Минеральными ресурсами принято называть полезные ископаемые, извлеченные из недр. Полезные ископаемые - это природные минеральные вещества в земной коре, которые при данном состоянии развития техники могут быть с достаточным экономическим эффектом извлечены и использованы в народном хозяйстве в естественном виде или после предварительной переработки.

Современное хозяйство использует около 200 видов минерального сырья. Единой, общепринятой системы их классификации нет. В зависимости от физических или химических свойств добываемого сырья, от отрасли экономики, где оно находит применение, от особенностей возникновения в земной коре известные полезные ископаемые подразделяются на группы.

Широко используется классификация полезных ископаемых на основе технологии их использования: топливно-энергетическое сырье (нефть, уголь, газ, уран), черные, легирующие и тугоплавкие металлы (руды железа, марганца, хрома, никеля, кобальта, вольфрама и др.), цветные металлы (руды алюминия, меди, свинца, цинка, ртути и др.), благородные металлы (золото, серебро, платиноиды), химическое и агрономическое сырье (калийные соли, фосфориты, апатиты и др.), техническое сырье (алмазы, асбест, графит и др.), флюсы и огнеупоры, цементное сырье.

Мировые прогнозные геологические запасы минерального топлива превышают 12,5 трлн т. При современном уровне добычи этих ресурсов должно хватить на 1000 лет. Эти запасы состоят из угля (до 60%), нефти и газа (около 27%), а также сланцев и торфа.

Среди топливно-энергетических ресурсов наибольшие запасы в мире приходятся на уголь. Мировые разведанные запасы каменного и бурого угля составляют свыше 5 трлн т, а достоверные - около 1,8 трлн т.

Угольные ресурсы разведаны в 75 странах мира. Крупнейшие месторождения угля сосредоточены в США (445 млрд т), Китае (272 млрд т), России (200 млрд т), ЮАР (130 млрд т), Германии (100 млрд т), Австралии (90 млрд т), Великобритании (50 млрд т), Канаде (50 млрд т), Индии (29 млрд т) и Польше (25 млрд т).

В целом мировые ресурсы угля обильны, и обеспеченность ими значительно больше, чем другими видами топлива. При современном уровне мировой добычи угля (4,5 млрд т в год) разведанных к настоящему времени запасов может хватить примерно на 400 лет.

В странах Европы, а также во многих угольных бассейнах России верхние слои залежей уже разработаны, а извлекать уголь с глубины свыше 1000 м нерентабельно при нынешней технике и технологии. Выгодной остается лишь разработка угольных месторождений открытым способом (в Западном бассейне США, Восточной Сибири, ЮАР, Австралии). Так, добыча 1 т антрацита в Германии обходится втрое дороже, чем импорт из ЮАР, включая расходы по доставке.

Большая часть нефтяных месторождений рассредоточена по шести регионам мира и приурочена к внутриматериковым территориям и окраинам материков: Персидский залив - Северная Африка; Мексиканский залив - Карибское море (включая прибрежные районы Мексики, США, Колумбии, Венесуэлы и о. Тринидад); острова Малайского архипелага и Новая Гвинея; Западная Сибирь; северная Аляска; Северное море (главным образом норвежский и британский секторы); о. Сахалин с прилегающими участками шельфа.

Мировые запасы нефти составляют более 132,7 млрд. т. Из них 74% приходится на Азию, в том числе Ближний Восток (более 66%). Наибольшими запасами нефти обладают: Саудовская Аравия, Россия, Ирак, ОАЭ, Кувейт, Иран, Венесуэла.

Объем мировой добычи нефти составляет около 3,1 млрд. т, т.е. почти 8,5 млн. т в сутки. Добыча ведется 95 странами, причем более 77% продукции сырой нефти приходится на долю 15 из них, включая Саудовскую Аравию (12,8%), США (10,4%), Россию (9,7%), Иран (5,8%), Мексику (4,8%), Китай (4,7%), Норвегию (4,4%), Венесуэлу (4,3%), Великобританию (4,1%), Объединенные Арабские Эмираты (3,4%), Кувейт (3,3%), Нигерию (3,2%), Канаду (2,8%), Индонезию (2,4%), Ирак (1,0%).

Следует также учитывать, что при ныне существующей технике добычи на поверхность извлекается в среднем лишь 30-35% нефти, залегающей в недрах.

Разведанные запасы этого вида топлива за последние 15 лет выросли со 100 до 144 трлн м 3 . Прирост объясняется как открытием ряда новых месторождений (в частности, в России - в Западной и Восточной Сибири, на шельфе Баренцева моря), так и переводом части геологических запасов в категорию разведанных.

Крупнейшие разведанные запасы природного газа сосредоточены в России (39,2%), Западной Азии (32%), они есть и в Северной Африке (6,9%), Латинской Америке (5,1%), Северной Америке (4,9%), Западной Европе (3,8%). В последнее время выявлены значительные запасы его в Центральной Азии. На начало 1998 г. запасы природного газа составляли: Россия - 47600 млрд м 3 ; Иран - 21200 млрд м 3 ; США - 4654 млрд м 3 ; Алжир - 3424 млрд м 3 ; Туркмения - 2650 млрд м 3 .

Обеспеченность природным газом при современном уровне его добычи (2,2 трлн м 3 в год) составляет 71 год. В пересчете на условное топливо запасы газа приблизились к разведанным запасам нефти (270 млрд т).

Важное значение для производства черных металлов имеют запасы железной руды. Мировые прогнозные ресурсы железной руды достигают примерно 600 млрд т, а разведанные запасы - 260 млрд т. Крупнейшие в мире месторождения железной руды находятся в Бразилии, Австралии, Канаде, России, Китае, США, Индии, Швеции. Добыча железной руды в мире составляет 0,9-1,0 млрд т в год. Ресурсообеспеченность мирового хозяйства этим видом сырья - примерно 250 лет.

Из сырья для производства цветных металлов на первом месте находятся бокситы. Крупнейшие месторождения бокситов сосредоточены в Австралии, Гвинее, Бразилии, Венесуэле, на Ямайке. Добыча бокситов достигает 80 млн т в год, так что нынешних запасов должно хватить на 250 лет. В России запасы бокситов сравнительно невелики.

Геологические запасы медных руд оцениваются в 860 млн т, из них разведанных - в 450 млн т (в Индии, Зимбабве, Замбии, Конго, США, России, Канаде). При нынешнем объеме добычи - 8 млн т в год - разведанных запасов медных руд хватит примерно на 55 лет.

Наибольшими запасами бокситов (главное сырье алюминиевой промышленности) располагают Гвинея (42% мировых запасов), Австралия (18,5%), Бразилия (6,3%), Ямайка (4,7%), Камерун (3,8%) и Индия (2,8%). По масштабам добычи (42,6 млн. т) первое место занимает Австралия.

Общий объем добычи золота в мире составляет 2200 т. Первое место в мире по добыче золота занимает ЮАР (522 т), второе - США (329 т). Старейший и самый глубокий золотой рудник в США - Хоумстейк в горах Блэк-Хилс (Южная Дакота); добыча золота там ведется свыше 100 лет. Современные методы экстракции (иманирование) делают рентабельным извлечение золота из многочисленных бедных и убогих месторождений.

Примерно 2/3 мировых ресурсов серебра связано с полиметаллическими медными, свинцовыми и цинковыми рудами. Серебро извлекается в основном попутно из галенита (сульфида свинца). Месторождения преимущественно жильные. Наиболее крупные производители серебра - Мексика (2323 т), Перу (1910 т), США (1550 т), Канада (1207 т) и Чили (1042 т). Наибольшими разведанными запасами урана обладают Австралия (более 20% мировых запасов), Казахстан (18%), Канада (12%), Узбекистан (7,5%), Бразилия и Нигер (по 7%). Крупное месторождение уранита Шинколобве находится в Демократической Республике Конго. Значительными запасами располагают также Китай, Германия и Чехия.

Еще один важный минеральный ресурс - поваренную соль - получают из месторождений каменной соли и путем выпаривания воды соленых озер и морской воды. Мировые ресурсы поваренной соли практически неисчерпаемы. Почти каждая страна обладает либо залежами каменной соли, либо установками по выпариванию соленой воды. Колоссальный источник поваренной соли - сам Мировой океан. Первое место по добыче поваренной соли занимают США (21%), затем следуют Китай (14%), Канада и Германия (по 6%). Значительная добыча соли ведется во Франции, Великобритании, Австралии и Польше.

Алмазы - самые известные из драгоценных камней - играют важную роль в промышленности благодаря их исключительно высокой твердости. Мировая добыча алмазов составляет 107,9 млн. каратов (200 мг); в том числе технических алмазов было добыто 91,2 млн. каратов (84,5%), ювелирных - 16,7 млн. каратов (15,5%). В Австралии и Конго доля ювелирных алмазов составляет всего 4-5%, в России - около 20%, в Ботсване - 24-25%, ЮАР - более 35%, в Анголе и Центральноафриканской Республике - 50-60%, в Намибии - 100%.

ГОРЮЧИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ........................................................... 3

Уголь....................................................................................................................... 3

Нефть и газ............................................................................................................ 3

РУДНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.............................................................. 4

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ............................................................................................ 4

Железо.................................................................................................................... 4

Хром........................................................................................................................ 4

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ............................................................................................. 5

Алюминий............................................................................................................... 5

Медь........................................................................................................................ 5

Никель..................................................................................................................... 5

Ртуть..................................................................................................................... 5

БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ.................................................................................. 6

Золото.................................................................................................................... 6

Серебро.................................................................................................................. 6

Металлы платиновой группы (платина и платиноиды).................................. 6

РАДИОАКТИВНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ РУДЫ ...................................................... 6

Уран........................................................................................................................ 6

Торий...................................................................................................................... 7

Нитраты............................................................................................................... 7

Фосфаты............................................................................................................... 7

Поваренная соль.................................................................................................... 7

ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ ......................................................................... 8

Алмазы.................................................................................................................... 8

Оптический кварц и пьезокварц........................................................................... 8

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 8

МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ - полезные ископаемые в недрах Земли, запасы которых оценены по геологическим данным. Месторождения полезных ископаемых распределены в земной коре неравномерно.

Большинство видов минерального сырья представлено рудами, состоящими из минералов, т.е. неорганических веществ природного происхождения. Однако некоторые важные виды полезных ископаемых, в частности энергетическое сырье, имеют органическое происхождение. Их присоединяют к минеральному сырью условно.

Ценность отдельных видов минерального сырья определяется в зависимости от области их применения, а также от того, насколько редко они встречаются.

Минеральное сырье, необходимое для обеспечения оборонной промышленности и бесперебойного функционирования ее сырьевой базы, иногда называют стратегическим. Среди импортируемых материалов важное место занимают хром, олово, цинк, вольфрам, иттрий, марганец, платина и платиноиды, а также бокситы.

ГОРЮЧИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Уголь

Бoльшую часть энергии во всем мире получают за счет сжигания ископаемого топлива – угля, нефти и газа. В ядерной энергетике тепловыделяющие элементы промышленных реакторов на АЭС состоят из урановых топливных стержней.

Уголь является важным национальным природным ресурсом в первую очередь благодаря своей энергетической ценности. Среди ведущих мировых держав только Япония не располагает большими запасами угля. Хотя уголь – самый распространенный вид энергоресурсов, на нашей планете имеются обширные территории, где угольных месторождений нет. Угли различаются по теплотворной способности: она самая низкая у бурого угля и самая высокая у антрацита. Мировая добыча угля составляет 4,7 млрд. т в год (1995). Однако во всех странах в последние годы проявляется тенденция к снижению его добычи, поскольку он уступает место другим видам энергетического сырья – нефти и газу. В ряде стран добыча угля становится нерентабельной в связи с отработкой наиболее богатых и сравнительно неглубоко залегающих пластов. Многие старые шахты закрываются как убыточные. Первое место по добыче угля занимает Китай, за ним следуют США, Австралия и Россия. Значительное количество угля добывается в Германии, Польше, ЮАР, Индии, на Украине и в Казахстане.

Нефть и газ

Условия образования. Нефтегазоносные осадочные бассейны обычно связаны с определенными геологическими структурами. Практически все крупные залежи нефти приурочены к участкам земной коры, которые в течение длительного времени испытывали прогибание, в результате чего там накопились особенно мощные осадочные толщи.

Нефть и газ встречаются в породах разного возраста – от кембрийских до плиоценовых. Иногда нефть добывается и из докембрийских пород, однако считается, что ее проникновение в эти породы вторично. Наиболее древние залежи нефти, приуроченные к палеозойским породам, установлены главным образом на территории Северной Америки. Вероятно, это можно объяснить тем, что здесь наиболее интенсивные поиски проводились в породах именно этого возраста.

Бoльшая часть нефтяных месторождений рассредоточена по шести регионам мира и приурочена к внутриматериковым территориям и окраинам материков: 1) Персидский залив – Северная Африка; 2) Мексиканский залив – Карибское море (включая прибрежные районы Мексики, США, Колумбии, Венесуэлы и о.Тринидад); 3) острова Малайского архипелага и Новая Гвинея; 4) Западная Сибирь; 5) северная Аляска; 6) Северное море (главным образом норвежский и британский секторы); 7) о.Сахалин с прилегающими участками шельфа.

Мировые запасы нефти составляют более 132,7 млрд. т. Из них 74% приходится на Азию, в том числе Ближний Восток (более 66%). Наибольшими запасами нефти обладают: Саудовская Аравия, Россия, Ирак, ОАЭ, Кувейт, Иран, Венесуэла.

Объем мировой добычи нефти составляет ок. 3,1 млрд. т, т.е. почти 8,5 млн. т в сутки. Добыча ведется 95 странами, причем более 77% продукции сырой нефти приходится на долю 15 из них, включая Саудовскую Аравию (12,8%), США (10,4%), Россию (9,7%), Иран (5,8%), Мексику (4,8%), Китай (4,7%), Норвегию (4,4%), Венесуэлу (4,3%), Великобританию (4,1%), Объединенные Арабские Эмираты (3,4%), Кувейт (3,3%), Нигерию (3,2%), Канаду (2,8%), Индонезию (2,4%), Ирак (1,0%).

Общая мировая добыча железной руды превышает 1 млрд. т. Больше всего руды (в млн. т) добывается в Китае (250), Бразилии (185), Австралии (более 140), России (78), США и Индии (по 60) и на Украине (45). В значительных масштабах добыча железной руды ведется также в Канаде, ЮАР, Швеции, Венесуэле, Либерии и Франции. Общие мировые ресурсы сырой (необогащенной) руды превышают 1400 млрд. т, промышленные – более 360 млрд. т.

По объему экспорта товарной железной руды первое место в мире занимает Австралия (143 млн. т). Суммарные запасы руды там достигают 28 млрд. т. Добыча ведется в основном (90%) в районе Хаммерсли (округ Пилбара, Западная Австралия). На втором месте находится Бразилия (131 млн. т), располагающая исключительно богатыми месторождениями, многие из которых сосредоточены в железорудном бассейне Минас-Жерайс.

Хром

– один из основных компонентов нержавеющей жаропрочной, кислотоупорной стали и важный ингредиент коррозионностойких и жаропрочных суперсплавов. Из 15,3 млрд. т предполагаемых запасов высокосортных хромитовых руд 79% приходится на ЮАР, где добыча составляет 5,1 млн. т, Казахстан (2,4 млн. т), Индию (1,2 млн. т) и Турцию (0,8 млн. т). Довольно крупное месторождение хрома находится в Армении. В России разрабатывается небольшое месторождение на Урале.

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Алюминий

Бокситы, главное сырье алюминиевой промышленности. Бокситы перерабатываются на глинозем, а затем из криолит-глиноземного расплава получают алюминий. Бокситы распространены преимущественно во влажных тропиках и субтропиках, где протекают процессы глубокого химического выветривания горных пород.

Наибольшими запасами бокситов располагают Гвинея (42% мировых запасов), Австралия (18,5%), Бразилия (6,3%), Ямайка (4,7%), Камерун (3,8%) и Индия (2,8%). По масштабам добычи (42,6 млн. т) первое место занимает Австралия.

Медь

– наиболее ценный и один из самых распространенных цветных металлов. Крупнейший потребитель меди – электротехническая промышленность. Медь широко применяется в автомобилестроении и строительстве, а также расходуется на производство латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов.

Наиболее важным сырьем для получения меди являются халькопирит и борнит (сульфиды меди и железа), халькозин (сульфид меди), а также самородная медь. Окисленные медные руды состоят в первую очередь из малахита (карбоната меди). Добытая медная руда часто обогащается на месте, затем рудный концентрат направляется на медеплавильный завод и далее – на рафинирование для получения чистой красной меди. Самый дешевый и распространенный способ переработки многих медных руд – гидрометаллургический.

Медные месторождения распространены преимущественно в пяти регионах мира: Скалистых горах США; докембрийском щите в пределах штата Мичиган (США) и провинций Квебек, Онтарио и Манитоба (Канада); в Чили и Перу; на Центрально- Африканском плато – в медном поясе Замбии и Демократической Республики Конго, а также в России, Казахстане, Узбекистане и Армении. Основные производители меди – Чили (2,5 млн. т), США (1,89 млн. т), Канада (730 тыс. т), Индонезия (460 тыс. т), Перу (405 тыс. т), Австралия (394 тыс. т), Польша (384 тыс. т), Замбия (342 тыс. т), Россия (330 тыс. т).

Никель

Около 64% всего производимого в мире никеля используется для получения никелевой стали, 16% никеля расходуется на гальванические покрытия стали, латуни, меди и цинка; 9% – на суперсплавы для турбин, авиационных креплений, турбокомпрессоров и т.п. Никель применяется при чеканке монет.

В первичных рудах никель присутствует в соединениях с серой и мышьяком, а во вторичных месторождениях образует рассеянную вкрапленность водных никелевых силикатов. Половина мировой добычи никеля приходится на долю России и Канады, крупномасштабная добыча ведется также в Австралии, Индонезии, ЮАР, Китае и Колумбии.

В США месторождения никелевых руд отсутствуют, и никель извлекают в качестве побочного продукта на единственном заводе по рафинированию меди, а также вырабатывают из металлолома.

– единственный металл и минерал, жидкий при обычной температуре (затвердевает при -38,9° C). Самая известная область применения – термометры, барометры и другие приборы. Ртуть используют в электротехнической аппаратуре, а также для изготовления красителей.

Ртуть и особенно ее пары очень токсичны.

Мировое производство ртути составляет 3049 т, а выявленные ресурсы ртути оцениваются в 675 тыс. т (главным образом в Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России). Крупнейшие производители ртути – Испания (1497 т), Китай (550 т), Алжир (290 т), Мексика (280 т).

БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Золото

Общий объем добычи золота в мире составляет 2200 т. Первое место в мире по добыче золота занимает ЮАР (522 т), второе – США (329 т). Старейший и самый глубокий золотой рудник в США – Хоумстейк в горах Блэк-Хилс (Южная Дакота); добыча золота там ведется свыше 100 лет. Современные методы экстракции (иманирование) делают рентабельным извлечение золота из многочисленных бедных и убогих месторождений.

Поскольку золото практически не подвержено коррозии и высоко ценится, оно сохраняется вечно. До настоящего времени в виде слитков, монет, ювелирных изделий и предметов искусства дошло не менее 90% золота, добытого за исторический период. В результате ежегодной мировой добычи этого металла его суммарное количество увеличивается менее чем на 2%.

Серебро

как и золото, относится к драгоценным металлам. Однако его цена по сравнению с ценой золота раньше составляла 1:16, а в 1995 сократилась до 1:76. Около 1/3 серебра идет на кино- и фотоматериалы (в основном пленку и фотобумагу), 1/4 используется в электротехнике и радиоэлектронике, 1/10 расходуется на чеканку монет и изготовление ювелирных изделий, на гальванические покрытия.

Примерно 2/3 мировых ресурсов серебра связано с полиметаллическими медными, свинцовыми и цинковыми рудами. Серебро извлекается в основном попутно из галенита (сульфида свинца). Месторождения преимущественно жильные. Наиболее крупные производители серебра – Мексика (2323 т), Перу (1910 т), США (1550 т), Канада (1207 т) и Чили (1042 т).

Металлы платиновой группы (платина и платиноиды)

Платина – самый редкий и дорогостоящий драгоценный металл. Используются ее тугоплавкость (температура плавления 1772° C), большая прочность, стойкость против коррозии и окисления, высокая теплоэлектропроводность. Наиболее широкое применение платина находит в автомобильных каталитических нейтрализаторах, а также в платиново-рениевых катализаторах в нефтехимии. Служит для изготовления тиглей и другой лабораторной посуды. Почти весь объем добычи платины приходится на ЮАР (167,2 т), Россию (21 т) и Канаду (16,5 т)

Почти 22% электроэнергии в США вырабатывается атомными электростанциями, на которых действуют 110 ядерных реакторов, что гораздо выше соответствующих показателей в других странах. К примеру, в СССР в 1987 имелось 56 действующих реакторов и 28 – на стадии проектирования. Ведущее место в мире по уровню потребления атомной энергии занимает Франция, где АЭС вырабатывают ок. 76% электроэнергии.

Наибольшими разведанными запасами урана обладают Австралия (более 20% мировых запасов), Казахстан (18%), Канада (12%), Узбекистан (7,5%), Бразилия и Нигер (по 7%). Крупное месторождение уранита Шинколобве находится в Демократической Республике Конго. Значительными запасами располагают также Китай, Германия и Чехия.

Торий

применяется для легирования сплавов и является потенциальным источником получения ядерного топлива – легкого изотопа урана-233. Единственный источник тория – желтые полупрозрачные зерна монацита. Россыпные месторождения монацита известны в Австралии, Индии и Малайзии. «Черные» пески, насыщенные монацитом в ассоциации с рутилом, ильменитом и цирконом, распространены на восточном и западном (более 75% добычи) побережьях Австралии. В Индии месторождения монацита сосредоточены вдоль юго-западного побережья. В Малайзии монацит добывают из аллювиальных оловоносных россыпей.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.

Нитраты

Соединения азота применяются также в производстве взрывчатых веществ. Вплоть до окончания Первой мировой войны и в первые послевоенные годы монопольное положение на рынке нитратов принадлежало Чили. Позже широко развернулось производство искусственных нитратов с использованием атмосферного азота. США, где разработана технология получения безводного аммиака, содержащего 82,2% азота, занимают первое место в мире по его производству (60%). Возможности извлечения азота из атмосферы неограниченны, а необходимый водород получают в основном из природного газа и методом газификации твердого и жидкого топлива.

Фосфаты

Промышленные месторождения фосфатов представлены фосфоритами и апатитовыми рудами. Бoльшая часть мировых ресурсов фосфатов сосредоточена в широко распространенных морских фосфоритовых осадках. Выявленные ресурсы оцениваются миллиардами тонн фосфора. Свыше 34% мировой добычи фосфатов приходится на США, далее следуют Марокко (15,3%), Китай (15%), Россия (6,6%) и Тунис (5,6%).

Поваренная соль

добывается более чем в 100 странах. Крупнейший ее производитель – США. Почти половина добытой поваренной соли используется в химической промышленности, 1/4 расходуется на предотвращение обледенения автомобильных дорог. Кроме того, она широко применяется в кожевенной и пищевой промышленности и является важным пищевым продуктом человека и животных.

Поваренную соль получают из месторождений каменной соли и путем выпаривания воды соленых озер и морской воды. Мировые ресурсы поваренной соли практически неисчерпаемы. Почти каждая страна обладает либо залежами каменной соли, либо установками по выпариванию соленой воды. Колоссальный источник поваренной соли – сам Мировой океан.

Первое место по добыче поваренной соли занимают США (21%), затем следуют Китай (14%), Канада и Германия (по 6%). Значительная добыча соли ведется во Франции, Великобритании, Австралии и Польше.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ

Алмазы

Самые известные из драгоценных камней, играют также важную роль в промышленности благодаря их исключительно высокой твердости. Технические алмазы используются как абразивные материалы. Из природных алмазов лишь небольшая часть ювелирная, остальные – технические кристаллы неювелирного качества. Технические алмазы получают также искусственно. Например в США производятся только синтетические алмазы

Обычно алмазы встречаются в трубчатых телах – трубках взрыва (диатремах). Однако существенная часть алмазов добывается из аллювиальных россыпных месторождений. Около 90% мировой добычи природных технических алмазов приходится на долю пяти стран: Австралии (44,3%), Конго (ДРК, 16,2%), Ботсваны (12,2%), России (9,3%) и ЮАР (7,2%).

Мировая добыча алмазов составляет 107,9 млн. каратов (200 мг); в том числе технических алмазов было добыто 91,2 млн. каратов (84,5%), ювелирных – 16,7 млн. каратов (15,5%). В Австралии и Конго доля ювелирных алмазов составляет всего 4–5%, в России – ок. 20%, в Ботсване – 24–25%, ЮАР – более 35%, в Анголе и Центральноафриканской Республике – 50–60%, в Намибии – 100%.

Оптический кварц и пьезокварц

Кварц по распространенности в земной коре занимает второе место после полевых шпатов, но его чистые кристаллы (бесцветные прозрачные – горный хрусталь; темные, почти черные, просвечивающие или непрозрачные – морион) встречаются крайне редко. Между тем, именно такой кварц играет важную роль в оптических приборах (горный хрусталь) и в современных средствах связи. Самое важное применение пьезокварца – частотные фильтры и стабилизаторы частот в электронных приборах.

Основной поставщик природного пьезокварца (горного хрусталя) – Бразилия.

Более сотни негорючих минералов добываются из зеиной коры в настоящее время. Использование минерального ресурса включает в себя несколько этапов. Первый – обнаружение достаточно богатого месторождения, второй – извлечение минерала путем организации некоторой формы его добычи, третий – обработка руды, удаление примесей и превращение ее в нужную химическую форму, и последний – использование минерала для производства различных изделий.

Добыча. Обработка и использование любого минерала вызывает нарушение почвенного покрова и эрозию, загрязняет воздух и воду. Подземная добыча более опасный процесс, но он в гораздо меньшей степени нарушает почвенный покров. В большинстве случаев территории, на которых производится добыча, удаётся восстановить, но это очень дорогостоящий процесс.

Минеральные ресурсы не возобновляются, поэтому необходимо постоянно вести поиски новых месторождений. Все более увеличивается значение морей и океанов как источников получения нефти, серы, поваренной соли и магния; их добыча обычно ведется в шельфовой зоне. В перспективе стоит вопрос об освоении глубоководной зоны. Разработана технология добычи рудных железо-марганцевых конкреций со дна океана. В их состав входят также кобальт, никель, медь и ряд других металлов.

Крупномасштабная разработка глубоководных полезных ископаемых пока не начата ввиду экономического риска и нерешенности вопроса о правовом статусе таких месторождений. Соглашение по морскому праву, регламентирующее разработку минеральных ресурсов морского дна, не было подписано США и еще несколькими государствами.

К перспективным, заменяющим природное минеральное сырье, относятся керамические и полупроводниковые материалы. Металлы, керамические и полимерные материалы используются в качестве матрицы и армирующих компонентов для упрочения различных композиционных материалов. Пластические массы, или полимеры – самый широко используемый в США материал (больше, чем сталь, медь и алюминий вместе взятые). Исходным сырьем для получения пластмасс служат продукты нефтехимического синтеза. Однако в качестве сырья вместо нефти может использоваться и уголь.

Керамика – это неорганические неметаллические материалы, уплотненные путем термообработки и спекания. Обычные составляющие керамических материалов – кремний и оксид алюминия (глинозем), но они могут состоять также из карбидов бора и кремния, нитрида кремния, оксидов бериллия, магния, некоторых тяжелых металлов (например, циркония, меди). Керамические материалы ценят за их термо-, износо- и коррозионную стойкость, электрические, магнитные и оптические свойства (оптическое стекловолокно – тоже керамический материал).

Продолжаются исследования по поиску перспективных материалов, пригодных для использования в электронных, оптических и магнитных устройствах. Так, например, полупроводниками являются арсенид галлия, кремний, германий и некоторые полимеры. Перспективно использование галлия, индия, иттрия, селена, теллура, таллия и циркония.

Минеральные ресурсы, созданные в недрах и на поверхности Земли, с древних времен широко использовались человечеством, поэтому получили название полезные ископаемые. Первые мероприятия по охране полезных ископаемых начали употреблять еще в XVI в. в Швейцарии, где в 1569 был создан первый заповедник по охране недр. Промышленное использование каменного угля началось в 1800, нефти - в 1857, горючего газа - в 1881 Кроме собственно ископаемых (твердых, жидких, газообразных), человечество использует химические и другие вещества из озер и заливов, океанов, поверхности Земли и из атмосферы.

Итак, к минеральным ресурсам относятся природные вещества минерального происхождения, используемые для получения энергии и различных материалов путем их добычи и последующей переработки, а именно:

Строительные материалы и сырье для них, которые добываются из неживой природы;

Различные виды топлива (уголь, торф, нефть, природный газ, уран и т.д.);

Материалы для производства машин, орудий и предметов быта (металлы, глина, песок);

Сырье для химической промышленности;

Продукты питания (минеральная вода, пищевая соль). Подавляющее большинство полезных ископаемых образовалась в прошлые геологические эпохи, поэтому сейчас они не воспроизводятся. Определенную способность к воспроизводству имеют торф, отложения солей в озерах и морских заливах, современные донные отложения речного песка и гравия. Из них только торф воспроизводится за счет фотосинтеза и минеральных веществ воды, а некоторые донные отложения - за счет трупов растительных и животных организмов. Другие полезные ископаемые восстанавливаются за счет разрушения горных пород и переотложения образованного материала. Скорость воспроизведения полезных ископаемых небольшая, особенно с учетом интенсивности их использования. Таким образом, полезные ископаемые не имеют способности к самовосстановлению, как это характерно для организмов, и принадлежат к типичным исчерпывающих ресурсов.

Минеральные ресурсы включают чрезвычайно широкий круг природных веществ минерального происхождения. С их добычей связаны различные экологические осложнения - от исчерпаемости отдельных месторождений и нарушений природных экосистем к серьезным загрязнений окружающей среды. Несмотря на многообразие химического состава, физического строения, происхождения, способов добычи и переработки, а также возможных направлений производственного использования, все минеральные ресурсы имеют такие общие черты:

Невидновнисть практически всех видов полезных ископаемых (за исключением торфов, аллювиальных наносов, продуктов выветривания)

Неравномерность и ограниченность территориального распространения отдельных видов ресурсов - одни их виды могут быть размещены практически повсеместно, другие (их большинство) - только в отдельных точках планеты;

Стабильность использования во времени. Поскольку в каждом случае речь идет о добыче уже сформированных запасов того или иного минерального ресурса, общая естественная ситуация мало влияет на ритм разработки, а годовые и сезонные колебания добычи сырья определяются почти исключительно экономическими факторами;

Однозначность использования. Независимо от направления дальнейшей переработки и конечного потребления каждый вид минеральных ресурсов в первую очередь должен быть добытым, то есть удаленным из своего природного окружения, и только тогда он становится предметом труда. Все последующие этапы комплексного использования этих ресурсов находятся за пределами понятия "минеральные ресурсы" и составляют варианты утилизации полученного сырья.

При изучении минеральных ресурсов исследуют месторождения полезных ископаемых, которые понимают как участок земной коры, где в результате тех или иных геологических процессов произошло накопление минерального сырья, по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования. Важное место в оценке хозяйственного значения конкретных минеральных ресурсов занимает определения запасов полезных ископаемых, то есть количества минерального вещества в недрах на конкретной территории (например, в государстве, природном или административном регионе, хозяйстве, месторождении и т.д.). Запасы оцениваются в килограммах (благородные металлы), каратах (драгоценные камни), тоннах (руды металлов, химическое сырье) или кубометрах (строительные материалы).

Минеральных ресурсов насчитывается более 200 видов. Учитывая это разнообразие, их разделяют на следующие группы:

Горючие полезные ископаемые (топливные и энергохимические) - газообразные (природный газ); жидкие (нефть, конденсат) твердые вещества (уголь, торф, горючие сланцы);

Металлические полезные ископаемые (рудные) - это черные металлы (железо, марганец, хром); цветные металлы (алюминий, магний, мышьяк, медь, никель, свинец, титан, цинк) редкие металлы (бериллий, ванадий, висмут, вольфрам, цезий и др.); благородные металлы (золото, иридий, палладий, платина, серебро); рассеяны металлы (германий, селен, таллий, теллур) редкоземельные металлы (европий, иттрий, лантан) радиоактивные металлы (торий, уран)

Неметаллические полезные ископаемые (нерудные) - сырье для металлургии (огнеупорные глины, флюсовый каолин, песок); горнохимическая сырье (йод, мел, самородная сера, апатит) горнорудное сырье (асбест, графит, озокерит) сырье строительная (каолин, известняк, гипс, глина, облицовочный камень и т.п.);

Воды (гидротермальные) - подземные (минеральные, промышленные, термальные) и поверхностные воды (рапа)

Инертные газы - это компоненты воздуха, которые имеют отдельную хозяйственную ценность (аргон, гелий, криптон, неон).

Минеральные ресурсы являются главным источником материального производства общества. Так, основой энергетики сейчас являются энергетические, или топливные, ресурсы: уголь, нефть, природный газ, сланцы и др. Очень активно человечество начало использовать эти ресурсы во второй половине XX в.

Запасы минерально-сырьевых ресурсов, особенно тех, которые находятся в недрах, как уже отмечалось, не безграничны и почти невозобновляемые. Прогнозы на перспективу о возможных запасах минерального сырья оцениваются специалистами весьма неоднозначно. Например, для развитых стран и развивающихся стран, начиная с 2000 г.., Запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья и калийных солей при потреблении на современном уровне должно хватить еще на 100-300 лет. Запасов полиметаллических руд. содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово, а также асбеста, самородной серы остается только на 30-60 лет. Если учесть прогнозные запасы, то время полного исчерпания минеральных ресурсов отодвигается на более длительный срок.

Месторождения полезных ископаемых, как и природные ресурсы вообще, размещены на планете достаточно неравномерно. Так, США, Канада, Австралия, Китай, Россия обладают крупнейшими запасами металлических полезных ископаемых. В странах Ближнего и Среднего Востока сосредоточено более половины запасов нефти мира. В недрах развивающихся стран, находится 90% кобальта, около 90% олова, 75% бокситов, 60% меди. Многие страны имеют запасы мирового значения одного или нескольких видов полезных ископаемых.

Размеры нашей планеты и, соответственно, конечный объем ископаемых ресурсов предусматривают их неизбежную полноту. Сроки полного истощения ресурсов зависят от их запасов и темпов использования. Настоящие запасы многих невосполнимых ресурсов еще не установлены. Современная геологоразведочная техника способна достигать относительно небольших глубин земной поверхности. До сих пор только в рамках эксперимента пробурены несколько скважин до глубины 15 км, а вообще освоенным является слой земной коры, который в среднем не превышает 2-3 км. О составе и строении глубоких зон литосферы нам известно лишь на основе косвенных методов (сейсмо- и электроразведка, гравиметрия и т.д.). Также остаются неисследованными огромные участки дна Мирового океана, в несколько раз превышают поверхность суши; только в некоторых местах начали осваивать континентальный шельф.

Использование и переработка минеральных ресурсов приводят к образованию отходов. Они загрязняют окружающую среду, снижают ценность еще не использованных ресурсов. Рациональное использование минеральных ресурсов предусматривает их комплексное освоение, применение в производстве энерго- и ресурсосберегающих технологий, активное внедрение оборотного (или повторного) использования ресурсов. Во многих экономически развитых странах последовательно реализуется именно такая политика. Глубочайшей утилизации (вторичному использованию) подлежат промышленные и бытовые отходы в Японии, странах Западной Европы и США. Производство с использованием повторных ресурсов черных и цветных металлов, бумажно-картонных изделий, строительных материалов, стекла и т.д. дает значительную экономию минеральных, биологических ресурсов и энергии.

Дальнейшая разработка некоторых видов сырья представляет угрозу для окружающей среды и даже существования человека. Таким образом, проблема не только и даже не столько в физическом истощении известных видов ресурсов, сколько в экономической и экологической нецелесообразности их добычи. Важным условием сохранения полезных ископаемых является геологическая разведка с целью дальнейшего рационального освоения запасов сырья и топлива, включая:

Полное использование всех полезных компонентов из месторождений на базе (например, контурная обводнение нефтяных пластов для поднятия нефти, переход от шахтного способа добычи к открытому - карьеров, разрезов и т.д.);

Комплексное использование многокомпонентных руд (например, в пустой породе, которая остается на отвалах меднорудных бассейнов, золото, серебро, кобальт и другие компоненты, стоимость которых превышает стоимость меди)

Утилизация отходов обогащения и сжигания полезных ископаемых (например, пылевидный пепел и шлаки, отвалы которых занимают огромные территории, могут быть сырьем для строительных работ);

Использование вторичных продуктов переработки минерального сырья (например, 1 т чугунного и стального лома сохраняет 3,5 т минерального сырья);

Поиск и освоение новых источников полезных ископаемых (например, известно, что океаническое дно на глубине более 1-2 тыс. М сохраняет большие залежи минерального сырья, сконцентрированной в так называемых железомарганцевых конкрециях. По ориентировочным оценкам, они содержат 358 млрд т марганца, 207 млрд т железа, 40 млрд т никеля, 25 млрд т магния и др.;

Освоение новых энергетических ресурсов.

Наиме-нование	Полезные ископаемые			Время, на которое хватит ресурсов при ны­нешнем уровне добычи в год	Крупнейшие месторождения мира
	Пронозные	Разведанные	Достоверные
			1,8 трлн. т	Разведанных запасов хватит на 400 лет (добыча 4,5 млрд. т/г)	Разведан в 75 странах мира. США - 445 млрд. т; Китай – 272; Россия – 200; ЮАР – 130; Австралия – 90; Англия – 50; Канада – 50; Индия - 29
	840 млрд. т	300 млрд. т		Разведанных запасов хватит на 45 лет (добыча 3 млрд. т/г)	Разведанные запасы нефти в мире распределяются следующим образом %: Саудовская Аравия - 25,4; Ирак - 11; ОАЭ - 9,4; Кувейт - 9,3; Иран - 9,1; Венесуэла - 6,8; Россия - 4,8; Китай - 2,4, США - 2,4
Природный газ	Нет информации		Нет информации	Запасов хватит на 71 год (добыча 2,2 трлн. м 3 /г)	Россия – 47600 млрд. м 3 , Иран – 21200, США - 4654, Алжир - 3424, Туркмения 2650, Норвегия - 3800, Казахстан - 1670, Нидерланды – 1668, Ливия - 1212, Великобритания – 574
Железная руда			Нет информации	Запас на 250 лет (добыча 1 млрд. т/г)	Бразилия, Австралия, Канада, Россия, Китай, США, Индия, Швеция
Бокситы (сырье для цветных металлов);			Нет информации	Запас на 250 лет (добыча 80 млн. т/г)	Австралия, Гвинея, Бразилия, Венесуэла, Ямайка
Медные руды		Нет информации	Нет информации	Запас на 55 лет (добыча 5 млн. т/г)	Индия, Зимбабве, Замбия, Конго, США, Россия, Канада

Природные ресурсы распределены между странами неравномерно. Только 20 стран располагают более 5% мировых запасов какого-либо одного вида минерального ресурса. Лишь несколько стран мира (Россия, США, Канада, Китай, ЮАР и Австралия) обладают большинством его видов. В различных странах сложились различия между имеющимися минеральными ресурсами и объемами их потребления (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Имеющиеся минеральные ресурсы и их потребление в отдельных странах

Для темпов мирового потребления первичных энергоресурсов (ПЭР) за 1900-2000 гг. характерно следующее: за первые 40 лет этого столетия (1900-1940 гг.) потребление ПЭР увеличилось в 3,5 раза, за последующие 30 лет (1940-1970 гг.) − еще в 3,55 раза и в последние 30 лет (1970-2000 гг.) − в 1,8 раза. Если за первые 70 лет этого столетия ежегодные темпы прироста потребления энергии составили 3,2-3,55%, то с 1970 по 2000 г. отмечено снижение ежегодного прирос­та потребления энергии до 1,9 %, а за пятилетие 1995-2000 гг. до 1,15%.

Неуклонной тенденцией мирового потребления первичных энергоресурсов является изменение его структуры в сторону роста доли высокоэффективных источников энергии − нефти и газа при снижении доли угля.

Несмотря на значительный рост абсолютных объемов потребления угля с 661 млн. т в 1900 г. до 3670 млн. т в 2000 г., доля угля в структуре потребления ПЭР за этот период упала с 94,4 до 29,6 %. Однако в послед­ние 20 лет прошлого столетия эта тенденция изменилась. С 1980 по 2000 г. произошло увеличение доли угля в добыче и в потреблении пер­вичных энергоресурсов. Особенно велика роль угля в экономике СЩА и Китая. На перспективу вплоть до 2020 г. будет также происходить на­ращивание физических объемов потребления угля при одновремен­ном увеличении его доли в структуре потребления ПЭР. Электроэнер­гетика и металлургия, как и в прошлом, останутся основными его по­требителями.

В структуре потребления ПЭР нефть вплоть до конца 60-х годов за­нимала второе место после угля, однако в начале 70-х заняла лидирую­щее положение, оттеснив уголь на второе место.

Особенно быстрое наращивание потребления нефти происходило в 50-е и 60-е годы, когда ежегодные темпы прироста потребления до­стигли 7,3 и 8 %. Однако в последующие годы, особенно под воздейст­вием нефтяного кризиса 1973 и 1979 гг. произошел резкий спад темпов прироста потребления нефти. Ежегодный прирост потребления нефти за 1995-2000 гг. составил всего 0,5 %. Наращивание доли нефти в структуре потребления ПЭР происхо­дило вплоть до начала 80-х годов, когда оно достигло 43%. Однако по­сле 1980г. эта доля постепенно снижалась и в 2000 г. она составила уже только 34,1%. В перспективе до 2020 г. можно ожидать дальнейшее снижение доли нефти в структуре потребления ПЭР.

Из всех источников первичных энергоресурсов в XX столетии наиболее быстрыми темпами нарастало потребление газа, особенно в 1940-1970 гг., когда среднегодовые приросты его потребления соста­вили свыше 8%. Хотя в последующие годы темпы снизились, они со­храняются самыми высокими по сравнению с нефтью и углем. В 1990-2000 гг. среднегодовой темп прироста потребления газа составил 2,5%. Одновременно росла доля газа в структуре потребления ПЭР. В 2000 г. она приблизилась к доле угля и составила 26,5%.

Можно выделить следующие направления эффективного и рационального использования природных ресурсов :

совершенствование технологии добычи полезных ископаемых;

комплексная переработка всех компонентов добываемого сырья и постепенный переход к малоотходным и безотходным технологиям;

снижение материалоемкости и энергоемкости используемых технологий;

использование нетрадиционных источников энергии и новых материалов.

Земельные ресурсы

Земельные ресурсы - земная поверхность, пригодная для проживания и хозяйственной деятельности человека. Земельные ресурсы характеризуются величиной территории и ее качеством (рельефом, почвой).

На долю суши приходится 149 млн. км2 из общей площади поверхности Земли − 510 млн. км2. Остальное занимают моря и океаны. Площадь суши за вычетом ледяных пустынь Арктики и Антарктики, т. е. общая площадь мирового земельного фонда составляет 134 млн. км 2 .

Мировой земельный фонд в структуре:

1) 11% приходится на обрабатываемые земли (пашни, сады, виноградники);

2) 23% − на луга и пастбища;

3) 30% − на леса;

4) 3% − на антропогенные ландшафты (населенные пункты, промышленные зоны, транспортные линии);

5) 33% − на малопродуктивные земли (пустыни, болота и экстремальные территории с низкой температурой или в горах).

Сельскохозяйственные угодья − это земли, которые используются для производства продуктов питания, включающие пашни, многолетние насаждения (сады, плантации), естественные луга и пастбища.

В данный момент общая площадь сельскохозяйственных угодий составляет 48,1 млн. км 2 (4810 млн. га), в том числе пашни (обрабатываемые земли) − 1340 млн. га, луга и пастбища − 3365 млн. га. Наибольшими размерами пашни выделяются США (185 млн. га), Индия (160), Россия (134), Китай (95), Канада (46), Казахстан (36), Украина (34).

Доля обрабатываемых земель в общем земельном фонде составляет (%):

1) в Индии − 57,1;

2) в Польше − 46,9;

3) в Италии − 40,3;

4) во Франции − 35,3;

5) в Германии − 33,9;

6) в США − 19,6;

7) в Китае и в России − 7,8;

8) в Австралии − 6;

9) в Канаде − 4,9;

10) в Египте − 2,8.

В этих странах, как и в мире в целом, резервов для сельскохозяйственного освоения осталось очень мало: леса и малопродуктивные земли. Вдобавок во многих странах сельскохозяйственные угодья быстро сокращаются, так как отводятся под строительство и т. д. Можно отметить, что в последние десятилетия происходило и расширение сельскохозяйственных угодий за счет освоения целинных земель в России, Казахстане, Китае, Канаде.

В мире происходит ухудшение, или деградация, земель. Ежегодно около 6-7 млн. га выводится из-за эрозии. Заболачивание и засоление выбрасывают из землепользования еще 1,5 млн. га. Особенную угрозу земельному фонду в 60 странах мира доставляет опустынивание, прежде всего возделываемых земель, охвативших территорию в 9 млн. км. Это примерно соответствует площади таких стран, как США или КНР. Превращение земель в антропогенные ландшафты также вызывает деградацию.

Водные ресурсы. Общий резерв воды на Земле составляет 1386 млн. км 3 , 96,5% водных ресурсов планеты приходится на соленые воды Мирового океана, 1% − на соленые подземные воды. И всего 2,5 % общего объема гидросферы − на пресные воды. Если исключить из расчета полярные льды, которые еще практически не используются, то в распоряжении человечества остается лишь 0,3% общего количества воды на земле.

Главным источником пресной воды остаются реки, чьи годовые ресурсы составляют 47 тыс. км 3 , а реально использовать можно менее половины этого количества. Таким образом, объем мирового потребления воды приблизился к 1/4 водных ресурсов планеты, которые могут быть использованы. В США водопотребление достигает почти 30% среднегодового поверхностного стока рек (при этом 20% потребностей в воде покрывается за счет подземных вод), а в России − примерно 2,5% речного стока. Сельское хозяйство (69%) является главным потребителем воды в мировом хозяйстве. Затем идут промышленность (21%) и коммунальное хозяйство (6 %).

Общий водозабор ежегодно составляет более 4780 км 3 . Только в США ежегодно используется около 550 км 3 пресной воды, а в России − примерно 100 км 3 .

В России структура водопотребления заметно отличается от среднемировой. На первом месте стоит промышленность − 55% от общего потребления, на втором − сельское хозяйство, включая орошение − 20%, на третьем − коммунальное хозяйство − 19%. Отличия российской структуры водопотребления от среднемировой обуславливаются довольно значительным весом в российской промышленности отраслей, характеризующихся повышенным водопотреблением (металлургической, химической, целлюлозно-бумажной); относительно небольшой долей орошаемых земель; расточительным потреблением воды в быту.

В мировом сельском хозяйстве существенно прослеживается тенденция к повышению спроса на воду. Уровень использования водных ресурсов для нужд промышленности, сельского хозяйства и быта составляет от общего объема водных ресурсов (%):

1) в Египте − 97,1;

2) в Израиле − 84;

3) на Украине −40;

4) в Италии − 33,7;

5) в Германии − 27,1;

6) в Польше − 21,9;

7) в США − 18,9;

8) в Турции − 17,3;

9) в России − 2,7.

Основные резервы повышения эффективности использования водных ресурсов:

1) сокращение потребления воды прежде всего за счет внедрения водосберегающих технологий и оборотного водоснабжения (оборотным называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, многократно используется без сброса в водоем или канализацию);

2) ликвидация потерь воды при ее транспортировке из-за протечек, испарений и т. д.;

3) устранение нерационального потребления воды в быту.