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.

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.