczas wydobycia surowców promieniotwórczych, pierwiastków ziem rzadkich i innych pierwiastków z rud zawierających uran i tor powstają różnego rodzaju odpady radioaktywne oraz niektóre odpady poprodukcyjne. Pozostałości po wydobyciu i przeróbce rud, czyli odpady i odpady poflotacyjne, stwarzają szereg problemów związanych z gospodarką odpadami. Ich nieporęczna struktura uniemożliwia składowanie pod ziemią, a długi okres półrozpadu radioaktywności powoduje różne problemy związane z ich długotrwałym składowaniem. W rzeczywistości wtórna obecność surowców promieniotwórczych wraz z innymi minerałami wymaga przestrzegania procedur dotyczących odpadów niebezpiecznych przy składowaniu odpadów zawierających surowce radioaktywne po odzyskaniu tych głównych minerałów. Być może w przyszłości możliwe będzie odzyskiwanie tych surowców radioaktywnych ze składowanych odpadów kopalnianych. Perspektywa braku równowagi w globalnej podaży i popycie na uran zwiększa znaczenie źródeł wtórnych przyczyniających się do globalnej podaży uranu. Rosnące znaczenie wtórnych źródeł surowców radioaktywnych sugeruje, że należy zwrócić większą uwagę na odzysk tych zasobów wraz z pierwotnymi minerałami niż w przeszłości. W literaturze światowej nie ma artykułu przeglądowego opisującego i omawiającego gospodarkę odpadami surowców promieniotwórczych w górnictwie i przetwórstwie minerałów wraz z możliwościami i przeszkodami w ich odzyskiwaniu. Biorąc pod uwagę ten brak w literaturze, w niniejszym opracowaniu wyjaśniono właściwości odpadów i odpadów poflotacyjnych powstałych w wyniku wydobycia i przeróbki rud surowców radioaktywnych, wspomniano o napotkanych trudnościach oraz przedstawiono propozycje rozwiązań, wykorzystując literaturę dotyczącą odzysku odpadów poflotacyjnych i gospodarki odpadami.

Rosnące ceny fosforytów i nawozów fosforanowych, silna koncentracja producentów ograniczona do kilku państw na świecie, wyjątkowe znaczenie fosforu w rolnictwie, a dodatkowo brak możliwości jego substytucji to czynniki, które powodują, że fosforyty uznane zostały za surowce krytyczne. Alternatywą dla importu i sposobem na osiągnięcie bezpieczeństwa dostaw może być rozszerzenie i eksploatacja własnej bazy zasobowej. W Polsce fosforyty z północnego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich wydobywane były metodą podziemną, której zaniechano od początku lat 70. XX wieku ze względu na brak opłacalności wydobycia. Jednakże w Polsce wschodniej i południowo-wschodniej występują płytko konkrecje fosforytowe wieku eoceńskiego, które mogą mieć lokalnie znaczenie złożowe, a wydobycie ich może odbywać się metodą odkrywkową. Ekonomika wydobycia w płytkich odkrywkach nie wymaga tak rygorystycznych parametrów granicznych dla złóż fosforytów jak obecnie obowiązujące, które dobrane są pod warunki eksploatacji metodą podziemną.
W publikacji autorzy przeanalizowali współczesne uwarunkowania opłacalności eksploatacji
złóż fosforytów, m.in., dynamikę zmian cen fosforytów, przegląd granicznych parametrów złożowych projektów fosforytowych na świecie i ekonomikę odkrywkowej eksploatacji kopaliny, gdzie jako punkt odniesienia (w Polsce) przyjęto kopalnię kruszyw o eksploatacji mieszanej (w części spod lustra wody). W efekcie zaproponowano dla eoceńskich fosforytów w Polsce nowe, graniczne parametry definiujące złoże i jego granice.

W artykule przeanalizowano mineralogię i skład chemiczny osadów iłowców górnej kredy i dolnego paleocenu z Mardin i Batman w południowo-wschodniej Turcji. Główną paragenezą minerałów w elemencie górnej kredy były minerały chloryt-smektyt (C-S) i illit, natomiast w elemencie dolnego paleocenu występowały minerały chloryt-wermikulit (C-V) i wermikulit. Gliny były ubogie w krzemionkę, ale wykazywały wysoką zawartość Al, Fe, Mg, Cr, Ni, V i Zr. Niższa zawartość pierwiastków alkalicznych (Na, Ca, Mg, K) w osadach ilastych sugeruje stosunkowo intensywne zwietrzenie obszaru źródłowego. Skład mineralogiczny, proporcje głównych pierwiastków, zawartość pierwiastków śladowych i pierwiastków ziem rzadkich (REE) w osadach pokazują, że element górnej kredy składa się z materiałów o litologii źródeł felsowych, podczas gdy stosunkowo udział źródeł podstawowych występuje w jednostce dolnego paleocenu. Porównanie zawartości pierwiastków głównych i śladowych w minerałach krzemianów warstwowych/ilastych z członami ujawniło, że układy glin różniły się od siebie, chociaż wzbogacenia/ubytki były odmienne w zależności od pochodzenia (skały bazowe lub detrytyczne) skał pochodnych, minerałów i pierwiastków. W dolnym paleocenie zawartość REE w iłach wzrosła z minerałów detrytycznych do krzemianów warstwowych/ilastych pochodzenia chemicznego/ diagenetycznego/neoformacyjnego. W okresie kredy i trzeciorzędu lokalne lub regionalne zdarzenia geodynamiczne i diagenetyczne w dużej mierze wpływały na procesy sedymentacji skał i różnice w pochodzeniu wśród przedstawicieli formacji Germav.

W artykule przedstawiono wyniki waloryzacji złóż kruszyw piaskowo-żwirowych w Polsce. Celem badań była identyfikacja najbardziej cennych złóż o potencjalnie strategicznym znaczeniu, które wymagają objęcia ochroną. Do analizy wytypowane zostały niezagospodarowane złoża kruszyw żwirowych (zawartość żwiru powyżej 70%) o zasobach powyżej 10 mln ton oraz złoża kruszyw piaskowo-żwirowych (zawartość żwiru 25–70%) o zasobach 20 mln t. Waloryzacja została przeprowadzona przy użyciu dwóch wielkokryterialnych metodyk oceny złóż, z których pierwsza zaproponowana została przez Niecia i Radwanek-Bąk (2013, 2014), a druga opracowana została w ramach projektu MINAT URA 2020 (Galos i in. 2016). Ocenie podlegają w nich kryteria dotyczące stopnia rozpoznania budowy geologicznej, walory surowcowe kopaliny (wielkość i jakość zasobów), atrakcyjność górnicza oraz dostępność złóż dla potrzeb ich przyszłej eksploatacji wynikająca z uwarunkowań środowiskowo-przestrzennych. Spośród 4 110 niezagospodarowanych złóż stanowiących krajową bazę zasobową do produkcji kruszyw piaskowo-żwirowych tylko 8 złóż żwirów oraz 64 złoża piasków i żwirów przekroczyło wyznaczony próg zasobów. W wyniku przeprowadzonej waloryzacji ustalono, że większość analizowanych złóż, które mogą być rozważane jako złoża o potencjalnym znaczeniu strategicznym na poziomie regionalnym, posiada ograniczoną dostępność z uwagi na uwarunkowania środowiskowe i planistyczne. Tylko jedno złoże żwirów oraz 7 złóż kruszyw piaskowo- -żwirowych posiada jednocześnie korzystne walory surowcowe, geologiczno-górnicze, środowiskowe oraz planistyczne. W artykule przedstawiono rekomendacje dotyczące potrzeby dostosowania kryteriów waloryzacji do specyfiki złóż udokumentowanych w grupie piasków i żwirów wykazujących przydatność do produkcji kruszyw.

Problem zmienności cen surowców, wzrastających cen uprawnień do emisji CO2 oraz zaostrzanych limitów emisji przy wykorzystywaniu paliw kopalnych do produkcji energii elektrycznej i ciepła jest wciąż aktualny dla właścicieli jednostek wytwórczych. Budowane narzędzia wspomagające proces podejmowania decyzji przy doborze surowców do procesu spalania powinny jednak uwzględniać również kwestie środowiskowe.
Głównym celem artykułu jest ilościowa analiza potencjału redukcji kosztów związanych z pozyskaniem i wykorzystaniem węgla kamiennego w elektrowniach zawodowych, w rezultacie uwzględnienia w procesie planowania dostaw tego paliwa, kosztów ochrony środowiska oraz uprawnień do emisji CO2. Opracowano model matematyczny do optymalizacji pozyskiwania węgla kamiennego przez energetykę zawodową. Zbudowane narzędzie oraz opracowane scenariusze badawcze umożliwiły przeprowadzenie obliczeń i wykonanie analizy wpływu uwzględnienia kosztów ochrony środowiska oraz uprawnień do emisji CO2 w procesie planowania dostaw węgla, na redukcję kosztów związanych z pozyskaniem i zużyciem węgla w elektrowniach zawodowych.
Wyniki modelu potwierdzają, że odpowiedni dobór węgli wpływa na redukcję całkowitych kosztów pozyskania i wykorzystania węgla w procesie produkcji energii elektrycznej. Wyniki optymalizacji dostaw węgla do jednostek wytwórczych i ich właściwa interpretacja mogą stanowić istotny wkład w podejmowaniu decyzji zarządczych w przedsiębiorstwach energetycznych.

Według różnych źródeł w roku 2022 na polski rynek trafiło od około 8,5 do nawet 10 milionów ton rosyjskiego węgla, który był głównie wykorzystywany do celów grzewczych przez firmy ciepłownicze oraz prywatne gospodarstwa domowe (szczególnie w północnych rejonach kraju). Zakaz kontynuacji tego importu wymaga określenia innych źródeł pozyskania paliwa – mogą nimi być albo import z innych krajów, albo zwiększenie wielkości wydobycia przez krajowe kopalnie. Obydwie te alternatywy wymagają jednak określonego czasu na ich zrealizowanie. Znalezienie nowych dostawców zagranicznych pociąga za sobą konieczność zawarcia nowych kontraktów, co może być o tyle trudne, że wiele innych państw, podobnie jak Polska, nie chce już kupować rosyjskiego węgla. A oprócz tego pozostaje jeszcze kwestia wynegocjowania odpowiednich cen.
Z innymi problemami jest związana ewentualna decyzja o zwiększaniu krajowego wydobycia. Wymaga to przede wszystkim wcześniejszego udostępnienia i rozcięcia nowych partii złóż, które mogłyby być eksploatowane, z czym wiąże się konieczność często kilkuletniego prowadzenia robót chodnikowych oraz poniesienia znaczących nakładów finansowych na ich realizację i na odpowiednie wyposażenie techniczne nowo przygotowanych przodków wydobywczych. Przy odpowiednim wsparciu finansowym ze strony państwa może to być możliwe, lecz nie w każdej kopalni – istnieje bowiem szereg innych uwarunkowań determinujących wielkości wydobycia możliwe do uzyskania, szczególnie w przypadku chęci jego zwiększenia.
Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie i analiza oraz identyfikacja czynników, które wpływają bezpośrednio na wielkość produkcji węgla kamiennego z uwzględnieniem dynamicznie zmieniającego się otoczenia rynkowego.

Artykuł przedstawia wyniki badań nad uwarunkowaniami transformacji energetycznej regionów węglowych na przykładzie Śląska. Region ten jest głównym producentem węgla kamiennego i koksującego w Polsce, z 19 kopalniami i licznymi elektrowniami węglowymi. Śląsk jest wysoce uprzemysłowiony i zurbanizowany, wnosząc znaczący wkład w polski PKB. Jest jednak również liderem pod względem emisji metanu i dwutlenku węgla. W prezentowanych badaniach wykorzystano podejście bazujące na teorii „napięć-odkształceń” Alvina L. Bertranda, do badania stresu społeczno-kulturowego pojawiającego się w efekcie oddziaływania czynników zewnętrznych i wewnętrznych procesów w samym regionie. Następnie, korzystając z ram analitycznych Marca Wolframa opartych na podejściu systemowym, przeanalizowano obecne zdolności transformacyjne Śląska. Przyjęte ramy teoretyczne zakładają możliwość wnioskowania o stresie społeczno-kulturowym z przeszłych sytuacji napięć, wpływających na strukturę społeczną regionu i kształtujących przyjęte wzory adaptacji do zmian. Stres społeczno-kulturowy wyłania się jako kluczowy czynnik determinujący strategię radzenia sobie regionu i kształtuje jego zdolność do transformacji w perspektywie długoterminowej. Zaprezentowane w artykule podejście przyjmuje perspektywę, która integruje wymiar społeczno-kulturowy, społeczno-ekologiczny i technologiczny, zapewniając holistyczny obraz wyzwań i możliwości transformacji w regionie. Badania przeprowadzone były przy wykorzystaniu zogniskowanych wywiadów grupowych oraz ustrukturyzowanego kwestionariusza wywiadu. Uczestnikami badań były osoby reprezentujące zróżnicowane środowisko ekspertów i działaczy zaangażowanych w proces transformacji energetycznej Śląska – samorządowców, przedsiębiorstw, stowarzyszeń zawodowych czy działaczy społecznych.

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących znaczenia dostępu do surowców krytycznych dla rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce. Autorzy zbudowali zbiór czynników, które potencjalnie mogą wpływać na ten rozwój. Pod uwagę wzięto 24 zmienne objaśniające, które przyporządkowano do pięciu kategorii. Wielkość zapotrzebowania na surowce mineralne w danym roku związane z rozbudową technologii wiatrowej wyznaczono z wykorzystaniem programu napisanego przez autorów. Znaczenie poszczególnych czynników zostało zweryfikowane z wykorzystaniem modelu ARMAX. Dzięki temu możliwe było wskazanie tych zmiennych objaśniających, które istotnie wpływają na wielkość produkcji energetyki wiatrowej w Polsce. Do grupy surowców mineralnych zaliczono metale krytyczne, które są niezbędne do wytwarzania turbin wiatrowych. Są to pierwiastki ziem rzadkich, miedź, nikiel, bor, mangan. Model ARMAX pozwala na zbadanie związku zmiennej objaśnianej ze zmiennymi objaśniającymi. Optymalizacja parametrów modelu była prowadzona na drodze ograniczania wielkości błędu średniokwadratowego. Podczas walidacji modelu posłużono się współczynnikiem VIF – variance inflation factor, testami Dickeya-Fullera oraz Doornika-Hansena. Walidacja ARMAX polegała także na wyborze modelu, których charakteryzuje najniższa wartość kryteriów informacyjnych oraz na wyznaczeniu błędów ex post między innymi błędu Mean Absolute Percentage Error (MAPE). Dodatkowo określono charakter poszczególnych zmiennych niezależnych, czyli ustalono czy są one stymulantami, nominantami, czy destymulantami. Wykonana prognoza umożliwiła zweryfikowanie możliwości spełnienia założeń Polityki Energetycznej Polski do 2040 roku. Prognoza wykazała, że jeśli nie zmienią się trendy rozwojowe czynników wpływających na energetykę wiatrową, możliwe będzie spełnienie założeń PEP2040 dotyczących dynamicznego rozwoju farm wiatrowych w Polsce i podwojenia mocy wytwórczych do 2030 roku. Analiza z wykorzystaniem modelu ARMAX pokazała, że dostęp do surowców takich jak REE, Cu, Ni, Br i Mn będzie miał bardzo istotny wpływ na rozwój energetyki wiatrowej w Polsce. Każdy czynnik kategorii surowców wprowadzony do modelu uznano za istotny statystycznie na poziomie istotności α = 0,01, czyli przy najniższym akceptowalnym ryzyku popełnienia błędu. Dlatego baza surowcowa będzie kluczowa dla zapewnienia dostępu do energetyki wiatrowej na poziomie przyjętym w PEP2040.

W prospekcie Motongkad w regencji East Bolaang Mongondow w prowincji Północne Sulawesi w Indonezji miała miejsce epitermalna mineralizacja złota, zlokalizowana w andezytowo-bazaltowej brekcji, lawy i tufie należących do środkowomioceńskiej skały wulkanicznej (Tmv). Skała wulkaniczna jest intruzją andezytu i zawiera drobne żyły kwarcowe. W żyłach kwarcu znaleziono złoto, srebro i piryt.
Badania te składają się z dwóch głównych etapów, prac terenowych i prac laboratoryjnych. Prace terenowe prowadzono na całym obszarze prospektu Motongkad, gdzie losowo, selektywnie i systematycznie pobierano próbki świeżych i zmienionych skał oraz mineralizacji z wychodni oraz z wykopu badawczego. Prace laboratoryjne obejmują petrografię, dyfrakcję rentgenowską (XRD), mikroskopię rudy oraz analizę chemiczną metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej (AAS).
Obszar badań uporządkowany jest według trzech jednostek litologicznych. Stratygraficznie jednostkami są andezyt, ryolit i tuf. Zmiany hydrotermalne na badanym obszarze sklasyfikowano w pięciu strefach: kwarcowo-serycytowa, kwarcowo-serycytowo-gliniasta, kwarcowo-kalcytowoserycytowo- chlorynowa, kwarcowo-kalcytowo-serycytowa i kwarcowo-kalcytowo-kaolinitowa. Mineralizacja prospektu Motongkad składa się z dwóch typów, mianowicie typu żylnego i typu rozproszonego. Minerały rudne występujące w prospekcie Motongkad to: złoto, piryt, chalkopiryt, sfaleryt, kowelit, chalkozyn, bornit i tennantyt. Doszliśmy do wniosku, że mineralizacja złota i związane z nią minerały w prospekcie Motongkad są mineralizacją hydrotermalną o właściwościach epitermicznych.
Na podstawie wyników analizy mineralogicznej stwierdzono, że istnieją dwa rodzaje minerałów złotonośnych, mianowicie rodzime minerały złota i elektrum, w których zazwyczaj występuje piryt. Na podstawie sporządzonej mapy rozmieszczenia zmian i mineralizacji rekomenduje się, aby spółka prowadziła wydobycie o najwyższej zawartości złota w strefach zmian kwarcowo-serycytowych i kwarcowo-serycytowo-gliniastych, które mieszczą się w granicach 0,83–1,07 g/Mg.

Opal można znaleźć w kilku miejscach, w tym w Ameryce, Tanzanii, Brazylii, Meksyku, Afryce Wschodniej, Indonezji i Australii, która jest obecnie największym na świecie producentem czarnego opalu. Jednym z najcenniejszych ekonomicznie klejnotów na świecie jest opal mineraloidalny. W obszarze Rongkong opal znajduje się w skale macierzystej wulkanicznej skały magmowej, a mianowicie w andezycie. Niniejsze badanie ma na celu określenie charakterystyki mikrostrukturalnej skały macierzystej opalu oraz zawartości pierwiastków i związków w geochemii skały macierzystej opalu w obszarze Rongkong w Indonezji. W ramach badań pobrano w terenie trzy próbki wielkości próbek ręcznych. Trzy próbki stanowiły jedną próbkę skały macierzystej i dwie próbki mineraloidu opalu; próbki zostały następnie przygotowane i przeanalizowane w laboratorium. Analiza laboratoryjna została przeprowadzona przy użyciu SEM-EDS, XRF i analiz petrograficznych. Wyniki analizy testowej SEM-EDS wykazały, że większość składników skały nośnej opalu to aluminium i tlenek. Widać to po znacznej zawartości Al i O. W próbkach 1 i 2 Al, O, Ca i P o najwyższym składzie związków chemicznych to Al2O3, CaO i P2O5. Minerał opalowy Rongkong z Limbong Village, Rongkong District, North Luwu Regency, South Sulawesi, w oparciu o wyniki analizy XRF, zawiera związki chemiczne SiO2, Al2O3, K2O, Fe2O3, CaO, TiO2, RuO2, SrO, MnO, V2O5, Rb2O, Ag2O i CuO. Składnikiem, który jest bardziej dominujący w mineraloidach opalowych, jest SiO2 ze względu na wzbogacenie krzemianów w tworzeniu mineraloidów opalowych.