Skarby polskiej ziemi (16): Magnez coraz ciekawszy


20-11-2021 18:29:55

Unia Europejska wytypowała kilkadziesiąt pierwiastków określanych jako krytyczne dla gospodarki. Są to pierwiastki stosunkowo rzadkie, ale niezbędne w high-tech, takie jak: antymon, beryl, grafit naturalny, ind, niob, tantal, pierwiastki ziem rzadkich. Europa jest per saldo ich importerem zarówno w postaci czystej jak i w gotowych wyrobach. Kraj nasz także nie posiada własnych zasobów kopalin będących źródłem większości surowców zaliczonych do krytycznych. Ale są wyjątki. Jeden z nich to magnez.

Statystyka wskazuje na błyskawicznie rosnące znaczenie tego metalu. Światowa produkcja magnezu w 1900 r. wynosiła 10 t. Dziś to prawie 700 tys. t. Z tego 40% zużywa się do lekkich odlewów ciśnieniowych, głównie w motoryzacji i obudowach elektroniki, 28% - do stopów aluminium, 17% - w procesach odsiarczania stali. Ilościowo niewielki, ale ważny jest udział magnezu w produkcji preparatów leczniczych i suplementów diety. Absolutnym światowym liderem w produkcji magnezu są Chiny, które stopniowo wyparły konkurencję, mimo, że główny minerał, który jest źródłem magnezu - dolomit występuje dość powszechnie.

Różne złoża do różnych celów

Dolomit jest to minerał zawierający ok. 90% węglanu wapnia i magnezu CaMg[CO3]2. Polska również posiada jego duże złoża, głównie w woj. dolnośląskim, świętokrzyskim i śląskim. Obszary perspektywiczne występowania dolomitów przemysłowych są wyróżniane na 17 terenach pomiędzy Siewierzem a Jaworznem, Trzebinią i Olkuszem o łącznej powierzchni ponad 4800 ha, w regionie świętokrzyskim – 6 obszarów pomiędzy Kielcami a Opatowem. Zasoby bilansowe 12 udokumentowanych złóż dolomitów przemysłowych na koniec 2018 r. wynosiły u nas 501 867 tys. t, zasoby prognostyczne dla przemysłu - dalsze ponad 500 mln. t. W kraju jednak nie produkuje się z nich magnezu - są przede wszystkim surowcem do przemysłu szklarskiego. Warto zaznaczyć, że chodzi tu o dolomit przemysłowy; zasoby skał z dolomitem w składzie, stosowanych do wielu celów, m.in. w postaci wykładzin ozdobnych, są znacznie większe. W zależności od parametrów jakościowych wydzielane są obszary przydatne do odmiennych zastosowań (np. zasoby dolomitów ceramicznych, hutniczych i ogniotrwałych, do produkcji kruszywa łamanego oraz bloków). Niektóre sudeckie odmiany dolomitów są wyjątkowo czyste, przy zawartości MgO nawet powyżej 21%.

Autostrady i zdrowa żywność

Wydobycie ze złóż dolomitów przemysłowych w latach 2008–18 wahało się w przedziale 2,8–3,5 mln t/r, w większości do celów nieprzemysłowych. Działa kilkadziesiąt małych kopalń odkrywkowych, własność prywatnych spółek, głównie w trójkącie Kraków - Katowice - Częstochowa. Dostarczają materiału przede wszystkim dla drogownictwa i budownictwa, a także jako składnika proekologicznych nawozów sztucznych do produkcji zdrowej żywności. Łączne zużycie do celów przemysłowych wahało się w przedziale 1,4–1,8 mln t/r. Wykorzystanie dolomitów do produkcji materiałów ogniotrwałych oraz w hutnictwie w ciągu ostatnich 20 lat zmalało kilkukrotnie, rośnie popyt na najwyższej jakości mączki dolomitowe dla przemysłu szklarskiego, częściowo importowane. Rekomendacje PIG do dalszych badań geologicznych przede wszystkim sugerują dokładne rozpoznanie złóż w rejonie Kłodzka, głównie z myślą o przemyśle szklarskim. Na tym terenie dolomit jest najczystszy i najłatwiejszy do pozyskania. O produkcji magnezu czystego nie słychać.

Technologie do poprawy

Najstarszą technologią pozyskiwania magnezu z dolomitów jest Pidgeon, opracowany w 1940 r. (od imienia kanadyjskiego chemika Lloyda M. Pidgeona). Polega na redukcji tlenków magnezu w retortach umieszczanych w piecach. Wyprażony dolomit jest mielony, mieszany z żelazokrzemem i brykietowany. Taki wsad poddaje się wygrzewaniu w retorcie, w próżni, w temperaturze 1200°C. Metodą tą można uzyskać magnez o dużej czystości 99,95-99,98%. Jest to proces pracochłonny, energochłonny i wysoce emisyjny, co nie zraża przemysłu chińskiego, gdzie ta metoda przeważa. Bardziej ekologiczna metoda Bolzano stosowana jest m.in. w Brazylii. Amerykanie wprowadzili w latach 60. Magnetherm, technologię redukcji tlenków magnezu w nagrzewanym elektrycznie od wewnątrz reaktorze, do którego wsad podawany jest w sposób ciągły. Pary magnezu krystalizują w połączonym z reaktorem kondensatorze przy wysokiej temperaturze 1550-1600°C, oraz stosowaniu dodatku tlenku glinu obok żelazokrzemu. Dochodzi rafinacja kilkoma metodami, by uzyskać superczysty magnez 99,99%. Jak z tego widać, każda z technologii wymaga wysokich temperatur, a więc dużo energii oraz wieloetapowych, emisyjnych procesów. Czekają na udoskonalenie.

Jest to także wyzwanie dla polskich naukowców i inwestorów. Dolomit należy do tych surowców, które są najbardziej niezależne od koniunktur rynkowych, ponieważ można go zastosować do wielu celów. Nawozy do zdrowej żywności to niewątpliwie dość pewny interes ze względu na obecne tendencje. Zaś produkcja magnezu jest tą dziedziną, która ciągle w Polsce jest niedoceniana, a może to właśnie kolejna szansa na korzystną niszę na europejskim rynku surowcowym.

jaz.

    

Kopalnia dolomitu Libiąż.

 

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl