Siarka

 

Kopalnictwo siarki rodzimej na terenach obecnej Polski ma długą, sięgającą XV wieku tradycję. Jej wydobycie związane było przede wszystkim z wapieniami osiarkowanymi i gipsami, występującymi płytko pod powierzchnią ziemi. W przeszłości istniało kilka ośrodków kopalnictwa siarki. Stare kopalnie znajdowały się na Górnym Śląsku (okolice Pszowa, Kokoszyc, Rogowa i Zawad), w okolicach Krakowa (kopalnie w Swoszowicach i Posądzy) oraz w województwie świętokrzyskim (Czarkowy, Wiśniowa-Czajków). Złoża w Swoszowicach, eksploatowane do 1884 roku, należały do największych, znanych w tym czasie w Europie. Szacuje się, że kopalnie swoszowickie dały w swej historii łączne wydobycie około 200 tys. ton siarki. Dziś w Swoszowicach koło Krakowa znajduje się uzdrowisko znane z siarczkowych wód leczniczych. Eksploatacja siarki w większości z wymienionych kopalń trwała do czasów międzywojennych. Po II wojnie światowej trwały intensywne prace wiertnicze prowadzone pod kierunkiem prof. Stanisława Pawłowskiego (1910-1992) w północnej części zapadliska przedkarpackiego. W latach 1953-1976 doprowadziły one do odkrycia i udokumentowania złóż siarki rodzimej o znaczeniu światowym. Pierwszego odwiertu w poszukiwaniu złóż siarki dokonano 29.09.1953 r. w Mokrzyszowie w odległości 3 km od Tarnobrzega. Podczas wiercenia, na głębokości 80 m natrafiono na grubą warstwę utworów siarkowych. Stanisławowi Pawłowskiemu wiernie towarzyszyła we wszystkich pracach i poczynaniach jego żona Katarzyna.

Odkrycia nowych złóż siarki dokonano w pobliżu Tarnobrzega (Piaseczno, Machów, Jeziorko oraz Osiek), w rejonie Staszowa (Grzybów) oraz koło Lubaczowa (złoże Basznia). Dokumentacje złożowe siarki rodzimej obejmowały zasoby występujące do głębokości 300m. Pod koniec lat 80-tych Polska zajmowała trzecie miejsce na świecie w wydobyciu siarki. Górnictwo siarkowe stanowiło ważną, dochodową gałąź przemysłową państwa. Tylko z dwóch wyrobisk „Piaseczno” i „Machów” łącznie wydobyto około 82 mln ton skał siarkonośnych, z których uzyskano około 15 mln ton siarki rafinowanej. W drugiej połowie 1991 roku dobra koniunktura siarki na rynkach światowych uległa załamaniu. Kres przemysłowi wydobywczemu przyniosło pojawienie się taniej siarki pochodzącej z odsiarczania ropy naftowej i gazu ziemnego. Doprowadziło to, wraz ze wzrostem cen energii na rynku światowym, do zahamowania rozwoju górnictwa siarki w Polsce.

W 1992 roku, po 23 latach eksploatacji złóż siarki, podjęto decyzję o zakończeniu jej wydobycia w odkrywce „Machów”, a w 2001 r. wyłączono z eksploatacji kopalnię otworową „Jeziorko”. Nastąpiła likwidacja działalności górniczej w Tarnobrzegu. Eksploatacja siarki i jej przeróbka były bardzo uciążliwe dla środowiska naturalnego. Kopalnia Siarki „Machów” została powołana do likwidacji i rekultywacji zakładów górniczych. W 2004 roku została powiększona o tereny po byłej Kopalni Siarki „Piaseczno” oraz zobowiązana do prowadzenia ich rekultywacji. Przyjęto wodny kierunek rekultywacji wyrobisk z przeznaczeniem na zbiornik rekreacyjny. Do realizacji został przyjęty plan pełnej izolacji warstw siarkonośnych, polegający na przykryciu ich nadległymi iłami krakowskimi. W celu zapewnienia dobrej jakości iłów konieczne było usunięcie utworów czwartorzędowych o miąższości 1-3 m, przykrywających iły. Wyrobiska zostały zabezpieczone i zasypane, a następnie stopniowo zalane.

24.02.2005 r. rozpoczęto napełnianie zbiornika „Machów”, a w 2010 r. na miejscu odkrywkowej kopalni powstał zbiornik wodny o powierzchni 455 ha i głębokości do 42 m – Jezioro Tarnobrzeskie. Jest to czwarty co do głębokości sztuczny zbiornik w Polsce. Usypana z tysiąca metrów sześciennych piasku plaża ma 100 metrów szerokości. Po kopalniach siarki nie ma już prawie śladu. Teraz w okolicach Tarnobrzega jest pełno jezior i oczek wodnych będących śladami dawnej eksploatacji siarki.

Z dawnego zagłębia siarkowego przetrwała kopalnia Osiek, przez wiele lat będąca jedyną na świecie kopalnia prowadzącą wydobycie metodą podziemnego wytapiania. Górnictwo siarki powoli jednak się rozwija. W 2019 roku uruchomiono nową kopalnię siarki w Baszni, trwają także rozmowy w sprawie kolejnych kopalń.

Poza obecnie działającymi kopalniami niewielkie ilości siarki pozyskuje się w procesie odsiarczania z zasobów siarki towarzyszącym złożom ropy naftowej i gazu ziemnego.

Występowanie siarki

Siarka rodzima występuje w utworach mioceńskich (badeńskich) na całym obszarze zapadliska przedkarpackiego rozciągającego się od Ukrainy po Górny Śląsk. Towarzyszy ona gipsom, wapieniom siarkonośnym i wapieniom płonnym - utworów tzw. serii chemicznej. Zawartość siarki w skale wynosi średnio 25-30 %, maksymalnie może dochodzić do 70 %.

Przemysłowe i eksploatowane w czasach historycznych (powierzchniowe i przypowierzchniowe) koncentracje siarki rodzimej występują jedynie w północnej, brzeżnej części zapadliska w utworach wapiennych poziomu ewaporatowego. W postaci koncentracji śladowych siarka rodzima występuje lokalnie w poziomie ewaporatowym, w spągu kompleksu nadewaporatowego (klastyczna seria górnego badenu i sarmatu) i w stropie kompleksu podewaporatowego (warstwy baranowskie) zapadliska.

Na Górnym Śląsku siarka rodzima występuje w obrębie serii gipsonośnej, w utworach wapiennych i marglistych. Tworzy ona dwa pokłady o niedużej miąższości (przeważnie kilkumetrowej grubości) na zmiennych głębokościach ok. 30-50 m.

Siarka rodzima może występować w tle skalnym jako bardzo drobne kryształy o pokroju rombowym lub tworzyć masywniejsze skupienia większych kryształów, w dużym stopniu monomineralne (prawie w całości zbudowane z kryształów jednego minerału). Mogą one być mniej lub bardziej regularnie rozsiane w tle wapiennym lub marglistym.

Konsystencja siarki zmienia się od pylastej do zbitej i krystalicznej, a kolor od jasnożółtego do pomarańczowego i jasnobrązowego. Surowcami towarzyszącymi złożom siarki rodzimej są wody zmineralizowane, piaski szklarskie i formierskie oraz utwory ilaste, piaski i żwiry budowlane nadkładu złóż usunięte podczas eksploatacji odkrywkowej.

Siarka w przyrodzie

Siarka jest pierwiastkiem chemicznym szeroko rozpowszechnionym w całym Układzie Słonecznym. Powszechnie występuje w skorupie ziemskiej, ale jeszcze bogatsze w siarkę są wgłębne strefy Ziemi. Siarka występuje w skorupie ziemskiej zarówno w stanie wolnym – jako siarka rodzima oraz w postaci związków chemicznych. Siarkosole i siarczki tworzą cenne rudy metali m.in. żelaza, ołowiu, cynku, miedzi tworząc minerały takie jak galena, sfaleryt, piryt czy chalkopiryt. Siarka rozpowszechniona jest również w postaci siarczanów, z których gospodarcze znaczenie ma głównie gips i anhydryt.

Związki siarki można znaleźć także w niektórych paliwach kopalnych. W ropie naftowej, gazie ziemnym, węglu brunatnym i kamiennym znajduje się siarka pochodzenia organicznego (z obumarłych szczątków) i nieorganicznego (piryt, gips, baryt i.in.). Paliwa gazowe zawierają siarkę głównie w postaci siarkowodoru.

Siarczany takie jak gipsy i anhydryty to produkty parowania (ewaporacji) silnie zasolonych wód morskich i jeziornych. Siarczany tworzą się również w strefie utleniania kruszców. Siarka powstaje z siarczanów wskutek ich przeobrażenia przy współudziale bakterii i węglowodorów.

 

Zastosowanie siarki

Siarka, dzięki swym właściwościom, szybko stała się obiektem zainteresowania ludzi. W starożytności palne właściwości siarki były wykorzystywane do dezynfekcji i zapobiegały zarazom. Już wtedy zauważono również, że kąpiele w źródłach, z których wydziela się siarka, mają właściwości lecznicze i dobroczynne działanie na skórę oraz układ nerwowy. Dymem siarkowym okadzano także beczki do przechowywania wina. Po wynalezieniu broni palnej siarka zyskała wielkie znaczenie jako składnik prochu.

Związki siarki, szczególnie kwas siarkowy, wykorzystywane są dziś powszechnie w wielu dziedzinach przemysłu. W rolnictwie są składnikami nawozów oraz środków ochrony roślin. Siarczan wapnia czyli gips wykorzystywany jest w budownictwie. Siarka dodawana jest również w procesie wulkanizacji, w którym kauczuk zamienia się na gumę. Jest składnikiem wielu leków, produktów kosmetycznych oraz detergentów, a w przetwórstwie żywności stosuje się ją jako środek konserwujący m.in. suszonych owoców. Ze związkami siarki stykamy się także w zapałkach, sztucznych ogniach, prochu, barwnikach i wybielaczach oraz jako utrwalacz w fotografice.

 

Pozyskiwanie siarki

Największe złoża siarki rodzimej występują m.in. na Sycylii (Włochy), w okolicach Samary (Rosja), na Ukrainie, w Polsce, w Stanach Zjednoczonych, Turkmenistanie, Argentynie, Chile i Indonezji.

W Polsce prowadzi się eksploatację metodą podziemnego wytopu. Polega ona na odwierceniu otworów eksploatacyjnych, do których wprowadzone są rury stanowiące osłonę otworu. Wewnątrz nich znajdują się rury do wprowadzania przegrzanej wody do złoża, rury do wydobywania wytopionej siarki i rury do tłoczenia sprężonego powietrza. Proces wydobycia polega na wtłoczeniu pod ciśnieniem przegrzanej wody do złoża. Woda powoduje ogrzanie siarki i jej wytopienie. Następnie za pomocą sprężonego powietrza siarka wydobywana jest na powierzchnię.