Основные понятия недропользования

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ 1.1. Предмет и задачи курса В результате дифференциации наук из дисциплины экономика природопользования выделилась наука экономика недропользования. Не случайно в Российской Федерации в 1992 году был принят Закон «О недрах». Экономика недропользования – наука, изучающая экономический аспект взаимоотношений, возникающих между недропользователем, государством и обществом. Объектом исследования являются недра земли. Недра – представляют собой подземную часть литосферы и гидросферы. Согласно Закону «О недрах» «Недра являются частью земной коры, расположенной ниже почвенного слоя и дна водоёмов, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения». Предметом исследования – проявление экономических законов и закономерностей при недропользовании. • • • • • • • • • Данная наука позволяет ответить на следующие вопросы: Что такое недра? Какие виды деятельности человека относятся к недропользованию? Как законодательно регулируется деятельность по недропользованию? Какова ценность недр? Являются ли они элементом национального богатства? Являются ли недра фактором производства? Как оценить стоимость этого фактора? Как оценить эффективность и рациональность недропользования? Какие налоги платит недропользователь государству? Каковы взаимоотношения недропользователя и инвестора? Кто и как осуществляет охрану недр? 1.2. Классификация основных видов недропользования В Законе «О недрах» (ст. 6) сказано: «Недра предоставляются в пользование для: 1) Геологического изучения; 2) Добычи полезных ископаемых, в том числе использования отходов горнодобывающего и связанных с ним перерабатывающих производств; 2 3) Строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых; 4) Образования особо охраняемых геологических объектов, имеющих научное, культурное, эстетическое, санитарно-оздоровительное и иное значение (научные и учебные полигоны, геологические заповедники, заказники, памятники природы, пещеры и другие подземные полости); 5) Сбора минералогических, палеонтологических и других геологических коллекционных материалов.» КЛАССИФИКАЦИЯ основных видов недропользования № 1. Вид Ресурсопотребление 1.1. Ресурсоизвлечение Добыча полезных ископаемых и воды 1.2. Ресурсопользование Использование недр для хранения ресурсов (отходов), для подземных коммуникаций и производственных объектов, как поглотителей отходов. Проведение геологоразведочных работ, открытие месторождений, изучение и подсчёт запасов, подготовка месторождений к промышленной эксплуатации Предотвращение негативных последствий производства и потребления (очистка сточных вод, предотвращение разливов нефти, аварий) Лицензирование деятельности по недропользованию (геологоразведочные работы, бурение, добыча), мониторинг геологической среды, распределение фонда недр, управление рациональным недропользованием 2. 3. 4. Воспроизводство минеральносырьевой базы Охрана недр Управление и мониторинг Процесс 1.3. Виды минеральных ресурсов В недрах содержатся минеральные ресурсы, водные (подземные воды) и биологические. В общем потреблении природных ресурсов наибольшая доля приходится на минеральные ресурсы и составляет около 85%. Минеральные ресурсы подразделяются на: • Топливоно-энергетические • Руды металлов • Цветные камни • Агрохимическое сырьё • Природно-строительные материалы • Гидроминеральные ресурсы. 2 3 - Руды металлов: Чёрные металлы (железо, марганец, титан, хром и ванадий); Лёгкие металлы (алюминий, магний и бериллий); Цветные металлы ( медь, цинк, свинец, сурьма и никель); Редкие и малые металлы (их более 50, олово, ртуть, вольфрам, молибден, кобальт и т.д.); Благородные металлы (золото, серебро, платина и металлы платиновой группы – палладий, родий, осмий, рутений и иридий); Радиоактивные руды (уран, торий); Редкоземельные элементы (лантаноиды - лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, тулий, иттербий, лютеций и - иттрий). Цветные камни: - Драгоценные камни или прозрачные минералы (алмаз, изумруд, аквамарин, александрит, рубин, сапфир, шпинель, топаз, аметист и др.); - Полудрагоценные и поделочные камни или красиво окрашенные непрозрачные минералы (агат, яшма, родонит, малахит, лазурит, нефрит, жадеит, чароит, янтарь и др.). - - Агрохимическое сырьё: Фосфатное сырьё (фосфориты и апатиты); Калийные соли; Азотное сырьё (селитра, гуано, мочевина и торф); Магнезиальное сырьё (калийно-магнезиальные соли, доломиты – карбонаты магния и кальция, глубинные магматические породы – дуниты и серпентиниты); Сера (самородная сера, колчеданные руды). Строительные материалы: - Строительные и облицовочные камни (известняки, мраморный оникс, мрамор, гранит); - Прочие строительные материалы (галечники, пески, глины). - Топливно-энергетические: Нефть; Природный газ; Ископаемый уголь; Торф; Горючие сланцы; Ядерные руды. 3 4 1.4. История горнорудного производства В истории горнорудного производства можно условно выделить три основных периода: - Древний (до н.э.), - Средневековый (доходящий до эпохи Возрождения), - Новый (доходящий до современности). Исторический период 1. Древний Доминирующие орудия труда и утварь Основные материалы Особенности технологии 1.1. Каменный век 1.1.1.Палеолит ( до Х тыс. до н.э.) 1.1.2.Мезолит ( Х-VI тыс. до н.э.) 1.1.3.Неолит (IV- VI тыс. до н.э.) 1.2. Бронзовый век (IV- I тыс. до н.э.) 1.3. Железный век (начался примерно в Х в. до н.э.) 2. Средние века 2.1. Раннее средневековье (I-ХIIвв.) 2.2.»Расцвет» средневековья ( Х I I-Х I I I вв.) 2.3. Эпоха Возрождения * (ХV-ХVI I I вв.) Ножи, скребки Кремень, кварцит, обсидан Заострённые каменные Камень, пластинки для ножей и дерево, копий золото Усовершенствованные + Карамика орудия, украшения из золота и камней Оружие, орудия труда, Медь и её украшения сплавы с оловом, свинцом, сурьмой и серебром Железное оружие Железо, медь, олово, золото, серебро, драгоценные камни Строительство замков- Известняк, крепостей, мрамор, гранит, песчаники Готический стиль в Известняк, архитектуре, замена чугун, бронза каменных пушечных ядер на чугунные Создание новых Серебро, городов, господствует олово, железо, особый ренессанский медь, разноархитектурный стиль, а образные немного позднее- стиль минеральные барокко. красители 4 Оббивка камня нужных форм до Улучшается технология обработки камня, появляется искусство Тщательная шлифовка и полировка Получение сплавов меди и её ковка. Добыча полезных ископаемых ручным способом Плавка руды, ковка металла, разработка месторождений Появление некоторых новых месторождений, Высокая техника обработки камня, создание крупных литейных печей Появляются первые научные представления о рудообразовании 5 3. Новое время Создание сети железных дорог, крейсеров, миноносцев, железные изделия от мельчайших иголок до плуга, чугунные горшки, сковородки, паровые котлы 3.2. Первая половина Новейшее вооружение, ХХ века создание электротехнической, автомобильной, ядерной и радиоэлектронной промышленности 3.1. Х IХ век 3.3. Вторая половина ХХ века Чугун, сталь, Разработка сплавы происхождения железа месторождений магматических расплавов Цветные, редкие и малые металлы, сырьё для химической промышленно сти, уран Медь, свинец, цинк, золото, серебро,уран, молибден, никель теории из Развитие добывающей промышленности: фосфора, марганца, никеля, ртути, кобальта, сурьмы. Развитие геологии. Поиски руд на глубине 200-300 м. Использование методов мат. и физ. моделирования, компьютерных технологий оценки минеральных ресурсов, аэрокосмические поисковые системы. ОСОБЕННОСТИ ДОБЫЧИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ 2.1. Руды металлов Содержащиеся в недрах минеральные ресурсы называются полезными ископаемыми. Месторождения полезных ископаемых образуются только во внешней оболочке Земли, имеющей толщину 10-15 км. Эта оболочка имеет название рудосфера. В ней происходит постоянный круговорот веществ. Месторождения образуются на любом этапе кругооборота вещества. Вначале на больших глубинах при высоких температурах (800º) и давлении (1000 кг/см²) твёрдое вещество превращается в магму, которая под давлением устремляется вверх. По мере остывания из расплавов магмы сначала выделяются минералы, которые образуют руды никеля, меди, хрома, титана, алмазов и некоторых других полезных ископаемых. Обычно такие месторождения залегают на глубине 3-15 км. После затвердевания расплава из горячей массы выделяются газы и вода с растворёнными в ней рудными элементами. Горячие растворы проникают в трещины, где кристаллизуются разнообразные минералы, образующие месторождения золота, платины, железа, свинца и т.д. 5 6 2.1.1. К чёрным металлам относится железо, марганец, титан, хром и ванадий. В них нуждаются бронетанковые войска, железные дороги, морской флот, имеющий в своём составе ледоколы, авиакрейсеры, линкоры и океанские подводные лодки. В настоящее время добывается 1 млрд т железной руды. Разрабатываются сотни месторождений железных руд на Урале, в Кривом Роге, Лотарингии, Рудных Горах, в районе озера Верхнего (на границе США и Канады). В Советской России добыча железной и марганцевой руды постоянно возрастала. Добыча товарной железной и марганцевой руды (Народное хозяйство СССР за 70 лет) Год 1940 1960 1970 1980 1986 Железная руда В натуральном В пересчёте на выражении 100%-ное содержание металла 29,9 … 106,0 54,1 197,0 106,0 245,0 133,0 250,0 137,0 Марганцевая руда В натуральном В пересчёте на выражении 100%-ное содержание металла 2,6 … 5,9 1,9 6,8 2,4 9,8 3,0 9,3 2,8 В настоящее время одна из основных статей экспорта России – руды металлов и сплавы. Экспорт железной руды составляет 120-130 тыс. т, чугуна – 2500 тыс. т, ферросплавов – 300-400 тыс. т. В целом доля чёрных и цветных металлов составляет в экспорте России около 20%. (Платёжный баланс). Непосредственную угрозу для человечества представляют огромные отвалы – горы пустых пород. Вода растворяет содержащиеся в них соединения тяжёлых, цветных и радиоактивных металлов. Они попадают в водоёмы, отравляют окружающую растительность, а через продукты питания – и организм человека. Не менее опасны крупные металлургические комбинаты, сооружённые в первой половине ХХ века. Чадящие доменные печи выбрасывают в воздух много сернистого газа, отчего выпадают кислотные дожди. Пик добычи руд давно прошёл. Сегодня для выплавки металла широко используется металлический лом. Чтобы сохранить природу, сокращают добычу в открытых карьерах и увеличивают подземные разработки. 2.1.2. К лёгким металлам относится алюминий, магний и бериллий. Все они широко применяются для получения лёгких и прочных сплавов, используемых в авиапромышленности, космонавтике, судостроении и атомной энергетике. 6 7 Алюминий стал символом технологий второй половины ХХ века. Главными областями использования алюминия являются: - Транспорт – 27% общего количества потребления металла, - Строительство – 21%, - Изготовление различной тары – 19%, - Производство разнообразных бытовых предметов – 10%, - Электропромышленность – 9%, - Машиностроение – 8%. (Энциклопедия) В настоящее время в мире ежегодно добывается 45 млн т бокситов, из которых получают до 20 млн т алюминия. Добыча и производство алюминия организованы в 70 странах мира. Пик производства алюминия приходится на начало 1980 г., когда было добыто 60-65 млн т бокситов. Лидерами добычи являются тропические страны – Австралия, Гвинея, Камерун, Ямайка и Индия. В настоящее время 1 т металла стоит на мировом рынке 1100 долларов. Россия экспортирует алюминий в объёме около 2500 тыс. т. Образование бокситов на Урале, Карелии, Архангельской области происходило 280-380 млн лет назад. По прогнозам учёных, к середине ХХI столетия бокситовый источник начнёт иссякать. Необходимо срочно найти новый источник сырья. Впервые в мировой практике в СССР стали получать глинозём (окись алюминия) из алунита – белых или серовато-жёлтых квасцов, добываемого на Загликском месторождении в Азербайджане. Другим алюминиевым сырьём стали нефелины. Эти магматические породы широко распространены на Кольском полуострове, в Сибири, Закавказье и других регионах. Есть не совсем традиционные источники получения алюминия: - из некоторых сланцев в России, - из серых глин в Польше, - из глин отработанных рудников в Бразилии, - из отходов угольного производства во Франции и США, - из красных илов в Германии со дна Северного моря. Однако у всех этих видов алюминиевых руд есть два больших недостатка: их переработка более энергоёмка и дорога по сравнению с переработкой бокситов. 2.1.3. К цветным металлам относится медь, цинк, свинец, сурьма и никель. Производство меди уже около ста лет служит показателем мирового промышленного развития. До начала ХХ века её основная масса использовалась для получения латуни (сплава меди с оловом, серебром, свинцом), из которой традиционно изготавливали домашнюю утварь и оружие. Необходимое количество металла добывали из руд с 10-15%-ным содержанием меди. Богатейшие месторождения располагались на Урале, Кипре, в Центральном Китае, Испании, США и других регионах. Настоящий медный бум начался с открытием электричества и созданием электротехнической промышленности ввиду высокой 7 8 электропроводности меди. Из неё изготавливаются электрические провода и детали электроприборов. Из-за высокого спроса на медь в настоящее время разрабатываются месторождения руд с очень низким содержанием металла – 0,3-0,5% . Извлечение и переработка руд сопровождались строительством гигантских карьеров размерами 10 км² и глубиной более 150 м. Борьба за важнейшие источники сырья меди привела к политическим переворотам в Заире и Чили. Свинец был хорошо знаком народам Малой Азии более чем 6 тыс. лет до н.э. Из него изготавливали одну из разновидностей бронзы – сплав с медью. Такие качества этого металла, как способность поглощать рентгеновское и радиоактивное излучение, кислотоустойчивость, ковкость, позволили широко применять его в современной промышленности для производства аккумуляторов, различных сплавов, защитных экранов в рентгенотехнике и атомной энергетике, а также в типографском деле. В Римской империи свинец, добываемый из месторождений Альп и Пиренеев, шёл на изготовление водопроводных труб. Большим спросом свинец стал пользоваться с началом эры автомобилестроения. Освоение ядерной энергии обусловило ещё больший спрос на свинец для изготовления контейнеров, экранов и боксов. В 90-е годы ХХ века ведущие страны мира в целях охраны окружающей среды запретили добавки свинца в бензин, что обусловило падение спроса на этот металл. Цены на свинец снизились с 1000 до 800 долларов за тонну. Долгое время цинк не имел особо важного значения для общества. Он использовался для производства цинковых белил и оцинкованных металлических поверхностей. В последнее время было открыто важнейшее свойство цинка -–отсутствие токсичного воздействия на природу и человека. Это привело к увеличению спроса на металл и росту цен с 780 до 1400 долларов за тонну. Повышение спроса отразилось на объёмах геологоразведочных работ, в результате которых были открыты грандиозные месторождения свинца в Ирландии, ранее считавшуюся страной с бедными минеральными ресурсами. 2.1.4. К редким и малым металлам относится более 50. Они используются в небольших количествах и служат добавками к сплавам. Легирующие металлы - вольфрам, молибден кобальт добавляют к расплавам железа для прочности и устойчивости при высоких температурах. Производство редких металлов – циркония, цезия, ниобия и тантала – промышленность освоила только в середине ХХ века. Использование олова началось в глубокой древности и продолжается в настоящее время. Оно наряду со свинцом тоже употребляется для получения бронзы. В средние века оловом покрывали металлическую посуду, чтобы уберечь её от ржавчины. В настоящее время оловом покрывают с обеих сторон тонкий слой жести, который идёт для изготовления консервных банок. Для этого используется 90% всего 8 9 добываемого металла. Ежегодно извлекают из недр около 200 тыс. т этого серебристо-белого металла. Ртуть относится к наиболее токсичным элементам в природе. Она относится к малым элементам, как и висмут. Это вещество в природе может быть жидким и парообразным, может образовывать соединения – кровавокрасные кристаллы кúновари. Она была известна ещё во II веке до н.э. Киноварь использовалась древними греками и римлянами как краситель, косметическое и лекарственное средство. Крупное месторождение Альмаден в Испании, месторождение Идрия в Хорватии и ряд мелких рудников вдоль побережья Средиземного моря в течение многих столетий снабжали этим сырьём все страны Европы, Северной Африки и Малой Азии. Главные области потребления – золотодобыча (она растворяет многие металлы, образуя амальгамы), военное дело (для изготовления взрывателей), медицина и сельское хозяйство. Велика потребность ртути в термоядерной технике и химической промышленности. После войны, когда учёные подтвердили экологическую опасность ртути, спрос и цены на неё снизились с 15 тыс до 10 тыс. долларов за тонну. Резко сократилось производство на крупнейших месторождениях мира – Никитовском (Украина), Хайдарканском (Средняя Азия), Рио-Тонто (Испания). 2.1.5. Благородные металлы объединяют несколько металлов, которые встречаются в природе в самородном виде. Издревле человек знал о золоте и серебре. В конце ХVIII – начале ХIХ вв. он познакомился с платиной и родственными ей металлами – палладием, родием, осмием, рутением и иридием. Металлы платиновой группы плавятся при очень высоких температурах, т.е. тугоплавки. Золото и серебро, хотя и не выдерживают высоких температур, зато при остывании не меняют своего внешнего вида. За это их прозвали благородными. Золото имеет удивительные свойства – мягкий жёлтый цвет, не окисляется, обладает ковкостью, пластичностью и красотой. Сначала золотые украшения служили украшениями и языческими амулетами. В железном веке золото стало выполнять роль денег. В античное время золото добывали в Испании, Греции, Англии и Египте, промывая речные пески и просеивая на ветру (плотность золота 19,3 г/см³, а песка 2,2 – 2,7 г/см³). В ХV – ХVI в. в целях завоевания несметных богатств и золотых россыпей протекало завоевание Америки. До 1500 г. н.э., за первые 5,5 тыс. лет существования общества в мире было добыто свыше 31 тыс. т золота, а за последующие 470 лет – более 70 тыс. т. В настоящее время добывают 10001500 т. Золотые лихорадки ХIХ – ХХ вв. получили названия – Калифорнийская (1849-1899), Аляскинская (с 1896 г. на реке Клондайк), Сибирская (1830-1860), Амазонская. Ещё в 1488 г. Иван III делал попытки найти источники золота, затем Пётр I. В результате первое золото было добыто на Нерчинских рудниках в Забайкалье в 1714-1721 г.г. Из этого золота изготовили монеты – червонцы. Далее было открыто небольшое Алтайское месторождение с ежегодной 9 10 добычей 100-120 кг золота. Золоторудная промышленность России начала развиваться с открытия на Урале Берёзовского месторождения с ежегодной добычей 2,4 т чистого золота в середине ХVIII в. Первые россыпи в России были открыты на Урале в 1814 г. в долине реки Пышма, где в 1823 году действовало уже более 200 приисков с ежегодной добычей 2,5 т металла в год. Далее были открыты золотые россыпи: - 1830 г. – в Тобольской губернии и Красноярском округе; - 1833 – 1836 г. – В Енисейской губернии на притоках верхней Тунгуски (нижнее течение Ангары); - 1943 г. – в бассейне реки Лены. Уже к 1845 г. на долю России приходилось 47% мировой добычи золота, но с открытием месторождений в Америке и Австралии к 1860 г. доля России снизилась до 9-13%. Если до 30-х годов ХХ в. в США из коренных месторождений получали 40-50% золота, а из россыпей – 35-50%, то в 70-80 г.г. доминирующая роль стала принадлежать коренным месторождениям – 60%. Последние 50 лет лидером по добыче золота является ЮжноАфриканская Республика (месторождение Витватерсранд, площадью 250 тыс. км²). Здесь добывают от 25-50% мирового золота. За более, чем столетнюю историю это месторождение дало более 45 тыс. т. золота. В настоящее время разработка золотосодержащих руд проникает до глубины 3500-4000 м. Золото – чёткий барометр международной экономики. В 1973-1975 гг. 1 г. золота стоил 5-7 долларов, в 1979-1981 гг. – 28 долларов, а в 90-е годы – 13 долларов. В настоящее время сложилась следующая структура спроса на золото: - 64% - производство ювелирных изделий; - 14% - поступает в государственные резервы; - 11% - чеканка монет; - 6% - применение в электротехнике; - 3% - в стоматологии; - 2% - в промышленно-технических целях. Серебро – второй по значению драгоценный металл. В природе он встречается и в самородном состоянии, и в сплаве с золотом (электрум), и в соединениях с серой. Этот белый блестящий металл имеет следующие свойства: обладает высокой пластичностью, ковкостью, наивысшей среди металлов электропроводностью, химически малоактивен, в присутствии сероводорода темнеет, обладает бактерицидными свойствами, почти в два раза легче золота. Основными источниками получения серебра являются руды. Наиболее крупным горнорудным центром Средиземноморья в V – VIвв. до н.э. были знаменитые Лаврийские рудники в Греции, где свинцовые руды были обогащены серебром. В конце IV – середине I вв. до н.э. центр производства сместился в Испанию в Карфаген. Очень быстро серебро 10 11 заняло господствующее положение в денежных системах мирового хозяйства. В течение средневековья серебряным сердцем Европы были Рудные горы (Чехия и Германия), Гарц (Германия), Вогёзы (Франция), Тюрингенский лес (Германия) и Богемский лес (Чехия). Именно здесь в 962973 гг. было открыто одно из богатейших европейских месторождений серебра – Раммельсберг. В ХV-XVI вв. Рудные горы были главным районом добычи серебра. В 1544 г. в Андах на высотах 4200-4800 м были открыты колоссальные запасы серебряных руд в горной гряде Потоси. До середины ХVIII в. рудники Потоси давали около половины мировой добычи серебра. В Мексике с 1521 по 1945 годы было добыто 205 тыс. т. серебра. Сегодня ежегодная добыча серебра в этой стране составляет около 3 тыс. т. Уникальная серебряная цепь месторождений, протянувшаяся вдоль западного побережья Боливии и Перу обеспечивает устойчивую добычу этого благородного металла в регионе. В России персое собственное серебро было добыто на Нерчинских рудниках в Забайкалье в 1704 г. За первые 200 лет там было добыто 470 т серебра. В результате демидовской экспедиции в Алтайских горах в 1786 г. было открыто Змеиногорское и Риддерское месторождения, а в 1794 г. – Зыряновское. К концу ХIХ века ежегодная добыча серебра на Алтае составила 16 т. С середины ХХ в. серебро стало применяться в фотографии, электротехнике, радиоэлектронике. В результате роста спроса с 1959 по 1968 г. количество серебра, ежегодно используемого на чеканку монет, сократилось с 2687 до 706 т., хотя ежегодное его производство составляло 78 тыс. т. Более 70% металла сейчас используется в промышленности, в том числе треть – в фотоиндустрии. В связи с увеличением добычи серебра соотношение цен золота и серебра менялось: в средние века 1:10, 1:15; в 1956-1960 г. 1:38,5; а в настоящее время 1:30, 1:35. Цена 1 г серебра сейчас колеблется в пределах 0,3-0,4 доллара. Всего за всю историю ориентировочно извлечено 700 тыс. т серебра. Платина и металлы платиновой группы (палладий, родий, осмий, рутений и иридий) были последними благородными металлами, освоенными человечеством. Эти металлы обладают такими свойствами, как высокая огнеупорность, хорошая электропроводность, химическая стойкость, способность поглощать газы, быть отличными катализаторами. Впервые платина была привезена в Европу из Колумбии в ХVII, где она добывалась вместе с золотом из россыпей. Плотность платины 21,5 г/см³. В 1819 году на Урале была обнаружена платина. Первоначально она использовалась для чеканки монет, но широкого распространения в мире в этом качестве она не получила. Новый интерес к платине появился в 20-30-е годы ХХ века в связи с научно-технической революцией. Основными источниками в течение последних 50 лет являются три горнорудных гиганта: - Южная Африка (рудники Бушвельда, на долю которых приходится 50% мировой добычи); 11 12 - Канада (рудники Садбери); - Россия (Норильские рудники) 10-12% мирового производства. Россия имеет все шансы сохранить второе место в Мировом платиновом картеле – объединении производителей металла. Мировое производство платоноидов составляет ежегодно 250-280 т, в т.ч. 50% платины. После второй мировой войны в результате повышенного спроса цены на платину были на 10-15% выше, чем золота, но ввод в эксплуатацию новых месторождений в США, Зимбабве и других странах насытил рынок. В 90-е годы цены на платину составили 12-15 долларов за 1г. В современной экономике металлы платиновой группы используются: - Для изготовления катализаторов 50%; - Для производства химической посуды и антикоррозийных покрытий 15%; - В ювелирном деле (в основном для оправы бриллиантов и получения «белого золота» при добавлении палладия) 10%; - В электронной промышленности, автоделе и медицине 2,5%. 2.1.6. Радиоактивные руды включают довольно большую группу элементов: уран, торий, радий, радон актиний, протактиний, калий, кальций, ванадий, рубидий, цирконий и другие. Способность к мгновенному распаду ядер, т.е. цепной реакции вызывает выделение колоссального количества энергии. Управляемая цепная реакция применяется в ядерных реакторах на атомных электростанциях. В меньших масштабах элементы, обладающие радиоактивностью, применяются в медицине и контрольно-измерительной аппаратуре. В природе крупные месторождения образую только два элемента – уран и торий. Остальные элементы получают попутно при переработке урановых и ториевых руд. Торий добывают в незначительных количествах (всего сотни тонн в год), извлекая его из прибрежно-морских россыпей, обогащённых монацитом и руд редкоземельных месторождений. Используется торий в качестве катализатора (ускорителя реакций) в электровакуумной м высокоогнеупорной технике. До 1941 года практически не существовало урановой горнодобывающей промышленности. Но сброс первых атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки в 1945 году резко изменил ситуацию. За короткий срок были открыты крупные месторождения радиоактивных руд в Европе, Средней Азии, на Кавказе, в Сибири, Африке, Южной и Северной Америке, Австралии. Мирное освоение атома привело к тому, что уже в 80-е годы в мире насчитывалось 417 атомных электростанций. Во Франции, обладающей богатыми месторождениями, получают 70% электроэнергии, в США – 18%, в России 7-8%. Нефтяной кризис привёл к росту цен на урановое сырьё до 100-115 долларов за 1 кг. Падение спроса на радиоактивные руды в 90-е годы было обусловлено, с одной стороны, аварией на Чернобыльской АЭС, а с другой стороны, проблемой захоронения радиоактивных отходов и политикой разоружения стран. В настоящее время эта отрасль находится в 12 13 состоянии спада. Закрылись рудники в Канаде, США, ЮАР. В России велики запасы добытого уранового сырья. Цены на урановое сырьё фактически бросовые – 20-30 долларов за 1 кг. Но в ХХI веке атомная энергия станет основным источником энергии в мире. 2.1.7. Редкоземельные элементы включают химические элементы лантаноиды (лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, тулий, иттербий, лютеций) и близкий к ним по свойствам иттрий. Эти металлы были известны ещё в ХIХ веке. Они химически активны, имеют серебристо-белый цвет, тускнеют на воздухе, образуют нерастворимые оксиды («земли»), за что и получили своё название. В земной коре имеется изобилие этих элементов. В 30-е годы ХХ века обнаружили, что добавки многих редкоземельных элементов улучшают свойства стали. После второй мировой войны их начали применять в специальных сплавах кобальта с церием для жаропрочности (в реактивных двигателях), для изготовления особых сортов стёкол (в кинескопах, для очков «хамелеон»), в роли лазеров и квантовых усилителей, как источники излучения. Начиная с 50-х годов, развитие спроса в США, Японии и европейских странах было связано (до 80%) с использованием в нефтяной, керамической, стекольной промышленности и металлургии. Современный спрос на редкоземельные элементы в основном удовлетворяют два гигантских месторождения – Маунтин Пасс в США и Бейян Обо в Китае, обеспечивающие 60% потребляемого сырья. Остальная часть поступает из нескольких очень крупных прибрежных морских россыпей Западной Австралии (Энеабба, Капел, Хоршам), Южной Индии (Траванкор), Южной Америки (Бразилия, Эспириту-Санту), Южной Африки (Ричардс Бей). В России небольшой спрос на эти элементы пока обеспечивают два месторождения Кольского полуострова – Ковдорское и Хибинское. 2.2. Цветные камни 2.2.1 Драгоценные камни или прозрачные минералы – это алмаз, изумруд, аквамарин, александрит, рубин, сапфир, шпинель, топаз, аметист и др. Алмаз самый твёрдый в природе минерал с плотностью 3,51 г/см³. Он известен уже 5 тыс. лет и как предполагают впервые был обнаружен в Индии в речных россыпях вместе с топазами, рубинами и сапфирами. В средние века алмаз ценился ниже изумруда и рубина, так как из-за высокой твёрдости считалось, что он не подвержен обработке, а в сыром виде этот камень непривлекателен. Только в ХVII веке гранильщики изобрели специальную огранку алмаза – бриллиантовую. По структуре потребления 10-15% добытых камней используется в ювелирном деле. Стоимость отдельных алмазов доходит до 2 000 долларов за 1 карат (0,2 г.). Основная масса 13 14 алмазов используется в технике. Из них изготавливаются абразивы (материалы для обработки и шлифовки твёрдых веществ), буры для проходки глубоких скважин в твёрдых породах, резцы для обработки металлов, гравёрные иглы и т.д. Технические алмазы продаются по цене 3-4 доллара за 1 карат. При добыче алмазов широко используется ручной труд. В Бразилии до 90% камней добывают старатели-одиночки. С 1714 г. там в штате Гояс началась первая алмазная лихорадка. Численность старателей-одиночек «гаримпейрос» насчитывает более полумиллиона. Они добывают алмазы весом до 400 тыс. каратов, т.е. 80 кг. В 1829 г. на Урале был найден первый алмаз, а затем недалеко от Нижнего Тагила обнаружены небольшие речные россыпи. В 1867 г. в Южной Африке Оранжевой был най ден алмаз весом 21 карат. В октябре 1890 года был открыт новый тип месторождений – кимберлитовые трубки вблизи посёлка Кимберли. Они представляют собой конусообразную расщелину, наполненную магматическими породами, содержащими кристаллы алмазов. К началу ХХ века в Африке были выявлены сотни месторождений. Россия вошла в число алмазодобывающих стран благодаря открытию якутских месторождений. Первый сибирский алмаз был найден в 1948 г. В алмазном фонде хранятся именные алмазы (« 26 съезд» 332 карата и «Звезда Якутии» 232 карата). На мировом сырьевом рынке алмазов на первом месте находится ЮАР, а на втором Австралия, где в 1979 году была открыта богатая трубка Аргайл. Ежегодно эта трубка даёт 30-40 млн. каратов алмазов, а всего мировая добыча составляет более 100 млн. каратов. Полудрагоценные камни или непрозрачные минералы включают в себя агат, яшму, родонит, малахит, лазурит, нефрит, жадеит, чароит, янтарь и прочие. Подавляющее большинство цветных камней не образует собственных месторождений, они добываются попутно. Малахит – очень красивый поделочный камень. Он образуется при растворении медных руд и отложении растворённых соединений меди в трещинах и пустотах горных пород. При освоении медных месторождений Урала в ХIХ веке начался настоящий малахитовый бум. Из огромных глыб изготавливали грандиозные вазы, столы, мощные колонны во дворцах. В настоящее время добыча малахита составляет всего несколько десятков килограммов. Единственным мировым поставщиком малахита остались медные рудники в Заире. После отработки их верхних частей промышленная добыча малахита прекратится навсегда. Янтарь представляет собой окаменевшую смолу хвойных деревьев. Янтарь является аморфным ( т.е. не имеющим кристаллического строения) высокомолекулярным соединением органических кислот. Он размягчается при температуре 140-180°, а при 340 ° плавится. Не смотря на то, что янтарь широко распространён на всех континентах мира, крупные месторождения 14 15 высококачественного сырья с большими запасами имеются только в Балтийско-Днепровской провинциии. Мировая ежегодная добыча янтаря составляет 500-800 т. Из них более 80% приходится на долю Литвы, Латвии, Польши и России. Красота, мягкие и нежные цвета, прекрасная сочетаемость янтаря с серебром и мельхиором превращают его из поделочного камня в материал для изящных ювелирных украшений. Новые технологии создания прозрачных сортов камня предполагают его обработку в автоклавах и азотной среде. До 80% добываемого янтаря используется для получения канифоли, янтарной кислоты, масла и лаков. Янтарная кислота применяется в медицине, парфюмерии, производства красителей, биогенного стимулятора. Цены на прозрачные сорта янтаря составляют 1000 долларов за 1 кг, а на технические сорта – от 30 до 300 долларов. В перспективе будут разрабатываться месторождения в Северо-Сибирской янтарной провинции, и в Подмосковье. 2.3. Агрохимическое сырьё 2.3.1. Фосфатное сырьё – это один из важнейших элементов, которые входят в триаду жизни. Сельское хозяйство потребляет в большом количестве фосфатные удобрения. Источниками фосфора являются костная мука, получаемая при переработке рыбы, а также месторождения фосфоритов и апатитов, богатые фосфором железные и марганцевые руды, торф. Более 80% мировых запасов фосфатных руд образовались на прибрежных мелководьях древних морей на месте предгорий Скалистых гор в Северной Америке, вдоль южного побережья Средиземного моря (Марокко, Израиль, Турция, Иран, Саудовская Аравия, Ирак). На обширных просторах Восточно-Европейской равнины от Балтийского моря до Уральского хребта разбросано много фосфоритовых месторождений. Из фосфоритов и апатитов изготавливают следующие виды минеральных удобрений: фосфоритовую муку и простой и двойной суперфосфат. Соединения фосфора используются в керамической и химической промышленности (для изготовления спичек, лекарств, препаратов для борьбы с вредителями сельского хозяйства, фотоматериалов), металлургических и многих других производствах. В настоящее время в мире ежегодно производят 140-150 млн т концентратов фосфорных руд, из них около 90% расходуется на удобрения. Более половины мировой добычи приходится на долю США (34-40 млн т) и России (34-35 млн т). Крупными экспортёрами являются также страны Северной Африки, Иран, Ирак и острова Тихого океана. В последнее время в качестве сырья широко стали использоваться шлаки металлургической переработки фосфористых железных и марганцевых руд. Добыча и потребление фосфатов постоянно возрастают. Мировые цены составляют: на руды – 8-10 долларов за 1 тонну, концентраты – 32-40 долл., фосфорную кислоту – 350-400 долларов за тонну. 15 16 2.3.2. Калийные соли являются единственным источником получения калия. Как удобрение калий расходуется на рост растений, а также защищает от заболеваний, засух и морозов. Издавна источником калийных удобрений была зола, образующаяся при сжигании растений, торфа, горючих сланцев. С 1986 года известен способ кристаллизации солей калия из морской воды. Построены крупные промышленные предприятия в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря (Казахстан) и Мёртвом море (Израиль, Иордания). С 1925 года открыты месторождения калийных солей. Лидерство в калийной индустрии прочно захватили 5 стран: Канада, Германия, Россия, Франция и США. Динамика мирового производства К2 О Объём добычи, млн. т 1913 1940 1950 1960 1970 1990 1,3 3,0 4,3 8,0 15,1 18,2 90-95% калия используется для производства удобрений. Кроме того, он находит применение в медицине, для производства моющих средств, стекла, химических реактивов, для дубления кож, при переработке золотых и серебряных руд и в других отраслях промышленности. За сульфатные руды платят 204-210 долларов за 1 тонну, а за хлоридное сырьё калия – 110-140 долларов. 2.3.4.Азотное сырьё . Основная масса азотных удобрений получается синтетическим путём из азота, содержащегося в воздухе (аммиак, сульфат аммония). В недрах Земли содержится недостаточное количество минерального азотного сырья. Оно представлено селитрами, гуано, мочевиной и торфом. Наибольшее значение имеют месторождения селитры в Южной Америке, Северном Чили и Южном Перу. Особо ценные калиевые селитры имеются в небольшом количестве на Кавказе, в Средней Азии, в Индии, Иране и Афганистане. Ежегодные объёмы мирового производства азотных удобрений составляют 80 млн. т. Цена селитры составляет 100-150 долларов за 1 тонну. 2.3.5. Магнезиальное сырьё также необходимо для развития растений. К минеральным источникам магния относятся калийно-магнезиальные соли (минералы – лангбейнит, полигалит,каинит, кизерит и эпсомит); доломиты – карбонаты магния и кальция и глубинные магматические породы – дуниты и серпентиниты. Доломиты были найдены в карбонатных толщах в горах Каратау (Казахстан), Ирландии, долине Миссисипи (США).Из крупных месторождений можно отметить Нижнетагильский дунитовый массив на Среднем Урале, дуниты района Капаоник в Сербии и массивы в Греции. В большинстве случаев дуниты получают как побочный продукт при разработке месторождений полезных ископаемых. В США ежегодно 16 17 добывается 40-45 млн. т доломитов. Только часть из них используется в сельском хозяйстве. Цена 1 тонны составляет 4-5 долларов. Области их применения – химическая, керамическая и металлургическая промышленность в качестве огнеупоров. Дунитов добывается 5 млн. т. Почти всё сырьё потребляется для изготовления абразивов и в металлургическом производстве. Цена 1 т высококачественного дунита – 8090 долларов. 2.3.6. Сера представляет собой лимонно-жёлтые кристаллы, которые выглядят как яркие пятнана склонах гор. В древности её использовали для приготовления пороха, в медицине и косметике. В средние века сера шла на изготовление серной кислоты. Часть её использовали для опыления виноградников и хлопчатников против вредителей. В ХХ веке потребление серы резко возросло, особенно в сельском хозяйстве. Если в 1960 г. мировая добыча серы составляла 18 млн. т, то уже в 1987 г. – 54, 2 млн. т. В настоящее время серу получают из трёх главных источников: из самородной серы, пиритовых руд (FeS2) и путём попутного извлечения серы из нефти, газа, отходов металлургического производства. В первой половине ХХ века большое значение имели месторождения самородной серы в США. Из пластов, находящихся на глубине 500-700 м. на побережье и в акватории Мексиканского залива ежегодно добывали 7,0 млн. т. В 30-е годы были открыты крупные месторождения в Прикарпатье на Украине, Гаурдакское в Туркмении и Водинское в Среднем Поволжье. Другим источником серы вот уже более ста лет служат колчеданные руды, на 90% состоящие из прочного золотисто-жёлтого минерала пирита. Главными производителями пирита из колчеданных руд были Испания (2,5-3,0 млн. т) и Япония (3,0-3,5 млн. т руды). С начала 50-х годов началось извлечение серы из нефти и газа. Следующим шагом было создание технологий по улавливанию серы из газов металлургических заводов, выбрасываемых в атмосферу. Добыча серы Способ добычи Самородная сера Из пирита Восстановленная сера Всего Млн. т 10,0 8,1 14,0 34,1 1975 % 29,3 23,8 41,0 100,0 Млн. т 6,1 8,0 39,1 53,9 1993 % 11,3 14,8 72,5 100,0 Цены на серу снизились со 150 долларов за тонну в 1985 г. до 70-80 долларов в 1993 г. 2.4. Строительные материалы 2.4.1. Строительные и облицовочные камни это известняки, мраморный оникс, мрамор, гранит. Особая роль в развитии цивилизации 17 18 принадлежит карбонатным породам – известнякам. Под воздействием высоких температур и давления из известняков образуется новая горная порода – мрамор. Карбонатные породы – самые распространённые на Земле осадочные образования. Они слагают более 15% объёма земной коры. Европа богата карбонатными породами. Это скалы Адриатического моря, Хорватия, Италия Франция. Из двух конкурирующих во времена средневековья строительных материалов ( красного кирпича и белого известняка) до ХVI века предпочтение отдавали известняку в сочетании с кристаллическими горными породами – гранитами, базальтами, гнейсами. Известняк добывали в карьерах, а затем в подземных шахтах. Во Франции из известняков, добывавшихся в местных карьерах были созданы подлинные шедевры архитектуры: это замки Блуа(1636-1660 г.), Шавиньи (середина 17 в.), Шамбор, Шенонсо и десятки других. К шедеврам мировой культуры относятся дворцрвые ансамбли Парижа – Версаль, Фонтенбло, Лувр, а также собор Парижской богоматери, Пантеон, Дом инвалидов, церковь Сорбонны. В России известняк применялся очень широко. Этому материалу обязана «белокаменная Москва». Источником служил небольшой пласт известняков 10-40 м толщиной в районе деревни Мячково в московской области. Добыча производилась из карьеров. До ХVI века известняк был основным облицовочным и строительным материалом в Северо-Восточной Руси. Затем основным его применением стало изготовление памятников и надгробных плит. В настоящее время небольшая потребность в облицовочном материале (станции метро – «Белорусская», «Октябрьская», «Парк культуры»; облицовка зданий МГУ) удовлетворяется за счёт Мангышлакских карьеров. Мраморный оникс часто используется в качестве строительного материала. Карбонатные толщи травертины образуются в вулканически активных областях -–Долине Гейзеров в США и на Камчатке. Декоративные сорта травертина буровато-жёлтых цветов и с полосчатым рисунком называют мраморным ониксом. Этот материал красив, но хрупок. Его используют для изготовления сосудов, надгробий, отделки станций метро («Белорусская-радиальная»). Мрамор – это плотный материал, который образуется из известняка в глубинах Земли. Мрамор отлично поддаётся обработке и идеально полируется. Он достаточно вязок и прочен, при ударах не сразу раскалывается. Широко используется в скульптуре (Зимний Дворец, Эрмитаж) и для внутренней отделки зданий. Наиболее качественным является мрамор из Каррарских карьеров Италии. Гранит – Вторыми по значению строительными и декоративными материалами являются серые и красные граниты. Они также используются в архитектуре ( колонны Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге, аббатство на острове Сен-Мишель во Франции)., для изготовления памятников. В настоящее время строительные камни используются в основном для облицовки зданий. 18 19 2.4.2. Прочие строительные материалы образуются из обломочных полезных ископаемых Важнейшими из них являются галечники, пески и глины. Галька и гравий применяются при строительстве дорог, зданий и плотин в качестве наполнителя бетона, придающего устойчивость и прочность сооружениям. Пески используют в строительстве, а также как сырьё для изготовления стекла, керамики, огнеупорного кирпича. Они представляют собой зёрна кварца. Глины это тонкообломочные породы. Качественные сорта каолинитовых глин используют как отбеливающий материал в текстильной промышленности, при производстве фарфора и фаянса, а также в бумажной промышленности. Терракотовые глины с давних времён используют для изготовления статуэток, ваз и других изделий, подвергающихся обжигу. Монтмориллонитовые глины обладают способностью поглощать разнообразные вещества, что широко используется в промышленности. 2.5. Топливно-энергетические ресурсы 2.5.1. Ископаемый уголь был известен человеку ещё до нашей эры. В Древнем Китае ещё за 100 лет до н.э. уголь широко применялся для выплавки меди, обжига фарфора, выпаривания соли. В Европе добыча угля началась намного позднее – в ХIII веке в Англии и чуть позже стал главным источником энергии на Британских островах и в других странах Европы. В России значение ископаемого угля первым высоко оценил Пётр 1. Многие угольные бассейны России были открыты ещё в ХVIII веке: Донецкий, Печорский, Тунгусский, Канско-Ачинский, Южно-Якутский, Таймырский и др. В ХХ веке началось широкомасштабное освоение угольных богатств как в России, так и во многих других странах мира. Большое значение имеет качество угля. К показателям качества угля как топлива относятся: 1) Рабочая влажность. В бурых углях количество влаги составляет 15-60%, в каменных – 4-15%. 2) Зольность – т.е. содержание в угле минеральных примесей, которое составляет от 10 до 60%. Перед тем как использовать уголь, его облагораживают (обогащают), удаляя примеси и снижая зольность. Важно знать не только количество золы, которое остаётся после сжигания топлива, но также её состав и плавкость. 3) Содержание серы колеблется от 1 до 6 %. Сера, сгорая, образует сернистый газ, отравляющий окружающую среду. 4) Низшая теплота сгорания рабочего топлива – один из главных показателей качества энергетических углей (для бурых углей 6-15 МДж/кг, для каменных 10-30 МДж/кг). Высококачественные угли 19 20 обладают наибольшей теплотой сгорания (Донецкого, Кузнецкого и Южно-Якутского бассейнов). 5) Спекаемость это свойства угля расплавляться при нагревании без доступа воздуха. 6) Коксуемость способность образовывать пористый остаток кокс, являющийся основным топливом для доменных печей при производстве чугуна и выплавке стали. Лучшей спекаемостью и коксуемостью обладают угли Донецкого, Кузнецкого, Печорского и Улугхемского бассейнов. Существует много методов поиска ископаемого угля. Это геофизические методы, использующие рентгеновское излучение, бурение разведочных скважин, канав, шурфов(вертикальных или подземных горных выработок), закладка разведочных шахт. Кроме того, уголь можно обнаружить методом визуального наблюдения – при обнажении горных пород. Разведанные запасы угля составляют 1,6 трлн т, что составляет более 10% общих запасов угля. Основные угольные богатства сосредоточены в Северном полушарии – в Европе, Азии и Северной Америке. Угли обнаружены под ледяным покровом Антарктиды. Для разработки наиболее дешёвым открытым способом пригодны 1,3 трлн т угля. Сначала огромные экскаваторы (драглайны) с ковшами ёмкостью 100 м³ срывают горные породы, закрывающие угольные пласты. Затем мощные роторные экскаваторы высотой с 13-этажный дом сразу грузят уголь со скоростью 5 тыс. м³/ч в вагоны. Подземный способ добычи в шахтах является более трудоёмким и дорогим. Для того, чтобы добраться до глубоко залегающих угольных пластов, пробивают вертикальные и наклонные шахты. Диаметр их обычно равен нескольким метрам, а глубина может достигать 1 км и более. От шахт к пластам угля ведут горизонтальные горные выработки - квершлаги. Внутрь пластов идут штреки (тоже горизонтальные горные выработки, не имеющие выхода на поверхность земли), а вдоль пластов вверх и вниз – наклонные подземные выработки: уклоны (для подъёма различных грузов) и бремсберги (для спуска полезных ископаемых на более низкий уровень). В результате каждый пласт рассекается на «панели» или «столбы» из которых и добывают уголь. Величина шахт разная: мелкие дают 300-600 тыс. т угля в год, средние – от 900 тыс. до 1,5 млн. т, крупные – до 10 млн. т. Способы добычи следующие: - Ручной (лопаты и кирки); - Механизированный (отбойные молотки и комбайны); - Гидравлический (гидромониторы). Из тонких пластов уголь добывают с помощью шнека, который напоминает винт мясорубки с режущим наконечником. В процессе разработки угольных месторождений происходит отчуждение больших территорий, занимаемых шахтами, угольными разрезами, отвалами горных 20 21 пород. При перевозке и переработке угля загрязняются почва, воздух и вода. В отвалах карьеров и шахт скопилось более 20 млрд. м³ пород (терриконов). Основные потребители угля – энергетика и промышленность. 2/3 угля сжигается на электростанциях (на 90%) , в котельных( на 70%) и индивидуальными потребителями (не 45%). Уголь используется в качестве адсорбента. Он улавливает вредные газы и другие вещества. Он используется для очистки воды, газов, растворов, электродов, пластмасс, смазочных масел и сотен других продуктов. Перспективным является получение из угля жидкого топлива, а также химических веществ (волокна, пластмассы, алмазоподобные плёнки), которые могут быть произведены из нефти и природного газа. Продукт переработки угля – сажа используется в производстве резины, типографской краски, туши, различных видов пластмасс и электродов. В ХХI веке изменится топливно-энергетический баланс мира. Показатели использования угля Показатель 1. Доля угля в потреблении энергии, % 2. Доля нефти в потреблении энергии, % 3. Добыча угля, млрд. т. 1990 28,0 46,0 5,0 2020 35,0 15,0 10,0 2.5.2. Горючие сланцы были открыты в ХVII веке в Британии. Из них вытапливали своеобразную жидкость – сланцевую смолу, близкую по свойствам к нефти. Мировые запасы сланцев составляют триллионы тонн. Их можно просто сжигать на электростанциях и получать дешёвое электричество, как это делается на Эстонской и Нарвской теплоэлектростанциях. При сжигании они дают меньше тепла в 2 раза, уступая каменному углю и в 4 раза – нефти. Сланцевая зола применяется при производстве цемента, блоков, панелей. Сланцы содержат ряд редких элементов – уран, ванадий, молибден, рений и др. Большую ценность горючие сланцы представляют как сырьё для получения сланцевой смолы и других ценных продуктов. Из сланцевой смолы получают высококалорийное топливо, масло для пропитки древесины, дубители, клей, ихтиол (маслообразное лекарственное средство), моющие средства, электродный кокс, парафин. Горючие сланцы – это горные породы обычно светло-коричневого или серого цвета, которые на 15-40% состоят из органического вещества – продуктов разложения водорослей и живых организмов. Если этого вещества более 40%, то горючие сланцы называют сапропелитом или сапропелевым углем. Залежи горючих сланцев обычно представляют собой пласты толщиной в несколько сот метров. ¾ ресурсов сланцевой смолы сосредоточено в недрах Америки, из них 220 млрд. т. – в бассейне-гиганте Грин-Ривер (США) и 112 млрд. т. в бассейне Ирати (Бразилия). В России кроме западной части Прибалтийского бассейна имеется ещё ряд крупных 21 22 сланцевых бассейнов: Волжский (ресурсов сланцевой смолы – 4,5 млрд.т.), Тимано-Печорский (0,5 млрд. т.), Вычегодский (2,8 млрд. т.), Оленёкский (2,8 млрд. т.). Добываются сланцы и в шахтах и в карьерах. Американские специалисты полагают, что в 2000 г. из сланцев будет произведено несколько миллионов тонн жидкого топлива, в Марокко – до 7 млн. т., в Австралии – до 13 млн. т. Бразилия планирует выпустить первые миллионы тонн синтетической нефти. 2.5.3. Торф используется в самых различных областях – сельском хозяйстве, химии, медицине, металлургии и энергетике. Первые сведения о торфе встречаются как о «горючей земле», используемой для нагревания пищи в 46 г. В Европе торф добывался уже в ХII веке. В России добыча торфа началась при Петре I. В 1920 г. на торфе Мещёрских месторождений стала работать Шатурская электростанция в Подмосковье. В бывшем СССР насчитывалось 80 торфяных электростанций. Общие ресурсы торфа в мире, большая часть которых находится в Европе, Азии и Северной Америке, достигают 0,5 трлн. т. Толщина пластов колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Классификация месторождений торфа Мелкие Средние Крупные По размеру до 100 га 100-1000 га более 1000 га По величине запасов до 10 млн. т. 10-100 млн. т. более 100 млн. т. Способы добычи торфа: ручной (лопатами), механизированный (экскаваторами), гидравлический (гидромониторами). Сегодня почти весь торф добывается фрезерным способом. Для этого торфяную залежь осушают при помощи специальных каналов, очищают от деревьев и кустарников, затем фрезеруют (измельчают) слой торфа, ворошат и собирают в штабели. Используются пневматические комбайны, которые засасывают торфяную крошку, что ускоряет процесс добычи. Добыча торфа в мире постоянно растёт: 1913 г. – 2,4 млн. т.; 1980 г. – 138 млн. т.; 1990 г. – 190 млн. т. В России и странах ближнего зарубежья добывается наибольшее количество торфа – 175 млн. т. В настоящее время удельный вес торфа как топлива постоянно снижается. 70-80% торфа потребляется в сельском хозяйстве в качестве удобрения, для выращивания рассады, кормовых добавок и даже для подстилки в животноводческих фермах. Торфодерновыми «коврами» укрепляются откосы дорог. Из торфа получают органические красители. При нагревании получают сульфат аммония, аммиак, фенолы, уксусную кислоту, метиловый спирт, смазочные масла, парафин, активированный уголь. Кроме того, из торфа производят этиловый спирт, щавелевую кислоту, газ, кормовые дрожжи. 22 23 2.5.4.Нефть и газ используются как топливо и как химическое сырьё. Продукты переработки нефти (бензин, керосин и дизельное топливо) являются в настоящее время основными источниками энергии. Кроме того, нефть – это синтетические волокна и многие другие ценные продукты. Нефть была известна ещё в IV-III тыс. до н.э. жителям Месопотамии (Ирак, Кувейт). Но «веком нефти» называют ХХ век. Практическое использование горючего газа началось в первой половине ХIХ века. Сначала в Лондоне, затем в Париже, Нью-Йорке, Берлине, Петербурге и Москве появились газовые горелки, освещавшие улицы и жилые дома. Но этот газ был искусственным, полученным при переработке каменного угля и горючих сланцев. Природный газ нашёл широкое применение в промышленных масштабах лишь в 20-30-е годы ХХ века. Сегодня он вместе с нефтью составляет основу топливноэнергетического баланса мира. 23