Emise z výroby kaolinu a možnosti jejich snížení

26.03.2026

Kvalita ovzduší v České republice i přes přijímání množství legislativních a finančních opatření v posledních letech stagnuje. Zhruba jedna třetina obyvatel žije v oblastech s překročenými denními imisními limity pro jemné prachové částice. Proto považuji za zásadní tento stav otočit k lepšímu pomocí komplexního souboru opatření," uvedl ministr Richard Brabec.

Zejména průmyslové podniky mohou využít dalších 2,7 miliardy korun z evropských fondů, které mají pomoci zlepšit kvalitu ovzduší v České republice. Dotaci získá 56 projektů na snížení emisí z průmyslu a zemědělství, informovalo ministerstvo životního prostředí. Podle ministra Richarda Brabce se vedle lokálních topenišť a dopravy jedná o další prioritní oblast, kde je nutné emise snižovat.

Peníze tak půjdou podle seznamu schválených projektů například na modernizaci ocelárny a odprášení Arcelor Mittal Ostrava, ekologizaci tepelného zdroje v Teplárně Varnsdorf na Děčínsku, na modernizaci výroby vápence a vápna výrobce stavebních materiálů Kotouč Štramberk na Novojičínsku nebo na snížení emisí v Elektrárně Mělník a Vítkovice Steel.

V roce 2014 byl podle Zprávy o stavu životního prostředí na 19,1 procentech plochy území republiky překročen imisní limit u minimálně jedné znečišťující látky, tedy prachových částic, rakovinotvorného benzo(a)pyrenu nebo přízemního ozónu. Překročení limitu konkrétně pro benzo(a)pyren zasáhlo vloni téměř jedenáct procent území, kde žije více než polovina Čechů, hlavně ve velkých městech. Tuto nebezpečnou látku vypouštějí lokální topeniště, jejich stav chce ministerstvo zlepšit dotacemi na výměnu starých kotlů za nové.

Celkově o dotace v objemu až 5,5 miliardy korun z Operačního programu Životní prostředí, které se mohou čerpat do roku 2020, žádalo podle ministerstva rekordních 240 zájemců. Žádosti posílali ve druhé polovině loňského roku. Schválené dotace zamíří konkrétně na náhradu, rekonstrukci nebo pořízení dodatečných zařízení na spalovací a ostatní stacionární zdroje znečišťování.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Alternativy ve výrobě cementu a využití odpadních surovin

Výroba cementu, jehož spotřeba ve stavebnictví celosvětově roste, je velmi neekologická, pokud jde o emise skleníkových plynů. Univerzita Martina Luthera v Halle a Wittenbergu (MLU) zkoumá možnosti, jak vyrábět cement více ekologicky. Experimentuje s použitím zbytků průmyslového odpadu, které vznikají při výrobě kaolinu a hliníku.

Skleníkové plyny se uvolňují zejména při zahřívání rozdrceného vápence na 1400 stupňů Celsia, kdy dochází k takzvané kalcinaci. Přitom vzniká slinek, jenž je následně rozemlet na cement. Tým vědců se snaží najít alternativy, jež by byly šetrnější k životnímu prostředí. V časopise Construction and Building popsali možnosti nahradit vápenec při výrobě cementu.

Zkoumali použití průmyslových zbytků, které vznikají při výrobě kaolinu nebo hliníku. Tradiční přeměna vápence ve velkých pecích na slinek je pro ekologii katastrofální, tvrdí profesor geologie a mineralogie Herbert Pöllmann. Při úpravě tuny vápence se uvolní až tuna oxidu uhličitého, varoval. Při použití jiné suroviny by došlo k významným energetickým úsporám.

Využití odpadu vznikajícího při výrobě kaolinu a hliníku podle něj slibuje podobné výsledky jako použití vápence. „Nelíbí se mi pojem průmyslový odpad. Jsou to fakticky průmyslové zbytky, které lze stále velmi účinně využít, například k výrobě alternativní formy cementu,“ vysvětlil Pöllmann. Vědci testovali různé poměry surovin, jež zajistí stejné fyzikální vlastnosti cementů jako při použití vápence. Zbytkové alternativní materiály neobsahují oxid uhličitý, který se při zpracování uvolňuje. „Můžete je použít k výrobě cementu, který má skvělé vlastnosti,“ dodal.

Dalším řešením je výroba cementových směsí, jež by obsahovaly nižší poměr vápence. Nicméně alternativních materiálů není tolik, aby pokryly celosvětovou poptávku po cementu, přiznal německý profesor. Jeho tým uvažuje o využití sopečného popela nebo dalších nerostů, které zatím nebyly průmyslově využívány a při jejichž zpracování se neuvolňuje oxid uhličitý. Mohly by to být i některé druhy jílů.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Možnosti využití odpadních produktů při výrobě kameniva a štěrkopísků

Při získávání kvalitního kameniva a štěrkopísků vznikají podle způsobu výroby za mokra nebo za sucha velká množství jemných jílových kalů s jemným křemenem, živci, slídami apod. nebo jemných suchých výsivek vznikajících při drcení, mletí a třídění kameniva.

Například v případě těžby moravské droby mohou představovat tyto odpadní, dnes nevyužívané produkty až okolo 10 hm. % z celkové těžby a jsou tak výraznou ekologickou a ekonomickou zátěží pro těžební organizaci. Některé odpadní kaly z výroby štěrkopísků mohou obsahovat až 20 hm. % jemné, naostřené jíloviny s velkým množstvím jemného křemene, živců, slíd a dalších průmyslově využitelných příměsí.

To představuje velmi často obrovská množství materiálů, který se musí zahustit flokulačními činidly a uložit na odkalištích, resp. v suchém stavu na odvalech a deponiích, kdy často jde ročně o desítky tisíc tun takových před upravených produktů.

Ve složení moravské droby převažuje nejčastěji jemný křemen (cca 30-45 hm. %), živce (cca 15-30 hm. %), jemné slídy (cca 5-25 hm. %), jílovina (cca 20-35 hm. %), klastické úlomky, minerály železa apod. To je velmi zajímavé složení umožňující velkou variabilitu upravitelnosti nebo přímého využití v průmyslu.

Například je zajímavý vysoký obsah jíloviny různého typu a také znečištění minerály železa, jemně naostřený křemenem a živci, zpravidla bez většího podílu organických příměsí. Po úpravě kalcinací, nejlépe za snížené teploty (viz nízko energetický pucolán) lze získat levný produkt s pucolánovou aktivitou, který by mohl být využit například nejen při výrobě cementu, ale jeho použití by mohlo být všestranné.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Značnou úlohu při zjišťování využitelnosti odpadních propírek z kalu či výsivek ze suchých odprachů a úletů hraje velké množství železitých a hořečnatých slíd, které se však dají, zvláště při propírkách v suspenzi, odstranit a tím se zvyšuje pravděpodobnost využití moravské droby například při výrobě cementu, v keramických hmotách, v lepidlech a tmelech, v hmotách pro 3D tisk, spárovacích hmotách apod.

Právě probíhající technologické zkoušky úprav moravské droby, granitových kalů a vápencových odprašků jak v podobě suspenzí, resp. vylisovaných koláčů, tak i v suchém, práškovém stavu, by mohly najít optimální využití této velmi zajímavé a z pohledu vývojového technologa vzácné a přitom levné suroviny.

V posledních letech stoupá zájem o využití všech typů odpadních stavebních surovin v důsledku ekonomického tlaku na výrobce kameniva a štěrkopísků. V neposlední řadě mnoho těžařů uvažuje i o úpravě těchto odpadů, někteří problematiku neřeší a zaváží jemné odpady dále do odvalů a výsypek, resp. do odkališť.

Přitom většina jemných odpadních produktů má potenciál obchodního využití s předpokladem masového nasazení v průmyslu. Už jen skutečnost, že uvedené suroviny neobsahují většinou organické látky, které by mohly zvyšovat emise CO2,je příznivá pro zavedení technologických procesů, kterou budou zaměřeny na snižování obsahu nečistot, tj. hlavně slíd a železitých minerálů.

Obrovskou výhodou bývá u těchto odpadních produktů jejich určitá předúprava a vytříděnost a hlavně jemnost, která v současných ekonomických podmínkách státu výrazně nahrává pro uplatnění jako náhrada jemného mletí.

Taková upravená jemná surovina může být využita bez nákladného mletí pouze na rozplavování a nakonec i obsah jemných živců je příznivý pro snižování teploty kalcinace nebo rychlejší jedno žárový výpal zboží.

Prioritou výrobních podniků by také měla být inovace a rozvoj nových technologických úprav s cílem prodat tyto odpadní, neustále se hromadící produkty.

U tekutých kalů zaměřených na získávání kritických surovin, ale i jílů různé kvality a použitelnosti v průmyslu, je základní otázkou ekonomické, nejlépe přírodní odvodnění důležité k tomu, aby získané produkty byly dobře transportovatelné k odběrateli.

Materiály se nesmí lepit a musí mít přirozeně i vhodnou vlhkost po odvodnění, nejlépe maximálně kolem 20 hm. %.

Specifika karlovarských písků z plavení kaolinů

Při výrobě keramických a papírenských karlovarských kaolinů na úpravně (plavírně) vznikají jemné písky 0/1 mm s využitím například do jemných tekutých štuků nebo suchých omítkových směsí a prachovité jíly s vysokým obsahem kaolinitu jako tzv. jemné a hrubé šliky (propady z hydrocyklónů), které mají po magnetické separaci výborné licí a reologické vlastnosti, včetně velmi žádané rychlé tvorby střepu na sádrové formě. Po výpalu jsou nejčastěji světlé se zvýšenou nasákavostí a je možné je pokládat za jíly pórovinové, nežáruvzdorné keramické.

Výborným sekundárním zdrojem jílovinových surovin jsou i tzv. magnetické podíly po čištění plavených kaolinů supravodivou nebo vysoko intenzívní magnetickou separací, které obsahují v jemné zrnitosti cca 0-40 µm až cca 80 hm. % kvalitního plaveného keramického nebo papírenského kaolinu a zbytek tvoří minerály železa, titanu a další „nečistoty“.

Stavební písky z oblasti Sokolovska, Karlovarska až po Mostecko vznikající při úpravě keramických a papírenských kaolinů plavením obsahují i velmi jemné minerály železa a síry (např. siderit FeCO3, pyrit a markazit FeS2, slídy apod.). Tyto na vzduchu ve vlhku oxidují a způsobují v čase při jejich deponování výrazné zhoršení kvality tím, že jsou již po několika týdnech silně kyselé, a tím se stávají nevýhodné pro využití ve stavebním průmyslu, neboť odběratel musí přidávat do stavebních směsí více alkalického vápna či cementu k neutralizování kyselého písku, což je pro něho výrazně nevýhodné. Z původního neutrálního pH písků po vyplavení a třídění 7 klesá pH až k hodnotám 4-2.

Tím se stávají takové písky málo prodejné a je třeba je ve velkém množství vyvážet zpátky do vytěženého prostoru dolu nebo lomu. Nestabilita karlovarských písků z plavení kaolinů je vizuálně viditelná zežloutnutím původně bílošedých partií na deponii.

Ekonomická ztráta je dána nejen malou prodejností takového pískového produktu, ale i nutností nakládky a vykládky, převozu a stabilizace tekutých písků, nejčastěji vaznými bentonitickými jíly.

Písky z Plzeňska, Chebska či Podbořanska jsou stabilizované, bez příměsí ultra jemných sulfidů a zůstávají tedy dlouhodobě bílé až bílošedé s pH kolem 7. Přesto se i takové jemné písky hromadí a vyvážejí bez využití na deponii nebo zavážejí zpět do vytěženého prostoru dolu.

Některé typy těchto písků, v případě, že nedojde k jejich téměř okamžité stabilizaci sušením nebo alkalickým prostředím, popř. odstraněním zbytkové jíloviny a účinnou magnetickou separací, velmi rychle mění svoji barvu (z šedé na žlutou až červenou) a především pH svého výluhu.

Možnosti stabilizace a využití sulfidických písků

Bylo prokázáno provedeným výzkumem, že sulfidické písky mohou být uplatněny jako plnivo při výrobě umělých pískovců, připravených například alkalickou aktivací směsného pojiva tvořeného metakaolinem a granulovanou vysokopecní struskou. Fyzikálně-mechanické vlastnosti a trvanlivost, jakož i vizuální podoba a barevnost takto připravených umělých kamenů, jsou velmi podobné přírodním pískovcům a lze si proto představit jejich aplikaci například jako sochařského materiálu v památkové oblasti.

V práci bylo konstatováno, že umělé pískovce, připravené alkalickou aktivací zoxidovaných písků z úpravy kaolinu plavením, jsou svými základními fyzikálními, mechanickými i trvanlivostními vlastnostmi zcela srovnatelné s „měkčími“ typy přírodních pískovců z oblasti tzv. Přírodní zabarvení jemných sulfidických písků do krásných odstínů žluté až sytě červené barvy jsou vhodné i pro lisovací drolenky po reakci metakaolinu s vápenným hydrátem.

Například žlutá zámková dlažba vydržela na zahrádce střídání počasí po dobu více jak 15 let. Pticen v rozsáhlé a dlouhodobé práci v letech 2018-2020 prokázal možnost alkalické ochrany sulfidických písků vznikajících po úpravě nejlepších českých vysoce hlinitých kaolinů plavením dávkováním vápenného hydrátu Ca(OH)2 v podobě vápenné vody nebo vápenného mléka do čerstvě vyrobeného jak jemného štukového písku, tak i v hrubších pískových frakcích 0/2 a 0/4 mm.

Výhodou přitom je, že malá dávka vápenného hydrátu ve stavebním písku jak jemného, štukového, tak i hrubých písků 0/2 a 0/4 nmm nevadí, a naopak přispívá k optimalizaci dávky vápna nebo cementu ve stavební směsi.

Pokud se roztok či mlého Ca(OH)2 při výrobě plaveného kaolinu používá jako flokulační činidlo k zahuštění řídkých suspenzí, pak je možné využít zbytky málo rozpustného hydrátu či páleného vápna CaO k provedení účinné alkalické ochrany písků na haldách.

Jinou možností stabilizace pH písku kolem 7 a jeho barvy je jeho vysušení. Potom jsou rozkladné reakce FeS2 v písku z Karlovarska silně zpomaleny a pH se v podstatě výrazně nemění.

Účinná je pro odstranění jemných a hrubých sulfidů typu FeS2 i pračka písku s následnou vysoko intenzívní magnetickou separací.

Chemické a mineralogické složení moravské droby

V tabulce 1 jsou uvedeny příklady možného chemického a mineralogického složení moravské droby. To je velmi zajímavé složení umožňující velkou variabilitu upravitelnosti nebo přímého využití v průmyslu.

Pro výrobce je to zdánlivě nezajímavý materiál z hlediska prodeje kameniva či štěrkopísků, ale pro technologa to může být využitelný produkt. Například je zajímavý vysoký obsah jíloviny různého typu a také znečištění minerály železa, jemně naostřený křemenem a živci, zpravidla bez většího podílu organických příměsí.

Po úpravě kalcinací, nejlépe za snížené teploty (viz nízko energetický pucolán), lze získat levný produkt s pucolánovou aktivitou, který by mohl být využit například nejen při výrobě cementu, ale jeho použití by mohlo být všestranné.

Tabulka 1: Příklad chemického a mineralogického složení moravské droby v hm. %: