Nie ma co ukrywać – górnictwo to brudna robota. Na powierzchnię nie wyjeżdża gotowy na sprzedaż węgiel, tylko zmieszany ze skałami urobek. Jedno od drugiego trzeba oddzielić
Polskie górnictwo, aby wyrwać ziemi jej skarby, musi kopać coraz głębiej. A im głębiej kopiemy, tym cieńsze pokłady węgla są eksploatowane. A urządzenia służące do wydobycia, czyli kombajny, nie wyłuskują ze skał wyłącznie czarnego surowca, tylko kruszą całe ściany. Dlatego to, co wyjeżdża spod ziemi, trzeba oczyścić i posegregować podług rozmiaru w procesie, który nazywa się wzbogacaniem.
– Wydobywany węgiel nie stanowi produktu handlowego. To dlatego przy każdej kopalni funkcjonuje zakład wzbogacania, który usuwa wszelkiego typu zanieczyszczenia, przede wszystkim skały, które mogą stanowić nawet 30–40 proc. wywożonego na powierzchnię urobku – tłumaczy dr inż. Ireneusz Baic z Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego Oddział Zamiejscowy w Katowicach. Instalacje, w których się to odbywa, stanowią większość naziemnych części zakładów wydobywczych. Najczęściej stosowaną w Polsce metodą wzbogacania jest metoda wodna. Katowicki oddział IMBiGS chce zaproponować polskim kopalniom proces powietrzny, niewymagający wody.
Wymogi handlowe, o których wspomina dr Baic, to po prostu konieczność posegregowania węgla pod kątem rozmiarów poszczególnych brył i ziaren, które nazywamy sortymentami o wdzięcznych nazwach, takich jak miał, groszek, orzech, kostka. Odbiorcy węgla wymagają, aby trafiający do nich produkt był ustandaryzowany. Dodatkowo nie może być zanieczyszczony skałą, bo wartość energetyczna takiego węgla jest znacznie niższa niż węgla odkamienionego.
Najczęściej stosowana metoda odkamieniania węgla umieszcza cały proces w środowisku wodnym. Wykorzystywane są tam siła grawitacji i różnice w gęstości węgla i skał. Skała, jako cięższa, będzie w wodzie opadać szybciej niż węgiel. W trakcie takiego procesu urobek z kopalni, zwany nadawą, trafia z szybu np. do urządzenia zwanego osadzarką pulsacyjną – w uproszczeniu dużej wanny z wodą. Tam nadawa jest wzburzana, a właściwie podrzucana do góry przez pulsację wody. To sprawia, że unosi się w wodzie, a następnie opada. Skały szybciej trafiają na dno i są stamtąd usuwane, a jednocześnie węgiel jest zbierany jak śmietanka i trafia do dalszej obróbki.
Eureka DGP: Drogi przyszłości prowadzą do Kielc

Zobacz również
Doktor Baic mówi, że metody oczyszczania wodnego są bardziej dokładne niż metody powietrzne i że te drugie nie powstały po to, żeby wyprzeć te pierwsze, ale żeby je uzupełnić, stosując w procesie odkamieniania wstępnego. Poza tym wyobraźmy sobie miejsca, w których woda zamarza, tj. kopalnie na Syberii. Tam metody wodne są bezużyteczne.
– Zasada działania metody powietrznej jest bardzo podobna do metody wodnej w tym, że też wykorzystywane są różnice w gęstości materiałów – tłumaczy dr Baic. W takim urządzeniu nadawa trafia na serce urządzenia zwane stołem koncentracyjnym i tam poddawana jest dwóm siłom. Po pierwsze, stół drży, przesuwając się szybko w lewo i prawo. Po drugie od spodu poprzez otwory w płycie stołu pompowane jest powietrze. Ten pierwszy ruch oddziela większe fragmenty kamienia od węgla, przesuwając je po powierzchni stołu i usuwając do zbiornika odpadów. Ten drugi jest lepszy w oddzielaniu mniejszych fragmentów węgla od skały. Nałożenie się tych dwóch ruchów pozwala oddzielić od kamieni zarówno mniejsze, jak i większe kawałki węgla, działając podobnie jak w osadzarkach wodnych.
Metoda odkamieniania suchego nie jest nowa. Jako pierwsi wykorzystywali ją poszukiwacze złota w USA pod koniec XIX w. Najstarsze urządzenie do odkamieniania węgla powstało w Oklahomie w 1919 r. Już niecałe dziesięć lat później, bo w 1928 r., technologia trafiła również do Polski. Przez wzgląd jednak na niedokładność została wyparta przez odkamienianie wodne. Do czasu, aż chińscy inżynierowie z Tangshan Shenzhou Manaufacturing Group Co. Ltd zabrali się do wskrzeszenia tej technologii w 1996 r., zmieniając konstrukcje stołów, a efekty zostały zaprezentowane podczas Światowego Kongresu Przeróbki Węgla w 2002 r. w Republice Południowej Afryki. Dzisiaj na świecie pracuje już 1,8 tys. takich instalacji.
Na kongresie w Lexington (USA) w 2010 r. z referatami na temat metody suchego odkamieniania zetknęli się pracownicy IMBiGS prof. Wiesław Blaschke i mgr Józef Szafarczyk. Jak popularna stała się ona w branży, niech świadczy to, że podczas kongresu w Istambule dwa lata temu odkamienianiu powietrzem była poświęcona już cała osobna sesja. Między innymi dlatego IMBiGS zdecydował się na kupno stanowiska badawczego, a następnie przystąpił do prac nad poprawieniem efektywności tego procesu. – Dotychczas na naszym urządzeniu testowany był m.in. urobek z Tauron Wydobycie SA, KHW SA, JSW S.A. i PG Silesia Sp. z o.o. Firmy te były bardzo zadowolone z uzyskanych efektów – mówi dr Baic.
Co prawda IMBiGS posiada tylko urządzenie testowe, mogące przerobić 10 ton urobku na godzinę – w normalnym wykorzystaniu musiałoby być to przynajmniej 200 ton na godzinę – niemniej jednak dr Baic jest przekonany, że jego zalety skuszą polskie kopalnie do inwestycji w stoły koncentracyjne o dużej wydajności. – Metoda wodna ma swoje wady, z którymi po prostu nauczyliśmy się żyć. Podstawowa jest taka, że skoro odkamienianie odbywa się w środowisku wodnym, to powstaje duża ilość drobnoziarnistych odpadów, w szczególności mułów węglowych, które trzeba zagospodarować. Istnieją instalacje przerabiające te odpady na granulat węglowy, ale niestety większość z nich jest składowana w osadnikach ziemnych.
Nieprzypadkowo tą technologią zainteresował się właśnie Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. Siedziba IMBiGS mieści się co prawda w Warszawie, ale chiński wynalazek został dopracowany w katowickim oddziale. Specjalizacją śląskiego oddziału jest ochrona środowiska ze szczególnym uwzględnieniem gospodarki odpadami przemysłowymi, w tym wydobywczymi. Inżynierowie z Katowic tą problematyką zajmują się od dawna, świadcząc usługi zarówno dla przedsiębiorstw, jak i jednostek samorządu terytorialnego.
Wydobywany węgiel nie stanowi produktu handlowego. To dlatego przy każdej kopalni funkcjonuje zakład wzbogacania, który usuwa wszelkiego typu zanieczyszczenia, przede wszystkim skały, które stanowią nawet 30–40 proc. urobku. Najczęściej stosowaną w Polsce metodą wzbogacania jest metoda wodna. Katowicki oddział IMBiGS chce zaproponować polskim kopalniom proces powietrzny, niewymagający wody
Eureka! DGP
Trwa druga edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”. Jego celem jest promocja polskiej nauki i potencjału twórczego naszych wynalazców. Co tydzień do 5 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 54 nadesłanych przez 17 uczelni oraz 26 zgłoszonych przez 13 instytutów badawczych. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi w czerwcu. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma – oraz kampania promocyjna o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora. W tym roku wszyscy uczestnicy konkursu zostaną zaproszeni do prezentacji swoich wynalazków podczas III Międzynarodowych Targów Innowacji i Nowych Technologii INNO-TECH EXPO, które odbędą się w dniach 15–16 października 2015 r. Prezentacja wynalazków na Targach Kielce będzie doskonałą okazją do nawiązania współpracy biznesowej, która zwiększy możliwości szybkiego wprowadzenia nowych produktów na rynek.