Зеленая энергия - популярно об экологии, химии, технологиях

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Библиотека Экология. Конспект лекций Рациональное использование и охрана ресурсов недр

Рациональное использование и охрана ресурсов недр

Основой развития современной индустрии и ряда направлений научно-технического прогресса выступают минерально сырьевые ресурсы, или ресурсы земных недр.

Минерально-сырьевые ресурсы — это природные вещества минерального происхождения, используемые для получения энергии, сырья и материалов.

В отличие от геологического понятия «минерал» понятие «минеральные ресурсы» — экономическое и не находится в прямой зависимости от какого-либо определенного и неизменного содержания полезных веществ в горных породах. С развитием научно-технического прогресса и вовлечением в эксплуатацию месторождений полезных ископаемых с более низки содержанием полезных веществ, более высоким содержание вредных примесей и менее благоприятными горно-геологическими условиями залегания круг минерально-сырьевых ресурсов расширяется.

Минеральные ресурсы как предмет труда используются в сфере производства товаров и главным образом в промышленности, являются материальной основой и активным элементом роста производства. С достижениями науки и совершенствованием средств труда увеличивается роль минеральных ресурсов как важнейшего фактора развития и размещения производительных сил, специализации и концентрации производства.

Минеральное топливо (уголь, нефть, природный газ) — основной источник энергии в мировом хозяйстве и важнейшее промышленное сырье. Его переработка составляет базу формирования многих промышленных комплексов, в том числе нефте-, газо- и углехимических. Развитие ведущих отраслей тяжелой индустрии, прежде всего черной и цветной металлургии, основывается на использовании рудного сырья. Химическая промышленность широко использует апатиты и фосфориты, поваренную и калийную соли, серу и другое горнохимическое сырье. Некоторые минералы и продукты их химической переработки используются в виде лекарств и радиоактивных веществ для лечебных целей и т.д.

Минеральные ресурсы имеют огромное значение для развития строительного комплекса. В промышленности строительных материалов они используются для производства цемента, кирпича, извести, в качестве заполнителей бетона и железобетона, стеновых материалов и конструкций, стекла и керамических изделий. Часть минерального сырья (песок, гравий и др.) в натуральном виде поступает непосредственно на предприятия строительной индустрии.

Для минерально-сырьевых ресурсов характерна резкая неравномерность размещения, невозобновляемость конкретных видов ресурсов, возможность восполнения путем разведки и освоения новых объектов, большое разнообразие горно-технических и природно-экономических условий эксплуатации, ограниченность крупных и относительно благоприятных месторождений при значительной их рассредоточенности.

Благодаря техническому прогрессу новыми минеральными ресурсами становятся редкие и редчайшие элементы земной ко- которые в свою очередь определяют развитие современной техники и отраслей промышленности, требующих высокопрочных, кислотоупорных, жаростойких, антикоррозийных и в то же время легких по весу материалов.

Среднегодовая мировая добыча полезных ископаемых включая топливно-энергетические) к концу XX в. достигала 8-10 млрд т. Для каждого нового этапа развития человечества характерно большее потребление минеральных ресурсов. Несомненно, что достижения научно-технического прогресса будут способствовать расширению добычи полезных ископаемых из глубин земной коры, из океанической воды и морского дна, где сосредоточены их огромные запасы. Для получения минерального сырья более широко будут использоваться и обычные горные породы, содержащие богатейшие peсурсы различных химических элементов.

Общая характеристика и классификация полезных ископаемых

Все ископаемые вещества (твердые, жидкие и газообразные) и геотермальная энергия сосредоточены в верхних слоях земной коры. Количественная оценка среднего содержания химических элементов в недрах Земли, различных типах горных пород производится с использованием кларка данного вещества, выражаемого в процентах, в г/т и др. Более 99 % массы земной коры составляют кларки следующих элементов: кислород - 47 %; кремний — 29,6; алюминий — 8,05; железо — 4,65; кальций — 2,96; натрий — 2,50; калий — 2,50; магний - 1,87 %. Знание кларков важно при поисках и промышленной оценке месторождений полезных ископаемых.

Полезным ископаемым (минеральным сырьем) принято называть природное минеральное образование земной коры неорганического и органического происхождения, которое может быть использовано в народном хозяйстве.

Залежи горных пород, обогащенные одним или несколькими минералами (независимо от их практической ценности), получили название просто минеральных (геологических) месторождений. Те из них, которые представляют естественные скопления полезных ископаемых, по количеству, качеству и условиям залегания пригодные для промышленного и иного хозяйственного использования, называются месторождениями полезных ископаемых. Минеральные скопления с небольшими запасами или бедными рудами (что делает разработку экономически нецелесообразной) принято рассматривать как рудопроявления. В случае усовершенствования техники добычи и извлечения полезных компонентов рудопроявления могут перейти в разряд промышленных месторождений.

Полезные ископаемые (минеральные ресурсы) в зависимости от области хозяйственного применения разделяются | следующие группы:

  • топливно-энергетические — нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды;
  • рудные — железная и марганцевая руды, хромиты, бокситы, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и др. Это сырьевая основа черной и цветной металлургии;
  • горно-химическое сырье — фосфориты, апатиты, поваренная, калийные и магнезиальные соли, сера и ее соединения, барит, борные соли, бром и йодсодержащие растворы;
  • природные (минеральные) строительные материалы и нерудные полезные ископаемые, а также поделочные, технические и драгоценные камни — мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и др.;
  • гидроминеральные — подземные пресные и минерализованные воды.

Следует уточнить, что группировка минерально-сырьевых ресурсов носит условный характер, так как области хозяйственного использования одних и тех же полезных ископаемых могут быть различными. Например, нефть и газ — не только экономичные виды топлива, но и важнейшее технологическое сырье для химической промышленности.

Количественная оценка минеральных ресурсов выражается запасами полезных ископаемых, выявленных и разведанных. Величина разведанных запасов минерального сырья изменяется в зависимости от размеров добычи полезных ископаемых, степени разведанности (прироста разведанных запасов), а также от развития геологических знаний о строении земной коры и возможных концентрациях полезных ископаемых в различных ее частях.

Данные геологической разведки позволяют вычислять объем тел полезных ископаемых, а при умножении объема на плотность определять запасы полезных ископаемых в весовом исчислении. При подсчете запасов жидких и газообразных полезных ископаемых помимо объемного метода применяется способ расчета по притокам в скважинах. Для некоторых месторождений полезных ископаемых кроме того подсчитывается количество содержащихся в них запасов ценных компонентов, например металлов в рудах. Запасы полезных ископаемых в недрах земли измеряются в кубических метрах (строительные материалы, горючие газы и др.), тоннах (нефть, уголь, руда), килограммах (благородные металлы), каратах (алмазы).

Достоверность подсчета величины запасов полезных ископаемых зависит от сложности геологического строения месторождений и детальности их геологической разведки. По степени достоверности определения запасов различают четыре их категории (данная классификация действует в странах СНГ со времен СССР): А, В, С1 и С2.

Запасы категории А являются наиболее разведанными имеют точно определенные границы залегания и вполне подготовлены для добычи. К категории В относятся предварительно разведанные запасы полезных ископаемых с примерно определенными границами залегания. В категорию С1 включают разведанные в общих чертах месторождения с запасами, подсчитанными с помощью экстраполяции геологических данных. К категории С2 — перспективные запасы, выявленные за пределами разведанных частей месторождений. Как правило, данные о запасах полезных ископаемых категорий А и Б используются при разработке текущих планов и прогнозов развития народного хозяйства. Остальные категории запасов (С1 и С2) учитываются при обосновании долгосрочных прогнозов, планировании геологоразведочных работ.

Запасы полезных ископаемых разделяют также по их пригодности для использования в народном хозяйстве на балансовые и забалансовые. К балансовым принадлежат такие запасы, которые целесообразно разрабатывать при современном уровне техники и экономики; к забалансовым — запасы, которые при имеющейся технике не могут быть эффективно использованы. Существует также категория прогнозных — геологических запасов, оцениваемых приближенно в качестве возможных.

Экономическая оценка полезных ископаемых, как и других видов природных ресурсов, основывается на исчислении дифференциальной ренты, которая получила название дифференциальной горной ренты. Главным оценочным показателем является показатель эксплуатационной ценности ресурсов. Он представляет собой денежное выражение максимально возможного народнохозяйственного экономического эффекта, приносимого данным видом ресурсов. Эксплуатационная ценность природного ресурса определяется как разность между величиной денежной оценки продукции, полученной из ресурса, и прямыми затратами на его добычу и переработку.

Важнейший принцип экономической оценки полезных ископаемых — соблюдение народнохозяйственных интересов при выборе оптимального варианта использования ресурсов. Здесь предполагается прежде всего комплексное их освоение, максимальное снижение потерь при добыче и переработке, соблюдение природоохранных мероприятий.

Оценка минерально-сырьевых ресурсов

Геологические исследования, интенсивно проводившиеся в послевоенные годы, опровергли ранее существовавшее представление о Беларуси как стране, бедной минерально-сырьевыми ресурсами. В настоящее время в ее недрах выявлено и разведано почти 5 тыс. месторождений, представляющих около 30 видов минерального сырья. Важнейшими полезными ископаемыми, добыча которых наиболее существенно воздействует на экономику страны, являются калийные и каменные соли, нефть, торф, строительные материалы и сырье для их производства, подземные пресные и минеральные воды.

Минерально-сырьевые ресурсы Беларуси в 2009 г

Полезные ископаемые

Количество месторождений

Промышленные запасы

всего

разрабатываемые

Единица измерения

2009 г.

Прогноз на 2020 г.

Нефть

71

51

млн т

58,9

49,65

Торф

> 9000

49

млн т

246,0

270,9

Бурые угли

2

млн т

99,1

119,3

Топливные минеральные ресурсы включают нефть, нефтяные газы, торф, бурый уголь и горючие сланцы.

Из 65 учтенных месторождений нефти около 30 эксплуатируются, а остальные относятся к категории разведываемых или законсервированных. В соответствии с количественной оценкой нефтеносности начальные извлекаемые ресурсы нефти оцениваются в 355,6 млн т, остаточные запасы промышленных категорий Л + В + C1 — в 60,3 млн т и 32,3 млрд м3 попутного газа. Обеспеченность разведанными запасами нефти на уровне годовой добычи (1,5—1,8) составляет примерно 35 лет. Потребности народного хозяйства в нефти возрастают, и нынешние объемы добычи способны удовлетворить их лишь на 10—15 %.

Торфяные ресурсы значительно истощены вследствие интенсивного использования на предыдущих этапах экономического развития. Если общие прогнозные ресурсы торфа оцениваются в 4,3 млрд т, то для промышленной добычи пригодно лишь 250 млн т. Остальные запасы находятся в пределах природоохранных зон или входят в состав земельного фонда. Годовая добыча топливного торфа составляет 2,0—2,3 млн т, и почти столько же добывается для нужд сельского хозяйства, что обеспечивает потребности примерно на 20—25 лет. Все это потребовало научно обоснованного подхода к комплексному использованию торфяного фонда страны и нашло отражение в Схеме рационального использования и охраны торфяных ресурсов на период до 2010 года. В частности, предусматривается увеличение природоохранного фонда до 30 % общей площади торфяных массивов.

Бурые угли выявлены на территории Белорусского Полесья, их прогнозные запасы составляют 523 млн т. Наиболее изучены три месторождения: Житковичское, Бриневское и Тонежское (общие запасы — 150,0 млн т). Разработан проект строительства Житковичского разреза мощностью в 2 млн т угля в год. В перспективе бурые угли могут стать реальным источником энергетического и местного бытового топлива, а также послужить сырьем для отдельных химических производств.

Залежи горючих сланцев на юге Беларуси образуют крупный сланцевый бассейн площадью более 20 тыс. км2. Прогнозные запасы (до глубины 600 м) оцениваются в 8,8 млрд т. Предварительно изучены Любанское и Туровское месторождения. Горючие сланцы рассматриваются в качестве потенциальной сырьевой базы для развития энергетики, химической промышленности и производства строительных материалов.

Горно-химическое сырье представлено калийными и каменными солями, фосфоритами, минерализованными рассолами. Наибольшее народнохозяйственное значение имеют калийные соли, промышленные запасы которых по двум разведанным месторождениям (Старобинскому и Петриковскому) составляют 6,9 млрд т, а прогнозные — свыше 80 млрд т. Старобинское месторождение разрабатывается, на его базе работают четыре рудоуправления ПО «Беларускалий». Перспективы Петриковского месторождения связаны с внедрением высокорентабельной технологии получения калийного концентрата из солей с повышенным содержанием хлористого магния.

Запасы каменной соли оцениваются специалистами как практически неисчерпаемые. Только на трех разведанных месторождениях (Мозырском, Давыдовском и Старобинском) они достигают 22 млрд т. Мозырское месторождение эксплуатируется, работающий на его базе солевыварочный комбинат имеет около 400 тыс. т объема годовой добычи соли и расширяет поставки пищевой соли на экспорт. Каменная соль может также использоваться в качестве сырья для производства кальцинированной соды.

На территории Беларуси выделены два фосфоритоносных бассейна: Сожский — на востоке и Припятский — на юге. Сожский бассейн включает два предварительно разведанных месторождения: Мстиславльское и Лобковичское (прогнозные запасы оцениваются в 30 млн т), а также ряд перспективных площадей. В пределах Припятского фосфоритоносного бассейна выявлен Брестский фосфоритоносный район (прогнозные запасы фосфорного ангидрида — 52,9 млн т). Необходим поиск месторождений фосфоритов с более благоприятными условиями залегания и более высоким качеством руды.

Территория Беларуси перспективна на руды черных и цветных металлов. Открыты два месторождения железных руд (Околовское и Новоселковское) с общими запасами по категории А + В + С1 175 млн т и прогнозными — 1,5 млрд т, их использование во многом будет определяться решением топливно-энергетической проблемы в стране. Болотные железные руды встречаются почти повсеместно, известно более 300 месторождений. До 60-х гг. XIX ст. на них работали местные металлургические предприятия. В настоящее время болотные железные руды служат сырьем для производства минеральных красок. В осадочных породах Припятского прогиба обнаружены залежи давсанитовых руд (Заозерное месторождение), перспективные в качестве сырья для производства глинозема и кальцинированной соды. В породах кристаллического фундамента обнаружено месторождение редкоземельно-бериллиевых руд.

Беларусь имеет довольно мощную минерально-сырьевую базу для производства строительных материалов. Наиболее значительны запасы цементного сырья (18 месторождений с общими запасами 850 млн т), доломита (месторождение «Руба», запасы — 728,6 млн т), мела (32 месторождения для производства извести, общие запасы — 217 млн т), строительного и облицовочного камня (4 месторождения), глин для производства грубой керамики и легких заполнителей, силикатных и строительных песков, песчано-гравийных и других материалов. Вместе с тем ощущается дефицит в стекольных песках, глинах для производства качественного кирпича.

Расширяется исследование и вовлечение в эксплуатацию минеральных подземных вод. Разведано 58 источников минеральных вод с общими запасами 14 756 м3/сут, разрабатывается 50 источников. Минеральные воды используются для целей санаторно-курортного лечения, а также реализуются через торговую сеть в качестве минеральных лечебных и столовых вод.

Богата Беларусь минеральными рассолами. Так, их запасы в пределах Припятского прогиба оцениваются в 1830 км3 и содержат 6,80 1011 т минерального вещества. Высокоминерализованные рассолы (порода получила название «беларусит») могут служить сырьевой базой для получения йода, брома, калия, магния и многих других элементов. «Промышленные рассолы Припятского прогиба» — проект, реализация которого позволит ежегодно получать около 160 т брома и 1,2 т йода.

На территории страны ведется поиск новых месторождений руд черных и цветных металлов, алмазов, золота, янтаря и других видов полезных ископаемых.

Основные пути рационального использования и охраны недр

Верхняя часть литосферы подвергается интенсивному техногенному воздействию в результате хозяйственной деятельности человека, в том числе при проведении геологоразведочных работ и разработке месторождений полезных ископаемых. Возникающие в связи с этим негативные последствия нередко приводят к ее перестройке и проявлению опасных и необратимых в экологическом отношении процессов и явлений. Изменения, происходящие в верхней части литосферы, оказывают существенное влияние на экологическую обстановку в конкретных районах, так как через ее верхние слои происходит обмен веществ и энергии с атмосферой и гидросферой, что в итоге приводит к заметному воздействию на биосферу в целом.

Верхние слои литосферы испытывают усиленное воздействие в связи с активными инженерно-геологическими исследованиями и геологоразведочными работами на различные виды полезных ископаемых. Необходимо отметить, что только с начала 1950-х гг. пробурено около 1400 поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин на нефть (глубиной до 2,5—5,2 км), более 900 скважин на каменную и калийную соли (глубиной 600—1500 м), более 1000 скважин на горючие сланцы, бурые угли, железные руды, подземные воды, многие тысячи скважин на различные виды строительных материалов, а также при производстве геофизических исследований недр.

При этом отчуждаются сельскохозяйственные и лесные угодья, происходит изменение теплового баланса недр, загрязнение окружающей среды нефтепродуктами, буровым раствором, кислотами и другими токсичными компонентами, используемыми при проводке скважин. Проведение сейсмических исследований с применением буровзрывных работ, плотность которых особенно высока в пределах Припятского прогиба, вызывает нарушение физико-химических свойств почвы и верхних слоев литосферы, загрязнение грунтовых вод, техногенные изменения минерального состава отложений.

Большое негативное воздействие на литосферу оказывает добыча полезных ископаемых. Из-за деятельности горнодобывающих предприятий, перемещающих большие объемы пород, в пределах обширных территорий изменяются режимы поверхностных, грунтовых и подземных вод, нарушаются структурам продуктивность почв, активизируются химические и геохимические процессы.

Особенностью добычи полезных ископаемых является их временный характер: при истощении запасов полезного ископаемого горные работы на месторождении прекращаются. В связи с этим разработку месторождений целесообразно вести так, чтобы формируемые при этом новые ландшафты, выемки, отвалы, инженерные сооружения могли в последующем с максимальным эффектом использоваться для других народнохозяйственных целей. Это обеспечит снижение негативного воздействия горных работ на окружающую среду и уменьшит затраты на ее восстановление.

Авария на Чернобыльской АЭС привела к радиоактивному загрязнению значительной части минерально-сырьевых ресурсов страны. По данным исследований, проведенных Белорус- ским научно-исследовательским геологоразведочным институтом, в зоне радиоактивного загрязнения оказались 132 месторождения минерально-сырьевых ресурсов, в том числе 59 разрабатываемых. Это главным образом месторождения глины, песков и песчано-гравийных смесей, цементного и известкового сырья, строительного и облицовочного камня. В зону загрязнения попали также Припятский нефтегазоносный бассейн и Житковичское месторождение бурого угля и горючих сланцев.

Охрана недр рассматривается как система мероприятий, обеспечивающая сохранение существующего разнообразия и рациональное использование геологической среды, образование особо охраняемых геологических объектов, имеющих особую научную, историческую, культурную, эстетическую и рекреационную ценность.

Кодекс о недрах (2008) определяет основные требования по рациональному использованию и охране недр, среди них:

  • соблюдение установленного законодательством страны порядка предоставления недр в пользование и недопущение самовольного пользования недрами;
  • полное и комплексное геологическое изучение недр, обеспечивающее достоверную оценку запасов полезных ископаемых;
  • недопущение порчи в результате пользования недрами разрабатываемых и близлежащих месторождений полезных ископаемых, а также запасов этих ископаемых, консервируемых в недрах;
  • обеспечение наиболее полного извлечения из запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов;
  • рациональное использование вскрышных пород;
  • охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других бедствий, снижающих качество и промышленную ценность полезных ископаемых.

Охрана недр и рациональное использование минеральных ресурсов непосредственно связаны с перспективами развития добывающих отраслей, геологоразведочных работ, проведением природоохранных мероприятий в целом по стране. Производственные программы (бизнес-планы) предприятий добывающей промышленности и геологоразведочных работ, с одной стороны, и планы охраны окружающей среды — с другой, должны разрабатываться в едином блоке. Добыче и потреблению минеральных ресурсов предшествуют геологоразведочные работы. Именно на стадии поиска и разведки полезных ископаемых следует выявлять наиболее рациональные пути их использования.

Государственная программа геологоразведочных работ по развитию минерально-сырьевой базы на 2006—2010 годы и на период до 2020 года в качестве приоритетных выделил следующие направления: поиск и разведка месторождений нефти и газа; поиск и подготовка к промышленному освоение месторождений бурых углей; оценка перспектив алмазоносности; разведка запасов железных руд; подготовка к промышленному освоению минерализованных рассолов на одной из перспективных площадей; поиск и разведка новых месторождений полезных ископаемых. Программа включает задания по приросту запасов минерального сырья, другим итоговым показателям геологоразведочного производства, в том числе задания по техническому перевооружению отрасли.

Перспективные планы и прогнозы предусматривают разработку экологобезопасных и экономически эффективных технологий добычи, переработки и использования минерального сырья, повышение коэффициента извлечения полезных ископаемых на эксплуатируемых месторождениях. Особенно это актуально в отношении добычи нефти, извлечение которой в условиях страны не превышает 40 %, в то время как новейшие технологии позволяют повысить этот показатель до 60 %. Внедрение прогрессивных технологий в разработку калийных солей обеспечит более рациональное использование запасов Старобинского месторождения, сокращение до 10 % отходов калийного производства и уменьшение на 15—20 % оседания земной поверхности. Повышение эффективности использования минерально-сырьевых ресурсов при производстве строительных материалов связано с сокращением потерь сырья в процессе добычи и производства, использованием низкосортного сырья, вторичных ресурсов.

 

Интересно знать

Департамент энергетики США отобрал 37 исследовательских проектов в области хранения энергии, энергии биомассы, захвата диоксида углерода и ряда других направлений. Среди них - новые металловоздушные батареи на основе ионных жидкостей с плотностью энергии превышающей в 6-20 раз плотность энергии обычных литиевых аккумуляторов, а так же проект по получению бензина непосредственно из солнечного света и CO2 используя симбиоз двух микроорганизмов.

мобил 1 5w50 отзывы мобил 1 5w50
 
Діфузор радіатора лів. купить запчасть 6J0121283A Skoda Audi Volkswagen Seat
 
bitcoin laundry
 
myfreemp3.click