VYUŽITIE A OCHRANA ZEMSKÝCH ZDROJOV

Transcript

1 FAKUTLA BANÍCTVA, EKOLÓGIE, RIADENIA A GEOTECHNOLÓGIÍ TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH VYUŽITIE A OCHRANA ZEMSKÝCH ZDROJOV DOČASNÉ VYSOKOŠKOLSKÉ TEXTY (SKRIPTÁ) KOLEKTÍV AUTOROV KOŠICE 2006

2 UHLIE Klasifikácia Ulie patrí do skupiny kaustobiolitov. Kaustobiolity alebo prírodné fosílne palivá sa vyskytujú v prírode ako nahromadenie odumretej organickej látky (označuje sa ako nekromasa). Kaustobiolity delíme na dva rady: uhoľný a uhľovodíkový. Kaustobiolity Uhoľný rad Uhľovodíkový rad Rašelina Hnedé uhlie Čierne uhlie Antracit Uhoľné plyny Bitumenózne bridlice Asfalt Ozokerit Ropa Zemný plyn Kaustobiolity ako nerastná surovina majú spoločné znaky, ktorými sa líšia od ostatných nerastných surovín, a to: 1.Vznikli odumretím organizmov a ich premenou a tvoria ich v zásade štyri biogénne prvky - C, H, O, N (obr.č.1). 2.Vznikli na povrchu, prevažne vo vodnom prostredí, kde bola organická látka prekrytá ďalšími nánosmi sedimentov, ochraňujúcich nekromasu pred úplnou deštrukciou. Zmeny smerujúce k vyššej kvalite prebiehali až pod povrchom vo väčšej hĺbke. 3.Existujú v tuhej, emulzno-disperznej (kvapalina emulgovaná v plynnej fáze), kvapalnej a plynnej fáze. Pestrosť fáz podmieňuje veľkú pestrosť ložísk, na ktorých sa vyskytuje buď jedna, alebo viac fáz. 4.Charakteristickou vlastnosťou kaustobiolitov je schopnosť horieť a vydávať pritom tepelnú energiu. Zloženie východiskovej organickej látky (biomasy) a stupeň jej premeny určuje kvalitu a chemickotechnologické vlastnosti suroviny. Nahromadená nekromasa sa mení na prírodné fosílne palivo buď uhoľnením, alebo bitumenizáciou. Uhoľnenie postihuje prevažne odumreté vyššie rastliny. Proces uhoľnenia delíme na rašelinenie a hnitie, prebiehajúce na povrchu alebo tesne pod povrchom (biochemická fáza), a preuhoľňovanie, prebiehajúce vo väčšej hĺbke, niekedy až niekoľko tisíc metrov (geochemická fáza). Produkty preuhoľnenia Všeobecne rozlišujeme štyri štádiá preuhoľnenia: porašelinné, hnedouhoľné, čiernouhoľné, antracitové. Každé štádium preuhoľňovania má tri fázy, ktoré označujeme predponami hemi-, orto- a meta-. Toto poradie určuje aj kvalitu. Porašelinné štádium sa prejavuje veľmi uhoľnatou rašelinou (subhumitom) s obsahom vody menej ako 75% a s obsahom uhlíka viac ako 60%. Typický je vysoký obsah gélov (biochemické gélovatenie). Hnedouhoľné štádium má najslabšie preuhoľnený typ - hnedouhoľný hemityp - lignit. S rastúcou hĺbkou v zvislom profile hnedouhoľného sloja klesá obsah vody v uhlí - Schürmanovo pravidlo. V prípade hnedouhoľných hemitypov je úbytok asi 4% na 100 m, pri ostatných typoch asi 1%. Smerom k metafáze sa stráca drevitý vzhľad uhlia a zvyšuje sa lesk i páskovanosť uhlia. Páskovaná textúra znamená silné stlačenie rastlinných zvyškov. Čiernouhoľné štádium sa vyznačuje ďalšou homogenizáciou uhlia, rastom podielu uhlíka a úbytkom prchavých látok (Hiltovo pravidlo). V hemifáze je ešte výrazná páskovanosť (odlíšenie lesklých a matných pásikov je celkom výrazné) a sú dobre zachované spóry tmavej farby. Uhlie má vysoký obsah látok, z ktorých možno deriváciou získať prírodné uhľovodíky. V čiernouhoľnej ortofáze sa lesk matných i lesklých pásikov vyrovnáva. Spóry a pletivá blednú, klesá obsah kyslíka a nadmerne sa uvoľňuje metán (až 200 litrov na 1 kg uhlia) a uhlie tohto typu je jeho veľkým producentom. Preto s postupom ťažby ortofázového typu uhlia narastá i množstvo uvoľňovaného plynu a nebezpečenstvo explózie. V čiernouhoľnej ortofáze nastáva pri obsahu prchavých látok od 28 do 29% rýchla zmena kvality, t.j. preuhoľňovací skok (Stachov skok). V metafáze sa páskovanie stráca a uhlie sa vzhľadom podobá antracitom. Antracitové štádium sa delí na antracitovú a metaantracitovú fázu, pričom tento úsek preuhoľnenia sa nazýva antracitizáciou. Antracit je jednoliata, veľmi lesklá látka. Obsah prchavej horľaviny klesá na 3%, obsah uhlíka stúpa až na 91%. Niektoré metaantracity, podobne ako grafit, sa už slabo otierajú o prsty. Treba poznamenať, že svetovou komoditou (tovarovou položkou) je iba čierne uhlie. Je to dané kvalitou uhlia (výhrevnosť, obsah vody, popola), čím u hnedého uhlia klesá užitočná hmotnosť (obsahuje priveľa balastu), čo je dôležité pri doprave. Preto sa odporúča jeho zúžitkovanie v blízkosti jeho výskytu. Zloženie uhlia Hlavnou zložkou všetkých druhov uhlia je uhlík (C), jeden zo základných chemických prvkov v zemskej kôre. Jeho pomerné množstvo v nej je nepatrné - len 0,1%, čomu odpovedá 11. miesto. Napriek tomu je hlavnou zložkou celej ústrojnej (živej) prírody (uhlie, ropa, asfalt, zem. plyn, atď.). Každý druh uhlia sa skladá z organickej hmoty (horľavina), z popolovín a vody. 1

3 Voda v uhlí je trojaká: 1. konštitučná, 2. hydroskopická, 3. voľná. Voda voľná (hrubá, vonkajšia a primiešaná), ako aj voda hydroskopická sa z uhlia dá odstrániť, a to pri teplote C. Voda konštitučná je viazaná a ostáva v palive, pričom zhoršuje výhrevnosť. Na odparenie vody 20 C teplej je potrebné 0,25 MJ.kg -1 spaľovacieho tepla. Preto na každé 1% vody v palive je potrebné túto hodnotu zo spaľovacieho tepla odrátať. Z horľaviny sa dajú rôznymi chemickými cestami získať organické zlúčeniny, a to: uhľovodíkové frakcie od ľahkých uhľovodíkov benzínového typu až po najťažšie dehty. Ich chemický charakter je rovnaký ako u ropy, takže sa dajú využiť na tie isté účely: výroba benzínov, motorovej nafty, parafínov, ľahkých i ťažkých olejov a asfaltických hmôt. Ďalej sú to vodné frakcie (rozpustné zlúčeniny), ktoré vznikajú tepelným rozkladom uhlia. Je to predovšetkým čpavok, určité množstvo sírnych látok a široké spektrum organických zlúčenín typu fenolov, ketónov a ďalších polárnych látok. Spracovaním čpavkových vôd sa dá získať čistý čpavok a dusíkaté hnojivá. Lignit, najmä z bane Záhorie (ďalej BZ) obsahuje 20-25% humínových kyselín, ktoré sa dajú získať technologickou separáciou. V budúcnosti sa môže na získanie huminokyselín využiť ložisko Pukanec, kde ich obsah je zatiaľ najvyšší v Slovenskej republike, a to 27-30%. Obsah chemických prvkov a nerastných látok v uhlí: Nerastné látky, obsiahnuté v popole sa delia na dvojaké: - látky vlastné, ktoré obsahovalo už pôvodné rastlinstvo, - látky cudzie, ktoré sa do uhlia dostali z okolitých hornín. Ďalej sú to látky primiešané, ktoré sa do uhlia dostali pri dobývaní a neboli úpravou odstránené. Väčšiu časť popolovín tvoria látky cudzie a primiešané. Obsah síry závisí od mineralizácie uhlia a vyskytuje sa v uhlí v štyroch formách, z toho 3 sú spaliteľné: a) síra pyritická, b) síra elementárna-prvková, c) síra organicky viazaná. Nespaliteľná síra je vo forme sulfátov (minerálnych solí), ktoré tvoria časť popolovín. Fosfor v uhlí je vždy škodlivou prímesou, hlavne v čiernom uhlí, nakoľko znižuje kvalitu koksu pre výrobu železa Za škodlivý (z hľadiska odpadov) je považovaný taktiež vysoký obsah popolovín, čo je paradox, pretože to platí iba pre spaľovanie. Totiž pre vysoký obsah minerálov a stopových prvkov, ako aj obsah vzácnych kovov a prvkov zemín raz môže byť popol dôležitou surovinou. Zásoby uhlia Zásoby uhlia vo svete Uhlie je významnou strategickou nerastnou surovinou, ktorá sa využíva predovšetkým v energetike, pri výrobe elektrickej energie a tepla. Významný je podiel využívania uhlia aj v metalurgii, chemickom priemysle, poľnohospodárstve a pod. Štúdia World Coal Institute 1996 udáva nasledovné členenie spotreby uhlia: výroba energie a diaľkové kúrenie 56%, miestne kúrenie, verejné služby, poľnohospodárstvo a doprava 15%, cementárne a ďalšie priemyselné využitie 17% výroba železa a ocele 12%. Tabuľka č.7: Overené svetové zásoby uhlia ku koncu roka 1996 Antracit Hnedé uhlie Podiel na svet. Pomer zásob Krajina a čie rne uhlie a lignit SPOLU zásobách k ťažbe (M t) (M t) (M t) (% ) Sev. Amerika ,2 239 Lat. Amerika ,0 261 Európa ,2 184 SNŠ ,4 500 Afrika ,0 286 Ázia ,2 152 SVET spolu ,0 224 Obrázok č. 3: Evidované ložiská hnedého uhlia a lignitu na Slovensku Legenda: 1 Nováky, 2 Cígeľ, 3 Handlová, 4 Modrý kameň, 5 Ľuboriečka, 6 Žihľava, 7 Horné Strháre, 8 Červeňany, 9 Štúrovo, 10 Gbely, 11 Kúty, 12 Štefanov, 13 Lakšárska Nová Ves, 14 Beladice, 15 Pukanec, 16 Kosorín, 17 Hnojné 2

4 Zdokonalené technológie spaľovania tuhých palív. Spaľovanie uhlia sa v minulosti prevádzalo v práškových a hlavne roštových kotloch, kde bola účinnosť spaľovania nižšia (okolo %), ale s veľkým uvoľnením emisíí v kg.gj -1 podľa druhu paliva: Pre spaľovanie v práškových kotloch sú požadované tieto akostné znaky paliva: výhrevnosť 6,5 13 MJ.kg -1 obsah vody % obsah popola % obsah síry 0,6 3,5 % Možnosti spracovania a využívania hnedého uhlia Hnedé uhlie a lignit sú chudobnejšie na uhlík, naproti tomu bohatšie na plynné aj minerálne zložky. horľavina + popol + voda = 100 (% váhových jednotiek). Horľavina je nositeľom energetického obsahu uhlia (prchavá, neprchavá). Využívali ju už pred a počas II. svetovej vojny na výrobu svietiplynu, koksu ale aj motorovej nafty. Zahrievanie za neprístupu vzduchu (obr.č.7). Pri teplotách okolo 100 o C sa uvoľňuje časť vody (voľná) a absorbované plyny. Do 300 o C sa z hnedého uhlia uvoľňuje podstatná časť vody a určité množstvo plynov, hlavne oxidu uhličitého, čím odchádza najmä kyslík, veľmi malé množstvo dusíka a oxidu uhoľnatého. Ďalším ohrievaním v rozmedzí o C pokračuje odštepovanie viazanej vody a kyslíka a začínajú sa objavovať horľavé plyny (metán). Do tejto teploty odchádzajú iba balastné nehorľavé látky. Nad 350 o C nastáva vlastný rozklad uhlíkatej zložky, začínajú sa uvoľňovať horľavé plyny, pary uhľovodíkov a dechty, ktoré ako plynná fáza odchádzajú. Najväčšiu produkciu pár uhľovodíkov a dechtov, ktoré po schladení dávajú kvapalnú frakciu, je možné získať pri teplote okolo 600 o C. Pri vysokých teplotách (1 000 o C) sa väčšina produktu uvoľňuje vo forme plynu a ich množstvo po prekročení teploty 800 o C rýchle klesá. Pokiaľ ide o pevný podiel, vzniká v súvislosti s uvoľňovaním plynu a pár pórovitý zbytok, ktorý pokiaľ teploty zahriatia neprekročili asi 600 C, sa označuje ako nízkoteplotný koks (polokoks), pri zahriatí na teploty vyššie (až o C a viac) ako koks. Vyššie teploty spôsobujú rozklad uhlia, ktorého výsledkom je plynný podiel a tuhý zbytok. Ochladením týchto plynov a pár vzniká kondenzát, ktorý sa skladá z uhľovodíkovej a vodnej frakcie. Ich chemický charakter je totožný s frakciami horľavín, ktoré sme spomínali v časti zloženie uhlia, čiže - pri uhľovodíkových frakciách je rovnaký ako u ropy: benzíny, motorová nafta, parafíny, ľahké a ťažké oleje i asfaltické hmoty. Ďalej sú to vodné frakcie, rozpustné zlúčeniny, ktoré vznikajú tepelným rozkladom uhlia. Je to predovšetkým čpavok, určité množstvo sírnych látok a široké spektrum organických zlúčenín typu fenolov, ketonov a ďalších polárnych látok. Spracovaním čpavkových vôd sa dajú získať čistý čpavok a dusikaté hnojivá. Obrázok č. 7: Schéma procesu zahrievania uhlia bez prístupu vzduchu Hnedé uhlie Voda (okrem konštitu čnej), absorbované plyny Viazaná voda, za čína CH 4 > 100 C C C Pary uh ľovodíkov, dechty > 600 C Plynný podiel, vykurovací plyn Po ochladení kvapalná frakcia, kondenzát Pary ťažkých uh ľovodíkov a dechtov, vä čšie množstvo plynu Pevný zostatok polokoks Uh ľovodíková Vodná C Maximálny vý ťažok plynu Benzín, motorvá nafta, parafín, ľahké a ťažké oleje, asfaltové hmoty Čpavok, dusíkaté hnojivo Uvo ľnenie väčšiny produktu vo forme plynu Pevný zostatok koks 3

5 Tuhý zbytok (polokoks) je pórovitý materiál s veľkým merným povrchom vhodný pre ďalšiu chemickú úpravu. Procesom sa získa bezdymové palivo (polokoks) 42%, významné množstvo ropnej látky - 13%, 15% čpavkovej vody a 30% plynu. Zahrievanie uhlia za prístupu vzduchu, spaľovanie. Do teplôt okolo 400 o C prebieha proces ako bez prístupu vzduchu. Po prekročení tejto teploty sa uvoľňované plynné zložky zapaľujú a postupne horí aj pevný podiel paliva. Ako vyplýva z predošlého, je vlastne prchavá horľavina tvorená rovnakými látkami ako ropa, teda súčasné spaľovanie uhlia je podobne hospodárne ako keby sa vykurovalo ropou. Spaľovaním uhlia sa pri 500 o C štiepi dvojsulfid železa (FeS 2 ) zo síry pyritickej a uvoľňuje sa elementárna síra. Síru je možné po ochladení získať v pevnom stave a vzniknutý FeS je výrazne magnetický. Účinnosť odstránenia pyritickej síry pri ohreve nad 600 o C je asi 30%. Nad 600 o C pokračuje aj štiepenie pevnejších väzieb síry. Odpady z uhlia. V súčasnej dobe je vyvinutých mnoho technológií pre využitie odpadov zo spracovania a využitia uhlia pri šetrení životného prostredia. Niektoré odpady majú uplatnenie v stavebnom priemysle na výrobu tehál, panelov, pri stavbe ciest a diaľníc, pri výrobe cementu, v hutníctve a poľnohospodárstve. Pri využití uhlia v energetike sa znižuje tvorba NO x najmä znižovaním maximálnej spaľovacej teploty. Podobne sa znižuje obsah síry úpravou pred spaľovaním, pri ktorej je uhlie zbavené spaliteľnej síry, druhá cesta je v odstránení vzniknutých oxidov síry zo spaliny chemickou cestou. Také emisie sa odlučujú v tkaninových filtroch a elektrostatických odlučovačoch. Zo strusky je možné vhodnou úpravou vyrábať vysokokvalitné prepenené porosilikáty alebo minerálne vlákna typu sklenej vaty. To by bol lacný zdroj pre tepelné, izolačné a konštrukčné materiály podobné pemze. Stopové a vzácne prvky vyskytujúce sa v uhlí a dostávajúce sa do popolovín je možné využiť vo forme niektorých nových materiálov: nové materiály vynikajúcich pevnostných, mechanických, žiaropevných, pamäťových a ďalších vlastností, nové materiály pre jadrovú a fúznu energetiku schopné absorbovať neutróny, nové materiály pre elektrotechniku a elektroniku, nové materiály pre využitie magnetizmu umožňujúce znížiť hmotnosť motorov o 25% pri súčasnom zvýšení výkonu o 100%, nové materiály pre netradičné zdroje energie solárnu, vodíkovú a iné, nové materiály pre optoelektronické systémy. V súčasnej dobe je pozornosť venovaná technicko-ekonomickým otázkam na využitie alebo skladovanie oxidu uhličitého ako odpadu. Oxid uhličitý sa dá recyklovať v prírodných alebo priemyselných procesoch (pri ťažbe ropy). Taktiež je tu možnosť jeho skladovania v oceánoch alebo soľných a ropných priestoroch po vyťažení zemného plynu. Z veľkotonážnych výrob, ktoré by mohli potenciálne spotrebovať veľké množstvá oxidu uhličitého sú hlavné: - výroba syntézneho plynu a z neho následná výroba metanolu, - výroba močoviny a následne jej spracovanie na fenolformaldehydové živice a melamín. Väčšina reakcií oxidu uhličitého je silne endotermická a ich realizácia vyžaduje dodávať do systému veľké množstvo energie vo forme tepla a pracovať pri vysokých teplotách, prípadne i tlakoch. Keďže väčšina energie či už elektrickej alebo tepelnej sa v podmienkach SR (ale aj celosvetovo) získava spaľovaním fosílnych palív (uhlie, ropa, zemný plyn), čím vzniká ďalší oxid uhličitý, nie je to zatiaľ výhodné. Možnosti využitia popolčeka Využitie popolčeka v cestnom staviteľstve je pomerne obtiažne z dôvodu jeho premenlivých vlastností. Na vlastnosti popolčekov má veľký vplyv pôvodné mineralogické a petrografické zloženie spaľovaného uhlia, teplota spaľovania, ale aj rýchlosť ochladzovania popolčekových zŕn. Spaľovaním pri teplote 1500 ± 200 o C dochádza k rôznym chemickým a fyzikálnym premenám minerálov, čím sa popolček stáva materiálom, zloženým z častíc s rozdielnymi fyzikálnymi, mineralogickými a chemickými vlastnosťami. Snahy o využitie popolčeka boli v hľadaní spôsobu jeho použitia v konštrukciách cestných vozoviek. Tu sa hľadali tieto spôsoby použitia popolčeka: vo funkcii výkonnej tepelnoizolačnej vrstvy, ako materiálu pre podkladovú vrstvu vozoviek, spevnenú cementom, vo funkcii spojiva alebo prímesi ku kamenivu. Vo funkcii výkonnej tepelnoizolačnej vrstvy popolček čiastočne nahrádza štrkopieskový podsyp klasickej vozovky. Popolčeková izolačná vrstva spomaľuje zamŕzanie a bráni nebezpečným výkyvom teploty v oblasti cestnej pláne. Táto skutočnosť umožní navrhovať vozovky s vrstvou neupraveného popolčeka, ktoré by boli tenké, nenáročné na nedostatkové materiály a na technologické zariadenia. Podmienkou je, aby popolček bol nenamŕzavý. Najčastejší spôsob využitia popolčeka v cestnom staviteľstve je jeho použitie v stabilizovaných podkladoch. V stabilizácii je možné použiť popolček vo funkcii spojiva alebo prímesi ku kamenivu. Aktívny popolček môže čiastočne nahradiť cement, v prípade vysokej aktivity môže úplne nahradiť spojivo. Popolčeky, použité vo funkcii spojiva, musia vyhovovať požiadavkám noriem STN popolček pre stavebné účely a STN popolček ako aktívna zložka do betónu. Častejšie využívame popolčeky v stabilizáciách vo funkcii prímesi ku kamenivu, ako náhradu za jemné častice kameniva. Popolček priaznivo ovplyvňuje spracovateľnosť zmesi, znižuje hydratačné teplo a spomaľuje rýchlosť jeho vývinu. Zvyšuje odolnosť zmesi proti chemickým účinkom a agresívnym vodám, najmä síranovým. Pre takúto úpravu sa 4

6 musí použiť popolček suchý, skladovaný u výrobcu v zásobníkoch. Popolček nesmie obsahovať nečistoty, ako je roztavená troska, hlina, úlomky tehál, dreva, kovových predmetov, tkaniny a pod. Možno konštatovať, že popolček má vplyv na pomalší nárast pevnosti zmesí v tlaku v závislosti na čase. V porovnaní s pevnosťami cementových stabilizácií bez popolčeka, sú pevnosti cementových stabilizácií s popolčekom nižšie. Spomalenie nárastu pevnosti má však kladný vplyv na tvorbu zmrašťovacích trhlín počas tvrdnutia zmesi a nižšie pevnosti sú v súlade s požiadavkami normy pre tieto úpravy. Jednou z možností využitia popolčekov je aj príprava syntetických zeolitov, ďalšie využitie uhlia je možné v oblasti poľnohospodárstva, konkrétne využitie lignitu na výrobu hnojív. Lignit obsahuje až 80% organickej látky, ktorá v dostatočnej miere nahrádza v pôde humus. Lignit zapracovaný do pôdy okrem jej skyprovania, preberá funkciu absorbenta schopného naberať a udržiavať vlhkosť a zároveň nadväzovať a postupne rozpadom uvoľňovať látky potrebné k výžive rastlín. Zo slovenského uhlia ja najekologickejšie uhlie z bane Záhorie. Pre použitie v poľnohospodárstve je pripravená experimentálna výroba substrátu pod obchodným názvom Ekofert o zrnitosti 0 až 10 mm. Humínové kyseliny ako aktívna zložka substrátu umožňujú kvantitatívne využitie dusíka v pôde (doteraz iba 50%). Zároveň umožňuje fixáciu vzdušného dusíka vo všetkých poľnohospodárskych plodinách, čím sa znižuje spotreba dusíkatých hnojív. Z ekologického hľadiska výhodnosť využívania lignitu v pôde je v jeho schopnosti znižovať obsah dusičnanov blokovať a stabilizovať v pôde už prítomné zvyšky toxických kovov. Je vhodný tiež pre melioračné zúrodňovanie pôdy a ochranu vodných zdrojov. Lignit je taktiež vysoko aktívny pri sorbovaní a následne pri fixovaní ťažkých a toxických aniónov a katiónov chemických prvkov. Iné možnosti chemického zušľachtenia uhlia Humínové kyseliny, vlastnosti a použitie Humínové kyseliny sú nestabilné a za teplôt vyšších ako 100 C dochádza k štrukturálnym zmenám. Vyznačujú sa veľmi dobrými absorpčnými a ionovýmennými schopnosťami. Najčastejšie sa vyrábajú vo forme vodorozpustných alkalických humátov (Na +, K +, NH 4 ). Využitie humátov je rozsiahle v týchto oblastiach: v poľnohospodárstve pre úpravu štruktúry pôdy, protispekavú úpravu hnojív, úpravu semien pred výsadbou; v keramickom priemysle pre zlepšenie tekutosti, lignitové stekucovadlo pre vrtné kvapaliny, pre zníženie vlhkosti keramických materiálov; v geologickom prieskume pre zvýšenie stability vrtných výplachov, nitrohumáty sa používajú na prípravu polymérnych disperzných vrtných výplachov; v hutníckom priemysle v procese aglomerácie, v procese zrážania zlata z hydrometalurgických roztokov; v chemickom priemysle pri výrobe organických kyselín, pri úprave polymérov, zvyšovaní stability PVC; v kozmetickom priemysle; vo veterinárnej medicíne. MAGNEZITY Klasifikácia Nerast monominerálna hornina MgCO 3. Názov, známy už v staroveku, je odvodený podľa oblasti Magnézia v Malej Ázii. Patrí do skupiny uhličitanov. Obsah MgO : CO 2 býva v pomere 47,6 : 52,4. Kryštalizuje v trigonálnej sústave a najčastejšie je romboedrický, hojné sú hrubozrnné agregáty a porcelánovité metakoloidné masy. Je bezfarebný, číry, biely, svetlý, žltkastý, sivý, hnedý až načernastý. Má sklenený lesk, je priehľadný, priesvitný až nepriehľadný. Opticky je zhodný s vápencom. Má silne negatívny dvojlom. Tvrdosť je 4 až 4,5. Je krehký, štiepateľný podľa romboedra (1011). Špecefická hmotnosť 2,9 až 3,12. Ťažko sa makroskopicky odlišuje od dolomitu, ankeritu a iných uhličitanov. Pred dúchavkou puká, plameň nefarbí, v kyselinách sa rozpúšťa len po zahriatí. Magnezit spravidla obsahuje prímesy sideritu FeCO 3 a aragonitu CaCO 3, potom sa stáva horninou. Škodlivými prímesami pre jeho ďalšie spracovanie sú aj oxid kremičitý SiO 2 a vápno CaO. Max. hodnota týchto prímesí je 6%. Slovenské magnezity sú zrnité až hrubozrnné a majú sivú farbu od ílovitých prímesí. Výborne sa hodia pre železiarstvo. Ložiská magnezitu Vo svete patria medzi najbohatšie náleziská: Rakúsko Kraubath, Sunk, Oberdorf, Veitch, Breitenau Bývalé ZSSR Chalibovské a Satkinské ložisko India okolie Madrásu USA Kalifornia, ložisko Cosat Ranges, štát Washington Ložiská v Grécku, Juhoslávii, Mandžusku, Kórei a iné Slovensko patrí medzi krajiny s najbohatšími ložiskami a najväčšími zásobami magnezitu vo svete. Pás ložísk magnezitu sa tiahne oblúkovite juhovýchodným Slovenskom v dĺžke cca 150 km medzi Košicami a Lučencom.(mapa) Väčšina ložísk priemyselného významu je v západnom krídle ložiskového pásu (Podrečany Ochtiná). Vo východnom krídle sa nachádza jediné významné ložisko-košice. Všetky magnezitové ložiská sú viazané na karbón. Celé pásmo na povrch vystupujúcich výskytov magnezitových ložísk tvorí stratigrafický horizont charakteristický podložnými i nadložnými klastickými sedimentami. Vo všetkých výskytoch má magnezit veľmi podobné vlastnosti. Hlavnou zložkou 5

7 ložiskovej výplne sú hrubozrnné, strednozrnné a jemnozrnné magnezity. Farba magnezitu je veľmi premenlivá a závisí od charakteru prímesí. Odtiene sú od bielej po sivočiernu a od žltohnedých až po hnedé. Osobitne treba spomenúť výskyt kryptokryštalického magnezitu pri Hodkovciach, viazaného na ultrabázické horniny. Ide však o priemyselne bezvýznamný výskyt. Z technologického hľadiska možno magnezit rozdeliť na typ kremičitý a vápenatý. Do vápenatého sú zaradené ložiská, ktoré majú CS modul väčší ako 2 (pomer CaO:SiO 2 ) a typ kremičitý, keď CS modul je menší ako 2. Ložisko Dúbravský masív Ložisko Dúbravský masív je tvorené komplexom magnezitových telies Dúbrava, Miková a Jedlovec. Je dominantným magnezitovým ložiskom na slovensku a patrí medzi najväčšie ložiská v Európe. Karbonátové teleso, ktoré je nositeľom magnezitových telies, sa tiahne v dĺžke 4500 m s pravou mocnosťou až 600 m. Úklonná dĺžka nie je známa, ale presahuje 1500 m. Z hľadiska kvality je najvhodnejším typom jemno až hrubo kryštálový rekryštalizovaný magnezit sivej farby. Podľa výpočtu zásob z roku 1967 zásoby na ložisku predstavovali 500 miliónov kt. Po zmene kondičných parametrov v roku 1976 sa vylúčili zásoby s vyšším obsahom Fe 2 O 3, ktorý znižuje kvalitu žiaruvzdorných výrobkov, a výsledkom bolo zníženie zásob na tri pätiny pôvodne vypočítaných zásob. Ložisko Košice Je to najvýchodnejšie zistené ložisko magnezitov vo vrchnokarbónskych horninách. Geologické zásoby magnezitu na tomto ložisku sú druhé najväčšie na Slovensku. Nachádza sa na SZ okraji mesta. Tektonikou je ložisko rozdelené na tri časti (od západu na východ): Bankov, Banisko, Medvedza. Úprava magnezitovej suroviny Obrázok č. 10: Schéma úpravy magnezitovej suroviny v Lubeníku Úprava suroviny v Lubeníku Vyťažený magnezit z hlbinnej bane (1) je drvený v hrubom drviči (2) a upravovaný separáciou v ťažkých kvapalinách (3), kde je od magnezitu separovaný vápenec a dolomit na báze rozdielov objemových hmotností minerálov. Z háld (4) je surovina dopravovaná buď do šachtových pecí (6), alebo rotačnej pece (ďalej RP) (5). Sinter z týchto pecí je dopravovaný do zásobníka (9), odkiaľ je cez systém drvičov a sít (10) separovaný podľa zrnitosti do zásobníkov. Takto roztriedený prechádza do baličky (19) a z nej expedovaný väčšinou v tzv. big bagoch na ďalšie spracovanie. V prípade Lubeníka je sinter do tehál (produkt šachtových a rotačných pecí) dopravovaný (12) priamo zo zásobníkov do prípravne hmôt tzv. zmiešavače (13,14). Do týchto sú zároveň dopravované prísady (Al, Cr, aditíva) z úpravne prísad (11). Magnezitové tehly sú hydraullicky a mechanicky lisované (15). Surové tehly sú sušené (16) a vypaľované v tunelovej peci (17) pri teplote vypaľovania 1550 C. Odtiaľ sú opäť cez baličku odosielané na export. Celý systém úpravy suroviny je prehľadne znázornený na obrázku č. 10. Vyrábané druhy magnezitových tehál: magnezitové, magnezit chrómové, chróm magnezitové a magnezit spinelové. Po označení tovarov sú tehly balené a odosielané (18) železničnou, alebo kamiónovou dopravou. Možnosti využitia magnezitov Výroba žiaruvzdorných materiálov Vplyvom nových technologických postupov sa sortiment výrobkov zväčšil a je predstavovaný týmito hlavnými skupinami výrobkov: 1. tehliarske magnezitové slinky 2. oceliarske slinky 3. magnezitové, magnezitchrómové a chrómmagnezitové múčky 4. ubíjacie a torkretovacie hmoty Tehliarske magnezitové slinky Tvoria skupinu bázických žiaruvzdorných materiálov dôležitú z hľadiska výroby bázických stavív v závodoch v Lovinobani a Lubeníku. Vývoj spočíval v zvyšovaní chemickej čistoty, t.j. obsahu MgO v spojení so znižovaním podielu nežiadúcich sprievodných zlúčenín (najmä SiO 2 a CaO) a zvyšovaní objemovej hmotnosti. Slinky špeciálnej kvality sú vhodné najmä na výrobu niektorých špeciálnych druhov bázických tehál, ako napr. vysokohutné magnezitové tehly s priamou väzbou periklas periklas, príp. periklas spinel, tehly odolné voči náhlym 6

8 zmenám teplôt a bázickým troskám, veľkorozmerové a tvarovo komplikované tvarovky pre miešače na surové železo, odpichové tvarovky a pod. Oceliarenské magnezitové slinky Tvoria skupinu výrobkov, ktoré možno rozlišovať z hľadiska rozdielneho chemického a granulometrického zloženia, ako aj ich ďalšej úpravy. Táto skupina výrobkov sa používa v prevažnej miere v oceliarskom priemysle na zhotovovanie pôd hutníckych pecí a na ich opravy. Rotafrit - obchodný názov pre skupinu kalciumferitických magnezitových slinkov označovaných CM III a používaných v našich oceliarňach ako základný materiál pre opravy a zhotovovanie pôd oceliarenských pecí. Vzhľadom na jeho chemické zloženie obsah MgO min 72% a vhodné obsahy oxidov Fe má zvýšenú pripekaciu schopnosť. Pri opravách pôd oceliarenských pecí nie je preto potrebné k nemu pridávať trosku. Pre zníženie prašnosti sypkých hmôt u výrobcu i spotrebiteľov sa pridáva do zmesi 2-3,5% ľahkého oleja tzv. olejované rotafrity. Používajú sa pre medzitavnové opravy oceliarenských zmesí. Do skupiny opravárenských hmôt s upravovanou granulometrickou krivkou možno zahrnúť opravárenské materiály B- zmes, RO-78 a RO-86. Magnezitové, magnezitchrómové a chrómmagnezitové múčky Na vyplňovanie škár a spájanie muriva zo žiaruvzdorných bázických tehál sa využívajú rôzne druhy bázických múčok. Vyrábajú a dodávajú sa v dvoch kvalitách: v bežnej a špeciálnej jemnomletej. Podľa účelu použitia sa dodávajú bez prísad alebo s prísadami špeciálnych chemických zlúčenín určujúcich ich ďalšie vlastnosti. Magnezitová múčka bežnej kvality je jemnozrnný magnezit o granulácii 0-1 mm. Bázické múčky s obsahom chrómovej rudy, podľa jej množstva magnezitchrómové alebo chrómmagnezitové, sa pripravujú miešaním alebo mletím zmesi magnezitových slinkov a chrómovej rudy v požadovanom pomere. Ubíjacie a torkrétovacie hmoty Torkrétovacie hmoty musia spĺňať nasledovné vlastnosti: adhézia žiaruvzdornej hmoty natorkrétovanej na povrch výmurovky hutnosť rýchlosť vytvárania a stabilita chemickej väzby spolu s jej prechodom na väzbu keramickú odolnosť voči agresívnym účinkom trosiek, mechanickému oteru šrotu, roztaveného kovu, výkyvy teplôt, atď. Tieto hmoty sa vyrábajú na suché, polosuché a mokré použitie. Najväčším spotrebiteľom je oceliarenský priemysel výroby a spracovania farebných a neželezných kovov, výroby cementu, papiera a celulózy, energetický a strojárenský priemysel. Tvarované magnezitové materiály Základným materiálom pre výrobu bázických magnezitových stavív je tehliarsky magnezitový slinok. Jeho fyzikálnochemické vlastnosti, najmä objemová hmotnosť a množstvo sprievodných oxidov vápenatých a kremičitých určujú jeho ďalšie použitie. Keď k tehliarenskému magnezitovému slinku upravenému na vhodnú zrnitosť pridáme rôzne množstvá upravenej chrómovej rudy, miešaním, plastifikovaním a pridaním malého množstva vody vytvoríme masy pre tehly: a) magnezitchrómové charakterizované obsahmi: MgO %, Cr 2 O % b) chrómmagnezitové charakterizované obsahom: MgO 25-55%, Cr 2 O % Obe tieto skupiny možno charakterizovať aj množstvom pridávanej chrómovej rudy. Tehly magnezitchrómové obsahujú 5-50 váhových percent chrómovej rudy a tehly chrómmagnezitové obsahujú váhových percent chrómovej rudy. Chrómová ruda sa pridáva v rôznych granulometrických zloženiach, napr. múčka, alebo zrno. Nevýhodou však je, že chróm v týchto hmotách sa pri vysokých teplotách stáva až 6 mocným. Takýto chróm je vysoko karcinogénny, takže v súčasnosti nastupuje trend tieto hmoty nahrádzať spinelovými hmotami. Do skupiny bázických a žiaruvzdorných stavív, obsahujúcich chrómovú rudu možno zaradiť aj: a) špeciálne periklas spinelové stavivá s prídavkom jemnomletého oxidu hlinitého b) chromitové stavivá vyrábané v prevažnej časti z granulometricky upravenej chrómovej rudy a menšieho prídavku jemnomletého magnezitu. Bázické žiaruvzdorné stavivá možno podľa typu vytvorenej väzby rozdeliť na dve hlavné podskupiny: a) stavivá pálené s keramickou väzbou b) stavivá chemicky viazané. Kaustiky Kaustiky vznikajú v spomínanej prvej fáze vypaľovania. Ich použitie je v agropriemysle, kde sú stále viac žiadanejšie. Už v minulosti boli u nás vyrábané a veľmi dobre predávané tzv. magnolizy výživné multiminerálne hrudy pre dobytok. Magnezit spolu s MgCl 2 sa používa na výrobu tzv. Sorelovho cementu na špeciálne podlahové hmoty, odolné voči kyselinám a olejom. Ďalej sa magnezit používa v chemickom priemysle, na výrobu papiera, umelého hodvábu a ako tmel k abrazívam brúsnych kotúčov. Mŕtvopálený magnezit (periklas) sa vyrába len z kryštalického magnezitu a má teplotu tavenia až 2800 C. Periklas sa používa na žiaruvzdorné výmurovky metalurgických pecí a konvertorov, cementárenských pecí a zariadení na výrobu kyseliny sírovej. Magnezit sa tiež používa vo farmaceutickom a keramickom priemysle, pri výrobe gumy a cukru. 7

9 Vplyv na životné prostredie Stále aktuálnou otázkou v blízkom okolí ložísk úžitkových nerastov, kde dochádza k ťažbe a následnému spracovaniu vyťažených surovín, je čistota ovzdušia. Znečistený vzduch priemyselnými aj prírodnými exhalátmi sa nazýva aerosól. Tento je so všetkými plynnými, kvapalnými a tuhými komponentami v priamom kontakte so živou sférou a predstavuje priame nebezpečenstvo pre život v danom regióne. V oblastiach výskytu a spracovania magnezitových surovín sú to predovšetkým tepelné technológie, ktoré dlhodobo kontaminujú tieto regióny horečnatými emisiami hlavne formou znečisteného ovzdušia. Na Slovensku je to oblasť Košíc, Jelšavy a Lubeníka. V týchto regiónoch, kde človek aj pracuje aj žije, je vplyv horečnatých škodlivých zložiek u pracujúcich v magnezitovom priemysle kombinovaný a dlhodobo sa kumulujú väčšie množstvá tejto škodliviny v organizmoch. Najväčším znečisťovateľom ovzdušia nad mestom Košice bol donedávna na severnej strane závod SMZ, približne 10 km južnejšie umiestnené VSŽ a.s. a spracovateľ magnezitu KOMAG a.s. Pri spracovaní magnezitických surovín sa takmer vo všetkých uzloch technológií vytvára tzv. primárna a sekundárna prašnosť. Najviac prachu vzniká pri výpale magnezitov v rotačných peciach primárna prašnosť. Do ovzdušia sú výškovým komínom najčastejšie emitované jemné častice amorfného aj kryštalického oxidu horečnatého. Z minerálnych komponentov sa v prachoch najviac nachádzajú amorfné kaustické substráty oxidu horečnatého, periklas (kryštalický MgO), kalcit, dolomit, magnezit, kremeň, sľuda, chlorit, ílovité minerály, rôzne druhy popola, sadzí a iné. Hlavnými zdrojmi znečistenia ovzdušia sú aj v strede Muránskej doliny magnezitové závody v Lubeníku a v Jelšave Teplej vode. Masívnu exhaláciu horečnatých škodlivín spôsobujú výškové komíny, značnú prašnosť produkujú aj ďalšie prevádzky predovšetkým úprava zachytených úletov (ich domieľanie, lisovanie, prípadne ich doprava k rotačnej peci alebo niekedy na otvorené haldové skládky). Stretávame sa tu so zvýšenou sekundárnou prašnosťou, ktorej okrem iného napomáha aj nedostatočná a nevhodná rastlinná prikrývka terénu ako v závodoch samotných, tak aj v ich najbližšom okolí. Pri vetre sa do aerosólov dostávajú vznosom sedimentované prachové častice. Tuhá fáza sa obohacuje aj o rôzne ďalšie minerálne zložky, popoly a sadze. U niektorých prachových zložiek je nepriaznivý ich tvar a štruktúra. Takéto sú pórovité častice sklovitých popolov, ktoré vo svojich vnútorných penovitých priestoroch môžu prenášať rôzne škodliviny plynného, tekutého ale aj biologického charakteru. Pretože sú ľahké, môžu migrovať na veľké vzdialenosti a škodliviny roznášať na veľkých plochách. Jednou z hlavných škodlivín sú tuhé častice s obsahom horčíka. Ich veľkosť a hlavne vhodný tvar pre polietavanie sklovitých amorfných podielov MgO im umožňuje migrovať vo vzdušninách na veľké vzdialenosti. Vdýchnutím takýchto častíc do pľúcneho orgánu sa zistilo škodlivé pôsobenie na sliznicu dýchacích ciest, pričom v hlbokých partiách pľúc dochádza k ich rozpúšťaniu a prenikaniu do ďalších orgánov. Mineralogické a morfologické vlastnosti polietavých a sedimentovaných prachov sú pre každú lokalitu charakteristické. Na Jelšavsku má v prachoch dominantné postavenie kalcit. Tepelné prevádzky spracovania magnezitu produkujú hlavne periklas a amorfné expandity a sklovité zrná horečnatých zlúčenín. Charakteristické sú kockovité stupňovité zrná periklasu, ostrohranné útvary platničkovitého kalcitu, dolomitu a magnezitu. Takéto platničkovité útvary sú prispôsobené pre dlhý transport vo vzduchu. V blízkosti prevádzok a spracovateľských závodov sa na povrchu pôd vytvárajú tzv. krusty je to vrstva stvrdnutého prášku pochádzajúceho z úletov, ktorá zabraňuje dýchaniu a prijímaniu potrebnej vlhkosti pôdy. Na Jelšavsku sa jemný prach dostáva dokonca až do spórov rastlín, čím ich upcháva až nakoniec rastliny odumrú. Pritom sa však takéto odumreté drevo v praxi vôbec nedá použiť, nakoľko ho nie je možné pre jeho tvrdosť rezať, spracovávať, dokonca sa ním nedá ani kúriť v lesoch ostáva nevyužité tvrdé, dá sa povedať ohňovzdorné drevo. Medzi nezanedbateľné vplyvy na životné prostredie patria odkaliská, z ktorých unikajú do pôdy značné množstvá ferrosilícia. Ďalším problémom je voda. Používa sa síce priemyselná voda, ktorá sa navyše recykluje, ale taktiež je tu značný prienik do spodných vôd a tým ich kontaminácia. ŽELEZO Klasifikácia Chemický prvok VIII. skupiny periodickej sústavy prvkov. Atómové číslo 26, relat. at. hmotnosť 55,847, chemická značka Fe. Je najrozšírenejší kov na Zemi, nachádza sa takmer vždy vo forme zlúčenín v nerastoch: magnetit Fe 3 O 4 (72,4% Fe) hematit Fe 2 O 3 (70% Fe) limonit Fe 2 O 3.H 2 O (48-63% Fe) pyrit FeS 2 siderit FeCO 3 (48,3% Fe) Železo je ťažký, lesklosivý kov, teplota tavenia 1539 C, teplota varu 2730 C, tvrdosť poľa Mohsovej stupnice 4,5, hustota 7,86 g.cm -3, merná tepelná vodivosť pri 25 C 0,46 kj.m -1 s -1 K -1, merná elektrická vodivosť pri 0 C 11,5 MSm -1. Pod teplotou 768 C sa stáva silne magnetické v magnetickom poli. V kompaktnom stave reaguje so suchým vzduchom až pri teplote nad 150 C. Na vlhkom vzduchu hrdzavie mení sa na svojom povrchu na oxyhydroxid železitý FeO(OH). V kyselinách sa rozpúšťa za vzniku vodíka. 8

10 Vyrába sa pražením rúd vo vysokých peciach, pričom sa získa surové železo (s obsahom asi 5-10% iných zložiek, najmä uhlíka a malým množstvom kremíka, síry, fosforu a mangánu), ktoré sa čistí a upravuje. Oceľ obsahuje 0,2-2% uhlíka. Železo s obsahom uhlíka pod 0,2% je tzv. kujné železo. Za škodlivé prímesy v rudách sa považujú kremík, zinok, meď, olovo, arzén, síra, antimón. Naopak, vítané prímesy sú: chróm, nikel, kobalt, mangán, wolfrám, molybdén, vanád. Železo ako výrobok sa používa vo forme ocelí. V praxi sa nepoužíva čisté železo, ale jeho zliatiny s uhlíkom a s inými kovmi. Železné predmety sa chránia na povrchu pred koróziou pokovovaním napr. zinkom, cínom, chrómom, niklom, alebo ochrannými nátermi a fosfatizáciou. Tabuľka č. 25: Zásoby železných rúd vo svete Ložiská železných rúd Región Miliardy ton % Rusko Svetové ložiská Južná Amerika V tabuľke č. 25 je uvedené rozdelenie zásob ložísk železných rúd vo svete. Severná Amerika Západná Európa nevenovala pozornosť veľkým ruským a ukrajinským ložiskám, Ukrajina pretože jej plne postačovali zásoby rúd v USA, Kanade, Brazílii, Austrálii, Indii a Austrália Afrike. Pri prepočte na čistý kov majú ložiská v USA, Rusku a na Ukrajine Ázia 14 8 podstatne menší potenciál kvôli nízkym obsahom železa v rude. Z tejto Afrika 6 4 skutočnosti si úprava týchto rúd vyžaduje vyššie náklady ako ostatné rudy. Európa 5 3 Ložiská na Slovensku Spolu Súčasná báza železných rúd (siderit) na Slovensku je reprezentovaná v gemerskej časti Spišsko-gemerského rudohoria dobývanými polohami v okolí obce Nižná Slaná (ložisko Manó Gabriela) a Kobeliarovo. Výskyt ložísk železnej rudy na Slovensku znázorňuje mapa na obrázku č.13. Obrázok č. 13: Evidované ložiská železnej rudy na Slovensku Legenda:1 Nižná Slaná, Kobeliarovo, 2 Rožňava, 3 Rožňava Mária, 4 Rožňava Strieborná, 5 Rudňany, 6 Poráč Zlatník, 7 Chrasť nad Hornádom, 8 Medzev Fichtenhűbel, 9 Vyhne Klokoč, 10 Vyhne okolie Ťažba železných rúd Vývoj druhov produkcie pre výrobu surového železa V roku 1960 tvoril podiel kusovej rudy 48% a v roku 1994 už len 20%. Dôvodom bolo a) zmenšenie podielu vysokokvalitných kusových rúd na celosvetovej produkcii dobývania železných rúd, b) zvýšenie nároku na kvalitu kusových rúd do vsádzky vysokých pecí. Súčasne rástol podiel prachových rúd zo 48 na 56% a peliet zo 4 na 24 %, pri náraste ťažby v západných krajinách v období rokov 1960 až 1994 na úroveň 617 mil. ton (východiskových 340 mil. t v roku 1960). Nové nemecké štúdie ukazujú, že napriek ďalšiemu znižovaniu oceliarenských produktov, v priemyselne rozvinutých krajinách bude potrebné naďalej podporovať nadťažbu a to hlavne z dôvodov zvýšených importných požiadaviek oceliarní na ďalekom východe, v Južnej Amerike a na strednom východe. Zo súčasného pohľadu sa v roku 2000 očakáva nedostatok zámorských rúd na svetovom trhu vo výške cca 19 mil. ton ročne. Tento nedostatok by mal trvať do roku Z toho vyplýva, že banské závody by mali znovu otvárať prídavné kapacity. Pre západoeurópsky oceliarenský priemysel začína byť zaujímavá otázka možnosti kooperácie aj s Ruskom a Ukrajinou a to na báze spoločne financovaných projektov. Ťažba železných rúd na Slovensku Od roku 1993 sa cenové dotácie prestali poskytovať a podnik ŽB SNV začal vykazovať stratu na hospodárskom výsledku. Po delimitácii rudného baníctva do pôsobnosti národných republík sa prehodnotilo využívanie domácich ložísk 9

11 nerastných surovín a prehodnotil sa útlmový program v rudnom baníctve. Do útlmového programu nebolo zaradené iba ložisko sideritových rúd v Nižnej Slanej. Útlm železorudného baníctva na Slovensku stav na konci roka 1996 Smolnícka Huta Fichtenhübel (závod Smolník) Fe rudy S likvidáciou sa započalo po ukončení ťažby v roku Boli zlikvidované banské pracoviská a štôlne Krištof, Krištof nový a vykonaná rekultivácia povrchu a zabezpečená úvodná štôlňa Raky. Rožňava Fe rudy S likvidáciou banského závodu, ktorý ťažil nebilančné železné rudy sa začalo v roku V súčasnosti je ukončená likvidácia banských diel Sádlovský, Štefan, Mier a Rudník. Banskými hrádzami bol oddelený dobývací priestor Mária baňa. Boli zabezpečené banské diela ústiace na povrch a ukončená rekultivácia háld. Rudňany Fe rudy S likvidáciou banských prevádzok na ťažbu a úpravu polymetalických železných rúd v Rudňanoch sa začalo v roku Boli zlikvidované banské diela, pracoviská pod zemou s výnimkou ťažby barytu, jama Západ, jama 5RP-II, Zlatník, boli zlikvidované, alebo čiastočne zlikvidované povrchové objekty a bola uskutočnená rekultivácia jamy 5RP-II a jamy Zlatník. Úprava železných rúd Úpravníctvo je súhrn technologických procesov, ktorými sa z vyťaženej nerastnej suroviny (zmesi voľných a prerastených kusov minerálov a jaloviny) získava koncentrát vhodný na predaj, alebo ďalšie zušľachťovanie. Úprava a spracovanie sideritu v Nižnej Slanej Technológia spracovania železnej rudy pozostáva z týchto úpravárenských operácií: drvenie magnetizačné praženie mokré mletie v guľových mlynoch nízkointenzitná magnetická separácia filtrácia koncentrátu zbaľovanie a vypaľovanie vysokopecných peliet Drvenie vyťaženej rudy prebieha dvojstupňovo cez čeľusťový a kužeľový drvič na podsitný podiel 20 mm. Podrvená ruda pásovou dopravou putuje do rotačných pecí, kde magnetizačným pražením dochádza ku zvýšeniu magnetických vlastností sideritu. Magnetizačným pražením pri 700 C dochádza taktiež k chemickým procesom a k vytvoreniu magnetitu. Po schladení praženca a jeho pomletí v guľových mlynoch na zrnitosť minimálne 65% pod 0,063 mm sa tzv. zliv čerpá na magnetické rozdružovanie. Magnetický podiel je vedený na filtre, nemagnetický odpad je čerpaný čerpadlami na odkalisko. Odfiltrovaný koncentrát sa dopraví do peletizácie. Postup vypaľovania vysokopecných peliet zahrňuje zbaľovanie koncentrátu, sušenie zbalkov, predohrev, vypaľovanie a chladenie. Koncentrát je zbaľovaný v zbaľovacích bubnoch, vytvorené zbalky sú triedené na valčekových triedičoch a po nich sú dopravené na tepelnú úpravu. V Lepollrošte sa surové zbalky vysušujú a predohrievajú, potom postupujú do rotačnej pece, kde sa vypaľujú pri teplote 1250 C. Vypálené pelety sa sklzom dostávajú do bubnového chladiča, kde sa ochladzujú na teplotu C. Po schladení sú transportované do železničných vagónov a odosielané do košických a ostravských železiarní. Praženie rúd Predstavuje prudké zahrievanie a tepelnú úpravu rudy v suchom stave v pražiacich peciach vyhrievaných plynmi, alebo elektricky, pričom sa okrem vody z rudy odstraňujú aj škodliviny. Praženie patrí medzi najstaršie spôsoby úpravy rúd za tepla. Pri pražení sa uvoľňuje oxid uhličitý a voda, a to s použitím lacnejšieho paliva ako je vysokopecný koks. Znižuje sa obsah škodlivých prímesí rúd (síra, arzén) a zvyšujú sa magnetické vlastnosti kovonosných minerálov pre magnetické obohacovanie rúd. Pri kalcinačnom pražení sa ruda zahrieva bez prístupu vzduchu na teplotu nižšiu ako je teplota mäknutia rudy, pričom sa odstráni chemicky viazaná voda a oxid uhličitý. Oxidačným pražením sa ruda ohrieva v oxidačnej atmosfére na teplotu nižšiu, než je teplota mäknutia rudy, v dôsledku čoho sa znižuje obsah síry a okysličuje sa základný kov. Magnetizačné praženie je úprava slabo magnetických kovových zložiek rudy na silne magnetické. Magnetické praženie je súčasťou magnetického obohacovania rúd, čo umožňuje vzájomné oddelenie jaloviny a kovonosných zložiek rudy. V praxi sa používa aj praženie redukčné, reakčné, sulfatačné a pod. Praženie rúd sa uskutočňuje v peciach šachtových, mechanických etážových a pod. Novou technológiou je tzv. fluidné praženie vo vznose, keď jemné čiastočky rudy sú uvedené do vírivého pohybu a priebeh chemických reakcií je dokonalejší a rýchlejší. Pec Zariadenie na zúžitkovanie tepelnej energie paliva na technické, alebo priemyselné účely. Vybavenie pece je rozdielne podľa potrebnej teploty, paliva, spracovanej suroviny a pod. Stavebný materiál je diferencovaný podľa výhrevnej teploty a 10

12 realizovaných chemických zmien. Pre nízke teploty vyhovuje oceľ alebo liatina, pre vysoké teploty keramické materiály alebo uhlík. Šachtová pec Je jedným z najstarších hutníckych agregátov. V podstate je to zvislá šachta obyčajne kruhového prierezu. Má oceľovú konštrukciu opretú o betónový základ. Vnútro pece je vyložené žiaruvzdorným materiálom. Oceľový plášť býva chladený vodou. Vsádzka sa zavádza do najvrchnejšej časti pece kuchty, kde sa nachádza aj odvádzač plynu a prachu. Vzduch sa zavádza do pece otvormi, tzv. formami. Najznámejšia zo šachtových pecí je vysoká pec na výrobu surového železa. Surové železo tu vzniká redukciou (odkysličovaním) kyslíkatých železných rúd. Redukčnou látkou a súčasne zdrojom tepla je čiernouhoľný koks. Troskotvornou prísadou, ktorá viaže jalovú zložku rudy je obyčajne vápenec. Hlbinná pec (šachtová) sa využíva pri technológiách s veľmi vysokou teplotou. Používa sa v oceliarstve na ohrev ingotov. Je vykurovaná tekutým, alebo plynným palivom. Vysoká pec Šachtová násypná pec, zväčša na výrobu surového železa redukciou odkysličovaním kyslíkatých železných rúd uhlíkatým palivom (obrázok č. 14). Hore má vysoká pec sadzobňu so vsádzacím zariadením, výťahom na vsádzku a s odvodmi plynu. Pod ňou je kužeľová šachta, rozširujúca sa smerom dolu, aby vsádzané suroviny (železná ruda zmiešaná s koksom a rozdrveným vápencom, ktorý pri tavení pohlcuje vznikajúcu síru a ďalšie cudzie látky) ľahšie zostupovali. Najširšou časťou je rozpor pod šachtou a pod nim sa zužujúca časť zarážka (sedlo). Spodnou časťou vysokej pece je tzv. valcová nistej. Obrázok č. 14: Schéma vysokej pece Legenda: A železná ruda, B koks, C prísady, D zásobník na dávkovanie, E nástupná rampa, F kychtový uzáver, G odvádzanie kychtových plynov, H nosná konštrukcia pece, I šachta pece, J výpust surového železa, K troskový odpad, L prívod horúceho vzduchu do pece, M, N ohrievač vzduchu, O prívod ku komínu Na výrobu špeciálnych druhov surového železa sa používajú relatívne menšie elektrické vysoké pece. V nich sa teplo získava elektrickým oblúkom medzi niekoľkými sklenenými elektródami zasahujúcimi do taviaceho priestoru pod šachtou. Elektricky sa napájajú striedavým prúdom s riaditeľným napätím V. Do elektrických pecí sa nevháňa vzduch. Vznikajúci vysokopecný plyn má veľmi málo dusíka a veľkú výhrevnosť. Siemens-Martinove pece Sú to nistejové plamenné pece s regeneračným ohrievaním vzduchu, prípadne aj plynu. Vyrába sa v nich oceľ oduhličením surového železa. Pec umožňuje so surovým železom spracovať aj železný odpad (šrot), lebo okrem skujňovacieho tu vzniká aj regeneračný proces. Palivo je tekuté alebo plynné. Podľa konštrukcie sú tieto pece pevné alebo sklopné. Sklopné pece umožňujú vypúšťať taveninu po častiach a tak vyrobiť po úprave s prísadami viac druhov ocelí. Elektrická oblúková pec Využíva teplo elektrického oblúka, ktorý vzniká medzi elektródami, alebo medzi elektródami a vsádzkou (pozri obrázok č.15). Pre vyššie výrobné náklady sa používa na výrobu ušľachtilých (legovaných) ocelí a v zlievárenstve na tavenie neželezných kovov. 11

13 Elektrická indukčná pec Pracuje na pricípe transformátora, kde sekundárne vinutie je nahradené kovovou vsádzkou, resp. Taveninou (pozri obrázok č. 16). Vsádzka sa roztaví indukovaným prúdom veľkej intenzity, ktorý svojimi elektrodynamickými účinkami súčasne vsádzku premiešava. V týchto peciach sa najhospodárnejšie tavia vysokolegované ocele. Obrázok č. 15: Elektrická oblúková pec Legenda: 1 vsádzka 2 uhlíkové elektródy 3 elektrický oblúk 4 vypúšťací otvor Obrázok č. 16: Elektrická indukčná pec Legenda: 1 vsádzka 2 cievka 3 vypúšťací otvor Využitie železa Oceľ Oceľ je technické kujné železo, ktoré obsahuje maximálne 1,76% (niekde sa uvádza max. 2%) uhlíka. Za najefektívnejší spôsob sa považuje výroba ocele v kyslíkových konvertoroch. Náklady na výrobu sú relatívne najnižšie, výrobný postup nevyžaduje náročné palivo a nie je viazaný na chemické zloženie surového železa. Kvalita vyrobenej ocele je veľmi dobrá. Vlastnosti ocele závisia od výrobného postupu, chemického zloženia, spôsobu spracovávania na polotovar a pod. Ocele sa delia na tieto základné druhy: podľa spôsobu výroby: Bessemerova, Thomasova, Martinova a elektrooceľ podľa chemického zloženia: uhlíková a zliatinová oceľ podľa účelu a spôsobu použitia: konštrukčná, nástrojová, špeciálne ocele a pod. Oceľ na odlievanie (oceľoliatina) je železo s obsahom uhlíka do 1,76% C, ktorá sa používa na výrobu oceľových odliatkov. Sú to ocele uhlíkové a zliatinové. So stúpajúcim obsahom uhlíka sa zvyšuje pevnosť (tvrdosť) ocele a zhoršuje sa jej ťažnosť a húževnatosť. Na výrobu zliatinových ocelí sa používajú tzv. legujúce prvky Mn, Ni, Cr, W, Mo, V, Ti a pod. Vplyv používaných technológií na životné prostredie Príprava aglomeračnej a vysokopecnej vsádzky Táto technológia vplýva na životné prostredie hlavne manipuláciou s jej komponentami (pozri výroba aglomerátu a surového železa). Celý proces prípravy vsádzky prebieha za studena. Jeho negatívny vplyv na životné prostredie sa teda prejavuje vo forme emisií tuhých látok (prachu) a vo forme znečistenia odpadných vôd najmä nerozpustnými látkami vo forme kalu. Pre zamedzenie prašnosti sa účinne využíva lokálne, ale i plošné zvlhčovanie vsádzkových materiálov. Komunikácie a pracovné priestory by mali byť odsávané a udržiavané v čistote. Splachovanie vodou obmedzí síce účinne sekundárnu prašnosť, na druhej strane však dochádza k silnému znečisteniu odpadových vôd nerozpustnými látkami a v dôsledku toho k zanášaniu kanalizácie. Aglomerácia železných rúd Z hľadiska ochrany životného prostredia patrí aglomerácia a najmä spaliny zo spekacích pásov k najvýznamnejším zdrojom exhalátov v rámci hutníckej prvovýroby. Vzhľadom k tomu, že proces radíme k pyrometalurgickým prebieha pri teplotách až C a je v každom ohľade dynamický, dochádza k chemickým reakciám, pri ktorých sa uvoľňuje zo vsádzky do spalín veľké množstvo pevných a plynných exhalátov. Ich kvantita závisí od zloženia aglomeračnej vsádzky. To platí najmä pre ťažké a neželezné kovy, ktoré sú prítomné v spalinách výlučne vo forme zlúčenín sulfidov, hydrátov, uhličitanov alebo oxidov. Podľa zverejňovaných údajov celkové množstvo tuhých a plynných emisií (tuhé znečisťujúce látky, CO, SO 2, NO x, ) z výroby aglomerátu predstavuje celkové špecifické znečistenie viac ako 9 kg úletov/t aglomerátu. Spaliny z aglomeračného procesu obsahujú okrem už spomínaných exhalátov i ďalšie toxické látky (Be, Co, Ni, Te, Se, Sb, Sn), avšak ich koncentrácia za bežnej prevádzky nepresahuje povolený emisný limit. Výrazné zníženie emisií ťažkých kovov a ostatných škodlivých látok je možné dosiahnuť najmä zmenou kvality vsádzkových surovín, kde však jeden z hlavných momentov zohráva ich cena, ale aj objem výroby. 12

14 Výroba surového železa Všetky vysoké pece pracujú s pretlakom vysokopecného plynu na sadzobni a tak sa určité množstvo tuhých a plynných emisií z nevyčisteného vysokopecného plynu dostáva pri zavážaní do atmosféry. Najmodernejšie typy sadzobní vysokých pecí už umožňjujú prevádzkovať aj s dprášením týchto technologicky nutných ofukov.. Nespracovaný podiel (15-50%) sa ukladá na tzv. suchej halde ako technologický odpad, ktorý je spoplatňovaný a zaťažuje náklady na výrobu surového železa. Je potrebné vedieť, že pri spaľovaní vysokopecného plyn dochádza k značným emisiám oxidu uhličitého, čo je dané jeho špecifickým zložením (priemerné hodnoty: CO 20%, CO 2 22%, N 56%, H 2 2%). Výroba ocele K značným emisiám však dochádza pri sádzaní šrotu do konertora a nalievaní surového železa. Množstvo emitovaného prachu priamo súvisí s kvalitou a množstvom šrotu vo vsádzke a s dobou jeho sádzania. K emisiám prachu rovnako dochádza pri odpichu ocele. Ďalším zdrojom plynných exhalátov je ohrev a vysušovanie nalievacích a odlievacích panví, ktorý sa prevádza pomocou atmosferických horákov koksárenským plynom. Pri tomto postupe unikajú do ovzdušia desiatky až stovky ton oxidov (SO 2, CO a NOx) a menšie množstvo tuhých úletov. Rovnakým spôsobom sa vysušujú mnohé zariadenia v celom procese výroby železa a ocele. Špecifickým problémom oceliarstva je grafit, ktorý vzniká najmä pri manipulácii s tekutým surovým železom, ktoré obsahuje viac ako 4 % uhlíka. VÁPENCE Klasifikácia Karbonátové horniny prekambrického veku tvoria asi 15% sedimentárnej litosféry všetkých štátov sveta. Najrozšírenejšie sú vápence, dolomity a horniny, ktoré svojím minerálnym zložením patria medzi vápence a dolomity. Obsah nekarbonátovej zmesi nad 10% sa prejaví v názve horniny, napríklad ílový alebo pieskový. Vápenec býva sfarbený prímesami do rôznych odtieňov: hnedý až žltý obsahuje limonit, červený - hematit, zelený - serpentin, šedý až čierny - organickú hmotu, svetlosivý jemnozrnný - ílové minerály. Častou prímesou sú rohovce, ktoré značne zhoršujú drviteľnosť a ak obsahujú opály, znižujú možnosť jeho použitia ako plnivo do betónu. Vápence používané ako vysokopercentné (nad 97% CaCO 3 ) vznikajú sedimentáciou schránok a kostier morských organizmov v plytkej teplej vode, niekedy činnosťou útesotvorných organizmov (koraly, vápnité riasy, mäkkýše a pod.) a to jednak ich priamou výstavbou útesov zo schránok, jednak vylučovaním kalcitu. V kľudnom prostredí lagún a hlbších morí vzniká vápnité bahno a z neho mikrotický vápenec, väčšinou s nekarbonátovou prímesou. Zvláštnou odrodou organogénneho vápenca na prechode k chemogénnemu je písacia krieda. Upravená plavením sa pužíva na písanie, v surovom stave má také isté použitie ako vápenec. Ťaží sa napríklad na Rujane v Nemecku. Zloženie vápencov Hlavnou horninotvornou zložkou vápencov je uhličitan vápenatý (CaCO 3 ), prevažne v trigonálnej modifikácii (kalcit), zriedkavejšie v kosoštvorcovej modifikácii (aragonit). Ak horninu tvoria dve zložky, napríklad kalcit íl alebo kalcit dolomit, zvyčajne sa pužíva klasifikácia prispôsobená priemyselným požiadavkám, v ktorej sa pod pojmom vápenec rozumie hornina obsahujúca 90 až 100% minerálu kalcitu a len 0 až 10% dolomitu, respektíve ílu. Názvy ostatných členov jednotlivých radov sú uvedené na binárnych diagramoch obrázok č.v1. Vzhľadom k mnohostrannej použiteľnosti vápencov sú akostné požiadavky značne rôznorodé. Norma STN delí vápence podľa akosti na šesť tried a platí pre vápenec upravený: I. a II trieda - vápence pre priemysel sklársky, gumárenský, chemický, hutnícky, výroba stavebných hmôt (vápno vzdušné veľmi čisté) III. trieda vápence pre priemysel cukrovarnícky, potravinársky, gumárenský, sklársky, chemický, hutnícky, na výrobu buničiny, jemnej keramiky, stavebných hmôt, na odkysľovanie vôd IV. trieda vápence pre priemysel sklársky, hutnícky, poľnohospodárstvo (kŕmne účely), na výrobu stavebných hmôt V. trieda ako IV. trieda okrem hutníctva VI. trieda poľnohospodárstvo, výroba stavebných hmôt a ďalšie priemyselné účely Prvé dve triedy platia pre vápence špeciálne upravené (ručným triedením, praním, flotáciou a pod.), ďalšie štyri triedy platia pre vápence upravované bežným spôsobom (drvením, triedením, poprípade mletím). Ložiská a ich ťažba Prehľadné údaje o ťažbe vápencov vo svete nie sú známe. Nepriamym ukazovateľom indikujúcim oblasti a objem ťažby vo svete je produkcia cementu, na ktorú sa spotrebuje väčšia časť vyťaženej suroviny. Z toho pohľadu sa na svetovej ťažbe podieľajú najmä Čína, Japonsko, USA a Rusko (spolu viac ako 40% svetovej výroby cementu). Na Slovensku sú najrozšírenejšie tmavé guttensteinské a svetlé wettersteinské vápence. Guttensteinské vápence sa ťažia napríklad v ložisku Polom pri Varíne ako surovina na hutnícke účely a na výrobu obyčajného vápna. Wettersteinské vápence sú najrozšírenejšie v severnej časti Slovenského rudohoria (pohorie Galmus a Stratená hornatina), v Slovenskom krase a na Muránskej plošine. Najvýznamnejšie ložiská sa vyskytujú v oblasti Slovenského krasu (Včeláre, Gombasek) a vo východnej časti Slovenského rudohoria (Margecany). Vo všetkých uvedených lomoch sa ťažia vysokopercentné vápence vhodné na mnohostranné použitie, napríklad na hutnícke účely, na pálenie vápna a cementu a pre potreby stavebníctva. Slovenské ložiská vápencov sú znázornené na obrázku č

15 Obrázok č. 17: Evidované ložiská vápencov na Slovensku Legenda: Vápenec vysokopercentný: 1 Včeláre, 2 Ružiná, 3 Tisovec, 4 Jaklovce, 5 Rohožník, 6 Slavec, 7 Včeláre-Dvorníky, 8 Turňa nad Bodvou, 9 Hrušovo, 10 Čachtice, 11 Dechtice-Lažteky, 12 Markušovce Vápenec ostatný: 13 Stráňavy-Polom, 14 Lietavská Lúčka, 15 Lietavská Svinná, 16 Rožňové Mitice, 17 Trenčianske Mitice, 18 Horné Srnie 19 Čachtice, 20 Ladce-Butkov, 21 Zirany, 22 Selce, 23 Kostiviarska, 24 Oreské, 25 Hosťovce, 26 Veľký Folkmár V oblasti Muránskej plošiny sa najvýznamnejšie ložisko wettersteinských vápencov nachádza pri Tisovci. Ich využitie je rozmanité, napríklad v chemickom, hutníckom a papiernickom priemysle, na výrobu vápna alebo drveného kameniva. Na Považí západne od Mojtína sa ťažia chemicky čisté biele vápence pre gumársky priemysel. V ložisku Vajarská pri Rohožníku v Malých Karpatoch sa ťažia svetlé vápence, označované v literatúre ako veternické. Vápence sú vhodné na výrobu vzdušného vápna, cementu, pre vysoké pece, cukrovary a papiernický priemysel. Ílovité vápence kriedového veku sa ťažia pri Ladcoch na Považí a používajú sa na výrobu cementu v tamojšej cementárni. Cementáreň v Hornom Srní používa na výrobu cementu pestré vápnité ílovce, označované zvyčajne ako globotrunkánové alebo púchovské sliene kriedového veku v zmesi s jurskými krinoidovými vápencami a organogénnymi brekciami. Aj cementáreň v Bystrom na východnom Slovensku používa na výrobu cementu vápnité ílovce, ktoré sa ťažia severozápadne od obce Skrabské. Ako korekčná zložka sa používajú wettersteinské vápence z Margecian. Ílovité vápence spodnej kriedy sa ťažia aj južne od Žiliny pri Lietavskej Lúčke a používajú sa ako surovina na výrobu cementu. Spodnokriedové ílovité vápence a vrchnojurské vápence (titón) sa ťažia aj v ložisku Kostiviarska a sú hlavnou surovinou na výrobu cementu v cementárni v Banskej Bystrici. Ako vápencová korekčná zložka sa používajú vápence z okolia Tisovca. Mohutný pruh vápencov sa nachádza aj medzi Ružínom a Tuhárom v okrese Lučenec. Je v ňom niekoľko lomov, v ktorých sa ťažia vápence na stavebné účely. Na dekoračné účely sa ťažia aj vrchnotriasové vápence, ktoré sa nachádzajú na Silickej planine západne od obce Silická Brezová (tzv. brezovský mramor). Avšak k najrozšírenejším dekoračným kameňom na Slovensku patria štvrtohorné travertíny. Vyskytujú sa v širšom okolí Vyšných Ružbách a Spišského Podhradia, kde sa v ložisku Dreveník intenzívne ťažia biele spišské travertíny. Medzi najkrajšie slovenské dekoračné kamene patrí tzv. levický zlatý ónyx, ktorý sa ťaží v malom lome Šikloš pri Leviciach. Využitie vápencov Vápenec sa používa v stavebníctve (výroba maltovín, rôznych druhov cementov a vápna, výroba drveného kameniva), hutníctve, chemickom priemysle, gumárenstve, v poľnohospodárstve, potravinárstve (pri výrobe cukru - na 1 tonu cukru sa spotrebuje 0,5t vápenca) a v mnohých ďalších odboroch. Vápence na výrobu vápna Vápno patrí okrem cementu medzi najdôležitejšie stavebné suroviny, aj keď sa používa vo veľkom i v iných priemyselných odvetviach. Pre vápna je preto stanovené množstvo normových predpisov s požiadavkami podľa spôsobu použitia. V zásade rozlišujeme vápno vzdušné (obyčajné, čisté a veľmi čisté), vápno hydraulické, vápenný hydrát, voľné vápno a aktívne vápno. Vápno vzdušné je v podstate oxid vápenatý (spravidla s obsahom oxidu horečnatého), vyrobený pálením vápencov, dolomitických vápencov až vápnitých dolomitov a dolomitov čistých v šachtových alebo rotačných peciach pod medzu slinutia. Podľa STN sa delí podľa obsahu MgO a účelu použitia na vápno vzdušné biele s obsahom MgO do 7%, vápno vzdušné dolomitické s obsahom MgO nad 7% a vápno vzdušné pre výrobu pórobetónu. Vápno vzdušné biele kusové I. triedy sa používa na výrobu ocele, surového železa, ferozliatin, pre stavebné účely, poľnohospodárstvo a lesné hospodárstvo, pre papiernický priemysel. Vápno vzdušné biele mleté I. triedy je vhodné pri výrobe kyseliny citrónovej, umelých vlákien, hliníka, ortuti, karbidu, pre stavebné účely, na bielenie celulózy, zmäkčovanie vody, neutralizáciu odpadov a taktiež pre poľnohospodárstvo a lesné hospodárstvo. Vápno hydraulické je maltovina, získaná pálením vápencov (alebo dolomitických vápencov) s obsahom hydraulických súčastí oxidu kremičitého, hlinitého a železitého pod medzu slinutia. Môže sa taktiež vyrábať spoločným rozomletím 14

16 vápna vzdušného so sádrovcom alebo prirodzene hydraulického s takým množstvom hydraulických prísad (vysokopecná granulovaná struska), že mu dodávajú hydraulické vlastnosti, t.j. schopnosť tuhnúť aj pod vodou. Vápenný hydrát sa vyrába vyhasením kusového vápna v priemyselnom zariadení hydrátore. Vznikne suchá prášková hmota, ktorá po zmiešaní s vodou má rovnaké použitie a vlastnosti ako vápno hasené tradičným spôsobom. Vápenný hydrát má nasledujúce výhody oproti vzdušnému vápnu: väčšia bezpečnosť pri spracovaní okamžité použitie po rozmiešaní s vodou na vhodnú konzistenciu dlhodobá skladovateľnosť v suchom prostredí bez zmeny vlastností je zvlášť vhodný na úpravu vody v čističkách odpadových vôd Voľné vápno označenie pre všetok neviazaný oxid vápenatý, ktorý je vo vápne obsiahnutý Aktívne vápno (účinný oxid vápenatý) časť oxidu vápenatého vo voľnom vápne vo forme mäkko páleného oxidu vápenatého, schopného hydratácie v danej krátkej dobe. Dobou sa rozumie čas od pridania vody do dosiahnutia maximálnej teploty vápennej kaše pri hasení stanoveným postupom. Vápence pre výrobu cementov Vápence sú hlavnými cementárenskými surovinami. Ako cementárenské suroviny sú označované prírodné i syntetické materiály, ktoré sú používané na výrobu cementárenského slinku. Výpal prebieha pri teplotách C až do vzniku nových minerálov: alitu-3cao.sio 2, belitu-2cao.sio 2, celitu-3cao(fe,al) 2 O 3.2SiO 2 a iných. Pred konečným mletím sa do vzniknutého slinku pridá sádrovec (zabraňuje príliš rýchlemu tvrdnutiu) a hydraulické prísady. Pre výrobu slinku je potrebné, aby východzia surovina mala požadovaný pomer CaO:SiO 2 :Al 2 O 3 :Fe 2 O 3. Tomu len vo výnimočných prípadoch vyhovuje jedna surovina a preto je obyčajne potrebné základnú vápnitú surovinu (vápence, slieňovce, krieda, koralové piesky a iné) doplniť korekčnou zložkou. Obsah SiO 2 sa koriguje pieskom, ílom a ílovcom, sprašou, struskou; obsah Al 2 O 3 rôznymi alumosilikátovými horninami, popolčekom alebo bauxitom; obsah Fe 2 O 3 železnou rudou, pyritovými výpražkami, struskou. Vstupnej surovinovej zmesi odpovedá zhruba hornina s obsahom asi 75% CaCO 3 a 25% ílových materiálov (cca 20% SiO 2 a 5% Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ), preto množstvo korekčných surovín len v prípade sialickej korekcie môže dosahovať až 20%, zatiaľ čo u ostatných dvoch zložiek len do 5%. Kvalitatívne znaky vápencov pre výrobu cementu podľa normy STN sú uvedené v tabuľke č. 38. Tabuľka č. 38: Kvalitatívne znaky vápencov pre výrobu cementu POŽIADAVKA OBSAH Uhličitan vápenatý min.[%] 80,0 Uhličitan horečnatý max.[%] 7,0 Kysličník manganatý max.[%] 0,3 Síra max.[%] 1,0 Kysličník fosforečný max.[%] 0,1 Alkálie max.[%] 0,5 Kremeň a rohovec max.[%] 3,0 Hydraulické prísady sú materiály, ktoré tuhnú na vzduchu i pod vodou v zmesi s vypáleným cementárenským slinkom, pričom zlepšujú objemovú stálosť hydraulických maltovín, ich chemickú odolnosť a znižujú hydratačné teplo. Z prírodných materiálov sa používajú rôzne pyroklastiká, z umelých materiálov zásadité granulované strusky a popolčeky. Množstvo hydraulických prísad v cementoch sa pohybuje od 15% (portlandské cementy) do 40% (struskoportlandské cementy) a viac (pucolánový a vysokopecný cement). Sialitické korekčné suroviny využívané v cementárňach sa ťažia spoločne s vápencami, alebo v blízkosti spracovateľského závodu. Patrí tu široká škála hornín, vo väčšine prípadov sa využívajú rôzne bridlice alebo kvartérne či tortonské íly. Medzi menej používané patria zvetraliny vyvrelín. Slovenské cementárne majú pomerne zložité podmienky, pretože lomy podchytávajú zväčša niekoľko typov vápencov a niekedy i sialitickú korekčnú zložku. Napríklad cementáreň Ladce (lom Budkov) ťaží jurské až kriedové vápence, pričom sliene a slieňovce ťaží na spodných etážach toho istého lomu. Cementáreň v Hornom Srní ťaží vysokopercentné vápence a slieňovce v lomoch Dlhé Pole, Ostrá Hora, Salaš. Lietavská Lúčka ťaží v lomoch Polomec a Svinná. Banskobystrická cementáreň ťaží vápence z lomu Tisovec len ako doplnok hlavnej suroviny, ktorou sú slinité vápence z lomu Kostiviarská. Vápence pre hutníctvo Pri hutníckej výrobe sa vápence používajú pre vysoké pece a aglomeráciu, pri výrobe ocele, pre zlievárne a na výrobu oxidu uhličitého. Pre tento účel sa používajú vápence I. až IV. triedy podľa STN Obsah Fe 2 O 3 a MnO sa u vápencov pre hutnícke účely nepredpisuje. Dôležitý je tu obsah CaCO 3, ktorý má byť čo najvyšší a naproti tomu sa požaduje čo najnižší obsah SiO 2, ktorý nielenže znižuje obsah CaCO 3 v surovine, ale pri tvorbe strusky viaže dvojnásobné množstvo CaCO 3, teda každé 1% SiO 2 viaže 2% CaCO 3. To má za následok vyššiu hmotnosť vsádzky a teda väčšiu spotrebu paliva, dlhšiu dobu tavby a pod. V hliníkárňach sa vápence používajú na výrobu oxidu hlinitého spekacou metódou, na čo nadväzuje výroba hliníka elektrolýzou. V tomto prípade sú požiadavky na kvalitu nasledovné: CaCO 3 min. 96% MgCO 3 max. 2% SiO 2 max. 1,5% CaSO 4 max. 0,5% Vápence pre hutnícke účely sa delia na vápence obyčajné, vápence dolomitické a vápence s nízkym obsahom fosforu a limituje sa nerozpustný zbytok, obsah CaO, MgO, P a S. Vápence pre chemický priemysel Požiadavky na vápence pre chemickú výroby sú značne rôznorodé podľa spôsobu použitia. V podstate sa používajú vápence veľmi čisté I. až III. triedy s niektorými špeciálnymi požiadavkami. Najviac vápencov v tomto odvetví putuje na výrobu dusíka, pre celulózový priemysel, na výrobu sódy a karbidu. 15

17 Vápence pre poľnohospodárstvo V poľnohospodárstve sa vápence používajú buď k vápneniu pôd, alebo na kŕmne účely. Na vápnenie pôd vyhovujú spravidla aj menej kvalitné vápence posledných tried, pričom sa sleduje len obsah CaCO 3 a MgCO 3. Na tieto účely sa dodáva jemne mletý vápenec. Na odkysľovanie pôd sa používajú vápence tried IV a V. Vápence týchto tried s obsahom karbonátov 93 až 95% slúžia aj na kŕmne účely, u týchto vápencov je nutné okrem normou predpísaných hodnôt sledovať i obsah P 2 O 5, ktorý je vítanou zložkou, a taktiež obsahy As, Zn, Pb, Cu, ktoré sú naopak zložkami nevítanými. Dodáva sa veľmi jemne mletý vápenec. Vápencové drte Drvené vápence sa používajú ako drte teracové pre teracové dlažby a dlaždice, umelý kameň, betónové výrobky a pre stavebné dielce. Okrem toho sú využívané i ako drte filtračné a odkysľovacie. Pri týchto vápencoch sa sleduje obsah tvarovo nevhodných zŕn, hlavne ihlicovitých (t.j. zŕn, ktoré majú najmenej trikrát väčšiu dĺžku než šírku) a zŕn šupinovitých, ukazovateľ zmäknutia a koeficient odolnosti proti mrazu. Pripúšťa sa maximálna nasiakavosť vápenca do 3%, s výnimkou travertínu, kde nesmie prekročiť 5%. Podľa veľkosti zŕn sa vápencové drte delia na šesť tried (celkovo od 1 mm do 22,4 mm). Vápence mleté Mleté vápence sa uplatňujú v najrôznejších oboroch priemyslu. Používajú sa napríklad ako asfaltérska múčka plnivo do asfaltu, cementárska glazovacia múčka, ako čistiace prášky na čistenie dlaždíc, riadu a pod., na výrobu glazúr, pre jemnú keramiku, na neutralizovanie kyselín, do dusíkatých hnojív, ako prachové uzávery pre bane zamedzenie požiarov, ako plnivo do papiera a kartónov, na výrobu sklárskych a iných tmelov, ako plnivo pri výrobe farieb a lakov, pre biologické preparáty, pre kozmetiku, pri výrobe káblov, práškových glejov a pod. Vplyv na životné prostredie Pri vápencoch je nutné rozlišovať dve fázy, ktoré majú negatívny dopad na životné prostredie. Do prvej fázy vstupujú technológie spojené s ťažbou a spracovaním prvotnej suroviny vápencov, do druhej fázy potom zaraďujeme technológie a pracovné postupy spojené s výrobou cementu. Ťažba vápencov Vápence sa ťažia nasledovnými cyklickými technologickými operáciami: vŕtanie trhacie práce nakladanie doprava v lome primárne drvenie Z pohľadu životného prostredia naňho najvýraznejšie vplýva negatívne predovšetkým: postup ťažby, ktorý znehodnocuje reliéf krajiny, vŕtacie práce, ktoré spôsobujú prašnosť trhacie práce otrasy a kmitanie horninového prostredia, možnosť narušenia systému spodných vôd, nepriaznivé akustické účinky, rozptyl submikroskopických častíc a toxických plynov, doprava v lome produkcia výfukových splodín ťažkých mechanizmov a prašnosť, drvenie prašnosť (tuhé emisie) a vibrácie, plynné emisie (SO 2, NO x ). Pre tento zdroj znečistenia platia nasledovné emisné limity: tuhé emisie 50 mg/m 3 SO mg/m 3 NO x 400 mg/m 3 Spracovanie vápencov v cementárskych podnikoch Ako príklad je uvedená cementáreň, v ktorej sú tepelné procesy zabezpečené rotačnými pecami. Prvým stupňom v spracovaní vápencov je mlynica surovín, ktorej úlohou je pripraviť pre linku rotačnej pece surovinovú múčku. Do technologického procesu mlynica surovín patrí: odber vápenca, ílov a železitej prísady zo skládky surovín, doprava a drvenie zmesi vápenca, ílov a železitej prísady, triedenie a mletie zmesí, doprava a homogenizácia surovinovej múčky, elektroodlučovač a zásobník odpraškov, dávkovanie odpraškov do surovinovej múčky. Pri všetkých týchto procesoch je hlavným problémom z hľadiska životného prostredia hlavne prašnosť. Ďalším prvkom je samotná rotačná pec, pri ktorej je potrebné sa zamerať predovšetkým na zaprášené spaliny, vzdušinu a odprašky z jej linky. Časť spomínanej vzdušiny a odpraškov sa zachytáva v elektroodlučovačoch a stabilizátorom sú usmerňované do zásobníka odpraškov a následne späť do dopravného toku surovinovej múčky. Okrem toho je aj tu stanovený emisný limit pre tuhé látky, SO 2 a NO x. Hodnoty emisných limitov sú rovnaké ako pri drvení. Výroba cementu Je známe, že výroba portlandského cementu je značne náročná na spotrebu tepelnej a elektrickej energie. Navyše predstavuje aj značnú ekologickú záťaž. Súvisí to s produkciou oxidu uhličitého pri spaľovaní fosílnych palív a tepelnom 16

18 rozklade vápenca. Výroba portlandského slinku teda popri vysokých nárokoch na energiu prispieva k skleníkovému efektu. Napríklad vyprodukovanie 1 tony portlandského slinku je spojené s vyprodukovaním rovnakého množstva oxidu uhličitého. V roku 1987 vyprodukovala výroba portlandského cementu vo svete 1 miliardu ton oxidu uhličitého, čo predstavuje 5% svetovej emisie tohto typu. Zamorovanie ovzdušia z rastúcej výroby cementu má stúpajúci trend, ktorý začína dosahovať kritickú úroveň. Preto Európske spoločenstvo odporúča zmrazenie emisie oxidu uhličitého z výroby cementu na úroveň porovnateľnú s rokom ZEOLITY Charakteristika Klinoptilolit, ako minerál, ktorý je ťažený v Nižnom Hrabovci povrchovým spôsobom spoločnosťou ZEOCEM Bystré, a.s., je súčasťou početnej skupiny minerálov zaraďovaných medzi zeolity. História zeolitových minerálov sa začala roku 1756, keď švédsky mineralóg A. F. Cronstedt našiel v sopečných horninách v bani pre ťažbu medi, tzv. Svappari, kryštály minerálov podivuhodných vlastností. Keď ich mierne pálil pomocou dúchavky, začali sa zväčšovať (napučiavať), zdalo sa, akoby vreli. Spôsobuje to uvoľnená voda, ktorú tieto minerály obsahujú. Pre túto nezvyčajnú vlastnosť ich pomenoval zeolity - vriace kamene (podľa gréckych slov zein- vrieť, lithos- kameň). Špecifické fyzikálne a chemické vlastnosti zeolitov vyplývajú z ich alumosilikátovej kostrovitej štruktúry, ktorá umožňuje dehydratáciu, výmenu iónov a absorbciu molekúl rôznej veľkosti bez jej narušenia. Z veľkého počtu zeolitových minerálov sú najvýznamnejšie klinoptilolit, mordenit, erionit a chabazit. Prvé priemyselné ložiská zeolitov (erionit, klinoptilolit) boli objavené okolo roku 1960 v ZSSR, USA a Japonsku. V súčasnosti sa vo viac ako 40 krajinách zistili priemyselné ložiská zeolitov a ich svetová ťažba ročne dosahuje viac ako ton, z čoho približne ton pripadá na Japonsko. Charakteristika prírodných zeolitov Zeolity zahrňujú veľký počet prírodných minerálov, ktoré sú z chemického hľadiska v podstate alumosilikáty jedno a dvojmocných prvkov s voľne viazanou vodou v priestoroch ich veľmi zložitej kryštálovej štruktúry. Ich všeobecný chemický vzorec sa môže vyjadriť takto: M x D y [Al x+2y Si n (x+2y) ]. M H 2 O, kde M x a D y sú významné katióny jednomocných [M x ] a dvojmocných [D y ] prvkov, vyrovnávajúce záporný náboj, ktorý vzniká v dôsledku substitúcie Si 4+ s Al 3+. Z jednomocných prvkov sa najčastejšie zúčastňuje Na, ojedinele K. Z dvojmocných hlavne Ca, zriedkavejšie Ba a Sr, ojedinele Mg a Mn. Základom ich kryštálovej štruktúry podobne ako pri ostatných kremičitanoch sú štvorsteny (tetraedre) [SiO 4 ] 4-, ktoré sú navzájom pospájané spoločným kyslíkovým iónom (obrázok č. 18). Kremík v štvorstene býva čiastočne nahradený iónom hliníka. Pretože hliník má len 3 kladné náboje, kryštálová štruktúra nadobúda záporný náboj, ktorý neutralizuje viazaním katiónu kovu. Tento je však len slabo pútaný, preto je ľahko vymeniteľný za iný katión. Štvorsteny v priestore vytvárajú kryštálovú mriežku, ktorá sa líši od iných typov podobných mriežok tým, že ich dutiny sú navzájom pospájané akýmisi kanálikmi, ktoré majú pre daný typ zeolitu presný, vždy rovnaký priemer. Priemery kanálikov prírodných zeolitov kolíšu od 0,2nm [2A o ] do 0.7nm [7A o ]. Tak vzniká mikropórovitá ( penovitá ) štruktúra, v ktorej objem dutín a kanálikov dosahuje až 50% celkového objemu (obrázok č. 19). Tieto dutiny a kanáliky obsahujú slabo viazané molekuly vody. Jej množstvo je premenlivé a závisí od chemického zloženia zeolitu, veľkosti kanálikov a dutín ako aj vonkajších podmienok, napr. teploty, napätia vodných pár v okolitom prostredí a pod. Pri opatrnom zohrievaní táto tzv. zeolitová voda sa z mriežky môže postupne odstrániť bez porušenia štruktúry minerálu. Takto odstránenú vodu môže minerál znovu pohltiť v pôvodnom množstve, alebo pri nedostatku vody ju môžu nahradiť molekuly iných látok (napr. čpavku, etylalkoholu, Hg, sírovodíka a i.). Do dutín sa však môžu dostať len také látky, ktorých molekuly majú priemer menší alebo rovnaký, ako je priemer vstupných otvorov do kanálikov. Tak možno od seba oddeliť napr. argón od kyslíka alebo molekuly parafínov s rovnakým reťazcom od parafínov s reťazcom rozvetveným a pod. Zeolity teda fungujú ako sitá či filtre, pomocou ktorých sa môže selektívne oddeliť, preosiať určitý druh molekúl. Obrázok č. 18: Kryštálová štruktúra zeolitov Obrázok č. 19: Kryštálová mriežka prírodných zeolitov Pre túto ich významnú sorbčnú vlastnosť dostali vo filtračnej a čistiacej technike názov molekulové sitá alebo molekulové filtre. Ďalšou významnou charakteristickou vlastnosťou zeolitov je ich výborná schopnosť výmeny medzi katiónmi, ktoré sú v dutinách kryštálovej mriežky a vyrovnávajú jej záporný náboj za katióny v okolitom vodnom prostredí. Zo zeolitových minerálov najčastejším a najrozšírenejším vo vulkanosedimentárnych horninách je klinoptilolit. Najčastejšie sa vyskytujúce zeolity je možné charakterizovať nasledovnými zápismi: klinoptilolit Na 6 [(AlO 2 ) 6 (SiO 2 ) 30 ].24H 2 O 17

19 mordenit Na 8 [(AlO 2 ) 8 (SiO 2 ) 40 ].24H 2 O chabazit Ca 2 [(AlO 2 ) 4 (SiO 2 ) 8 ].18H 2 O erionit (Ca,Mg,K 2,Na 2 ) 4,5 [(AlO 2 ) 9 (SiO 2 ) 27 ].27H 2 O phillipsit (K,Na) 10 [(AlO 2 )(SiO 2 ) 22 ].20H 2 O analcim Na 16 [(AlO 2 ) 16 (SiO 2 ) 32 ].16H 2 O Výskyt zeolitov vo svete Podstatná časť zeolitových ložísk sa nachádza na území bývalého ZSSR. Zo stredoeurópskych štátov sú najväčšie akumulácie v Bulharsku (okolo 3 miliardy ton), Maďarsku (stovky miliónov ton), Slovensku (100 mil. ton). Rozsiahle oblasti výskytu zeolitov sú v Primorsku, dolného toku Amuru, Zabajkalsku (vrátane Burjatskej republiky), Zakarpatsku, dolnom Povolží a v púšti Kizyl-Kum (Uzbecká republika). Azda najväčšie akumulácie zeolitov predstavujú triasové vulkanoklastiká tunguzskej syneklízý, ktoré však doteraz neboli detailne overené. Z uvedených oblastí majú najväčší význam gruzínske ložiská (Dzegvi, Aj Dag, Noemberjan, Teazani, Aspidza, Ackuri, Sviri, a ďalšie). Třeba spomenúť výskyty a ložiská na Kube (Tajaseras). Charakteristické pre všetky ložiská zeolitov na Kube je to, že majú vysoký obsah kalcia a nízky obsah sodíka. Z Juhoslovanských ložísk je najznámejšie ložisko Zlatokop. Svetová výroba Najvýznamnejšími producentmi sú Čína (2,5 mil.t ročne), Kuba (550 kt) a Japonsko (150 kt). Priemyselne významné ložiská zeolitov sú známe v USA (Nevada, Kalifornia, Arizona, Oregon, Wyoming), Bulharsku (Kirdžala v Rodopách), Maďarsku (Rátka v Tokajskom pohorí), Slovensku a i.. Celosvetová ročná produkcia sa odhaduje ne 3 mil.t. Výskyt zeolitov na Slovensku Ekonomicky významné ložiská prírodných zeolitov sa v Západných Karpatoch nachádzajú vo Východoslovenskej panve, kde sú intenzívne zeolitizované ryolitové a ryodacitové vulkanoklastiká spodného bádenu (Nižný Hrabovec). Druhou oblasťou výskytu zeolitov sú stredoslovenské neovulkanity (JZ okraj Kremnických vrchov) so zeolitizáciou ryolitových tufov veku vrchný sarmat - panón (Bartošova Lehôtka). Najstaršie známe ložisko zeolitov v SR- Nižný Hrabovec (od r. 1974) a jeho okolie (Kučín, Pusté Čemerné, Majerovce) obsahuje zeolitové tufy s obsahom klinoptilolitu od 40 do 65% a so zásobami 8-56 mil. ton. Na ložisku Bartošova Lehôtka- Paseka sú zo zeolitových minerálov vo variabilnom pomere zastúpené mordenit a klinoptilolit v množstve od 25 do 45%, ďalej je prítomný cristobalit, niekedy aj montmorillonit a kaolinit. Výskyt ložísk zeolitov na Slovensku znázorňuje mapka na obrázku č. 20. Obrázok č. 20: Evidované ložiská zeolitov na Slovensku Legenda: 1 Nižný Hrabovec, 2 Majerovce, 3 Kučín, 4 Pusté Čemerné, 5 Bartošova Lehôtka - Paseka Ťažba a úprava klinoptilolitu v Nižnom Hrabovci Priaznivé úložné pomery umožňujú v obidvoch oblastiach povrchovú ťažbu. Mechanická úprava prírodných zeolitov spočíva v drvení, mletí, triedení, sušení a poprípade z peletizácie. Ďalším postupom je termická aktivácia (u klinoptilolitu pri teplote 400 až 450 C) alebo zvláštna chemická úprava, ktorou sa zlepšuje katalytická a absorpčná vlastnosť prírodných zeolitov. Základné štatistické údaje o zeolitoch na Slovensku sú uvedené v tabuľke č. 41. Ťažobné organizácie v SR k : SLOVZEOLIT, spol. s. r. o., Spišská Nová Ves ZEOCEM, a. s., Bystré Využitie zeolitov 18

20 Zeolity sa využívajú hlavne ako sorbenty, molekulárne sitá a katalyzátory. V poľnohospodárstve pridávanie zeolitov do potravy hospodárskych zvierat pôsobí pozitívne na ich zdravotný stav, prírastky hmotnosti, ďalej odstraňuje nepríjemné zápachy na farmách a zlepšuje využite minerálnych hnojív v pôde. Pri ochrane životného prostredia v chemickom priemysle sa zeolity využívajú pri odstraňovaní Cs 137 a Sr 90 z rádioaktívnych odpadov, pri odstraňovaní amoniaku z odpadových vôd, pri vysúšaní plynov, oddeľovaní kyslíka a dusíka zo vzduchu, pri spracovaní ropy a ďalších aplikáciách, ktoré sa v súčasnosti overujú. Veľmi zaujímavé miesto zaujímajú prírodné zeolity v oblasti ochrany životného prostredia. S úspechom ich možno využiť pri odstraňovaní SO 2 a oxidu uhličitého a iných plynov, ktoré unikajú do ovzdušia pri spaľovaní uhlia alebo ropných produktov v tepelných elektrárňach, potom pri likvidácii niektorých rádioaktívnych prvkov z kvapalných odpadov, najmä CS 137 a Sr 90, alebo pri zachytávaní ťažkých kovov z priemyselných odpadových vôd. Pre tento účel sa najlepšie hodia chabazit, phillipsit a klinoptilolit. Klinoptilolity sa vo viacerých štátoch, napr. USA, Japonsku využívajú v čistiacich staniciach při odstraňovaní NH + 4 iónov z mestských odpadových vôd. S úspechom ich možno využiť aj pri odstraňovaní ropných škvŕn z morskej hladiny a pod. Pri čistení ovzdušia alebo kvapalín od nežiadúcich zložiek je veľkou výhodou to, že zeolity môžu zachytiť škodlivé látky aj vo veľmi nízkych koncentráciách. Ďalšia efektívna oblasť využitia prírodných zeolitov je poľnohospodárstvo. Napr. pri pridávaní zeolitov do krmiva hospodárskych zvierat sa zlepší využitie krmiva, čo sa prejaví v prírastku ich hmotnosti, okrem toho sa znižuje pokles chorobnosti ich zažívacích orgánov. Ako prísada sa zeolity osvedčili aj v krmive pre veľkochov rýb v uzavretých priestoroch. Tu totiž vzniká voľný čpavok, ktorý je pre ryby veľmi škodlivý. Pridávaním zeolitov (napr. klinoptilolitu) možno obsah čpavku znížiť až o 99%, čo umožní na rovnakom priestore chovať až dvojnásobné množstvo rýb. V hydinárskych farmách zeolity znižujú zápach a výpary výkalov, čo má priaznivý vplyv na čistotu ovzdušia. Zeolity sa osvedčili aj namiesto dosiaľ často nevyhnutných antibiotík, ktoré majú nepriaznivé účinky na konzumentov mäsa. Vo viacerých krajinách sa zeolity používajú na prevzdušňovanie a udržiavanie vlhkosti v pôdach a spomaľovanie uvoľňovania niektorých zložiek z chemických hnojív. Zeolity sa v súčasnosti považujú aj za najúčinnejší sušiaci prostriedok, ktorým možno vysušiť látku na extrémne nízke hodnoty vlhkosti. Možno ich preto použiť všade tam, kde sa na vlhkosť kladú extrémne vysoké požiadavky. Napr. zeolity sa s veľkým úspechom využívajú pri ťažbe zemných plynov v polárnych oblastiach v bývalom ZSSR. Nepatrná vlhkosť plynu zaviňuje, že v plynovodnom potrubí sa postupne vytvára srieň, až úplne uzavrie potrubie. Ak však plyn prechádza cez zeolity, obsah vody sa v plyne zníži až na 0,0004%. V Japonsku sa klinoptilolit používa pri separácii kyslíka a dusíka zo vzduchu. V Maďarsku ho zas používajú na výrobu vysokokvalitných druhov papiera. Pokusy s prírodnými zeolitmi, mordenitom a klinoptilolitom, v Maďarsku ukázali sľubné výsledky pri ich použití ako katalyzátorov pri krakovaní ropy a organických syntézach, napr. pri izomerizácii uhľovodíkov, polymerizácii olefínov a pod.. Dosiaľ sa však na tieto účely používajú syntetické zeolity. V ďalšom uvedieme niektoré technológie využívania zeolitov podrobnejšie: Poľnohospodárstvo Živočíšna výroba: minerálny doplnok kŕmnych zmesí pre dietetický a antibakteriálny účinok úprava exkrementov hospodárskych zvierat podstielky dezodoračný účinok na odstránenie zápachu a vlhkosti v ustajňovacích priestoroch odstraňovanie amoniaku v recirkulačných systémoch chovu rýb Konkrétne príklady využitia zeolitov v živočíšnej výrobe: Chov ošípaných: podávaním 200 g zeolitov na prasnicu počas laktácie sa zvyšuje hmotnosť mladých o 100 až 500g, pridávaním 7,5% zeolitov do potravy prasiat (prevažne na báze molasy z cukrovej trstiny) zvýšilo hmotnosť prasiat o 13% voči kontrolnej skupine vyživovanej bez pridania zeolitov, zlepšenie charakteristiky trusu, pretože sa znížil obsah vlhkosti v závislosti na množstve zeolitu pridaného do potravy. Chov hydiny: zvýšenie produkcie vajec zníženie množstva potravy zlepšenie charakteristiky trusu Chov hovädzieho dobytka: ph mlieka počas laktácie u skupiny zvierat, ktorej bol do potravy pridávaný zeolit sa zvýšil na 7,2, oproti kontrolnej skupine, kde zeolit nebol súčasťou potravy (ph = 6,4), zlepšenie produkcie. V prípade kráv, ktorým bolo pridávané 2% zeolitov do potravy, voči kontrolnej skupine bez zeolitu, zvýšila sa priemerná produkcia mlieka z 21,6 na 23 l a hmotnostný prírastok z 11,4 na 11,9 %, pridávaním zeolitov do potravy sa zmenšilo množstvo potravy. Rastlinná výroba: sušenie a ochrana skladovaného obilia nosiče herbicídov a pesticídov 19

21 nosiče priemyselných hnojív, povrchová úprava granulovaných hnojív zlepšuje kyslosť pôdy, štruktúru pôdy, prevzdušnenosť pôdy, hospodárenie s vodou a hnojivami absorbujú z pôdy škodliviny As, Cd, Pb, Zn, Cu Intenzifikácia poľnohospodárstva zvyšovaním množstva použitých hnojív redukovala náklady na výrobu plodín, ale tiež priniesla vysoké znečistenie životného prostredia. Výroba zeleniny v skleníkoch a v bezpôdnych kultiváčných technikách na juhu Španielska ukázala, že je možné dosiahnuť až 120 t paradajok/ ha v porovnaní s 40 t/ha dosiahnutými pri tradičnom využívaní pôdy. Najčastejšie používaným substrátom je piesok dobývaný na blízkych plážach, čo však v blízkej budúcnosti bude zakázané, kvôli nespokojnosti obyvateľov a rôznych ochranárskych skupín zelených. Veľkí producenti zeleniny, ktorí poznajú tento fakt hľadali alternatívne umelé substráty, ako sú napr. expandovaný perlit, minerálne vlny, sledujúc experimetny zo severnej Európy. Dospeli však k podobným problémom ako ich partneri v severnej Európe a to, že je na to potrebná vysoká spotreba veľkého množstva hnojiva a s tým spojené problémy s uskladňovaním potenciálne nebezpečného odpadu. Zeopónia: V polovici 70 rokov bola na Kube vyvinutá bezpôdna kultivačná technika, ktorá využila prírodný zeolit ako substrát, do ktorého boli všetky potrebné makro a mikro elementy dodané (N, P, K, B, Mn, Zn, CU, Mo, Fe, Mg) a potrebuje iba zalievanie vodou. Táto technologia je schopná pripraviť rôzne kvality substrátov v závislosti na nutričných požiadavkách pestovanej zeleniny. Prvykrát bola táto metóda aplikovaná v Španielsku v roku 1993 na paradajkách a vo februári 1994 bol experiment rozšírený na uhorky, papriky a melóny. Priemysel sušenie kvapalných a plynných médií nosiče katalyzátorov nosiče biogénnych prvkov plnivo do gumy, termoplastov a papiera Jedno z možných využití prírodného zeolitu je sušenie uzavretých priestorov, čo je možné využiť pri kontajnerovej preprave po mori, kde je potrebné počas prepravy dodržať stanovené kritéria vlhkosti. Obohatený zeolit umiestnený v špeciálnych vakoch, plne vyhovuje tejto požiadavke. Inteligentný vlhkomer s pamäťou takéto zariadenie je opäť vhodné pre kontinuálne meranie vlhkosti v uzavretých priestoroch, kde zmena farby obohateného prírodného zeolitu indikuje prítomnosť najvyššej relatívnej vlhkosti počas sledovaného obdobia. Využitie takéhoto zariadenia je možné napr. pri kontajnerovej preprave cez moria a oceány. Ekológia zahusťovanie kalov z čistiarní priemyselných vôd zahusťovanie saturačných kalov zachytávanie NH 3, SO 3, CO 2, SO 2 H 2 S z plynných emisií úprava a čistenie pitných vôd odstraňovanie NH 4 z priemyselných, mestských a poľnohospodárskych odpadových vôd likvidácia rádioaktívneho odpadu sorpcia ropných látok Medicína Štúdie rakoviny na experimentálnych zvieratách. Syntetické zeolity Výskumné práce v oblasti molekulových sít na báze syntetických zeolitov boli na Slovensku zahájené v roku 1959 vo VÚRUP (Výskumný ústav pre ropu a uhľovodíkové plyny). V priebehu krátkej doby boli s využitím výlučne domácich surovinových zdrojov vyvinuté známe základné typy molekulových sít, označované všeobecne A, X, Y. Po nich nasledoval výskum príprevy špeciálnych zeolitov typu erionit, mordenit a ZSM 5. Kvalitné syntetické zeolity majú zloženie a vlastnosti podobné chemickým jedincom. Preto obecným charakteristikám syntetických zeolitov zodpovedajú aj vlastnosti molekulových sít SLOVSIT. Vplyv na životné prostredie Vplyv zeolitov na životné prostredie možno rozdeliť na kladný a záporný. Záporný vplyv predstavuje ťažba a prvotné spracovanie zeolitov (drvenie a mletie). Tu môžme teda zaradiť klasické banské činnosti negatívne pôsobiace na ŽP. Ku kladnému vplyvu môžme zaradiť všetky vlastnosti zeolitov spomínané vo využití (sušenie plynov, poľnohospodárske využitie,...) BENTONITY. Základná charakteristika Bentonit je rozpadavá hornina, ťažená povrchovým spôsobom. Z makroskopického hľadiska ide o íl. Bentonit je prírodná zmes ílových ( mäkkých ) a klastických ( tvrdých ) minerálov. Z ílových minerálov prevláda zväčša montmorillonit. Základná surovina často obsahuje ílové sľudy a ďalšie ílové minerály, ako napríklad kaolinit, illit, dickit, 20

22 halloysit, a prirodzene viac či menej zbytkov materskej horniny, napríklad živca alebo granitu, a to v rôznom štádiu premien. Vlastnosti bentonitov Vďaka montmorillonitu (ktorého má kvalitná surovina obsahovať minimálne 55%), nadobúda bentonit vlastnosti, ktoré mu spomedzi ostatných ílov dávajú výnimočné postavenie a možnosti použitia. Zložením je montmorillonit kremičitohlinitý vrstevnatý minerál, ktorého tenké lístkovité kryštály majú rádovú veľkosť v mikrometroch a hrúbku desťkrát menšiu. Pomer Si:Al je približne 5:2. Vrstevnatosť kryštálov je výstižne označovaná ako balíček kariet. Je dôsledkom chemickej štruktúry, ktorá je daná striedaním atomárnych vrstiev tetraedrov (SiO 4 ) 4- a oktaedrov Al(OH) 6-. Vďaka svojej štruktúre je tento materiál schopný viazať značné množstvo kryštalickej vody, prípadne iných kvapalín, v dôsledku čoho napúča. Podľa pôvodu a zloženia môže viazať alebo vymieňať niektoré ióny, takže funguje ako prirodzený výmeník iónov. Viaže fyzikálne i chemicky celý rad látok, čo sa využíva na ich selektívnu sorbciu, respektíve delenie. Ďalšou významnou vlastnosťou je väzkosť. Štruktúra montmorillonitu dovoľuje ľahší sklz lístkových kryštálov po plochách než v kolmom smere na ne. (Podobne, ako keď porovnáme silu potrebnú k posunu dvoch mokrých tabuliek skla po ploche a silu potrebnú na ich odtrhnutie kolmo od seba). K tomu pristupuje obrovský vnútorný povrch až 900 m 2 /g daný veľkým počtom medzivrstevných priestorov a samozrejme i množstvom kryštálov v objemovej jednotke. Výsledkom je všestranná použiteľnosť. Prehľad základných fyzikálnochemických vlastností bentonitov je možné zhrnúť takto: väzkosť za surova väzkosť a pevnosť po výpale ovplyvniteľná dispergačná schopnosť a tixotropia (nestekavosť) suspenzií sorpcia fyzikálna i chemická výmena iónov hlavne kovov, ale i H + alebo organických radikálov chemické zloženie surovina pre alumosilikátové výrobky (cement, síran hlinitý, ) Súbor vlastností doplňuje i prírodné sfarbenie, ktoré má podľa pôvodu a zloženia celú škálu farieb od bielej cez žltú, modrú, zelenú, červenú, hnedú, až po takmer čiernu. Špecifickými, priemyselne využívanými vlastnosťami bentonitu teda v sumáre sú: napúčavosť, sorpčná schopnosť, plasticita a väzkosť. V praxi sa rozlišujú dva hlavné druhy bentonitov: 1. Silne napúčavé Na-bentonity (tzv. pravé alebo wyomingské typy), ktoré prijímajú množstvo vody v 3 4 násobku vlastnej hmotnosti a naberajú pritom až 8 násobok objemu, pričom ich rozplavené častice sa dlho udržia v suspenzii. 2. Bieliace nenapúčavé Ca a Ca-Mg-bentonity (tzv. mississipský typ), ktoré majú výrazné adsorpčné vlastnosti. Ložiská bentonitu Ložiská bentonitu majú povahu pomerne stratigraficky stálych horizontov a vrstiev alebo šošoviek. Plošná rozloha, zvlášť premenených pyroklastík, býva značná, pričom mocnosť sa pohybuje väčšinou v metroch. Na povrchu je bentonit žltkavo zelený alebo šedý, v hĺbke modrozelený, po vysušení svetlejší. Vysoko napúčavé bentonity majú na povrchu pórovitú až penovitú textúru, málo napúčavé sa podobajú koži aligátora. Ložiská bentonitu vo svete Bentonity sa ťažia v 35 štátoch sveta. Na východe sú ložiská bentonitu na Ukrajine Čerkasy, na Kryme kurcevské ložisko, v Zakarpatsku pyževské a gorbské ložisko, v Azerbajdžane chaularské ložisko, v Kazachstane, Gruzínsku, Uzbekistane, a iné. V USA sa veľké ložiská bentonitu a bieliacej hlinky ťažia v 12 štátoch a v ďalších 12 sú známe menšie ložiská (mimoriadne rozsiahle ložiská bentonitu sú v oblasti Black Hills na rozhraní štátov Wyoming, Južná Dakota a Montana ťaží sa predovšetkým pri Clay Spur vo Wayomingu, bieliace bentonity sa vyskytujú v štátoch Mississippi, Kalifornia, Alabama, Arizóna). Väčšina ložísk bentonitu je treťohorného, prípadne druhohorného veku. V Európe sú významné ložiská bentonitov v Grécku na ostrove Milos (hrúbka sloja dosahuje až 30 m) a v Taliansku na ostrove Pouza v Neapolskom zálive. Hlavnými svetovými producentmi bentonitu sú: USA, Rusko, Grécko, Nemecko, Japonsko, Taliansko, Rumunsko, Mexiko, Brazília, Argentína. Ložiská a ťažba bentonitu na Slovensku K systematickému geologickému prieskumu bentonitov sa na Slovensku pristúpilo až v roku 1959 na východnom Slovensku a v roku 1966 aj na strednom Slovensku. Odvtedy sa začína intenzívnny rozvoj nielen geologického, ale aj aplikovaného výskumu. Výsledkom tohto rozvoja bolo objavenie početných ložísk bentonitov predovšetkým na východnom Slovensku, v Slatinskej a Žiarskej kotline na strednom Slovensku. V južnej časti Východoslovenskej panvy sú v súčasnosti ťažené ložiská Brezina, Kuzmice a Lastovce. Ďalšími ložiskami v tejto oblasti sú Luhyňa, Veľaty a Stanča, ktoré však vzhľadom na množstvo zásob nemajú podstatný význam. Väčších hrúbok dosahuje len ložisko Lastovce (5 30 m), Kuzmice a Fintice. Východoslovenské bentonity obsahujú prebytok SiO 2 vo forme cristobaltitu, pričom ide väčšinou o Ca-Mg-bentonity. V oblasti stredoslovenských neovulkanitov sa v súčasnosti ťaží ložisko Stará Kremnička Jelšovský potok I. Ložisko vzniklo intenzívnou bentonitizáciou pemzových ryolitových tufov a dosahuje mocnosti m. Pomerne veľké zásoby bentonitu boli overené na ložisku Hrochoť, avšak vzhľadom na nepriaznivý skrývkový pomer ide o zásoby nebilančné. 21

23 V uvedenej oblasti je okrem toho evidovaných niekoľko ďalších neťažených ložísk Bartošova Lehôtka, Stará Kremnička Kotlište, Lieskovec, Očová. V súčasnosti sa na Slovensku ťaží len na lokalite Stará Kremnička v množstve 30 kt/rok, na východnom Slovensku sa ťaží sporadicky na ložiskách Lastovce a Kuzmice pre potreby KERKO a.s. Košice, na ložisku Brezina, Fintice a Michaľany. Ťažba je prevádzaná povrchovým spôsobom, a to lyžicovými rýpadlami a buldozérmi. Lom je tvorený systémom lavíc (ťažobných terás), po ktorých sa presúvajú stroje a výklopné nákladné automobily, dopravujúce surovinu do spracovateľského závodu. Výskyt ložísk bentonitu na Slovensku znázorňuje mapka na obrázku č. 21. Obrázok č. 21: Evidované ložiská bentonitu na Slovensku Legenda: 1 Stará Kremnička, 2 Lastovce, 3 Brezina Kuzmice, 4 Lieskovec, 5 Očová, 6 Bartošova Lehôtka, 7 Hliník nad Hronom, 8 Hrochoť, 9 Fintice, 10 Luhyňa, 11 Veľaty, 12 Stanča Použitie bentonitov Mnohostranné možnosti uplatnenia bentonitu spočívajú na jeho vlastnostiach reologických, sorbčných a koloidných, prípadne na ich vzájomnej kombinácii. Treba však poznamenať, že bentonit bez úpravy sa používa veľmi zriedkavo. Pred vlastným použitím je podrobovaný úprave mechanickej (homogenizácia, mletie, triedenie a pod.), prípadne chemickej (natrifikácia, aktivácia, reakcia s organickými činidlami a pod.). Vzhľadom k uvedeným vlastnostiam je výpočet praktických aplikácií veľmi rozsiahly a zahŕňa dnes vo svete najmenej štyridsať rôznych odvetví priemyslu, poľnohospodárstva, stavebníctva, lekárstva a pod. Niekedy býva použitie bentonitov označované ako použitie od kozmetiky po kozmonautiku. Využívanie bentonitov spadá do týchto odvetví: zlievárenstvo pojivo pieskov pre výrobu lejacích foriem, výmazová hmota v kombinácii s uhlíkatými prísadami, hutníctvo pudrovacia hmota pre peletizáciu rúd, struskotvorná prísada do vsádzky vysokých pecí, keramika väzná prísada pre výrobky s pórovitými i slinutými súčasťami (žiaruvzdorné tmely, šamot, porcelán, smalty) stavebníctvo tesniace vrstvy proti agresívnym vodám v základoch stavieb, vodotesný betón, stálofarebný pigment do fasádnych zmesí, vodné staviteľstvo tesnenie sypaných hrádzí, spevňovanie svahov, zapúšťanie častí vodných diel, vrtný geologický prieskum výplachová suspenzia, tamponáž vrtov, chemický priemysel katalyzátory a nosiče katalyzátorov pre syntézu, rafinácia olejov, výroba organobentonitov (mazadlá), vysúšadlá plynov, analytická chémia náplne moderných chromatografických zariadení, papierenstvo plnivo do papierovej masy, natieracia hmota pre priamoprepisovacie papiere, priemysel plastov plnivo do kompozitov, potravinárstvo sorbent pre rafináciu stolových olejov, čírenie vína, piva, octu, štiav, textilný priemysel odmasťovanie vlny, avivážne a antistatické prípravky na textílie, farby a laky plnivo do tixotropných (nestekavých) lakov, svetlostále pigmenty do omietok a vápna, výroba hnojív pudrovacia hmota pre granulované hnojivá (proti spekaniu), dispergačná prísada do kvapalných hnojív (proti zatuhnutiu suspenzií v obaloch), výroba krmív minerálna kŕmna prísada (sorbent vitamínov, fosfátov, liečiv), obalová hmota pre granulované krmivá, obzvlášť s močovinou, obalová technika vysúšadlo proti vnikaniu vlhkosti do obalov (podobne ako silikogél), farmaceutika sorbent liečiv pre výrobu tabliet, vodou umývateľných mastí a obkladov (imitácia liečivého bahna), kozmetika sorbent vonných a výživných látok (púdre, nemastné pleťové masky, líčidlá), 22

24 poľnohospodárska chémia sorbent a nosič herbicídov, pesticídov a podobných látok, cementárenstvo prísada do cementárenského slinku, elektrotechnika plnivo do elektricky vodivých mált na odvodňovanie muriva elektroforézou, zásypové zmesi pre uzemnenie trafostaníc, plnivo do špeciálnych izolačných papierov, meliorácia melioračná hmota (pôdny sorbent pre zvýšenie úrodnosti pôdy a zlepšenie jej štruktúry), vodárenstvo zaťažkávadlo vločkového mraku pre intenzifikáciu výroby v úpravniach vody, čistenie odpadových vôd čistenie priemyselných, poľnohospodárskych a komunálnych vôd, Čo sa týka Slovenska, tak medzi ložiskami východoslovenských bentonitov sa rozlišujú tri hlavné technologické typy v závislosti od možností ich použitia: 1. Bentonit z ložiska Fintice pre svoje dobré sorbčné vlastnosti, najmä po prevedení na H bentonit, je možné použiť ako náhradu silikogélu pre antikorózne balenie, ako vysúšadlo, na fixáciu rádioaktívnych odpadov a vo výrobe bieliacich hliniek. Menšia časť, po natrifikácii, má uplatnenie vo vinárstve, v živočíšnej výrobe, vo farmaceutickom priemysle a v zlievárenstve. 2. Kuzmický bentonit pre svoj nízky obsah farbiacich oxidov a výborné plastifikačné vlastnosti je vhodnou prímesovou surovinou pri výrobe na bielo sa páliacich keramických výrobkov (porcelánu, pórovinových obkladačiek), ďalej vo farmaceutickom priemysle ako plnidlo, v potravinárskom priemysle a pre iné náročné použitia. 3. Lastovecký typ bentonitov je typickou väznou surovinou s priaznivými technologickými vlastnosťami či už v koncentrovaných, alebo zriedených suspenziách. Je preto vhodný v zlievárenstve, ako výplachové činidlo pri hlbinnom vŕtaní, v poľnohospodárstve, farmaceutike a inde. Bentonit pre výrobu keramiky 1. Obsah Fe 2 O 3 pre hrubú keramiku max. 2,5%, pre zdravotnú keramiku max. 1,8%, pre jemnú keramiku max. 1,2% 2. jemnosť minimálne 30% pod 1μm Bentonit pre farmaceutický priemysel Bentonit má byť jemne mletý, bez zbytku na site č. 6, farba biela alebo slabo nažltlá, má byť bez chuti, zápachu, rozmiešaný s 5 až 10 g vody má tvoriť plastickú látku, s 20 g vody má tvoriť tixotropný gel. Ďalej sa požaduje dobrá napúčavosť, strata sušením pri teplote 100 C 5 až 8% a nesmie obsahovať arzén ani v stopách. Bentonit pre poľnohospodárske účely V poľnohospodárstve sa využíva skutočnosť, že bentonit patrí medzi prírodné minerálne sorbenty, teda látky, ktoré majú schopnosť pútať rastlinné živiny, zabraňovať ich vyplaveniu, a tým umožňujú plynulý príjem živín rastlinami. Aby sa takýto účinok dosiahol, musia mať bentonity min. 25% montmorillonitu, dôležité je taktiež stanovenie zbytkov na sitách 0,2 až 0,6 ak sa používajú strojné rozmetadlá. Obsah oxidu železitého nie je rozhodujúci, taktiež nevadia eventuálne úlomky vulkanitov, sadrovca a pod.. Bentonitové mazacie tuky Vyznačujú sa výbornými mazacími vlastnosťami, takže majú rozsiahle použitie. Bentonit ako základná zložka disperznej fázy zahusťovadla, má zásadný vplyv na konečné vlastnosti mazacích tukov. Preto je dôležitá znalosť charakteristických vlastností montmorillonitu a jeho čistoty v surovine, pretože obsah a druh nečistoty môžu pôsobiť ako trecie prímesy. Bentonit pre husté výplachy Používa sa pri hlbinnom vŕtaní v geologickom prieskume a pri ťažbe ropy. Bentonit má mať tieto vlastnosti: piesčitý obsah max. 4%, viskozita 18 25, objemová hmotnosť max. 1,2 g.cm 3, jemnosť mletia min. 0,09 mm. Týmto požiadavkám vuhovuje natrifikovaný stabilizovaný mletý bentonit zn. Bentogan. Bentonit pre výrobu papiera Hlavná požiadavka je v tomto prípade vysoká belosť, ktorá sa má pohybovať v rozmedzí od 70 do 86% (merané leukometrom). Bentonit pre stavebníctvo Pre plastifikátory sa vyžaduje jemnosť mletia minimálne 30% pod 1μm, inak sa používa natrifikovaný stabilizovaný mletý bentonit zn. Bentogan podobne ako v geologickom prieskume. Bentonit pre obalovú techniku Použitie bentonitu v obalovej technike je založené na schopnosti pohlcovať atmosferickú vlhkosť. Okrem bentonitu sa ako vysúšadlo používajú taktiež silikónové gely, aktivovaný oxid hlinitý a ďalšie syntetické organické alebo anorganické látky. Vysúšadlá sú spravidla dodávané vo funkčnom obale, ktorý zabezpečuje dokonalú priepustnosť pre vodnú paru, ale zamedzuje rozprašovaniu vysúšadla. Vysúšadlo je určené pre jednorázové použitie, ale vhodné balenie umožňuje regeneráciu a opätovné použitie. Regenerácia sa prevádza pri teplote 105 až 110 C po dobu 5 až 10 hodín. Jedným z takých je upravený aktivovaný bentonit pre obalovú techniku pod názvom Dehydrosil, vyrábaný v Severočeských keramických závodoch v Mostě. 23

25 Bieliace hlinky Bentonit používaný ako bieliaca hlinka je biely, žltavý až šedý, čistý (bez mechanických nečistôt). Dodáva sa upravený sušený, mletý a aktivovaný minerálnymi kyselinami za varu. Reakcia vodného výluhu má byť neutrálna, poprípade slabo kyslá. Bieliaca hlinka sa vyrába v jednom druhu a používa sa ako rafinačný a odfarbovací prostriedok v priemysle minerálnych, rastlinných a živočíšnych tukov a olejov. Bieliaca hlinka určená pre potravinársky priemysel nemá dodávať výrobkom pach alebo príchuť. Hlavným kritériom pre posúdenie vhodnosti bentonitu na bieliacu hlinku je odfarbovacia schopnosť, získaná aktiváciou. V praxi sa požaduje minimálne 95%. Úprava bentonitu Súčasná základná fyzikálna úprava bentonitu spočíva v zhomogenizovaní suroviny, jej vysušení z pôvodnej ťažobnej vlhkosti (25 32% H 2 O) na cca 10 14% a namletie na požadovanú jemnosť. Tento bentonit sa spravidla nazýva neaktivovaný. Aktivovaný bentonit je materiál, ktorý bol spracovaný chemickofyzikálne. Podstatou spôsobu aktivácie je výmena katiónov prevádzaná obyčajne v pastovitom stave zahnietením s chemickými činidlami za tepla. Používa sa napríklad sóda alebo NaOH alkalická aktivácia. Nasleduje vysušenie a mletie. V prípade alkalickej aktivácie Ca, Mg bentonit + Na 2 CO 3 = Na bentonit + Ca, MgCO 3 je reakcia podporovaná vznikom málo rozpustnej zlúčeniny, ktorá sa neodstraňuje. Výsledný efekt takejto úpravy je v tom, že Na bentonit na rozdiel od neaktivovaného vytvára veľmi málo sedimentujúcu suspenziu, až rôsolovitý gel, a v paste je veľmi väzký (ako pojivo pre zlievárenské formy stačí 5 7% bentonitu k piesku). Iným typom úpravy je kyslá aktivácia prevádzaná kyselinami. Ide opäť o výmenu iónov (Ca, Mg za H + ), kombinovanú s chemickým lúhovaním celej suroviny pomocou cca 20% HCl za varu. Vymytím sa dosiahne aj významné zvýšenie belosti, a predovšetkým vysoká sorbčná schopnosť. S touto úpravou je materiál najčastejšie používaný na rafináciu olejov, čistenie štiav, vína, a pod. Ďalšie úpravy či už z prírodných alebo aktivovaných bentonitov sú už prevádzané mimo bentonitky, t.j. priamo u odberateľov. Patrí tu i aktivácia síranom hlinitým. Vzniknutý produkt podľa obsahu činidla, eventuálne spôsobu úpravy je vhodný ako sorbent a zaťažkávadlo pri sedimentácii kalov z čistenia odpadových vôd rôznych typov a ako pomocná látka pri strojnom odvodňovaní kalov. Vplyv na životné prostredie Na životné prostredie vplývajú negatívne vlastne len technológie spojené s ťažbou a úpravou bentonitov. Pri ťažbe je to devastácia krajiny, nadmerná prašnosť a znečisťovanie výfukovými plynmi, pri úprave zasa prašnosť hlavne pri drvení a mletí. Na druhej strane je však bentonit vhodný práve pri odstraňovaní negatívnych vplyvov na životné prostredie, a to hlavne pri: čistení odpadových vôd častice bentonitu absorbujú i veľmi jemne rozptýlené nečistoty organickej i anorganickej povahy, ako aj niektoré katióny z vody a vytvárajú sedimenty. Spôsob je podobný samočisteniu vody v riekach pomocou odplavenej hliny z brehov. V tomto prípade je však účinnejšie a lepšie regulovateľné využívanie kombinácie chemicky upraveného bentonitu s organickými polymérnymi prísadami. Bentonit tu môže totiž pôsobiť nielen ako sorbent a výmenník iónov (čistota vody), zaťažkávadlo (urýchlenie sedimentácie), ale aj ako plnivo vo funkcii akéhosi pomocného pojiva, ktorý pôsobí tiež vo fáze stlačovania sedimentov pri odvodňovaní napríklad v pásovom lise, likvidáciu ropných a olejových havárií ako sorbent ťažkých ropných látok, zlepšení kvality nízkoproduktívnych, hlavne piesočnatých pôd KERAMICKÉ ÍLY Základná charakteristika Z hľadiska ložiskového je do skupiny keramických surovín zaraďovaná pestrá paleta hornín prevažne s vysokým obsahom ílových minerálov, mimo žiaruvzdorných ílov, bentonitov a tehliarskych surovín. Z technologického hľadiska ide predovšetkým o kameninové íly, pórovinové íly, kaolíny a prídavné keramické suroviny. Horniny pelity tvoria prevažne ílové minerály kaolinit, montmorillonit a illit. Nespevnené pelity označujeme ako íly, stredne spevnené ako ílovce a silne spevnené ako ílové bridlice. Vznik týchto hornín je výsledkom dlhodobého geologického pôsobenia a podmienok na zemskom povrchu. Vlastnosti keramických ílov Jednou z najdôležitejších vlastností ílových zemín je zrnitostné rozdelenie veľkosti častíc. Zrnitostný rozbor sa uskutočňuje triedením na sitách a u jemných podielov sa robia sedimentačné rozbory. Zastúpenie častíc má väčšinou rozhodujúci vplyv na vlastnosti hmôt. Pri veľmi jemných čiastočkách sa prejavujú koloidné vlastnosti častice po rozrobení s vodou majú tendenciu vytvárať zhluky koagulovať. Druhou, nemenej dôležitou vlastnosťou je plasticita, niekedy nazývaná aj relatívna spracovateľnosť. Plasticita charakterizuje spôsobilosť ílovej zeminy k tvarovaniu, je to vlastne schopnosť hmoty pod tlakom sa deformovať a po prerušení tejto sily si ponechať nadobudnutý tvar. K plasticite prispieva tiež chemická príťažlivosť keď pridáme k ílovej zemine elektrolyt, zmeníme pôsobenie medzi časticami a porušíme plasticitu nastane stekutenie. Malé množstvá organických prímesí napomáhajú plasticite, ale môžu spôsobovať aj ťažkosti pri spracovávaní (nadmerná lepivosť a vysoká 24

26 zmrštivosť). Zvýšením teploty ílových zemín zvýšime aj plasticitu. Hlavným ukazovateľom plasticity cesta je množstvo rozrábacej vody na cesto normálnej konzistencie. Dôležitou vlastnosťou zeminy je tixotropia vlastnosť hmoty celistvej štruktúry rozpadať sa pôsobením sily a v pokoji sa znovu spájať. Je spôsobená tvorbou gélových štruktúr a ide vlastne o vratnú premenu roztoku na gél spôsobenú mechanickými vplyvmi. Ďalšími vlastnosťami ílových zemín sú rozpojiteľnosť vodou, hydroskopickosť, drviteľnosť a farba. Ložiská a ťažba keramických ílov na Slovensku Za posledných 40 rokov sa báza ílových surovín na Slovensku, napriek pôvodným nepriaznivým prognózam, podstatne rozšírila. Získali sa základné poznatky o perspektívnosti jednotlivých útvarov, overili sa zásoby a technologické postupy na najvýznamnejších ložiskách. Z hľadiska akumulácií ílových surovín majú najväčší význam Lučenecká kotlina, východoslovenská nížina, Košická kotlina a kotliny stredoslovenských neovulkanitov. Na základe mineralogického a genetického štúdia ílov v uvedených oblastiach vyčleňujeme dva základné typy surovín: 1. Zvetrávacie ložiská kaolínu a haloyzitu. 2. Sedimentárne (redeponované) ložiská kaolinických a polyminerálnych ílov. V súčasnom období najväčší ekonomický význam a perspektívy má oblasť Lučeneckej kotliny s ložiskami kaolínov, žiaruvzdorných a kameninových ílov a oblasť Východoslovenskej nížiny s ložiskami haloyzitu a kameninových ílov. Výskyt ložísk keramických surovín na Slovensku znázorňuje mapka na obrázku č. 22. Obrázok č. 22: Evidované ložiská keramických surovín na Slovensku Legenda: 1 Gregorova Vieska, 2 Tepličany, 3 Pozdišovce, 4 Oreské, 5 Točnica, 6 Tomášovce Halič, 7 Pondelok, 8 Kopernica, 9 Bartošova Lehôtka Dolná Ves, 10 Čičava, 11 Šivetice, 12 Meliata, 13 Šaca, 14 Žarnov, 15 Michalovce Biela Hora, 16 Kráľovce Lučenecká kotlina Kaolíny Ložiskom priemyselného významu, na ktorom sú v súčasnosti overené bilančné zásoby kaolínu, je Horná Prievrana. Na základe granulometrických rozborov, mineralogicko-chemického zloženia a technologických vlastností kaolínu sa vyčlenili tri kvalitatívne typy. Z keramického hľadiska najkvalitnejší kaolín I. triedy vznikol zvetrávaním porfýroidov, podradnejší kaolín III. triedy zvetrávaním fylitov. Kaolín II. triedy tvorí medzistupeň, ktorý vznikol prevažne na báze porfýroidov. Zníženie kvality spôsobuje prítomnosť oxidov Fe vo forme zátekov. Íly Produktívne súvrstvie poltárskej formácie vystupuje približne na ploche 100 km 2. Celý komplex tvoria íly, piesky, štrky so vzájomnými prechodmi a medzivrstvami hemixylitu. Ílovito-piesčitý komplex sa vyznačuje veľkou variabilitou v zatúpení jednotlivých petrografických typov. Ekonomicky význané polohy ílov sa koncentrujú predovšetkým v západnej a strednej časti kotliny, zatiaľ čo vo východnej časti sa nachádzajú menej kvalitné íly vhodné pre tehliarsku výrobu. Ílovým minerálom s podstatným zastúpením, ktorý určuje základné technologické vlastnosti týchto surovín je jemnodisperzný kaolinit s nedokonale usporiadanou štruktúrou. Z ostatných prímesí je takmer vždy prítomný v podradnom množstve haloyzit, na ložisku Breznička boli zistené gibbsit, diaspór, montmorillonit a zmiešené štruktúry typu IM z lokalít Dechtaník, Vyšná Kováčová baňa a Breznička. Na ložiskách žiaruvzdorných a kameninových ílov poltárskej formácie sa vyčleňujú tri základné litologickotechnologické typy surovín: 1. Svetlosivé plastické íly sú najkvalitnejšou surovinou. Reprezentujú hlavný surovinový typ na lokalitách Gregorova Vieska, Tomášovce-Halič, Tomášovce-Kopáň a Točnica. 25

27 2. Svetlosivé piesčité íly sú piesčitejším analógom predošlého typu. Ich prednosťou sú (v porovnaní so surovinovým typom a)) nižšie hodnoty zmraštenia po výpale na teplotu slinutia. Vyskytujú sa predovšetkým na lokalite Breznička a Pondelok. 3. Čierne íly s obsahom organických látok. Pre svoje niektoré nepriaznivé vlastnosti patria pri ťažbe kameninových ílov k škodlivinám, na druhej strane sú však dostatočne žiaruvzdorné pre použitie pri výrobe ľahčeného šamotu, keramoperlitu a sanitnej keramiky. Východoslovenská nížina Niektoré pelitické sedimenty neogénu vo Východoslovenskej nížine sa považujú v súčasnosti za perspektívne pre keramický priemysel. Ide o suroviny dvoch základných mineralogicko-technologických typov a to: ložiská haloyzitu a ložiská polyminerálnych ílov. Ložiská haloyzitu Tento typ suroviny reprezentuje ložisko Biela Hora pri Michalovciach. Ložisko haloyzitu má šošovkovitý tvar o rozmeroch m, s maximálnou mocnosťou 36 m. Surovina sa začala ťažiť v r pod názvom kaolín, na výrobu pórovinových a žiaruvzdorných hmôt v Maďarsku. Ložisko je v súčasnoti otvorené 40 m hlbokou šachtou. Za obdobie sa vyťažilo 3400 t. Približne polovica tohoto množstva sa exportovala do Francúzska a Dánska. Na domácom trhu sa používal v tomto období pri výrobe elektroporcelánu a figurálnej keramiky. Kameninové íly Reprezentantom kameninových ílov je ložisko Pozdišovce vo Východoslovenskej nížine. Ložiskové teleso je súčasťou pozdišovskej štrkovej formácie. Materiál štrkov - pieskovce, rohovce a kremeň pochádzajú z flyšového pásma, len ojedinele majú vulkanický pôvod (ryolitové rufy). Vlastné ložisko je tvorené dvoma šošovkami, v ktorých sa koncentrujú hrdzavo hnedé a sivé plastické íly s variabilnou prímesou piesčitej frakcie, najmä v spodnej časti ložiska. Košická kotlina V košickej kotline sú známe polohy redeponovaných ílov v dvoch stratigrafických obzoroch: 1. Pliocénne íly košickej štrkovej formácie reprezentujú sedimenty plytkých prietočných jazier, kde sa v centrálnej časti usadzovali pelity a v okrajových častiach produkty psefiticko-psemitické. Ich použitie je limitované granulometrickou variabilitou a vysokým obsahom frakcie nad 20 mikrónov. 2. Íly kolčovského súvrstvia s nejasným stratigrafickým postavením reprezentujúcim spodný sarmat-vrchný tortón, v morskom až brakickom vývoji. Predstaviteľom tohoto typu je ložisko Tepličany Viničná. Prvé zmienky o ťažbe ílov z oblasti Tepličian sa datujú od r. 1817, kedy sa tieto ťažili pod názvom biela hlina a spracovávali v manufaktúrnej výrobni v Košiciach (porcelán, kamenina). V r manufaktúra pre nedostatočný odbyt zanikla. Podrobný prieskum sa na ložisku ukončil v r Kotliny stredoslovenských neovulkanitov Ide o severné výbežky Bátovskej kotliny, Žiarsku a Slatinskú kotlinu. Kaolinizácia v tejto oblasti postihla vulkanické horniny prevažne vrchotorton-sarmatského veku. Pre celú oblasť je charakteristická veľká kvalitatívna variabilita v obsahu úžitkovej zložky. Ložisko žiaruvzdorných ílov Pukanec Úžitkovou zložkou sú polohy s plynulými prechodmi od kaolinizovaných tufov a tufitov ku kaolinickým ílom s veľmi variabilným zastúpením pelitickej frakcie. Možnosť tohoto komplexu sa pohybuje od 2 do50 m. Pukanecké íly sa z technologického hľadiska rozdeľujú na keramické a žiaruvzdorné. Všeobecne sa konštatuje výrazné kolísanie žiaruvzdornosti, čo súvisí s variabilným obsahom ílovej frakcie v surovine. Kvalita suroviny sa úpravou pomocou hydrocyklónov, v laboratórnom meradle, podstatne zlepšila. Spracovanie Použitie surového kaolínu je účelné len vtedy, ak obsahuje zúžitkovateľnú živcovú alebo kremičitú zložku a používa sa pre stavebnú keramiku, na výrobu kyslého šamotu a pod. Spravidla sa kaolín upravuje plavením a sedimentáciou, čím sa zbavuje nečistôt, hlavne zbytkov pôvodnej materskej horniny, z ktorej kaolín vznikol (kremeň, sľuda a ďalšie súčasti), čiastočne farbiacich oxidov (hlavne železitého a titaničitého). Plavením získané piesky a sľudy sa triedia a využívajú pod názvom kaolínové piesky a sľuda. Podstata tejto úpravy je veľmi jednoduchá spočíva v tom, že ťažšie častice pieskov, sľúd a niektorých oxidov sa usazdujú na dne, kým ľahšie častice ílov sú unášané odplavované vodou do ďalšieho bazéna, kde sedimentujú. Využitie keramických ílov Kaolíny z Hornej Prievrany sa využívajú v keramickom priemysle. Uplatňuje sa postup ich spracovania bez predchádzajúcej koncentrácie jemných frakcií. Dokázalo sa, že koncentráciou jemných podielov sa škodlivé obsahy Fe 2 O 3 neznižujú. Kaolín I. triedy je po zvýšení plasticity prídavkom väzného komponentu výbornou surovinou pre výrobu bielo sa páliacich keramických hmôt ako je porcelán, sanitná keramika, elektroporcelán, obkladačky. V tomto smere čiastočne vyhovuje aj kaolín II. triedy. Časť zásob kaolínov III. triedy sa dá využiť v kombinácii s vysoko väznými ílmi poltárskej formácie pre výrobu hospodárskej a stavebnej kameniny. Napriek tom, že niektoré polohy kaolínov I. triedy dosahujú za surova belosť okolo % (leukometrom) a neobsahujú gumárenské jedy, je použiteľnosť týchto surovín v netermických technológiách obmedzená pre nízky obsah frakcie pod 1 mikrón. 26

28 Haloyzit z ložiska Biela Hora má mnohostranné použitie. Môže slúžiť ako plnidlo v papierenskom a gumárenskom priemysle. Ako prísada je vhodný v množstve 15% pri výrobe porcelánu, kde výrazne zvyšuje pevnosť a v množstve 10% pri výrobe bieleho cementu. Haloyzit je ďalej vhodný ako prísada do žiaruvzdorných materiálov, obkladačiek, v cukrovarníctve na odfarbovanie štiav a v metalurgii na výrobu silumínu. Kameninové íly z Pozdišoviec sa z technologického hľadiska klasifikujú ako surovina vhodná pre výrobu kameninových dlaždíc s červenou vypaľovacou farbou. Okrem toho sú íly vhodné ako pojivo v odlievacích formách. Pozdišovské íly slúžia 400 rokov na hrnčiarsku výrobu a ľudovú keramiku. Od r ložisko tvorí hlavnú surovinovú bázu pre výrobu dlaždíc v Keramickom kombináte v Michalovciach, dnes Kerko a.s. Nežiaruvzdorné íly z Tepličian so svetlou vypaľovacou farbou sú vhodné ako prímes pre výrobu kameniny a jemnej keramiky (dlaždice, slinuté obkladačky, pórovina, zdravotná keramika) a v zlievárenstve ako ílové pojivo pre ťažšie odliatky. Tufit z ložiska Oreské Trnava pri Laborci sa používa ako tavivo pri výrobe keramických dlaždíc a obkladov na závode Dlaždice Michalovce. Keramické íly z ložiska pri Licinciach sa hodia pre tehliarsku výrobu a to vzhľadom na vysokú pevnosť za surova a farbu po výpale. Hodí sa tiež na výrobu stavebnej keramiky ako súčasť pracovnej hmoty pre čarvené dlaždice. Surovina z hĺbky 3,5 4,0 m po odplavení piesčitej prímesi má pomerne vhodnú vypaľovaciu farbu (béžová) a je vhodné ju použiť na výrobu keramických dlaždíc všetkých odtieňov, avšak niektoré parametre (nízka pevnosť za surova, vysoká nasiakavosť) túto možnosť využitia značne obmedzujú. V neupravenom stave je však možné ju použiť ako ostrivovú prímes. Keramické íly z ložiska pri Ožďanoch vzhľadom na farbu po výpale a veľkú pevnosť v ťahu za surova možno použiť na výrobu tehál. Vplyv na životné prostredie Ťažba keramických ílov vplýva na životné prostredie klasickými banskými činnosťami: degradácia reliéfu krajiny, narušenie toku spodných (niekedy i povrchových) vôd, znečistenie ovzdušia primárnou prašnosťou z ťažby ako i sekundárnou výfukovými plynmi z ťažobných a dopravných mechanizmov. Proces primárnej úpravy keramických ílov plavenie negatívne vplýva na životné prostredie znečisťovaním povrchových i spodných vôd vypúšťaním kalových vôd z úpravní. SADROVEC A ANHYDRIT Klasifikácia sadrovca Sadrovec, vodnatý síran vápenatý (CaSO 4.2H 2 O), je známy už od najstarších dôb. Staroveký sochár Lysippos, dvorný portrétista Alexandra Macedónskeho, vraj ako prvý dal podnet na používanie sadry zo sadrovca. Je málo známe, že sadrovec bol prvým nerastom, ktorý svojim mikroskopom študoval v roku 1695 Antony van Leeuwenhouk, holandský prírodovedec amatér, zakladateľ mikroskopie. Chemické zloženie sadrovca je známe od roku 1750 a je uvedené v tabuľke č. 48. Tabuľka č. 48: Priemerné chemické zloženie sadrovca [ % ] CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO4 MgO 25,4 13,2 4,5 2 32,8 6,8 Sadrovec kryštalizuje v jednoklonnej sústave, tvorí tvary tabuľkovité, stĺpikovité, často zdvojené, výborne štiepateľné podľa roviny súmernosti (klinopinakoidu), na ktorej je aj zreteľne mäkkší ako na iných častiach kryštálu (tvrdosť 1,5 na štiepateľných plochách, inde 2, takže sa dá rýpať nechtom). Agregáty sú hrubolupeňovité (mariánske sklo), vláknité, lupeňovité, zrnité až celistvé (hornina sadrovca). Výskyt Sadrovec sa vyskytuje kusový, zrnitý a rovnobežne vláknitý (selenit), ako šupinaté masy, celistvé masy (alabaster), ako zohýbané a hadovite vinuté kryštály (sadrovcové lohne). Typické sú dvojčatá lastovičie chvosty, dvojčatá z Montmarten. Hornina býva najčastejšie biela, prímesy zlúčenín železa, ílu, živcov alebo piesku ju sfarbujú do žlta, hneda i ružova. Lesk má sklený, na štiepateľných plochách perleťový, na vláknitých agregátoch hodvábny. Hustota sadrovca je 2,3 2,4 g.cm -3. Je veľmi zlým vodičom tepla a elektriny. Vo vode sa rozpúšťa vo vákuovom pomere 1:386 pri normálnej teplote, 1:451 blízko bodu varu, čím dochádza často na ložiskách sadrovca ku krasovým javom. Jeho rozpustnosť znižujú prímesy alkoholu, chloridu vápenatého, síranu horečnatého. V kyselinách sa rozpúšťa ľahko, v kyseline chlorovodíkovej za varu úplne, má nízku absorpciu voči rontgenovému žiareniu. Odrody sadrovca Alabaster (úbeľ) je často biela, jemne zrnitá a na hranách priesvitná odroda sadrovca. V prírode je veľmi rozšírený a z prirodzených síranov najhojnejší nerast. Názov dostal podľa mesta Alabastron v Egypte. Je málo odolný voči zvetrávaniu. Používa sa na výrobu ozdobných predmetov a na dlažbu slávnostných miestností. Taktiež sa využíva ako vynikajúci sochársky kameň. Selenit rovnobežne vláknitý, hodvábne lesklý sadrovec ako drahý kameň, obľúbený pre svoj lesk. Alabaster a selenit sa u nás nevyskytujú, ale s predmetmi z nich vyrobenými sa stretávame často. Mariánske sklo doštičkový bezfarebný sadrovec, podobný sľude. Čistý kryštalický je číry, celistvý biely, najčastejšie zafarbený do žlta, alebo podľa prímesí. Poznáme ho podľa toho, že už nechtom ho môžeme ľahko rýpať. Sadrovce obsahujúce piesok a tvoriace nedokonale kryštálové zhluky sú tzv. púštne ruže. Anhydrit 27

29 Vznikom i chemickým zložením sa sadrovcu veľmi podobá anhydrit, kosoštvorcový bezvodný síran vápenatý ((CaSO 4 ) 41,19% CaO, 58,81% SO 4 ), ktorý bol považovaný za sadrovec. Avšak v poslednej dobe sa stal v chemickom priemysle výhodnou surovinou na výrobu kyseliny sírovej. Naviac sa vyrába ako tzv. anhydritové spojivo, vhodné pre zhotovovanie vnútorných omietok. Taktiež ho možno použiť ako prísadu do cementov a v poľnohospodárstve, občas dokonca i v metalurgii a v elektropriemysle. Vlastnosti anhydritu Meno anhydrit dostal z gréčtiny ( an bez, hydor voda ). Tvorí hrubé tabuľkovité kryštály, najčastejšie však vláknité, zrnité a celistvé agregáty. Je priehľadný až nepriehľadný, lesk má sklený až perleťový, vryp biely. Má rôznu farbu vo veľmi svetlých odtieňoch ( biely, šedý, modrastý, načervenalý). Je ťažko taviteľný, rozpúšťa sa v kyseline sírovej, vo vode je málo rozpustný, pod dúchavkou sa taví na biele sklo. Hustota anhydritu je 2,93 g.cm -3 a tvrdosť sa pohybuje v rozmedzí 3 3,5. Z toho vyplýva, že anhydrit je tvrdší a ťažší ako sadrovec. Ako samostatný typ ložiska nemá anhydrit pre technické využitie veľký význam, iba vo Vupino pri Bergeme v Lombardii (Taliansko), kde sa ťaží tzv. vulpinit zrnitý anhydrit ako náhrada mramoru ( bardiglio di Bergamo). Vznik sadrovca a anhydritu Sadrovec ( CaSO 4.2H 2 O) a anhydrit ( CaSO 4 ) môžu v prírode vznikať týmito spôsobmi: a) pôsobením sírnych vulkanických exhalácií na tufy bohaté na vápnik alebo na vápence. b) metasomatickým zatlačením vápencov sulfátovými roztokmi. c) rozkladom sulfidov, najmä pyritov. Veľmi mnoho pekných kryštálov vzniká pôsobením kyseliny sírovej, ktorá sa uvoľňuje pri zvetrávaní pyritu. d) chemickou sedimentáciou z presýtených roztokov (v prírode hlavne z morskej vody), a to pri nižších teplotách (do 35 C) alebo pri vyšších koncentráciach chloridu sodného. Keďže soľné ložiská sa v prírode tvoria spravidla pri teplotách vyšších ako 35 C, sedimentuje najprv anhydrit. Keď stúpne koncentrácia chloridu sodného, začne sa tvoriť sadrovec. e) sekundárne vzniká sadrovec hydratáciou anhydritu, a to buď na povrchu anhydritového telesa, alebo pozdĺž tektonických porúch. Pritom sa zväčšuje objem horniny asi o 60%. Vzhľadom k tlaku nadložných vrstiev môže sadrovec existovať iba do maximálnej hĺbky asi 150 m. Vo väčších hĺbkach dochádza k vytláčaniu vody z mriežky, takže tu môže existovať len anhydrit. Vrstvy obsahujúce sadrovec podliehajú krasovateniu, vznikajú v nich jaskyne a krasové doliny. Výskyt sadrovca a anhydritu Výskyt vo Svete Veľmi početné ložiská sadrovca a anhydritu sa vyskytujú v bývalom ZSSR. Nachádza sa tu viacero ložísk: Ilecké ložisko Čkalovskej oblasti zásoby 1,5 miliardy ton. Bachmutské ložisko v Stalinskej oblasti Ukrajiny. Soľ je v spodnom perme, nad solinosnými vrstvami je sadrovcový obzor. Sadrovec sa usadzuje v zime, keď teplota klesá na 5 6 o C. Jazero Baskunčák je tvorené v spodnej časti zo sadrovcovej série permského veku. V lete jazero vysychá. Ináč je zásobované slanými vodami vyvierajúcimi zo sadrovcového súvrstvia. Z fosílnych ložísk je najdôležitejšie Inderské. Nachádzajú sa tam boráty, ktoré sú v sadrovcovom súvrství permu. Ide o sadrový oblúk, ktorý vznikol nad veľkou soľnou klenbou (kupolou), jednou z najväčších na svete. Sadrovcový oblúk je m hrubý. Najvýdatnejšie sadrovcové ložiská, často celé pohoria, majú Spojené štáty americké, hlavne v štáte New York ( je silúrskeho veku Sallina Shales) a v štátoch medzi východným svahom Skalných Hôr a Mississippskou nížinou, v Južnej Dakote, Oklahome, Wyomingu, Texase, Novom Mexiku, ďalej v Arizone a Kalifornii. Odhaduje sa, že tieto ložiská by mohli pokryť svetovú spotrebu na niekoľko storočí. Patria k rôznym útvarom od silúru do treťohôr. Veľmi bohatá na sadrovec je Kanada, v spodnom morskom kameňouhoľnom útvare Nového Škótska dosahujú vrstvy sadrovca mocnosť až 60 m, pod ním je anhydrit. Láme sa v otvorených lomoch. Menšie ložiská sú na západe v silúrskom útvare provincie Ontario. Z európskych štátov najväčšiu produkciu vykazuje Francúzsko (treťohory parížskeho okolia, v samotnom Paríži sadrovcové ložisko na Montmartri veľké nažltnuté zdvojčatené kryštály známe jako lastovičí chvost ) a Anglicko. Známe sú tiež sadrovcové náleziská v Nemecku a Rakúsku. V Taliansku sú známe náleziská alabastru u Castellina Maritlima blízko Volterry v Toskánsku, sadrovcové vrchy v sírnych sicílských krajinách, obe z treťohôr. Veľké, číre, priehľadné, bezfarebné kryštály (mariánske sklo) sú známe zo Sicíllie. Taktiež je potrebné spomenúť ložiská v Poľsku, v údolí rieky Nidy. Ročná ťažba sadrovca a anhydritu vo svete sa pohybovala v posledných rokoch okolo kt. V súčasnosti sa predpokladá postupné zvyšovanie ťažby (v roku 1996 to bolo kt a v roku 1997 už kt). Na ťažbe sa v r podieľali tieto štáty nasledovne: USA.17,0 % Čína..12,0 % Thajsko.8,6 % Irán 8,5 % Kanada...8,2 % 28

30 Výskyt na Slovensku Najväčšie komplexy anhydritu a sadrovca vystupujú na severnom okraji gemerika, kde sa nachádzajú sadrovcovo anhydritové telesá v lagunárnom vývoji vrchného permu a spodného triasu v oblasti Galmusu (ložiská Tollstein, Gretl) a Stratenej vrchoviny (ložisko Biela Voda). Maximálna mocnosť šošoviek je okolo 70 m, dĺžka asi 800 m a ich podstatnou zložkou je anhydrit. Sadrovec lemuje telesá anhydritu pri styku a v okolí tektonických línnií. V siliciku sú ložiská Gemerská Ves Šankovce a Gemerská Hôrka Bohúňovo súčasťou pieskovcovo bridličnatého súvrstvia spodného triasu (griesbach namal). Nebilančné výskyty sadrovca a anhydritu sú predovšetkým v Záblatí pri Trenčíne - tvorí šošovky a bloky najviac 9 m hrubé, z krížňanského príkrovu obalovej série tatrika (Staré Hory) a spodného miocénu východoslovenskej panvy (Zbudza). Každé ložisko síranov má svojský tektonický štýl. Prehodnotením ložísk sadrovca a anhydritu sa za najperspektívnejšie považujú ložiská Šankovce, Bohúňovo v južnom pruhu a Novoveská Huta s východným pokračovaním v severnom gemerickom pruhu. Gemerský ložiskový pruh Evaporitové sedimenty vystupujú v spodnotriasových horninách. Prognózne územie ohraničuje spojnica obcí: Tornaľa Jelšava Rožňava Drnava Rudník Drienovec a z južnej strany štátna hranica s Maďarskom. Je to v podstate územie Juhoslovenského krasu budované strednotriasovými karbonátmi. Má pretiahnutý tvar v generálnom smere východ západ a je dlhé cca 60 km. Produktívne súvrstvie sa nachádza v spodnotriasových horninách a na povrch vychádza len vzácne. Ložisko Šankovce ( Gemerská Ves ) Ložisko sa zaraďuje do meliatskej skupiny a do súvrstvia spodnotriasového veku. Vlastnú ložiskovú výplň tvorí v podstate anhydrit premenlivej kvality s tenšími polohami sadrovca a vrstvičkami ílovitej bridlice. Anhydrit je prevažne svetlosivý, sivý až ružovkastý, jemnozrnný a celistvý. V centrálnej časti územia sa vrtmi overovali dve polohy anhydritu v maximálnej hĺbke do 250 m: 1. poloha vystupuje cca 50 m v podloží hematitového ložiska a od neho ju oddeľuje ílovitá slienito ílovitá bridlica so sporadickými vložkami hematitového pieskovca, slabších polôh sadrovca, vápenca a dolomitu. V podloží 1. polohy je v hĺbke cca 30 m 2. poloha anhydritu s priemernou mocnosťou 120 m. Smerom na JZ sa rozvetvuje na tri časti oddelené vložkami ílovitej bridlice hrubej 1 5 m. Ložisko Strelnice Ložisko anhydritu a sadrovca pri Strelniciach sa nachádza cca 4 km od ložiska v Šankovciach a je jeho severozápadným pokračovaním. Evaporitové sedimenty vystupujú v bridličnatom súvrství meliatskej skupiny. Sírany sú vyvinuté v dvoch polohách: prvú reprezentuje sadrovec v hĺbke od 150 do 175 m a druhú v podstate anhydrit, ktorý je v hĺbke od 240 do 410 m. V nadložnej časti od 240 do 260 m je anhydrit druhotne hydrátovaný na sadrovec. Obidve polohy sú subhorizontálne uložené a mierne zvrásnené. Úžitkovou surovinou je anhydrit a sadrovec. Sadrovec je drobnozrný, lokálne cukrovitý, bielej alebo svetlosivej farby. Ložisko Bohúňovo Je to jedno z najvýznamnejších ložísk anhydritu a sadrovca v oblasti. Ložisko je v bridličnatom súvrství spodného triasu meliatskej skupiny. Produktívne súvrstvie vystupuje bližšie k povrchu. V centrálnej časti ho zakrýva iba vrstva neogénnych sedimentov štrkovej formácie hrubá 1 až 50 m. Spodnotriasová bridlica vystupuje priamo na povrch. Sadrovec je hydrátovanou kôrou mohutnej anhydritovej polohy. Mocnosť sadrovcovej vrstvy kolíše od 1 do 21 m (s priemerom 11,6 m). Na stavbe ložiska má významný podiel mladá zlomová tektonika a priečne zlomy ho rozdeľujú do štyroch tektonických krýh (blokov). V ložisku je spolu overených kt sadrovca a kt anhydritu. Makroskopicky je anhydrit celistvý, jemnokryštalický a strednokryštalický, sivý, modrastý a pri väčšom znečistení tmavosivý až čierny. Jeho textúra je všesmerne zrnitá, páskovaná a lokálne brekciovitá. V anhydrite sú miestami vrstvičky, vložky alebo útržky tmavej a zelenkastej ílovitej bridlice prežilkované anhydritom. Mikroskopicky je zrnitý s typickou pravouhlou štiepateľnosťou zŕn. Spišský ložiskový pruh V severnej časti je evaporitová sedimentácia zastúpená v piesčito bridličnatom súvrství spodného triasu severogemerskej synklinály. Celá oblasť má veľký rozsah, takže tvorí cca 5 km široký pruh oblúkovitého priebehu od Pustého Poľa na západ cez Stratenú, Biele Vody, Novoveskú Hutu, Gretlu, Markušovskú dolinu, Rudňany, Poráč až do Kolinoviec pri Krompachoch na východ v dĺžke cca 25 km. Ložisko Novoveská Huta Ložisko anhydritu a sadrovca v Novoveskej Hute je dnes jediným ťaženým ložiskom u nás. Je v centrálnej časti severného spišského pruhu. Rozsahom patrí medzi najväčšie a dosahuje až 5 km smernej dĺžky. Mocnosť ložiska dosahuje 150 m. Primárna anhydritová ložisková výplň je úplne hydrátovaná na sadrovec. Najvrchnejšia časť ložiskového telesa je diapírovo zvrásnená s premenou anhydritu na sadrovec. Sadrovec tvorí na ložisku výraznú vrchnú obalovú zónu alebo sprievodné zóny tektonických porúch. Textúra síranov je všesmerne zrnitá, masívna, brekciovitá, páskovaná a kryštalická. Anhydrit je najčastejšie sivý a modrastý, redšie zelenkastý a biely. Sadrovec je zväčša sivobiely a biely, lokálne ružovkastý a v okolí starších mineralizovaných tektonických porúch sa vzácne vyskytujú jeho číre tabuľkovité kryštály. Polohy so sadrovcom obsahujú v priemere cca 61% sadrovca a 8% anhydritu. Anhydritové polohy obsahujú priemerne okolo 63% anhydritu a 5% sadrovca. 29

31 Exploatácia ložiska sa začala ťažbou pripovrchových polôh sadrovca v centrálnej časti na úpätí Skalky približme roku 1856 štôlňovým spôsobom. Bolo vypočítaných 1301 kt 3. kvalit. triedy, 2433 kt anhydritu 2. triedy a 5626 kt 3. triedy. Ťaží sa prakticky len sadrovcová surovina, kým anhydrit zostáva nevyužitý. Ťažba suroviny Ložiská sadrovca sa môžu ťažiť hlbinne, povrchovo hlbinne alebo povrchovo. Pri posúdení optimálnych ekonomických parametrov sa zväčša sadrovec ťaží povrchovým lomom s dvoma až troma skrývkovými etážami a tromi ťažobnými etážami. Ťažba je vykonávaná na 90% clonovými odstrelmi. Kondície sadrovec Kvalitatívne požiadavky: minimálny obsah sadrovca v surovine musí byť 60%, pre chemické účely (výroba H 2 SO 4 ) 95%. Kvantitatívne požiadavky: minimálna mocnosť ložiska pre povrchovú ťažbu 10 m (nebilančné 5 m). Pre hlbinnú ťažbu minimálna mocnosť 2 m. Skrývkový pomer (povrchová ťažba) je 1:1 (nebilančný 2:1), minimálna veľkosť ložiska 5 miliónov ton (nebilančná 1 milión ton). Kondície - anhydrit Kvalitatívne požiadavky: priemerný obsah CaSO 4 (viazaný ako SO 3 ) 65%, minimálny obsah SO 3 38,2%. Kvantitatívne požiadavky: minimálna veľkosť ložiska 10 miliónov ton ekonomicky ťažiteľných zásob, pre nebilančné ložiská od 2 miliónov ton. Minimálna mocnosť (pre povrchovú ťažbu) 10 m, maximálny skrývkový pomer 1:1, nebilančné časti ložiska 2:1. Spracovanie suroviny Úprava sadrovca spočíva v drvení na kusy veľkosti 8 až 15 cm, ktoré sa melú na prášok. Potom sa zahrievajú v kruhovej, šachtovej alebo rotačnej peci. Pri výrobe dochádza k dehydratácii sadrovca v plynnej atmosfére (suchý spôsob), alebo vo vodnej suspenzii (mokrý spôsob), čo je znázornené schematicky na obrázku č. 29. Výroba sadry Sadra sa najčastejšie vyrába čiastočným odvodnením sadrovca, a to podľa reakcie: Obrázok č. 29: Spracovanie sadrovca a výroba sádry CaSO 4.2H 2 O.. CaSO 4.1/2H 2 O CaSO 4 sadrovec polohydrát anhydrit Polohydrát rozoznávame v dvoch modifikáciach alfa a beta. Väčší podiel polohydrátu alfa zväčšuje rýchlosť tuhnutia sadry a tiež zlepšuje jej pevnosť. Druhy sadry 1. Sadra rýchlo tuhnúca sa rozrába s vodou tak, že sa pomaly sype do vody, nikdy nie opačne. Na 1 kg sadry sa používa 1,5 až 2,5 l vody. Pri tuhnutí sa uvoľní teplo, sadra zväčšuje svoj objem, čo je vítané hlavne pri výrobe rôznych odliatkov. Počiatok tuhnutia je po 4 až 7 minútach a čas tuhnutia najmenej 25 minút. Podľa čistoty, obsahu polohydrátov a podľa účelu sa delí na: sadru alabastrovú obsahuje asi 95% polohydrátu alfa, používa sa na stomatologické účely a jemné odlievanie, sadru modelársku obsahuje 90% polohydrátu alfa, používa sa na výtvarné a modelárske účely, odlievanie a pod., sadru štukatérsku obsahuje 75% polohydrátu alfa, sadru elektrotechnickú používa sa na elektroinštalačné práce, sadru stavebnú obsahuje až 40% polohydrátu beta, je vhodná pre tmely a omietky. 2. Sadra voľne tuhnúca, podlahová je vysoko pálená sadra (pri teplote až 800 o C ). Začiatok tuhnutia je asi po dvoch hodinách po pridaní vody. Čas tuhnutia je hodín, zatvrdne za 7 14 dní. Z voľne tuhnúcej sadry sa zhotovujú najmä podlahoviny, obklady napodobňujúce mramory, tvrdé brúsené a leštené omietky. 3. Sadroviny sú zmesné maltoviny, u ktorých hlavnou súčasťou je tepelne upravený síran vápenatý. Najdôležitejšie sadroviny sú: pariánska sadrovina používa sa na odliatky napodobňujúce biely, tzv. parský mramor a na umelé mramorové odliatky, de Wyldova sadrovina, Keenova sadrovina, Scottova sadrovina. 4. Anhydritová maltovina je stavebná hmota, ktorá sa pripravuje zo sadrovca páleného na 650 o C a anorganických prísad budiče tuhnutia. Sú vhodné pre práce v suchom prostredí. Používa sa na tuhé maltové omietky, dekoratívne účely, umelé mramory, podlahy, tepelno izolačné prvky a pod. 30

32 Hlavná oblasť použitia stavebný sektor sadrové panely na ľahšie konštrukcie deliacich priečok, na obloženie stien a stropu, výstavbu strechy a podlahy, sadrové panely na stavbu stien na priečky a sadrové panely na obvesené strechy, sadrová omietka na steny a stropy, spojivo na sadrovom základe na samonivelovacie potery ďalšie použitie, ktorého význam stále rastie. Trh stavebných látok odoberá asi 75% výroby sadry a prekvapujúco sa sadra dodáva aj značnému počtu iných odvetví. V priemysle cementu sa používa sadra ako spomaľovač tuhnutia. Pridáva sa zvyčajne pri mletí slinku. Obsah CaSO 4.2H 2 O nesmie byť menší ako 96%. Strata na váhe pri kalcinácii do 600 o C má byť medzi 1,9 2,1%. Sadrovec pre cementársky priemysel nesmie obsahovať prímesi ovplyvňujúce nepriaznivé normové vlastnosti cementu Sumárne údaje o využití sadry existuje 215 výrobných závodov v 15 členských krajinách EUROGYPSUM, 1,5 miliardy m 2 plochy vnútorných priestorov približne celá plocha Londýna sa ročne postaví v Európe zo sadry alebo sa sadrou obloží, ročný obrat sadry v Európe sa odhaduje na 2,1 miliardy ECU. Použitie alternatívnych surovín Aj keď sa budúcnosť sadrového priemyslu zakladá na existencii prírodnej sadry, používa sa v narastajúcej miere aj sadra, získaná z dymových plynov po odsírení viac známa ako REA Gyps ako alternatívna surovina. Použitie sadry REA Gyps je v súlade s ekologickým konaním odvetvia. Táto sadra vzniká pri mokrom odsírení dymových plynov v tepelných elektrárniach. Tento spôsob sa používa predovšetkým v Nemecku, avšak stále viac a viac sadry REA Gyps sa vyrába aj v iných európskych krajinách. Tento produkt je rovnocenný s prírodnou sadrou a spĺňa rovnaké požiadavky a normy kvality. Sadrový priemysel pokladá využitie REA Gypsu ako prostriedok, ktorý chráni prírodné zdroje. Sadrovec a anhydrit ako odpad z chemickej výroby Nakoľko sa u nás sadrovec a anhydrit vyskytujú na ložiskách s malou kapacitou ťažby, už dlhšiu dobu sa uvažuje o využití odpadových surovín z chemickej výroby. Ide hlavne o odpad vznikajúci pri výrobe kyseliny fosforečnej tzv. fotosadra, kyseliny fluorovodíkovej, mravčej, odpadového sadrovca pri výrobe beloby alebo tzv. energosadry. Tieto spôsoby sú však vysoko nákladné. V zahraničí sa využívajú hlavne fotosadry (býv. ZSSR, Japonsko, SRN, Francúzsko, Poľsko) a tiež energosadra (SRN, Rakúsko). Výroba oxidu siričitého zo sadrovca (anhydritu) Pre nedostatok elementárnej síry a pyritu sa pristúpilo k spracovaniu anhydritu (sadrovca). Rozklad prebieha v rotačnej peci podobne ako pri výrobe cementu. Ako suroviny sa používajú: 78% anhydritu (obsah 99,5% CaSO 4 ), 9,6% hliny, 6,8% koksu, 4,8% piesku, 0,8% kyzových výpalkov. Teplota v peci býva až o C, získava sa plyn s obsahom asi 7 až 7,5% SO 2 a 16 až 20% CO 2. Pre spracovanie na kyselinu sírovú sa pridáva vzduch, čím obsah SO 2 poklesne asi na 5%. Vyrobený oxid siričitý sa používa na výrobu: 1. kyseliny sírovej, 2. kyslého siričitanu vápenatého, 3. plastických hmôt, 4. kvapalného oxidu siričitého. Anhydritové tekuté samonivelujúce potery Anhydrit je možno využiť ako spojivo v stavebníctve pre rôzne účely: výroba struskoanhydritového cementu, regulátor tuhnutia portlandského cementu, špeciálne omietky, rôzne druhy spojív pre podlahové mazaniny, prefabrikáty (liate bytové jadrá), obkladové dosky, nehorľavé podhľady. Jednou z najrozšírenejších oblastí jeho použitia je oblasť podlahových mazanín, ktoré nahrádzajú tradičné cementové potery. V Európe sa stierkové anhydritové podlahy používajú už 90 rokov ( ZSSR od r ), tekuté samonivelačné približne 20 rokov. DRAHÉ KAMENE Klasifikácia Medzi drahé kamene zaraďujeme minerály a horniny, ktoré sa používajú najmä na ozdobné účely. Za drahé kamene sa často považujú aj niektoré látky organického pôvodu, ako je napr. jantár (fosílna živica), koral (vápenný koralový trs), perly (cudzorodé telieska v škrupinách niektorých lastúrnikov, obalené uhličitanom vápenatým a organickými látkami ) a gagát (tvrdá, húževnatá uhoľná látka). V minulosti sa najmä v obchodných kruhoch rozlišovali drahokamy, napr. diamanty, zafíry, rubíny, smaragdy, lacnejšie polodrahokamy, ku ktorým sa zaraďovali vzácne odrody oxidu kremičitého, akými sú napr. krištáľ, záhneda, ametyst, citrín, morión, ruženín, chalcedón, jaspis, achát, ónyx, opál a iné, ďalej granáty, turmalín, atď., a ozdobné kamene, ktoré sa dajú leštiť vo veľkých kusoch a môžu sa z nich zhotoviť rozmanité ozdobné predmety. Medzi tieto 31

33 ozdobné kamene patria napr.: nefrit, amazonit, lazurit, labradorit, malachit, rodonit, anhydrit, sadrovec, mastenec, fluorit, serpentinit, kamenná soľ, mramory, gagát. Pre zaradenie nejakej prírodniny medzi drahokamy a polodrahokamy sa za hlavné kritérium kedysi považovala tvrdosť. Prírodniny tvrdšie ako kremeň sa zaradili medzi drahokamy a mäkšie medzi polodrahokamy, pretože tieto zasadené v prsteni sa po krátkom nosení mechanicky rýchlejšie poškodzovali, strácali ostrosť hrán jednotlivých vybrúsených plôšok (faziet), a tým aj lesk a krásu farieb. Pretože však zadelenie nejakého kameňa do určitej skupiny je príliš subjektívne, v odborných kruhoch je zaužívané jednotné označenie - drahé kamene. Aby sa nejaká prírodnina mohla zaradiť medzi drahé kamene, musí mať určité vlastnosti. Sú to napr. vysoký lesk a čírosť, krásny vzhľad a sfarbenie, vysoký lom svetla, dostatočná tvrdosť a odolnosť voči vonkajším vplyvom, trvanlivosť, leštiteľnosť, priehľadnosť, vzácnosť jej výskytu v prírode a pod. Často stačí len jedna z uvedených vlastností a už sa prírodnina môže zaradiť medzi drahé kamene. Cena drahých kameňov sa určuje podľa ich akosti a hmotnosti (hmotnosť sa udáva zvyčajne v karátoch, 1 karát = 0,2 g). So zväčšujúcou sa hmotnosťou kameňa jeho cena rýchle stúpa; prítomnosť cudzorodých uzavrenín, pukliniek a iných chýb veľmi znehodnocujú cenné drahé kamene. Veľakrát cenu drahého kameňa ovplyvňuje móda a obľúbenosť. Napokon aj syntetická výroba drahých kameňov, vojnové konflikty, politické a sociálne pomery veľmi vplývajú na cenu drahých kameňov na svetových trhoch. Ložiská drahých kameňov Drahé kamene netvoria ucelenú skupinu nerastov. Sú chemicky veľmi rôznorodé, takže sa s ich predstaviteľmi stretávame takmer vo všetkých skupinách nerastného systému. Niektoré sú oxidy, iné zaraďujeme k uhličitanom, kremičitanom, fosforečnanom, atď. Na väčšine nálezísk sú nerasty vyvinuté len vo všeobecnej akosti (vo forme nerastov), zatiaľ čo s pravými drahými kameňmi sa stretávame len výnimočne alebo len na ojedinelých lokalitách, kde boli k ich vzniku priaznivé podmienky. Najznámejšie nálaziská drahých kameňov vo svete znázorňuje mapka na obrázku č. 23 a na Slovensku obr.č. 24. Obrázok č. 23: Výskyt drahých kameňov vo svete Ako doplnenie sú uvedené nasledovné drahé kamene a ich výskyt na Slovensku: lazurit kameňolom pri Turčeku krištáľ Banská Štiavnica, Spišská Stará Ves, Veľký Lipník záhneda Hnúšťa, Revúca, Detva obsidián Zemplínske Vrchy rodonit Čučma-Rožňava, Turecká pri Betliari, Heckerová pri Smolníku, Gelnica, Žakarovce, Banská Štiavnica malachit Špania Dolina, Rožňava, Mníšek nad Hnilcom, Ľubietová, Hnilčík, Gelnica, Košická Belá, fluorit Zlatá Idka, Dubník, Hronec, Vihorlat, Šumiac azurit Staré Hory, Špania Dolina, Piesky, Dúbrava, Magurka, Žarnovica, Smolník, Gemerská Poloma, Košická Belá 32

34 Obrázok č. 24: Výskyt drahých kameňov na Slovensku Spracovanie Krása drahých kameňov vynikne po ich dômyselnom rozrezaní a vyleštení, čím sa odstránia povrchové chyby a zvýrazní sa farba alebo lesk. Najstarší tvar, do ktorého sa drahé kamene formovali, bol zaguľatený a nazýval sa mugla alebo kapišón (šošovkovec). Indickí brusiči ako prví zaviedli pri brúsení diamantov fazetovanie, ktoré sa rýchle uplatnilo aj pri iných kameňoch. Ide o vybrúsenie a vyleštenie malých plôšok - faziet, ktoré odrážajú svetlo a dávajú kameňom vysoký lesk. Pre bezfarebné alebo jasne sfarbené priehľadné kamene je najkrajší tvar brusu briliant. Treba poznamenať, že ide o tvar, pri ktorom sú fazety vybrúsené tak, aby sa dosiahol maximálny totálny odraz svetelných lúčov na spodných fazetách kameňa, čím sa zvýrazní nielen jeho lesk, ale aj farba. Niektoré menej priehľadné drahé kamene, napr. granáty, sa často brúsia do tvaru rozety (ružice), ktorý predstavuje starší a menej dokonalý brus ako briliant. Do tvaru stupňovca a tabuľkovca sa zvyčajne brúsia nepriehľadné alebo len málo priehľadné kamene, napr. ónyx, karneol, jaspis a iné. Brus do tvaru briliantu alebo rozety sa pri týchto kameňoch nerobí. Prehľad základných tvarov fazetových brusov je znázornený na obrázku č. 25. Nepriehľadné kamene sa najčastejšie brúsia do tvaru vypuklých bezfazetových brusov - muglí alebo kabošonov, ktorých spodok býva niekedy mierne vypuklý. Do tohto tvaru sa zvyčajne brúsia opály, tyrkys, nepriehľadné granáty alebo kamene s trblietavým leskom (napr. tigrie oko), taktiež kamene vyznačujúce sa asterizmom (niektoré rubíny a zafíry). Ide o osobitý optický jav, ktorý spočíva v tom, že pri brúsení kameňa do tvaru mugly sa v odrazenom svetle objaví žiariaca hviezda. Na obrázku č. 26 sú znázornené najčastejšie tvary kabošonov. Obrázok č. 26: Najčastejšie tvary kabošonov Obrázok č. 25: Prehľad základných tvarov fazetových brusov Obrázok č. 27: Glyptické práce na drahých kameňoch 33