Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

W artykule przedstawione zostały warunki geotermiczne południowo-zachodniej Polski. Do interpretacji wykorzystano wyniki profilowań temperatur wykonanych w 80 otworów wiertniczych (w warunkach ustalonych) o głębokościach przekraczających 500 m. W badaniach uwzględniono dane archiwalne oraz z otworów odwierconych w ostatnich latach. Otwory te zlokalizowane są w kilku jednostkach tektonicznych (Sudety i ich przedgórze, monoklina przedsudecka, niecka opolska) o zróżnicowanej budowie litologicznej. Wykonane interpretacje umożliwiły przedstawienie przestrzennego rozkładu temperatur na badanym obszarze w zależności od głębokości i rzędnych wysokościowych pomiaru. Zaobserwowano, że wartości średnie temperatur wzrastają od 22,8°C – na głębokości 500 m do 63,4°C – na głębokości 2,5 km. Najwyższa temperatura 97,7°C została zmierzona na głębokości 1970 m w otworze Cieplice C-1. Średnie temperatury na poszczególnych rzędnych wzrastają od 16,5°C (0 m n.p.m.) do 61,5°C (–2000 m n.p.m.). Na obszarze bloku sudeckiego możliwe jest uzyskanie wyższych temperatur na tych samych rzędnych, zarazem wyższe temperatury uzyskuje się na większych głębokościach w porównaniu do warunków stwierdzonych w innych analizowanych jednostkach. Uzyskane wyniki mają kluczowe znaczenie dla planowania inwestycji ukierunkowanych na zrównoważone gospodarowanie zasobami geotermalnymi omawianego obszaru. Ułatwiają wskazanie lokalizacji dla nowych ujęć wód termalnych, a zatem nowych źródeł odnawialnej energii. Znajomość warunków termicznych umożliwia zaplanowanie optymalnego wykorzystania wody i energii geotermalnej w różnych sektorach gospodarki (ciepłownictwo, rolnictwo, rekreacja, balneoterapia) co zwiększa efektywność energetyczną i ogranicza negatywne oddziaływanie na środowisko.

Biorąc pod uwagę występujący na świecie problem bezpieczeństwa w zakresie dostaw surowców krytycznych w zakresie transformacji energetycznej, niezwykle strategiczne dla krajów byłoby prowadzenie fabryk samochodów elektrycznych (EV) z własnych zasobów. 29.10.2022 r. w Bursie otwarto fabrykę produkującą w Turcji „TOGG”, samochód domowy zasilany elektrycznie, założoną przez „Turkey’s Automobile Initiative Group” (TOGG). Zastanawiające, czy ta fabryka samochodów elektrycznych będzie w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na surowce w obliczu zagrożeń związanych z dostawami surowców na całym świecie. W tym miejscu można uznać, że zaopatrzenie ze źródeł krajowych daje pewność dostaw surowca w porównaniu z podażą zagraniczną. W badaniu określono ryzyko związane z dostawami minerałów wykorzystywanych do produkcji samochodów elektrycznych w Turcji i przedstawiono decydentom sugestie w tym zakresie. Do produkcji pojazdów elektrycznych wykorzystuje się wiele metali i minerałów. W niniejszym badaniu przeanalizowano jedynie lit, nikiel, kobalt, mangan, grafit i REE, uznane za krytyczne na unijnej liście surowców krytycznych, pod kątem ich potencjału na świecie. W analizie, bez badania rynku wymienionych minerałów, omówiono bezpieczeństwo dostaw surowca do fabryki samochodów elektrycznych TOGG, która jako jedyna w Turcji ma potencjał zaopatrywania świata, ze źródeł krajowych w Turcji. Biorąc pod uwagę żywotność fabryki TOGG i wydajność fabryki akumulatorów Li, oszacowano, ile pojazdów elektrycznych można w sumie wyprodukować przy obecnym pozornym potencjale rezerw omawianych surowców.

Baryty Orenagil obserwuje się jako wypełnienia przestrzeni, żyły i soczewki niekompatybilne ze skałą macierzystą w obrębie formacji Meydan wiekowej dewonu, należącej do metamorfików Bitlis obserwowanych w strefie szwów Bitlis na północy Sason (Batman, Turcja). Metamorfity Bitlis są ważną jednostką, w której znajduje się wiele złóż minerałów. Ponieważ obszar badań znajduje się bardzo blisko strefy szwu Bitlisa, w terenie intensywnie obserwuje się wpływ tektonizmu. Zespół minerałów składa się z barytu, pirytu, chalkopirytu, hematytu, getytu, magnetytu, bornitu, chalkocytu, kowelinu, malachitu, azurytu i limonitu. Zawartość BaSO₄ w próbkach barytu waha się od 25 do 61% wag. i zawiera wysoką zawartość SrO (2,04% wag.). Wtrącenia płynne obserwowane w próbkach barytu są głównie typu dwufazowego bogatego w płyn (ciecz + para). Temperatury homogenizacji wtrąceń płynnych w barytach obserwuje się w szerokim zakresie (169 do 382,1°C), a wartości zasolenia zbierane są w dwóch różnych grupach (0,27–6,9% wag. NaCl i 12,7–20,45% wag. NaCl). Wartości Eu/Eu* (11,20–121,36) barytów wskazują na ekshalacyjne płyny hydrotermalne, natomiast Ce/La > 1 (10,03–54,76) wskazują na ziemskie pochodzenie barytów. Pomimo średniego układu REE barytu i podobnych skał macierzystych, baryt różni się od skał macierzystych pod względem ujemnego piku Ce i silnego dodatniego piku Eu. Trendy wartości REE próbek i wartości barytów na wykresie Ce_N/Sm_N–Ce_N/Yb_N wskazują, że baryty powstają z wielu źródeł, w tym z wody morskiej i wody meteorycznej.

Trafność opracowania wynika ze strategicznego znaczenia regionu dla bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju gospodarczego oraz konieczności opracowania optymalnych strategii wydobycia i zarządzania złożami węglowodorów w obliczu zmian na rynku światowym i wyzwań środowiskowych. Celem tej analizy było zbadanie cech geologicznych i geochemicznych wpływających na powstawanie i akumulację ropy i gazu w południowo-wschodniej części Basenu Przedkaspijskiego. W badaniach wykorzystano metody analityczne, klasyfikacyjne, statystyczne, strukturalno-funkcjonalne, funkcjonalne, dedukcyjne i syntetyczne. W ramach badań południowo-wschodniej flanki Basenu Przedkaspijskiego przeprowadzono kompleksową analizę danych geologicznych i geofizycznych, obejmującą szczegółową interpretację sejsmiczną oraz analizę geochemiczną skał i płynów. Ta wielowymiarowa analiza ujawniła podstawowe cechy strukturalne regionu i zidentyfikowała potencjalne pułapki dla ropy i gazu. Wyniki tego badania podkreślają strategiczne znaczenie regionu jako potencjalnego źródła zasobów energii, podkreślając jednocześnie znaczenie dbałości o aspekty środowiskowe i społeczne w rozwoju tych zasobów. Badanie to stanowi znaczący wkład w przemysł naftowy i gazowy i pomaga kierować strategicznym rozwojem regionu z myślą o zrównoważonym rozwoju i efektywnym wykorzystaniu zasobów. Praktyczne znaczenie niniejszego opracowania polega na stworzeniu podstaw dla bardziej efektywnej eksploatacji i zarządzania zasobami ropy i gazu po południowo-wschodniej stronie Basenu Morza Kaspijskiego, przyczyniając się do rozwoju gospodarczego regionu i bezpieczeństwa energetycznego.

Ruda magnetytu jest zasobem nieodnawialnym, który należy efektywnie wykorzystać. Rafinowane sortowanie rudy magnetytu nie polega po prostu na sortowaniu jej na dobrą rudę lub rudę odpadową, ale na dokładnym sortowaniu na różne gatunki ze względu na zawartość magnetytu, co nie tylko pomaga poprawić jej wykorzystanie, ale także zmniejsza zużycie energii w kolejnym procesie. Jednak tradycyjne metody sortowania rud oparte na czujnikach optycznych, czujnikach rentgenowskich i kamerach o wysokiej rozdzielczości stanowią wyzwanie w celu uzyskania udoskonalonego sortowania rud magnetytu ze względu na ograniczenia odpowiednich metod wykrywania i algorytmów klasyfikacji. W tym celu w artykule zaproponowano nową metodę wykrywania zawartości magnetytu. Sygnał indukcji magnetycznej rudy magnetytu przechodzącej przez zewnętrzne pole magnetyczne jest wychwytywany przez czujniki Halla i przekształcany w wymierny zbiór danych w formie szeregów czasowych. Tymczasem zaproponowano algorytm klasyfikacji głębokiego uczenia się CNN-SK-BiLSTM z wieloskalowym mechanizmem uwagi, który z powodzeniem sortuje rudę magnetytu z kopalni w prowincji Liaoning w Chinach na cztery klasy. Wyniki eksperymentów pokazują, że dokładność modelu sięga 99,44%, a precyzja, powtarzalność i wyniki F1 są akceptowalne. Dodatkowo przeprowadzono eksperymenty porównawcze zaproponowanego modelu z innymi modelami standardowymi. Wyniki pokazują, że wydajność proponowanego modelu jest znacznie lepsza od pozostałych. W artykule przedstawiono pomysły na badania rafinowanego sortowania rudy magnetytu.

W związku ze spadkiem produkcji ceramicznych materiałów budowlanych (cegły, pustaki ceramiczne) poszukuje się alternatywnych możliwości zagospodarowania surowców ilastych i wykorzystania urządzeń do ich przerobu w zakładach produkcyjnych. Dlatego też przedmiotem niniejszej pracy jest ocena przydatności wybranych surowców ilastych z południowo-wschodniej Polski do stosowania jako sorbenty mineralne. Do tego celu wykorzystano następujące surowce: gliny krakowskie, surowce ilasto-krzemionkowe z Pogórza Dynowskiego oraz łupki krośnieńskie w stanie naturalnym oraz po aktywacji sodowej i kwasowej. Na próbkach przeprowadzono sorpcję miedzi, niklu, cynku i chromu z ich soli metodą statyczną okresową, roztworami wodnymi o ustalonych doświadczalnie stężeniach. Doświadczenia przeprowadzono przy użyciu analizatora AAS. Określono wpływ środowiska sorpcyjnego w warunkach zmieniającego się pH.

Stwierdzono, że sorpcja metali ciężkich w największym stopniu zależy od pH i zawartości smektytu. Decyduje o tym jednak także zawartość innych składników mineralnych, takich jak illit, kaolinit, opal, zeolit, minerały żelaza i manganu. Badano także wpływ modyfikacji chemicznej próbek na parametry sorpcji i morfologię próbek. Ten ostatni czynnik uwzględniono na podstawie mikrofotografii SE M. Na ich podstawie stwierdzono perspektywy rozwoju badanych surowców mineralnych do zastosowania jako średniej jakości sorbent (surowiec ilasto-krzemionkowy) oraz do budowy barier mineralnych (gliny krakowskie).

Praca dotyczy warunków powstawania deformacji nieciągłych liniowych, które przybierają najczęściej formę stopni terenowych. Deformacje te stanowią duże zagrożenie dla obiektów budowlanych, które niezwykle trudno jest zabezpieczyć przed uszkodzeniami. Częste występowanie tego typu deformacji oraz stwarzanie przez nie zagrożenia dla bezpieczeństwa publicznego powodują, że problematyka ich przewidywania jest aktualna i istotna. Deformacje występują często wskutek prowadzenia intensywnej eksploatacji górniczej. W pracy przedstawiono warunki geologiczno-górnicze sprzyjające powstawaniu tych deformacji. Wskazano na wpływ odkształceń poziomych rozciągających na występowanie deformacji nieciągłych liniowych. Na podstawie przedstawionego studium przypadku i wcześniejszej pracy autora wyciągnięto wniosek o istnieniu w danych warunkach granicznej wartości odkształceń, przy której wystąpić mogą stopnie terenowe. Wskazano również na możliwość występowania deformacji nieciągłych powierzchniowych wskutek występowania zjawiska sufozji w rejonie deformacji nieciągłych liniowych.

W artykule zaproponowano sposób przewidywania obszarów występowania tych deformacji, które może wywołać projektowana eksploatacja górnicza. Pomimo postępującej dekarbonizacji prowadzona będzie intensywna eksploatacja węgla kamiennego koksującego, który znajduje się na liście surowców krytycznych. Eksploatacja ta powinna się jednak odbywać na zasadzie zrównoważonego oddziaływania na powierzchnię. Biorąc pod uwagę powyższe, przedstawiono przykład prowadzenia eksploatacji w sposób pozwalający na minimalizację zagrożenia terenu deformacjami nieciągłymi liniowymi.

W pracy przedstawiono badania zrealizowane w ramach projektu I osi priorytetowej gospodarki wiedzy regionalnego programu operacyjnego województwa małopolskiego na lata 2014–2020, pt.: „Opracowanie technologii produkcji pigmentu do barwienia ceramiki czerwonej z wykorzystaniem odpadu MnSi powstającego przy produkcji żelazostopów o numerze umowy RPMP.01.02.01- 12-0497/17-00”. Na podstawie badań składu fazowego metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego XRD, wytrzymałości na ściskanie, nasiąkliwości wodnej i pomiarów barwy w przestrzeniach barw CIEL*a*b* i CIEL*C*h° wykazano, że istnieje możliwość wykorzystania odpadów MnSi zawierających duże ilości tlenków manganu, powstających w produkcji żelazostopów. Wykorzystane do badań odpady (pigmenty) w sposób istotny różniły się zawartością manganu i krzemu. Zastosowane dwie masy przemysłowe wykazywały natomiast różne zawartości SiO2. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że dodatek obu pigmentów nie zmienia składu fazowego, nie ma istotnego wpływu na właściwości użytkowe cegieł klinkierowych takie jak wytrzymałość na ściskanie (ok. 40 MPa) i nasiąkliwość wodna (< 7%), ale zmienia ich barwę. Barwa staje się przede wszystkim mniej nasycona, co widoczne jest przez zmniejszanie się parametru C*. Cegły tracą barwę pomarańczowo- czerwoną, stają się szare. Należy jednak zaznaczyć, że postrzeganie barwy i odczucia z nią związane zależą od indywidualnego odbiorcy. Wyniki badań zachęcają do wykorzystania odpadów MnSi w produkcji ceramiki budowlanej.

Systemy krasowe należą do najbardziej niejednorodnych i anizotropowych ze względu na system kanałów krasowych i szczelin powstałych w wyniku nierównomiernego przepływu wód podziemnych, co tworzy złożone warunki hydrogeologiczne. Należą również do najczęściej wykorzystywanych zasobów wody pitnej na świecie. Jednak ze względu na negatywne oddziaływanie antropogeniczne jakość ich wody może się pogorszyć. Monitorowanie jakości wody w źródłach jest niezwykle ważne, zarówno pod względem parametrów fizykochemicznych, jak i bakteriologicznych. W trzech seriach pomiarowych zbadano 34 parametry w źródle Zygmunta w Złotym Potoku (południowa Polska). Średnia przewodność wody w tym źródle wynosi 370 μS/cm, pH wynosi około 7, a natężenie przepływu około 17 l/s. Pierwszym elementem badań nad jakością wody w źródle Zygmunta było wypełnienie formularza – tzw. znormalizowanej metody Howarda, która ma na celu określenie ryzyka dla źródła. W ramach badań obliczono Backman Pollution Index (średnia wartość –13) i Water Quality Index (średnia wartość 94). Wyniki obliczeń wskazują, że bakterie stanowią największe zagrożenie dla wody. Bliskie sąsiedztwo szlaków transportowych, pól uprawnych lub obszarów niesanitarnych może stanowić zagrożenie dla substancji nieorganicznych lub bakterii. Przeprowadzono również modelowanie geochemiczne w celu zidentyfikowania minerałów rozpuszczonych i wytrąconych w wodzie. W wyniku modelowania potwierdzono rozpuszczenie kalcytu i dolomitu oraz wytrącanie się getytu i hematytu.

Dokładne określenie stanu obciążenia młyna kulowego podczas procesu mielenia sprzyja poprawie ogólnej wydajności produkcji i zapewnia bezpieczną pracę całego procesu mielenia. W tym badaniu obciążenia młyna kulowego zostały sklasyfikowane do dziewięciu kategorii na podstawie stosunku objętości wsadu (CVR) i stosunku objętości materiału do kuli (MBVR). Różne czujniki są wykorzystywane do zbierania drgań cylindra i sygnałów akustycznych w procesie mielenia, odpowiednio, a surowe dane są konwertowane na obrazy czasowo-częstotliwościowe za pomocą ciągłej transformacji falkowej. W tym artykule model ResNet18 został ulepszony pod trzema względami, a mianowicie: poprzez zastosowanie splotu separowalnego głębokościowo (DSC), warstwy dropout i funkcji aktywacji Hardswisha, a ulepszona sieć fuzji resztkowej (IRF-Net) oparta na połączeniu dwóch sygnałów obrazu czasowo-częstotliwościowego jest proponowana do rozpoznawania obciążenia. Aby zweryfikować wydajność proponowanego modelu, analizowane są obrazy czasowo-częstotliwościowe pozyskanych danych, pojedyncze i wielokrotne sygnały są używane jako wejścia sieciowe, odpowiednio, w porównaniu z innymi klasycznymi modelami, a eksperymenty ablacji są przeprowadzane na różnych modułach ulepszenia. Wyniki pokazują, że ulepszona sieć fuzji resztkowej osiąga najlepsze wyniki w rozpoznawaniu z dokładnością 98,33%, co świadczy o dobrym rozpoznawaniu obciążenia. Metodę identyfikacji wielosygnałowego diagramu czasowo-częstotliwościowego opartą na IRF-Net można wykorzystać do rzetelnej oceny stanu obciążenia młyna.