PergolyKyzové břidlice a jejich využití v českém průmyslu
Kyzové břidlice, horniny bohaté pyritem, hrály v minulosti klíčovou roli v rozvoji českého chemického průmyslu. Tyto břidlice, které se dříve označovaly jako kamenečné či kamencové, byly zdrojem pro výrobu kyseliny sírové a kamence, látek nezbytných pro řadu průmyslových odvětví.
Charakteristika kyzových břidlic
Břidlice patří mezi nejoblíbenější přírodní kameny. Tyto usazené částečně přeměněné horniny mají velmi jemnou zrnitost, za kterou vděčí svému původu v sedimentech jílovců a prachovců. Vyznačují se také svým hedvábným leskem. Oproti břidlicím nelze štípat skaliny, což jsou metamorfované horniny se všesměrovou strukturou. Břidlice má širokou barevnou škálu - od černé přes šedou, zelenou až po cihlovou. Obsahuje minerály biotit, muskovit a andalusit, které zaručují vynikající žáruvzdorné vlastnosti a výbornou rovinnou štěpnost. Díky tomu se břidlice velmi jednoduše opracovává a tvaruje do tenkých desek, které slouží k výrobě obkladů, dlaždic a střešních krytin.
Zlatavý minerál pyrit, jehož polohy se místy vyskytují v proterozoických horninách, je chemicky disulfid železa. Dříve se označoval také jako kyz železný. Břidlicím s pyritem se proto tradičně říkalo kyzové břidlice. Obohacení pyritem v břidlicích dosahuje někde jen několika, ale jinde dokonce desítek procent celé horniny. V blízkém okolí těles podmořských vulkanitů, spilitů, jsou známy i polohy prakticky čistého pyritu. Kyzové břidlice, jejichž hlavní součástí jsou sulfidy, pyrit a pyrhotin, vytvářejí čočkovitá tělesa o mocnosti až 5 m a délce 100 m. Při zvětrávání uvolňují kyselinu sírovou - vznikající sírany (melanterit, kamenec) byly na místě zpracovávány loužením.
Historie využití kyzových břidlic
Nejstarší česká chemická továrna ve Velké Lukavici na Chrudimsku vyráběla od roku 1778 kyselinu sírovou termickým rozkladem kyzových břidlic. Česká dýmavá kyselina sírová se vyráběla především v západních Čechách, kde byly k dispozici výhodné suroviny (kyzové břidlice), laciné uhlí a dobré hlíny k výrobě retort. O rozvoj této výroby se v 19. století v Hromnicích, Kaznějově a Břasích zasloužil J. D. Starck. Ten založil roku 1792 v Krušnohoří minerální závod na výrobu termické kyseliny sírové. Na přelomu 19. a 20. století zanikla tradiční výroba české kyseliny sírové termickým rozkladem síranů železa a hliníku v minerálních závodech. Byla zavedena výroba anglické kyseliny sírové v olověných komorách.
Když se břidlice bohatá pyritem dostane do styku s běžnými povrchovými nebo mělkými podzemními vodami, nebo ještě lépe s vlhkým vzduchem, začne se pyrit za přítomnosti vody a kyslíku měnit na sírany. Na místech krytých před deštěm se začnou vytvářet krystalky nebo až několik centimetrů silné krusty částečně rozpustných druhotných minerálů. Naši činorodí předkové si toho povšimli už dávno a hned začali zkoušet, k čemu by se tyto soli mohly hodit. Pálením v ohni se jim podařilo připravit kyselinu sírovou, dříve nazývanou vitriol, takže se této surovině také říkalo vitriolové břidlice.
Čtěte také: Svět geologie: Břidlice a druhy hornin
Přídavkem vhodných přísad se z vodních výluhů kyzových břidlic podařilo připravit dobře krystalující kamence. Zdrojové břidlice se proto nazývaly také kamenečnými či kamencovými břidlicemi. Kamence jsou sírany, které obsahují jednomocný kationt, nejčastěji sodík nebo draslík, a kationt trojmocný, nejčastěji hliník či železo, které jsou v hornině rovněž přítomny. Kamence se dají využít při tradičních postupech činění kůží, pomocí kterého se z čerstvé kůže získá ohebná, měkká, nezapáchající a nehnijící useň, kterou lze využít k výrobě oděvů, obuvi i koňských postrojů. Z kamenců využitelných pro činění kůží má největší význam kamenec hlinitodraselný neboli alún. Používá se při barvení tkanin, nebo když se říznete při holení. Naše břidlice při zvětrávání tento kamenec ve větším množství nevytvářejí, protože na to mají málo hliníku a draslíku.
Výroba kyseliny sírové a kamence
V nejstarším období se sbíraly přirozeně vznikající výkvěty síranů přímo na horninových výchozech. Poměrně běžné bylo i odpařování vody získávané z tzv. „kamencových studní“, tedy vykopaných děr, do kterých se přirozeně stahovaly prosakující roztoky. Jejich odpařením a následným zpracováním vznikaly kamence a další látky. Pod obcí Malé Přílepy jsou doloženy studnice na získávání kamenců již v roce 1384. K oxidaci pyritu zde ale docházelo na výchozu karbonské uhelné sloje.
Od konce 17. století se břidlice v širším okolí těžily jako důležitá surovina pro výrobu vitriolu, kamence a českého olea. Bývá v nich obsažen pyrit a markazit, z nichž se přírodním větráním může uvolňovat kyselina sírová, jež pak reaguje s ostatními minerálními složkami horniny za vzniku sekundárních sulfátů, v minulosti označovaných jako kamence. Hlavním a kdysi žádaným produktem byl kamenec, německy označovaný jako „der Alaun” a odtud i historický název kamencových dolů jako alaunových. Výrobním závodům se říkalo kamencárny, kamenečné či kamencové, nebo také alaunové hutě („Alaun Hütte”).
Vytěžená podrcená břidlice s pyritem byla rozprostřena v protáhlých hromadách na nepropustném jílovém podloží, kde byla ponechána vzdušné oxidaci a občas pokropena vodou. Loužení trvalo až několik let, protože pyrit se rozkládal poměrně pomalu. Silně kyselý výluh z hromady břidlice se odpařoval a tím stoupal obsah rozpuštěných síranů.
V nejstarším výrobním způsobu byl síran hlinitý míchán s hnijící močí, která obsahovala amonné ionty. Po odpařování na dně nádoby krystalovaly úhledné, lesklé krystaly kamence hlinitoamonného, zatímco další sírany zůstávaly v roztoku. Později byl přidáván výluh z dřevného popela obsahující potaš (uhličitan draselný) a tím vznikal kamenec hlinitodraselný. Pokud převládaly sírany železa, byl ve zděných nádržích s horním ohřevem (tzv. kalibánech) a potom ve varných kotlích získáván tzv. vitriolový kámen. Ten byl žíhán na bezvodý vitriolový kámen (bezvodý síran železitý), který se po rozemletí dále rozkládal pyrolýzou silným zahříváním v keramických retortách v galejních pecích. Uvolněné plyny s převahou oxidu sírového se zaváděly do samostatné keramické baňky s trochou zředěné kyseliny vně pece neboli předlohy, kde vznikala tzv. česká dýmavá kyselina sírová.
Čtěte také: Průvodce břidlicovými obklady v Loužnici
Z vyžíhané směsi síranů železa v retortě zbýval červený prášek obsahující v převaze červený oxid železitý, který se pod názvem kolkotar (tradičně psáno kolkothar nebo též caput mortuum) prodával jako krásný červenohnědý pigment. Z malých manufaktur se rozšiřováním výroby stalo těžiště průmyslové produkce kyseliny sírové. Závody se nacházely v širším okolí Hromnic. Jejich majitel Johann David Starck (* 1. 5. 1770, †10. 11. 1841) je považován za jednoho ze zakladatelů českého chemického průmyslu. Česká dýmavá kyselina se vyvážela až do Anglie, kde se používala jako rozpouštědlo na barvení látek včetně populárního modrého indiga.
Významné lokality těžby a zpracování kyzových břidlic
Kamenec
Zakladatelem Kamence byl baron Caspar von Ledebour, v té době viceprezident úřadu královského mincmistra. K založení vesnice jej vedl tehdy již delší dobu trvající provoz těžby kamenečných, správně pyritických břidlic a jejich následného zpracování jak pod širým nebem, tak v tzv. olejně, původně metodou výroby olea čili české dýmavé kyseliny sírové. V roce 1846 si provozy pronajal slavný chemický magnát J. D. Starck, který je držel do roku 1850. Výroba olea byla později nahrazena pokročilejší, tzv. anglickou výrobou, přibyla i výroba síry, červeného železitého pigmentu a konečně i plavírna okru, jež přetrvala až do konce 40. let 20. století.
Kamenec leží v údolí pod soutokem Hlohovického a Mostišťského potoka, které je úzce zaříznuté do okolního zvlněného terénu. Prakticky celou geologickou stavbu tvoří horniny neoproterozoika (svrchního proterozoika, ještě dříve starohor či algonkia) zbraslavsko-kralupské skupiny. Převážně se jedná o metasedimenty se skluzovými závalky s výrazně břidličnou strukturou a bazaltové tufy (spility dle klasické Kettnerovy klasifikace). Metamorfóza je regionální, oproti většině neoproterozoických břidlic zbraslavsko-kralupské skupiny zvýšená díky okolnímu submarinnímu vulkanismu. S vulkanismem je spojen i výskyt poloh grafitických břidlic, resp. pyritických černých jílovců, které starci označovali jako kamenečné či kyzové břidlice.
Od konce 17. století se břidlice v širším okolí těžily jako důležitá surovina pro výrobu vitriolu, kamence a českého olea. Ložisko kyzových břidlic je v Kamenci dosti nerovnoměrně vyvinuto. To vedlo k zavedení hlubinné těžby pomocí ražení vodorovných a úklonných štol. V Kamenci se těžilo na čtyřech patrech. Vytěžený materiál se schraňoval na rozsáhlých haldách, jež byly na úpatí opatřeny záchytnými příkopy. Shora byla na rubaninu dřevěnými, posuvnými koryty přivedena voda, která surovinu vyluhovala. Zachycený roztok se schraňoval a v olejně procházel složitým procesem zahušťování varem a mechanickým čištěním dispergovaných jemných částic sedimentací. Konečný hustý, převážně sulfátový roztok byl usušen na jílovité ploché pánvi. Konečný pevný produkt, vitriolový kámen, se drtil na prach a v olejně pak pálil v keramických retortách, nazývaných „kolmy” ve zvláštní dlouhé peci, které se říkalo pec galejní. Z vitriolového kamene se termolyticky uvolňovaly oxidy síry, vázaly se na vodu a vznikala dýmavá kyselina sírová.
V polovině 19. století byl tento složitý proces nahrazen efektivnějším způsobem tzv. anglické výroby kyseliny sírové (od r. 1843). Z produktů získaných z kyzových břidlic se dále získávalo od r. 1840 vodní sklo. Od r. 1845 je známá i výroba ultramarínu a vinného kamene. V r. 1906 byla výroba v Kamenci zastavena a objekty v r. 1907 zakoupila plzeňská firma Šimon Hofmann. Již ve 40. letech 19. století bylo zjištěno, že na kameneckém ložisku je přítomen i tzv. sirnatý kyz. Proto zde byla ve dvou pecích zavedena i výroba síry. Těžba sirnatého kyzu doznala krátkodobou renesanci ještě v r. 1915, kdy bylo zapotřebí zvýšené produkce síry pro válečné účely. Důlní práce však byly definitivně zastaveny.
Čtěte také: Více o mastkové břidlici
Valachov
Další významný areál se nachází se ve strmém svahu Valachova nedaleko Hracholusk a Skřivaně. Valachov zažil i poslední chvíli slávy dobývání a zpracování pyritu na Křivoklátsku, která trvala jen jeden rok, a to od května 1871 do května 1872. Tehdy se hlavním cílem těžby stala masivní poloha litého kyzu, vázaná na hranici černých břidlic a spilitu. V údolí tehdy stávala kovárna, která sloužila k ostření a opravám nástrojů, a parní drtič, kterým se vyrubaná surovina drtila před další separací pyritu. Ke zpracování samotného pyritu v této nové fázi těžby již nedocházelo na místě. Získaný pyritový koncentrát byl odvážen ke zpracování na kyselinu sírovou do chemického závodu v Kolíně, kde tehdy fungovala modernější, tzv. komorová výroba kyseliny sírové.
Konec těžby způsobila i na Valachově květnová povodeň roku 1872. Zničila zpracovatelské zařízení ve dně údolí. Vzhledem k tvrdosti těžené horniny a špatné přístupnosti místa nebyla již těžba obnovena.
Valachov se proslavil ještě jednou asi po 50 letech od ukončení těžby. Lokalitu začal od roku 1926 navštěvovat Rudolf Jirkovský (* 29. 3. 1902, † 10. 11. 1989), který se zde zabýval historií těžby a mineralogií. V roce 1926 se mu ve spolupráci s F. Ulrichem podařilo na lokalitě Valachov identifikovat nový druh druhotného sulfátu, který společně popsali pod jménem slavíkit. Kromě nenápadného žlutozelenavého slavíkitu zde vzhledem k různě vlhkým stanovištím i horninové proměnlivosti nalézáme zhruba desítku dalších druhotných minerálů. Velkou většinu krystalických vrstev, které vidíme na stěnách, tvoří poměrně běžný sádrovec. Při poslední mineralogické revizi moderními metodami zde byly potvrzeny tyto minerály: copiapit, halotrichit, hisingerit, jarosit, melanterit, sádrovec a slavíkit a kromě toho i četné amorfní fáze.
Budišovsko
V České republice má těžba břidlice bohatou historii, která sahá hluboko do minulosti. Jedena z nejznámějších a historicky významných oblastí pro těžbu břidlice je Budišovsko (Budišov nad Budišovkou), kde nyní těžba břidlice probíhá v nádherné krajině pod Mlžným kopcem. Břidlice není jen materiál - je to přírodní produkt s dlouhou životností, který se pyšní vysokou odolností a krásou. V minulosti se břidlice hojně používala jako stavební materiál, zejména na střechy a podlahy. Břidlice se vyznačuje nejen přírodním půvabem, ale také praktickými výhodami. Přírodní barva a textura každé desky dodávají jakémukoli prostoru jedinečnost a charakter. Díky svým vlastnostem odolává břidlice mechanickému opotřebení i teplotním výkyvům. Když si vybíráte břidlici, volíte nejen materiál, ale také kousek české přírody a historie.
Současné využití břidlic
Břidlice se štípe v průměrné tloušťce kolem 5 mm. Velikosti desek bývají různé, zpravidla mívají rozměry od 20x15 cm do 60x30 cm. V poslední době se do módy znovu dostávají břidlicové střechy. Břidlice ovšem zdaleka neslouží jen jako střešní krytina, dlažba či obklad. Lze z ní vyrobit i nejrůznější střešní detaily, jako jsou komíny, vikýře nebo štíty. V dřívějších dobách se z ní vyráběly školní psací tabulky, desky pro kulečníkové stoly nebo břidlicové brousky. Ve formacích břidlic se shromažďuje metan, jehož těžba se v posledních letech stala významným zdrojem výroby zemního plynu. Zejména v USA jeho důležitost neustále narůstá.
Těžba kamenečných břidlic od 18. do počátku 20. století na Radnicku v Plzeňském kraji na severu bývalých okresů Rokycany a Plzeň - sever a jejich zpracování představovala zajímavou část montánních dějin i historie chemického průmyslu na našem území. Teprve snadnější a levnější postupy v chemické výrobě vedly k zániku provozů anorganické chemie a barev v tomto regionu. Srovnání s ním snese ještě oblast Železných hor, nebo Sokolovska. Kamenec sám o sobě představuje unikátní památku těchto dob, neboť prvoplánově vznikl jako osada lučebníků a horníků.
tags: #kyzové #břidlice #využití #hliník
