Laskowski: Muły popłuczkowe. Nadzieja węgla?

30 grudnia 2019, 07:30 Energetyka
Węgiel Flickr
Węgiel. Fot. Flickr

Muły. To słowo, które niewiele mówi przeciętnemu czytelnikowi. Dla górnictwa to odpad, dla specjalistów przetwarzania węgla to wskaźnik poziomu zaawansowania technologii w górnictwie węgla kamiennego. Czym są więc te sławetne muły? – pisze Andrzej Laskowski, współpracownik BiznesAlert.pl.

Węgiel wydobyty spod ziemi to urobek. Poddawany na powierzchni procesowi zwanemu wzbogacaniem. W istocie to separacja węgla od nie węgla. Powstaje wówczas odpad a jednym z jego rodzajów jest muł. Frakcja zawierająca wysoki popiół (nawet 40-60 procent), mało węgla (wartość opałowa 6-15 MJ/kg) i wiele innych zanieczyszczeń. Kopalnie muszą pozbyć się tego odpadu, więc ponoszą koszty sięgające kilkudziesięciu złotych na tonę. W skali roku całkowity koszt zagospodarowania tych odpadów to dziesiątki a często setki milionów złotych. Ponadto konieczność utrzymania osadników, ich późniejsza rekultywacja i w kontynuacji długi ciąg dalszych, kosztownych prac do wykonania. Problem nie jest marginalny, jak to usiłują przedstawić niektórzy decydenci górnictwa. Muły stanowią 5-7 procent masy produkowanego węgla. Mówimy, więc o ilości nie mniejszej niż 1-2 mln ton tego odpadu w skali roku. Także konsekwencje są daleko idące. Chcąc podnieść produkcję węgla lub poprawić jego jakość – intensywniejsze płukanie – ilość mułów musi wzrosnąć, a to oznacza wzrost kosztów jego zagospodarowania. Tygiel wydaje się nie do rozwiązania. Czyżby?

Od lat polityka rządu zmierza ku modelowi GOZ – Gospodarki Obiegu Zamkniętego. Celem produkcji jest takie wykorzystanie surowców, aby na końcu procesu produkcyjnego nie powstawały odpady. W przypadku węgla na to wręcz kluczowe znaczenie. Około jednej trzeciej wydobytego urobku to w istocie odpady. O ile węgiel handlowy – już po wzbogacaniu – trafia do odbiorców, to odpad pozostaje na terenie kopalń lub w ich pobliżu. Z biegiem lat powstają hałdy i osadniki milionów ton czegoś z czym nikt tak naprawdę nie wie co zrobić. Górnictwo twierdzi, że skala problemu przerasta możliwości sektora i oczekuje wsparcia publicznego. Jednak przyjrzyjmy się bliżej jednemu z tych odpadów. Mułom, poflotacyjnym czy jak kto woli popłuczkowym.

Już od lat są w dyspozycji technologie pozwalające wykorzystać muły jako pełnowartościowe paliwo. Najbardziej zaawansowane to reaktory toroidalne. Spalanie lub zgazowanie całkowite przełamało dotychczasową barierę, która zawsze kończyła się wysokim niedopałem mułów. Powszechne w środowisku górniczym przekonanie o niemożności całkowitego spalenia mułów legło w gruzach. Ale to nie wszystko. Testy na mułach z krajowych kopalń dostarczyły wielu innych, pozytywnych informacji.

Muły nie tylko można spalać, ale także precyzyjnie kontrolować jego temperaturę. I to z dokładnością do 5 oC. W praktyce oznacza to, że wysoki popiół przestaje być odpadem. Tak precyzyjna kontrola procesu pozwala tak ustabilizować jego przebieg, że popiół przyjmuje postać amorficzną czyli staje się cennym uszlachetniaczem do betonu podnoszącym jego wytrzymałość od 20 do 40%. W ten sposób nie tylko muł przestaje być odpadem, ale jego spalanie staje się bezpopiołowe czyli uzyskujemy model gospodarki górniczej bezodpadowej – oczywiście dla tej kategorii odpadu. Idąc dalej górnictwo mogłoby wykorzystać taki popiół do podsadzania tj. wypełniania podsadzką podziemnych wyrobisk zastępując drogi cement właśnie takim popiołem. Doświadczenia w tym zakresie mamy od lat 70-tych. Popioły amorficzne zawsze sprawdzały się w tej roli.

Muły mogą być opłacalne

Jak zwykle w takich sytuacjach pojawia się pytanie o ekonomiczną stronę technologii. I tutaj również czeka nas zaskoczenie. W obecnych realiach rynku, cena węgla klas miałów węglowych, sprzedawanych do energetyki  waha się między 10-12 zł/GJ. Podczas, gdy cena mułów rzadko przekracza 4 zł/GJ. Należy podkreślić, że cena jest wyrażona na jednostkę ciepła a nie za tonę. Uwzględnia, więc różnicę w wartości opałowej. Natomiast koszt obsługi instalacji spalającej muły jest niższy od tradycyjnych kotłów z rusztem ruchomym czy kotłów fluidalnych. Także kotły z palnikami pyłowymi nie są w stanie dorównać reaktorom toroidalnym. Co więcej spalaniu można poddać muły o wartości opałowej 6 MJ/kg co jest poza zasięgiem jakichkolwiek innych technologii. Wyróżnikiem jest też niski koszt pracy wynikający z automatyki sterowania jak i komputerowy program kontroli procesu gwarantujący spełnienie standardów emisyjnych i optymalizację warunków spalania. Niebagatelne znaczenie ma auto-termika procesu, gdzie część ciepła (8-10%), jest kierowana do utrzymania temperatur roboczych. W ten sposób koszty pracy instalacji są niskie. Przyjmując za kryterium wartość opałową do tonażu to w przybliżeniu dwie tony mułów dostarczają tyle energii co tona miałów energetycznych. Wobec czego muły należy uznać za wartościowy sortyment węgla, a nie odpad. Oczywiście pod warunkiem, że zostaną użyte w odpowiedniej technologii.

Siłą rzeczy pojawia się pytanie dlaczego górnictwo nie jest zainteresowane takimi technologiami? Od lat funkcjonuje model zagospodarowania odpadów o niewyobrażalnej skali pozoranctwa. Dziwne spółki odbierające odpady, czyszczące osadniki, prowadzące sprawozdawczość, plany gospodarki odpadami zatwierdzone pozwoleniami prawnymi itd. Kolos udający, że dba o środowisko, a tak naprawdę drenujący górnictwo z pieniędzy. Sam tylko koszt budowy osadnika to kilkadziesiąt do stu kilkudziesięciu milionów złotych. Rekultywacja zamkniętego osadnika kilka do kilkunastu milionów. Jest co robić, ale po co?

Wystarczy za kilka milionów postawić wirówkę (centerfugę) lub prasę komorową, za kilkanaście milionów złotych zbudować jednostkę do spalania mułów, za kolejne kilka zbudować generator energii elektrycznej w skojarzeniu produkujący także ciepło grzewcze. Kopalnia mając własny prąd i ciepło oszczędza wiele milionów złotych rocznie i dodatkowo przestaje ponosić koszty zagospodarowania odpadów górniczych. Obieg wodno-mułowy staje się tylko wodnym i znika bariera skuteczności płukania na zakładach wzbogacania (ZPMW). W końcu można zastąpić drogą technologię wzbogacanie w cieczy ciężkiej dużo tańszą pulsatorów powietrznych.

Jakby nie było dość zdumiewających informacji wykonano próby przepalania innych odpadów górniczych zawierających tylko niewielki udział części palnych np. skała płona czy przerosty. I ponowne zdziwienie. Wprawdzie niska koncentracja węgla nie pozwala na wyprodukowanie poważnych ilości ciepła nadwyżkowego – po auto termice – ale wystarczającą do przemiany termicznej odpadu w kruszywo budowlane. Skała płona staje się kruszywem przypominającym keramzyt o dobrych właściwościach puculanowych (wiążących). Koszt przetworzenia jest niski po ciepło pochodzi z samego odpadu. Zaś morfologia minerału zmienia się w korzystnym kierunku. Oznacza to, że ponownie zamiast odpadu uzyskujemy produkt handlowy jakim jest kruszywo.

Technologie mułowe czekają na odpowiedź

Kiedy twórcy technologii złożyli propozycje krajowym spółkom górniczym odzew był żaden. Cisza trwa od trzech lat. To jest siła sektora. Co się stanie, gdy kolejna dekoniunktura na rynku węgla uderzy w portfel górnictwa, a społeczeństwo powie do wyciągniętej po pieniądze ręki…..ZRÓB TO SAM.

Mojemu autorytetowi z lat dzieciństwa śp. Adamowi Słodowemu poświęcam.  Andrzej Laskowski