Surowce mineralne to produkty przeróbki kopalin pozyskiwanych z eksploatacji złóż. Złoża kopalin należą do podstawowych bogactw naturalnych państwa, a dostęp do ich zasobów ma zasadnicze znaczenie umożliwiające rozwój gospodarczy kraju, a tym samym wzrost poziomu życia obywateli.

W Polsce udokumentowanych jest około 14 tysięcy złóż różnych kopalin. Pozyskiwane z nich surowce dzieli się na cztery główne grupy pod kątem ich wykorzystania i zastosowania: energetyczne, skalne, chemiczne i metaliczne.

 

W ramach serii "Państwowa służba geologiczna o surowcach mineralnych Polski" przygotowaliśmy aktualizację 9 folderów, każdy w dwóch wersjach językowych (polskiej i angielskiej). Zapraszamy do lektury!

 Folder Bursztyn / Amber (3.94 MB 

 FolderCynk i ołów / Zinc and lead (4.53 MB)

 Folder Ropa naftowa i gaz ziemny / Crude oil and natural gas (3.96 MB)

 Folder Mineralne kruszywa naturalne / Natural mineral aggregates (3.65 MB)

Folder Miedź i srebro / Copper and silver (4.37 MB)

Folder Sole potasowo - magnezowe / Potassium - magnesium salts (4.08 MB)

Folder Sól kamienna / Rock salt (3.34 MB)

Folder Węgiel brunatny / Lignite (3.48 MB)

Folder Węgiel kamienny / Hard coal (4.72 MB)

 

 

Podstrona "Surowce mineralne Polski" została sfinansowana w ramach tematu „Upowszechnianie wiedzy z zakresu geologii oraz promocja działań służby geologicznej” ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

 

 

 

 

 

JAK WYDOBYWAMY SUROWCE?

Początki górnictwa

Metody wydobycia surowców są ściśle powiązane z rozwojem technologii. Czasem eksploatacja możliwa była dzięki opracowaniu nowych urządzeń i technik, czasem nowe wynalazki powstawały właśnie na potrzeby górnictwa.

W czasach prehistorycznych surowce mineralne pozyskiwano poprzez zbieranie ich z powierzchni ziemi, odłupywanie od skał macierzystych lub kopanie niewielkich dołów. Z czasem wyczerpywanie się nagromadzeń lub pogoń za nowymi zmusiła do kopania coraz głębiej: powstawały łomy, pierwsze szybiki, a później płytkie kopalnie podziemne.

Do najstarszych zabytków górnictwa na ziemiach polskich należą kopalnie krzemienia w Krzemionkach Opatowskich. Pochodzą one sprzed 5 tys. lat. Kopalnie składały się z łącznie około 1200 szybików, na głębokości 4-10 metrów. Pozyskiwany z nich surowiec, szlakami handlowymi, trafiał do miejsc oddalonych o setki, a nawet tysiące kilometrów.

Nieco młodsze są pozostałości po pozyskiwaniu bursztynu oraz rudy darniowej dla potrzeb hutnictwa. W średniowieczu powstały warzelnie wytwarzające sól kamienną w rejonie Bochni i Wieliczki.

 

Metody wydobycia surowców

Surowce mineralne powstawały pod wpływem zróżnicowanych procesów, na różnych głębokościach. Budowa geologiczna złoża, jego głębokość, wielkość oraz miąższość (grubość), własności fizyczne i chemiczne, występowanie warstw wodonośnych, ukształtowanie i zagospodarowanie terenu oraz aktualne możliwości techniczne to główne, ale nie jedyne czynniki wpływające na koszty wydobycia. Podstawowym kryterium doboru metody eksploatacji danego złoża, są koszty pozyskania kopaliny użytecznej. Wybiera się metodę, przy której są one jest najniższe, czas przygotowania i osiągnięcia wydobycia najkrótszy, a dewastacja środowiska naturalnego najmniejsza. Przez tysiąclecia ludzie doskonalili sposoby eksploatacji surowców.

 Z uwagi na głębokość i miejsce zalegania złoża możemy stosować eksploatację:

• naziemną (odkrywkową);
• podziemną (głębinową i otworową);
• podmorską.
  
  

Eksploatacja odkrywkowa znajduje zastosowanie, gdy kopalina znajduje się stosunkowo płytko. W tej metodzie usuwana jest wierzchnia warstwa skał czyli tzw. nadkład, który czasami też jest wykorzystywany jako kopalina lub odkładany w wyznaczonych miejscach w postaci hałd. W zależności od rodzaju wydobywanego surowca rozróżnia się kopalnie odkrywkowe: węgla, surowców skalnych (kamieniołomy), glin (glinianki), piasków (piaskownie), żwirów (żwirownie), rud i kruszców, torfu itp. W kopalniach tego typu nie ma ograniczeń jeśli chodzi o wielkość maszyn. Można też wybierać praktycznie całe złoże, nie ma więc strat wynikających z pozostawiania części kopaliny. Jest to stosunkowo tania metoda, ale wiąże się z dużą degradację środowiska. Jest też uzależniona od warunków atmosferycznych. W Polsce obecnie wydobywa się tak węgiel brunatny, surowce skalne (np. wapienie, granity itp.), okruchowe (żwiry, piaski, iły itp.) a wcześniej np. siarkę, czy rudy żelaza i miedzi. Jest to najstarszy znany sposób eksploatacji złóż przez człowieka.

Eksploatacja głębinowa umożliwia wydobywanie kopaliny nawet na obszarach silnie zurbanizowanych. Jej wadą jest bardzo duży koszt. Surowce są pozyskiwane za pomocą sieci wyrobisk – chodników, szybów, pochylni oraz odwiertów wiertniczych. Kopalnie głębinowe otoczone są ze wszystkich stron skałami, które wywierają nacisk na strop i boki wyrobiska, dlatego też muszą być zabezpieczone systemem obudowy, który chroni przed napieraniem górotworu i zawaleniem chodników. Ta metoda wymaga także stosowania urządzeń i maszyn do przewietrzania i obniżania temperatury, która wzrasta wraz z głębokością, a także oświetlenia i odwodnienia kopalni. Ze względu na wielkość wyrobisk stosowanie dużych maszyn ma swoje ograniczenia. Przy tej technice wydobycia konieczne jest pozostawianie pewnych ilości kopaliny, aby chronić przed zawaleniem zarówno infrastrukturę powierzchniową jak i podziemną, tworząc tzw. filary ochronne. Koszty utrzymania kopalni związane są także z zabezpieczeniem przed gazami takimi jak np. metan i wodami podziemnymi. Ciężar wypompowanej wody z wyrobisk górniczych jest często większy od ciężaru wydobytej w tym samym czasie kopaliny użytecznej. W Polsce wydobywa się w ten sposób węgiel kamienny, łupki miedzionośne, cynk i ołów i sól kamienną. W górnictwie zdarzają się przypadki, że część danego złoża wybiera się do pewnej głębokości sposobem odkrywkowym, a głębsze jego partie – eksploatuje się metodą podziemną.

Fot. Kopalnia węgla kamiennego, Lubelski Węgiel Bogdanka S.A

Eksploatacja otworowa (wiertnicza) polega na wcześniejszym wykonaniu otworu wiertniczego. Odwiert zabezpiecza się rurami okładzinowymi (najczęściej stalowymi) i specjalistyczną warstwą cementową izolującą od otoczenia i zabezpieczającą poziomy wód podziemnych. Kolejnym etapem jest oczyszczenie rur z zanieczyszczeń. Do tego celu stosuje się często kwas chlorowodorowy (solny). Na powierzchni montuje się urządzenia regulujące ciśnienie i przepływu ropy oraz gazów. Jest to zestaw połączonych zaworów i rur. Pewną odmianą eksploatacji otworowej jest szczelinowanie hydrauliczne stosowane w eksploatacji ropy i gazu w słaboprzepuszczalnych skałach łupkowych.

Otwory wiertnicze służą także do eksploatacji złóż surowców, które pod wpływem różnych czynników zmieniają stan skupienia. Procesy te mogą mieć charakter chemicznego ługowania lub zgazowania, fizycznego wytapianie czy poddawania działaniu procesów biochemicznych wykorzystujących bakterie. Po wprowadzeniu do odwiertu rozpuszczalnika –gorącej wody ze sprężonym powietrzem – można ługować sole kamienne i potasowe oraz wytapiać siarkę rodzimą. W ten sposób eksploatuje się sole np. w Kopalniach Soli Solino w Inowrocławiu oraz siarkę w Kopalni Osiek koło Tarnobrzega.

Otwory wiertnicze służą przede wszystkim w eksplantacji ropy naftowej i gazu ziemnego, soli, siarki rodzimej, a także wód geotermalnych.

 

Eksploatacja podmorska

Wzrastające zapotrzebowanie na surowce prowadzi do ich poszukiwania i eksploatacji na dnie morskim lub pod jego powierzchnią. Zwiększona koncentracja na dnie morskim piasków tytanonośnych, złotonośnych i cynonośnych, diamentów czy fosforytów sprawia, że coraz częściej ocean światowy jest postrzegany jak sezam z nieprzebranymi bogactwami. Mimo, że obecnie wydobycie podmorskich złóż jest jeszcze prowadzone na niewielką skalę, rozwój technologii i postęp w rozpoznaniu zasobów pozwala sadzić, że nie będziemy długo czekać na zwiększenie pozyskiwania cennych pierwiastków z morskich głębin. Należy jednak pamiętać, że ekosystem oceanu nie może w tej pogoni za zyskami ulec zniszczeniu. Ta kwestia stanowi ogromne wyzwanie dla górnictwa podmorskiego.

Surowcami, które eksploatowano spod dna morskiego już w pierwszej połowie XX w są ropa naftowa i gaz ziemny. Do tego celu służą platformy wiertnicze. Budowa tak kosztownej i skomplikowanej inwestycji trwa przeważnie około 2 lat. Platformy mogą być przytwierdzone na stałe do dna, jeśli głębokość nie przekracza 90 m. Jeśli dno jest położone głębiej stosuje się specjalne pływaki zakotwione do dna morskiego. Tego typu budowle połączone są przeważnie z systemem kilkudziesięciu odwiertów. Na platformie oddziela się ropę od gazu. Tak przygotowany surowiec przepompowywany jest siecią rurociągów na statek wydobywczo–przeładunkowy lub do rafinerii.

 

Czy wiesz że…

Pomysłodawcą pierwszej na świecie platformy wiertniczej był Polak – Witold Zglenicki. Ten polski inżynier, pracujący od 1891 roku na polach naftowych Baku, obserwując aktywność podwodnych gazowo-błotnych wulkanów na Morzu Kaspijskim, doszedł do wniosku, że są one świadectwem istnienia podwodnych roponośnych złóż. Sądził, że są one o wiele zasobniejsze, niż te eksploatowane na lądzie. W 1896 roku zaprojektował żelazny pomost posadowiony na wbitych w dno morskie palach, wystający około pięciu metrów nad powierzchnię wody. Ten prototyp platformy niestety został uznany przez carskich urzędników „za zbyt śmiały” a podwodne pola roponośne zamierzano zasypać i osuszyć, aby prowadzić „lądową” eksploatację.

 

SUROWCE ENERGETYCZNE

Surowce energetyczne należą do najważniejszych bogactw naturalnych krają. Przede wszystkim zapewniają bezpieczeństwo energetyczne państwa, czyli pokrycie zapotrzebowania społeczeństwa i przemysłu na paliwa i energię. 

Do surowców energetycznych zaliczamy kopaliny stałe, takie jak torf, węgiel brunatny i węgiel kamienny, ciekłe - w postaci ropy naftowej oraz gazowe - w postaci gazu ziemnego. Do surowców energetycznych można również zaliczyć metan wydobywany z pokładów węgla, uran oraz energię Ziemi pozyskiwaną ze skał i wód termalnych.

 

SUROWCE METALICZNE

Metale odznaczają się dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym, posiadają charakterystycznych połysk, dużą wytrzymałość mechaniczną oraz plastyczność. Znajdują zastosowania niemal we wszystkich dziedzinach przemysłu, a rudy metali odgrywają znaczącą wolę w światowym górnictwie, zaraz po surowcach energetycznych.

 

 

 

 

SUROWCE CHEMICZNE

Surowce chemiczne wykorzystywane są bardzo szeroko w różnych gałęziach przemysłu. Niektóre z nich stosowane były od tysiącleci, ale ich znaczenie gospodarcze wzrosło wraz z rewolucją przemysłową i wzrasta do dziś. Są to zarówno kopaliny pozyskiwane i wykorzystywane na wielką skalę, jak i takie, na które zapotrzebowanie jest znacznie mniejsze, gdyż stosowane są w charakterze dodatków.

Ze względu na ich genezę złoża surowców chemicznych dzielimy na ewaporatowe, hydrotermalne, wietrzeniowe i biogeniczne.

 

 

SUROWCE SKALNE

Surowce skalne były pozyskiwane i wykorzystywane na długo zanim na Ziemi pojawił się gatunek Homo sapiens. Najstarsze kamienne narzędzia datowane są na ponad 3 miliony lat – na czasy, gdy po terenie dzisiejszej Etiopii wędrował australopitek Lucy. Służyły one do zdobywania i obróbki pokarmu, do obrony, a także otaczania ognisk. W mezolicie ze skał, gliny i ziemi budowano pierwsze domostwa w postaci ziemianek i lepianek, a później drewniane i kamienne domy z fundamentami. Z piasków, żwirów, ziemi i kamieni usypywano wały, groble oraz drogi, dzięki, którym mogły rozwinąć się pierwsze miasta i szlaki handlowe. Z kamiennych bloków budowano piramidy w Egipcie i Ameryce Środkowej oraz świątynie na całym świecie. Gdyby nie nauczono się pozyskiwania metali w glinianych dymarkach nie rozpoczęłyby się epoki brązu i żelaza.