«Горючие ископаемые» - Свойства полезных ископаемых. Краски, резина, пластмасса, лекарства. Резина. Каменный уголь. Топливо. Пластмасса. Масла. Подстилка для животных. Нефть. Природный газ. Состояние цвет запах горючесть. Удобрение. Выполнил учитель МБОУ СОШ №22 Басырова Глюза Мусавировна. Кокс воск спирт уксус. Первая скважина.

«Подземные богатства» - Какие опасности угрожают водоемам? Полезные ископаемые относятся к неживой природе. Как делятся водоемы по происхождению? Как борются с загрязнением воды? Полезные ископаемые. Какие водоемы вы знаете? Открыты ворота подземной страны, Любые клады на карте найдете вы. О водоемах много знаете вы, Ответы достойны похвалы.

«Полезные ископаемые России» - Особенно богат разнообразными рудными полезными ископаемыми, драгоценными камнями Урал. Кузнецкий и Канско–Ачинский бассейны. Полезные ископаемые платформ. Крупные скопления руд называют месторождениями. Месторождения нефти и газа. Тунгусский бассейн. Северное Забайкалье – золото. Крупнейшие угольные бассейны России:

«Урок полезные ископаемые» - Практическая работа. Разгадаем кроссворд. Рудные. Драгоценные. Химические. Типы полезных ископаемых. Цель урока: Узнать о разнообразии полезных ископаемых. Каменный уголь Нефть Торф. Урок по окружающему миру. -шахта Месторождение Карьер. Шахта Карьер месторождение. Найти на карте Новосибирской области месторождения полезных ископаемых.

«Заглянем в кладовые Земли» - Повернулся влево, вправо. Приседанье сделал справно, Клювиком почистил пух, Поскорей за парту плюх. Проверка домашнего задания. Где? - Какие изделия изготавливают из гранита? Отгадайте загадку. Вспомните, с какими камнями мы познакомились в прошлом учебном году? Второй конкурс. Определите, что объединяет слова каждой строчки.

«Полезные ископаемые и минералы» - Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов. Физкультминутка. Береги полезные ископаемые, родную природу! Насосы и земснаряды для дноуглубления и добычи полезных ископаемых. Тест «Проверь себя» на тему: Чем различаются минералы? Какие полезные ископаемые добываются на территории Воронежской области?

Всего в теме 29 презентаций

Такие показатели начинают разрабатываться не только для выявления избыточного количества загрязняющих веществ, но и для установления дефицита в питьевой воде жизненноважных (эссенциальных) химических элементов. В частности, такой показатель в отношении селена имеется для стран ЕЭС.

Нормативный подход является начальным шагом оценки состояния воды, позволяющим быстро и с небольшими затратами определить приоритетные загрязнители и выработать практические рекомендации по снижению или прекращению негативных последствий загрязнения воды.

Однако он не учитывает проявлений синергизма и антагонизма при совместном воздействии загрязняющих веществ. Это особенно касается случаев, когда эти вещества присутствуют в концентрациях, приближающимся к значениям ПДК, и такая вода употребляется длительное время. Установлено, что долговременный эффект низких доз может иметь более пагубное влияние на популяцию водных организмов, чем острое, но кратковременное токсическое воздействие. Кроме того, каждый водоем уникален из-за больших различий в химическом составе, скорости перемешивания, температурного режима, вертикальной зональности водной массы и других характеристик. К существенным недостаткам нормативного подхода относится недостаточность экспериментальных наблюдений при установлении значений ПДК

Строгому соблюдению качества используемых водоисточников согласно нормативным показателям в настоящее время уделяется повышенное вни - мание во всех развитых странах. В США в 1974 году принят специальный закон о безопасности питьевой воды.

Надежные оценка и прогноз состояния водной системы являются очень сложной задачей ввиду того, что на эту систему воздействуют многочисленные и изменчивые во времени природные и антропогенные факторы, а в водной среде происходят сложные физико-химические и микробиологические процессы.

Для понимания таких процессов, необходимо учитывать донные отложения, которые принимают активное участие в химическом обмене «вода-осадок». Это особенно актуально в случае подтока в водную среду глубинных флюидных компонентов. О широком распространении и высокой интенсивности такого подтока свидетельствуют мощные и протяженные залежи газогидратов в донных осадках шельфов , накопление ртути и других тяжелых металлов в илах озер. Газогидратный слой обнаружен в донных отложениях озера Байкал.

Установлена важная роль в химических реакциях, происходящих в воде, соединений углерода, серы, азота и фосфора, окислительно-восстановительного потенциала, микроорганизмов. Например, биогенные процессы (биофильтрация) определяют поведение в озере Байкал и терригенных, и биогенных компонентов .

Наилучшим способом получения эмпирических данных о процессах в водной среде является гидрогеохимическое картирование с последующим обоснованием сети мониторинга. Информация, полученная в результате длительных режимных наблюдений, служит основой для прогноза состояния водной системы во времени .

В настоящее время для целей экологического прогнозирования широко применяется компьютерное моделирование гидрогеохимических процессов загрязнения поверхностных и подземных вод с использованием высококачественных программ . Это позволяет вовлечь в сферу изучения огромные массивы данных и получить качественно новую информацию.

Более надежный экологический прогноз дает изучение в лабораторных условиях модельных экологических систем с участием живых организмов.

Перспективным направлением оценки и прогноза состояния водных систем является подход, заключающийся в выяснении их ответных реакций на поступление загрязняющих веществ в течение длительного времени. Искусственное постепенное подкисление небольшого озера в северо-западной экологически чистой части провинции Онтарио (Канада) в течение 8 лет показало, что трудно обнаруживаемые необратимые изменения в цепочке экологических взаимодействий внутри водоема происходили уже в самой начальной стадии негативного воздействия .

Этот подход считается наиболее прямым и эффективным методом прогноза изменения состояния всей водной экосистемы в ответ на химическое, физическое и биологическое воздействия. Именно он будет вносить основной вклад в создание научной базы, необходимой для регулирования поведения экосистем.

В последние годы в развитых странах для оценки и прогноза состояния окружающей среды и ее компонентов стала широко применяться концепция экологического риска. Основные принципы и критерии, лежащие в основе ее методологии, - идентификация риска, оценка воздействия загрязнения на население, биосферу и окружающую среду, оценка доза - ответ, управление риском и определение путей его уменьшения, выяснение условий приемлемости риска, разработка методов и способов контроля.

Оценка и прогноз состояния водных систем, загрязняющихся под воздействием природных или антропогенных процессов, заметно различаются. Управление такими природными процессами, как современная вулканическая и флюидная активность Земли, по существу невозможно. Поэтому усилия должны быть направлены главным образом на минимизацию негативных последствий.

Рациональное водопользование в Российской Федерации должно включать выработку стратегии водозащитных мер на всей территории, разработку и реализацию долгосрочной программы охраны питьевых вод от загрязнения и истощения с учетом региональных природных и социально-экономических особенностей. Министерство природных ресурсов РФ разработало проект Программы по рациональному использованию и охране водных ресурсов, исходя из концепции перехода страны к устойчивому развитию . Под устойчивым развитием водного хозяйства понимается такое состояние водных объектов, гидротехнических сооружений и эксплуатационных мероприятий, при котором гарантируются надежное обеспечение населения и народного хозяйства Российской Федерации качественной водой в необходимом количестве и режиме, стабильное воспроизводство водных ресурсов, восстановление и охрана водных объектов, предупреждение и ликвидация последствий вредного воздействия вод, восстановление и сохранение устойчивости водных экосистем.

Угроза устойчивому развитию водного хозяйства в Российской Федерации определяется действием нескольких отрицательных факторов . Во-первых, на европейскую часть России, где проживает большинство населения и сосредоточен основной промышленный, сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока. Во-вторых, качество воды ухудшается и ежегодно увеличивается число водных объектов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения. Около половины населения России использует питьевую воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по различным показателям качества, а в ряде регионов (низовья Волги, Южный Урал, Кузбасс) загрязнение воды достигло уровня, опасного для здоровья. Положение усугубляется старением основных производственных фондов и низким технологическим уровнем водного хозяйства, нестабильностью финансового состояния предприятий-водопользователей, несовершенством хозяйственно-экономического механизма.

В качестве практических мер решения проблем рационального водопользования предлагается:

– учет всех источников загрязнений и уровня очистки сбросных вод;

– разработка методов моделирования последствий загрязнения поверхностных и подземных вод по всем направлениям их использования:

– экономическое стимулирование разработок и внедрений водооборотных схем с минимально возможной долей естественного водозабора;

– расширять практику эксплуатации мелких водозаборов, позволяющую снизить отрицательное воздействие водозабора на все элементы гидросферы и в целом на окружающую среду ;

– реализация наиболее эффективных, экономичных и своевременных профилактических мероприятий, учитывающих сложные процессы в водных экосистемах.

35 Средства защиты воды . Меры по защите водных объектов от промышленных загрязнений включают:

♦ применение безводных и маловодных технологий и замкнутых циклов водоснабжения ;

♦ предотвращение или снижение загрязнения воды, забираемой из природных источников;

Водообеспечение потребителей воды может быть прямоточным, последовательным и оборотным. При прямоточном водоснабжении вся забираемая вода за исключением безвозвратных потерь (испарение, пролив, включение в продукцию) после проведения технологического процесса возвращается в водоем. При последовательной схеме вода, поступающая из источника водоснабжения, многократно используется в нескольких процессах.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды и сведения к минимуму сброса стоков в водоемы - внедрение оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Оборотную воду используют в теплообменных аппаратах для отведения избыточного тепла, для промывки деталей, изделий, а также в качестве растворителя или реакционной среды.

В зависимости от целевого назначения оборотного водоснабжения возможны схемы с охлаждением, с очисткой оборотной воды и комбинированные схемы с одновременной очисткой и охлаждением воды.

Для предотвращения коррозии, биологического обрастания трубопроводов и аппаратуры часть оборотной воды выводят из системы, добавляя свежую воду из водоема или очищенные сточные воды (продувочная вода). Кроме того, некоторая часть воды теряется на охладительных установках - градирнях (испарение с поверхности, разбрызгивание). Для компенсации безвозвратных потерь воды осуществляют подпитку системы из открытых водоемов и подземных источников водоснабжения. Количество добавляемой воды, как правило, не превышает 5-10% от ее количества, циркулирующего в системе. Применение оборотного водоснабжения позволяет уменьшить потребление свежей воды в промышленных производствах в 10-50 раз.

В замкнутой (бессточной) системе вода используется в производственных процессах многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем. Замкнутые системы технически сложнее, но они в наибольшей степени соответствуют принципам безотходного производства. Их следует вводить на реконструируемых и вновь строящихся предприятиях.

Замкнутая система водоснабжения обеспечивает экономию свежей воды во всех производствах, максимальную рекуперацию сточных вод и практически исключает загрязнение окружающей среды .

Различные методы очистки сточных вод (рис. 10.8) подразделяют на рекуперационные и деструктивные . Первые предусматривают извлечение из промышленных сточных вод ценных веществ и дальнейшую их переработку. При деструктивных методах очистки загрязнители разрушаются путем окисления или восстановления с последующим удалением разрушенных продуктов из воды в виде газов или осадков. Механическая очистка служит предварительным этапом очистки производственных сточных вод. Удаление взвешенных примесей достигается отстаиванием, фильтрованием или циклонированием. Отстаивание производят в отстойниках (рис. 10.9, А), песколовках, осветлителях различных конструкций. При отстаивании отделяются и осадки, и всплывшие примеси - жиры, масла, нефтепродукты, которые удаляют с помощью нефтеловушек. Для интенсификации осаждения взвешенных частиц вода подвергается действию центробежной силы в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Конструктивная схема гидроциклона (рис. 10.9, Б) аналогична схеме циклона для очистки газов.

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодисперсных примесей твердых или жидких веществ. Распространены два основных типа фильтров: зернистые я микрофидьтры. В зернистых фильтрах воду пропускают через насадки из несвязных пористых материалов (антрацит, песок, мраморная крошка и др.). Фильтрующие элементы микрофильтров изготавливают из сеток с ячейками размером от 40 до 70 мкм и из сплошных пористых материалов. Для очистки сточных вод от масло-продуктов широко используют пенополиуретан, который обладает большой маслопоглотительной способностью.

Химическую очистку используют для удаления растворимых примесей из сточных вод перед спуском их в водоем или городскую канализацию, иногда до или после биологической очистки, а также в замкнутых системах водоснабжения. Основные методы химической очистки: нейтрализация, окисление и восстановление. Нейтрализации подвергают сточные воды, содержащие кислоты или щелочи с целью приведения реакции среды близкой к нейтральной (рН = 6,5 - 8,0). Нейтрализацию проводят смешиванием кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием сточных вод через нейтрализующие материалы. Осваивается способ нейтрализации щелочных вод дымовыми газами, содержащими СО2 , SО2 , NO2 , что позволяет одновременно проводить эффективную очистку от вредных компонентов и самих газовых выбросов.

Окисление применяют для обезвреживания сточных вод от токсичных примесей (цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.), извлечение которых нецелесообразно либо невозможно другими способами. В качестве окислителей при очистке сточных вод используют газообразный и сжиженный хлор, кислород воздуха, озон и другие реагенты. Озон, являясь сильным окислителем, способен разрушать в водных растворах органические вещества и другие примеси. Озонирование применяется для очистки сточных вод от нефтепродуктов, фенола, сероводорода, цианидов и других примесей. Одновременно обеспечивается устранение привкусов, запахов, обесцвечивание и обеззараживание воды. К преимуществам озонирования (по сравнению с хлорированием) относится и возможность получения озона непосредственно на очистных сооружениях в озонаторах, где он образуется из кислорода воздуха под действием электрического разряда.

Биологическая очистка сточных вод играет главную роль в освобождении воды от органических и некоторых минеральных загрязнений. Она сходна с природным процессом самоочищения водоемов. Биоочистка осуществляется сообществом организмов, которое состоит из различных бактерий, водорослей , грибков, простейших, червей и др. Процесс очистки основан на способности этих организмов использовать растворенные примеси для питания, роста и размножения.

Под действием микроорганизмов могут протекать два процесса - окислительный (аэробный) и восстановительный (анаэробный). В аэробных процессах микроорганизмы, культивирующиеся в активном иле либо в биопленке, используют растворенный в воде кислород. Для их жизнедеятельности необходимы постоянный приток кислорода и температура 20-30"С. Анаэробная очистка протекает без доступа кислорода, основной процесс здесь - сбраживание ила. Эти методы применяют для очистки от органики сильно концентрированных сточных вод и для обезвреживания осадков,

Биологическая очистка сточных вод может проходить в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах) и в искусственных сооружениях - аэротенках и биофильтрах разной конструкции. Биологическую очистку производственных сточных, вод проводят обычно. в искусственных условиях, где процессы очистки протекают с большей скоростью.

Аэротенк представляет собой разделенный перегородками на отдельные коридоры железобетонный резервуар, который оборудован устройствами для принудительной аэрации. Процесс очистки в аэротенке идет по мере пропускания через него аэририруемой смеси сточной: воды и активного ила, состоящего из живых организмов и твердого субстрата (отмершей части водорослей и различных твердых остатков). За несколько часов основная масса органики перерабатывается. Из аэротенка смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник. Осевший на дно активный ил отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Избыток его направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде циркуляционного активного ила снова возвращается в аэротенк.

В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой кусковой загрузки, в качестве которой используют щебень, гравий, .шлак, керамзит, пластмассу, металлическую сетку и другие материалы, на поверхности которых образуется биологическая пленка, выполняющая те. же функции, что и активный ил. Она адсорбирует и перерабатывает органические вещества, находящиеся в сточных водах. Окислительная мощность биофильтров увеличивается при подаче в них сжатого воздуха в направлении, противоположном фильтрованию.

В процессе биологической очистки сточных вод образуется большая масса осадков, которые необходимо утилизировать либо обезвредить и изолировать. С этой целью применяют уплотнение активного ила, обезвоживание, термическую обработку и другие операции. После обезвреживания осадки можно использовать в качестве органо-минеральных удобрений или компонента некоторых материалов. При внесении обработанного ила на поля существуют количественные ограничения, обусловленные присутствием в иле токсичных ионов металлов и следовых количеств токсичных органических соединении. Разработаны технологии рекуперации активного ила, с помощью которых получают белково-витаминные продукты, кормовые дрожжи и технические витамины для комбикормовой промышленности .

Эффективная очистка промышленных и коммунально-бытовых сточных вод представляет одну из наиболее актуальных инженерно-экологических проблем. Она усложняется использованием общих систем канализации для бытовых и промышленных стоков, широким применением гидросмыва экскрементов человека и животных, смешиванием продуктов их жизнедеятельности с растворами стиральных порошков, шампуней и других СПАВ; Даже при очистке сточных вод биологическим методом из них извлекается не более 90% органических веществ и всего лишь 10-40% неорганических соединений.

Существующие процессы биологической очистки сточных вол позволяют разрушать только относительно простые органические соединения, степень очистки от неорганических и сложных органических веществ гораздо ниже. Это приводит к необходимости получения новых штаммов микроорганизмов, пригодных для очистки специальных промышленных стоков: Уже есть множество примеров использования селекционированных штаммов для улучшения очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, фенолы, цианиды и другие токсичные загрязнители.

Физико-химические методы используют для глубокой очистки сточных вод, удаления из них тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких) и растворимых примесей. По сравнению с другими методами очистки они имеют ряд преимуществ и область их применения в последние годы постоянно расширяется. К этой группе методов относятся: коагуляция, флотация, сорбция, ионный обмен, экстракция, гиперфильтрация, электрохимическая очистка, эвапорация, десорбция, дезодорация, дегазация и другие.

К ним примыкают электрохимические методы очистки сточных вод, включающие процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляцию, электрофлотацию и электродиализ. Все эти процессы происходит при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Электрохимическая очистка позволяет извлекать из сточных вод растворимые и взвешенные примеси без использования химических реагентов, обеспечивает возможность автоматизации технологического процесса очистки, упрощает эксплуатацию очистных сооружений. Основной недостаток электрохимических методов - большое потребление электроэнергии.

При проектировании очистных сооружений промышленных предприятии необходимо выбрать эффективные методы и схемы очистки сточных вод. Наиболее рациональным считается сочетание оборотных систем водоснабжения, методов локальной и общей очистки. Локальная очистка позволяет извлечь из стоков разных производств наиболее ценные компоненты, а также вещества, затрудняющие общую очистку. Воды, очищенные от характерных для данного производства примесей, проходят вторую ступень очистки в общезаводских очистных сооружениях. В общем стоке можно использовать нейтрализующие, коагулирующие и другие свойства, компонентов локальных стоков.

Производственные сточные воды разделяют или объединяют в потоки по преобладающим загрязнителям с учетом мест образования и количества стоков. При отсутствии резко выраженных видов загрязнений все производственные сточные воды объединяют в один поток, устанавливая на входе очистных сооружений специальные емкости - коллекторные усреднители.

Перспективным направлением водообеспечения и зашиты водных объектов от загрязнения является создание межотраслевых водохозяйственных систем, учитывающих взаимосвязанное развитие технологий производства, водопользования, обработки и утилизации отводимых вод (Кухарь и др., 1989). В представленной на рис. 10.10 схеме предусматриваются оборотное и повторное использование вод, локальная и общая очистка стоков на предприятиях промышленности и энергетики. Часть промышленных сточных вод, прошедших локальную очистку, и стоки коммунального хозяйства обрабатываются совместно на централизованных (региональных, городских) очистных сооружениях. Межотраслевые водохозяйственные системы позволяют использовать очищенные бытовые и промышленные сточные воды для орошаемого земледелия, а тепло сбросных вод электроэнергетики - для интенсификации сельскохозяйственного производства (например, обогрева теплиц) и рыбного хозяйства . При этом одновременно решаются и природоохранные проблемы, так как экономятся водные ресурсы, уменьшается сброс сточных вод в водоемы.

37. Недра. Понятие о недрах. Классификация полезных ископаемых . Особенности добычи и использования полезных ископаемых в недрах и Мировом океане. Опасные тенденции возрастания использования минеральных и углеводородных ресурсов.

Под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой осуществляется добыча полезных ископаемых.

Полезные ископаемые - горная порода, непосредственно используемая в народном хозяйстве, а также природные минеральные образования, из которых могут быть извлечены минералы, ценные для различных отраслей.

Для основных видов продукции горных предприятий природными ресурсами служат полезные ископаемые, которые делятся на горючие, металлические и неметаллические.

Классификация полезных ископаемых:

топливно-энергетические - нефть, газ, уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды и т. д.;

рудные ресурсы - железная и марганцевая руда, бокситы, хромиты, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и т. д.;

Комплексным минеральным сырьем является твердое минеральное топливо - уголь, горючие сланцы. В нем различаются горючая часть (88-60 %) и балласт (12-40 %). Горючая часть содержит углерод, водород , а также примеси кислорода и азота, серу. В органической горючей части во многих случаях присутствует пирит (марказит). Балласт состоит из смеси минералов окиси кремния, глинозема, карбонатов (извести), а также сульфатов, железа, никеля, хрома, ртути и редких металлов.

Многие из этих компонентов балластной части легко возгоняются при сжигании и вместе с дымовыми газами поступают в атмосферу. При сжигании такого топлива на крупных тепловых электростанциях, а также при производстве кокса большое внимание уделяется предварительному извлечению этих соединений в процессе обогащения, например, серного колчедана. Так, с разреза «Кимовский» и угольных шахт «Мосбасса» (Тульская область) ежегодно отправляется на обогащение более 2 млн. т угля, содержащего до 10 % примеси серного колчедана (пирита).

На углеобогатительной фабрике уголь из разреза или шахты проходит специальное обогащение, что позволяет получать твердое топливо - товарный угольный концентрат, не содержащий вредных примесей серы (серного колчедана), глину для производства кирпича на местном кирпичном заводе. Пиритный концентрат является ценным сырьем для производства серной кислоты.

Пользование недрами для разработки месторождений полезных ископаемых требует применения наиболее рациональных эффективных методов извлечения из недр основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых. Наряду с расширением масштабов применения открытого способа добычи угля, руд черных и цветных металлов, агрохимического сырья большое внимание уделяется совершенствованию систем подземной добычи, В результате значительно повысилось извлечение запасов, что позволило существенно увеличить производство минерального сырья при экономии трудовых и капитальных затрат. Например, сквозное извлечение железа с 1960 по 1980 гг. увеличилось с 68,2% до 73,7%, а апатитов - с 84 до 87,8%, калийных солей - с 26,8 до 32,7%. Сквозное извлечение угля увеличилось за этот период с 69,7 до 81,4 процента. С 60-х годов XX в, развиваются и мощности по обогащению железной руды: производство концентрата с содержанием железа более 65% только в период с 1965 по 1975 год увеличилось в 63,5 раза, а производство железорудных окатышей - нового вида железорудной продукции - увеличилось за этот же период в 40 раз. Десятки миллионов тонн угля теряются в отвальных породах, которые образуются на разрезах и шахтах.

Уголь в отвальных породах может служить надежной базой обеспечения местных потребностей в топливе. В нашей стране на Коркинском разрезе (Челябинская область) более 30 лет работает гидравлический крутонаклонный сепаратор, позволяющий извлекать из отвальных углистых пород разреза ежегодно более 250 тысяч тонн угля. В настоящее время такие установки работают в Подмосковном бассейне и других. Применение установок на угольных разрезах и шахтах позволяет существенно снизить себестоимость добываемого угля и повысить степень извлечения угля из недр при добыче. При разработке месторождений в 90-х годах XX в. увеличилась степень извлечения руды из недр. С помощью открытого способа добычи цветных металлов извлекается около 70% полезных ископаемых. На рудниках и шахтах при подземном способе добычи широко используются системы закладки выработанного пространства. Применение закладочных комплексов позволяет враз снизить потери руды в недрах, улучшить качество добываемого сырья, в несколько раз снизить трудовые затраты. В результате ежегодные безвозвратные потери руды цветных и редких металлов в недрах снизились на 1,5 миллиона тонн. Значительные резервы имеются для повышения качества и производительности работ в связи с применением прогрессивных методов добычи - кучного и подземного выщелачивания, позволяющих отрабатывать запасы бедных, забалансовых руд, хвостов обогащения.

Отмеченные направления совершенствования разработки месторождений полезных ископаемых требуют создания специализированных высокопроизводительных машинных комплексов, широкого внедрения автоматизации и телемеханизации, решения сложных задач совершенствования технологических процессов добычи на комплексной основе.

Охрана недр.

Почвозащитные мероприятия должны проводиться в комплексе. Комплексность определяется мелиоративно эффективным и экономически целесообразным сочетанием четырех групп почвозащитных мероприятий: организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических. Организационно-хозяйственные мероприятия включают установление правильного сочетания и взаимоувязанного размещения на местности необходимых организации территории (границ, полей, дорог и т. д.) и остальных грех 1рупп почвозащитных мероприятий с учетом природно-экономических условий хозяйства.

Агротехнические почвозащитные мероприятия проводятся во всех зонах и при любых природно-экономических условиях и подразделяются на следующие подгруппы.

1

В статье рассмотрен вопрос воздействия горных работ при добыче нерудных строительных материалов на экологическую обстановку в России. Проведенные исследования показывают, что интерес к нерудным строительным материалам возрастает с каждым годом, спрос и потребление будут неуклонно расти. Конъюнктура рынка благоприятна для освоения новых месторождений. Наиболее востребованными в последнее время становятся добываемые, как открытым, так и подземным способами гипс, ангидрит и известняк. Анализ рынка нерудных полезных ископаемых, свидетельствует о динамике развития рынков гипса, ангидрита и известняка в РФ. В то же время проблемы экологии, озвученные на уровне правительства РФ, не нашли отражение в законодательных документах.

нерудные строительные материалы

полезные ископаемые

экология

1. КурчинГ.С. Определение оптимальных параметров междукамерных целиков для экологически безопасной технологии добычи нерудных строительных материалов / Г.С.Курчин, Е.П.Волков, Е.В.Зайцева, А.К.Кирсанов // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 5; URL: http://www..10.2013).

2. КурчинГ.С. Повышение полноты и качества добычи нерудных полезных ископаемых / Г.С.Курчин, Е.П.Волков, Е.В.Зайцева // Lambert academic publishing GmbH & Co KG- Saarbruecken, 2013, - 162 c. ISBN 978-3-659-39061-6/.

3. Минерально-сырьевая база Республики Алтай: состояние и перспективы развития. Материалы регионального совещания. Горно-Алтайск: ГАГУ, РИО «Универ-Принт», 1998, 120 с.

4. Тажетдинова Н.С. Геоэкологичиская оценка воздействия на окружающую среду при добыче нерудных строительных материалов на территории Астраханской области: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Астрахань, 2012. - 24 с.

5. ТрубецкойК.Н. О научно-методических принципах реформирования экологического законодательства в Российской Федерации / К.Н.Трубецкой, Ю.П.Галченко, Г.В.Сабянин // Маркшейдерский вестник. - М., 2011. - № 1. - С. 13-19.

6. ТрубецкойК.Н. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества / К.Н.Трубецкой, Ю.П.Галченко Л.И.Бурцев // М.: Изд-во «Научтехлитиздат», - 2003. - 260 с.

7. ЯроцкийГ.П. Концепция и программы освоения минерально-сырьевой базы Камчатской области на 2006-2010 гг. / Г.П.Яроцкий, Ю.А.Бурмаков, А.А.Орлов // Петропавловск-Камчатский: Изд-во Камчатского государственного университета имени Витуса Беринга, 2007. - 131 с. ISBN 5-7968-0280-1.

Минерально-сырьевые ресурсы есть основа экономического роста и независимости любого государства. В устойчивой экономической обстановке, обеспечивающей нормальную деятельность всех отраслей промышленности страны, потребление нерудных строительных материалов, как правило, имеет стабильный прогресс.

Наиболее важными для строительства являются такие нерудные строительные материалы как щебень, песок, гравий, известняк, гипс, ангидрит и др. Добыча их более чем в полтора раза превышает добычу всего вместе взятого рудного и энергетического сырья (табл. 1). Без этих материалов не обходится ни одна стройка, будь то дороги, дома, тоннели или просто ремонт в квартире. Добыча полезных ископаемых растет на 9,98 % в год .

Таблица 1. Объемы и структура добычи полезных ископаемых

Вид сырья	Доля в общей добыче, %	Годовой объем добычи ПИ, млрд т/г	Годовой объем добычи пород, млрд т/г	Удельный объем добычи пород, т/г
Рудное, в т.ч.
Черные металлы
Цветные металлы
Нерудное, в т.ч.
Стройматериалы
Прочие виды
Неметаллическое сырье
Энергетическое в т.ч.

При этом согласно проведенному анализу рынка нерудных строительных материалов (НСМ) в РФ интерес к нерудным строительным материалам возрастает с каждым годом, спрос и потребление будут неуклонно расти. Конъюнктура рынка благоприятна для освоения новых месторождений. Наиболее востребованными в последнее время становятся добываемые, как открытым, так и подземным способами гипс, ангидрит и известняк.

Подавляющее количество используемого нерудного сырья добывается открытым способом. При этом единственным действенным ограничителем остается лишь процесс изъятия земель сельскохозяйственного направления на поверхности террас под карьеры. Этот способ борьбы за экологию региона трудно назвать эффективным .

Открытый способ добычи полезных ископаемых оказывает наиболее негативное воздействие на экологическую обстановку в зоне ведения горных работ. В результате антропогенного воздействия на окружающую среду в зоне действия карьеров происходит заметное ухудшение экологических условий существования человека. Например, загрязнение воздуха, почв, донных отложений, природных вод, биоты и абиоты Земли.

Экспериментами установлено, что основными видами воздействия открытой разработки месторождений общераспространенных полезных ископаемых выступает прямое уничтожение природных экосистем на локальных участках в пределах горного отвода. За пределами горного отвода основное воздействие обусловлено пылением и выбросами загрязняющих веществ от взрывов промышленных ВВ, двигателей дорожно-строительной техники и автотранспорта в границах санитарно-защитных зон разработок. Выявлен риск загрязнения и изменения химического состава подземных вод, подстилающего полезную толщу, в пределах площади отработки запасов и области стока к объектам местной разгрузки.

Тем не менее, сегодня не представляется возможным отказаться от использования открытых горных работ для добычи нерудного строительного сырья. В работе показано, что кроме экономической целесообразности необходимо учитывать экологическую безопасность технологической цепочки добычи и переработки минерального сырья, т.е. неразрывность решения социально-экономических и природных задач. Однако необходимо помнить, что экономическое развитие в отрыве от экологии ведет к превращению Земли в пустыню, а примат экологии без экономического развития закрепляет нищету и несправедливость . Применительно к вопросам добычи нерудного строительного сырья компромиссом может быть разделение полезных ископаемых по возможности их извлечения экологически более «щадящими» технологиями и определения подземного способа отработки как превалирующего. Необходимо, чтобы при принятии решения об освоении того или иного месторождения полезных ископаемых учитывать новые технологии и возможности, соблюдающие геоэкологические требования в регионе и районе ведения горных работ.

В материалах регионального совещания, проходившего в Горно-Алтайске , отмечен районный принцип специализации производства строительных материалов с учетом издержек на добычу, переработку и транспортировку. Подчеркивается, что при добыче щебня, песка, гравия необходимо ориентироваться на территорию компактно расположенных потребителей, образующих узлы сосредоточенного потребления, так как каждое такое предприятие имеет свой радиус экономического влияния, определяемый размещением существующего и потенциального спроса его продукции. Это правило действительно для большинства строительных материалов, исключая облицовочный камень, цемент, гипс, минеральную вату, стекло, где транспортная составляющая в стоимости продукции существенно меньше, чем в щебне, гравии и песке.

Проведенный анализ горно-геологических, экономических и горнотехнических условий отработки общераспространенных полезных ископаемых показал, что месторождения щебня, гравия, песка можно отрабатывать только открытым способом. Это связано с тем, что глубина залегания этих месторождений составляет 0-15 м, а ценность мала .

Однако большую часть месторождений гипса, ангидрита и известняка можно отрабатывать подземным способом с высокой рентабельностью. Данные месторождения, как правило, осадочного происхождения, глубина их залегания изменяется в диапазоне 50-400 м. При этом природная ценность гипсового сырья выше, нежели щебня или песка, а мощность пластов достигает 5-20 м. Разработка таких месторождений подземным способом может осуществляться с достаточно низкой себестоимостью добычи. Существуют системы разработки, использование которых позволит недропользователю получить доход не ниже, чем при открытой добыче, а с учетом затрат, характерных для открытых горных работ в северных регионах, на поддержание транспортных и инженерных коммуникаций, добычных уступов и т.д. в рабочем состоянии, в условиях продолжительных снежных зим, организацию постоянного искусственного освещения, длительных погодных актировок, а также на рекультивацию нарушенных земель, а то и выше. В этой связи следует иметь в виду, что доля затрат на природоохранные мероприятия в технологически развитых государствах (США, Япония, Франция и др.) составляет до 30-50 % от капитальных вложений на строительство промышленного объекта, что дает нам ориентир на дальнейшее развитие приоритетов при выборе технологий добычи полезных ископаемых.

На сегодняшний день экологическая обстановка в России находится на грани катастрофической. Необходимо ужесточить государственный контроль за проведением мероприятий по рекультивации нарушенных земель и охране окружающей среды горнодобывающими предприятиями.

Одновременно, возможно, для создания инвестиционной привлекательности подземной отработки месторождений нерудного сырья необходимо на государственном уровне создать определенный «положительный климат». Например, ввод «налоговых каникул» для предприятий, которые выбрали подземный способ отработки в условиях, когда открытый способ был выгоднее, либо существенное повышение платежей за нарушение, отчуждение и загрязнение земельных и водных ресурсов.

Существует реальная возможность снижения техногенного фактора экологической опасности реального добывающего предприятия, устранимого за счет замены применяемой технологии, либо частичного введения в технологию дополнительных мероприятий, таких как, например, снижение эксплуатационных потерь полезного ископаемого .

Необходимо постоянно помнить, что окружающая среда не есть что-то локальное, изолированное. Это оболочки земной коры, где формируются геохимические поля, находящиеся в постоянном взаимодействии друг с другом и подвергающиеся в той или иной степени влиянию антропогенных факторов. Последние, зачастую, действуют на фоне развивающихся природных экзогенных геологических процессов, что усугубляет экологическую обстановку.

Существующие тенденции в мировом сообществе показывают, что качество окружающей среды станет одним из ключевых факторов конкурентоспособности страны на мировой арене. В настоящее время по утверждению ученых Йельского и Колумбийского университетов (США), серьезные ухудшения в защите окружающей среды и здравоохранении в период с 2000 по 2010 год, а также негативные показатели экологической оценки привели к тому, что Россия достигла самых минимальных успехов в защите природы среди 132 стран. Эксплуатация Россией ее богатых природных ресурсов идет порой «без соблюдения базовых норм и правил», что влияет на качество воздуха и воды. В исследовании, проведенном "Financial Times" утверждается, что даже Китай и Индия со своими гигантскими выбросами оказались в рейтинге выше России.

Экологическая обстановка - есть качество окружающей среды, состояние которой в значительной мере определяет уровень здоровья населения. В последние годы наблюдается четкая тенденция усиления влияния неблагополучной экологической обстановки на здоровье населения и демографическую ситуацию в России. Государственное стимулирование добычи нерудного строительного сырья подземным способом позволит существенно снизить экологическую нагрузку на соответствующие районы ведения горных работ без потери экономической привлекательности региона.

Данные исследования проведены в рамках работы по гранту Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук (Конкурс - МК-2012) - МК-3749.2012.5.

Рецензенты:

Анушенков А.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Подземная разработка месторождений», Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет», Институт горного дела, геологии и геотехнологий, г. Красноярск.

Гилёв А.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Горные машины и комплексы», Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет», Институт горного дела, геологии и геотехнологий, г. Красноярск.

Библиографическая ссылка

Курчин Г.С., Волков Е.П., Зайцева Е.В., Кирсанов А.К. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ ДОБЫЧЕ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РОССИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=10500 (дата обращения: 06.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Проблемы использования полезных ископаемых

Полезные ископаемые – минœеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их для обеспечения жизнедеятельности человека и в сфере материального производства. Полезные ископаемые делятся на твердые (угли, руды, нерудное сырье), жидкие (нефть, минœеральные воды) и газообразные (природные горючие и инœертные газы).

Классификация полезных ископаемых. Полезные ископаемые делятся на металлические, неметаллические, горючие и водоминœеральные ископаемые. Их можно сгруппировать в следующие виды ресурсов:

Рудные ресурсы – желœезная и марганцевая руда, бокситы, хромиты, медные, свинцово-цинковые, никелœевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и т.д.

Природные строительные материалы – известняк, доломит, глины, песок, мрамор, гранит.

Нерудные полезные ископаемые – яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмазы и т.д.

Горно-химическое сырье – апатиты, фосфориты, поваренная и калийная соли, сера, барит, бром- и йодосодержащие растворы и т.д.

Топливно-энергетические – нефть, газ, уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды и т.д.

Гидроминœеральные ресурсы – подземные пресные и минœерализированные воды.

Минœеральные ресурсы океана – рудоносные жилы, пласты континœентального шельфа и желœезомарганцевые включения на глубинах 3-6 км (около 78% минœеральных ресурсов находится под водой Мирового океана).

Минœеральные ресурсы морской воды – желœезо, свинœец, уран, золото, натрий, хлор, бром, магний, поваренная соль, марганец.

Использование полезных ископаемых. В России добывается нефти около 17%, газа – 25%, каменного угля – 15%, товарной желœезной руды – 14% всœего объёма этих ископаемых, добываемых в мире. Запасы полезных ископаемых позволяют сохранять уровень добычи на протяжении сотен лет, но при условии освоения технологии на более значительной глубинœе (5-7 км). В целом проблема количественного роста минœерально-сырьевой базы России стоит лишь для ограниченного круга полезных ископаемых (марганец, хром, сурьма, ртуть).

На протяжении многих лет сохраняются на высоком уровне потери в недрах при подземной добыче угля (23,5%), в т.ч. коксующегося (20,9%), хромовой руды (27,7%), калийных солей (62,5%).

Неудовлетворительно используется при добыче нефтяной газ, которого в России сожжено в факелах многие миллиарды кубических метров.

Острой проблемой остается застройка площадей залегания полезных ископаемых, что влечет дополнительные потери их в недрах и впоследствии – большие затраты на добычу.

Горнопромышленный комплекс превратился в настоящее время в один из самых крупных источников нарушения и загрязнения окружающей природной среды. Загрязнители, выбрасываемые горнодобывающей промышленностью, так разнообразны по составу и так велико их количество, что в ряде районов вызывают непредсказуемые последствия, губительно сказывающиеся на состоянии экосистем.

Прирост разведанных запасов полезных ископаемых не покрывает их добычи. В то же время экспорт сырья непрерывно возрастает.

Ресурсонасыщенность России, которая измеряется количеством потребляемых ресурсов на душу населœения, в 1,5-3 раза ниже, чем в промышленно развитых странах. Вскоре Россия из экспортера минœерального сырья может превратиться в его импортера.

Растения как индикаторы полезных ископаемых. Химический состав почв определяет распространение отдельных видов, а иногда и целых групп растений. Можно наблюдать появление особых форм растений на почвах с повышенным содержанием того или иного химического элемента (уродливость, особая окраска лепестков и др.).

Некоторые виды растений, а иногда сообщества растений изобретательно развиваются на разных месторождениях. Такие виды и сообщества служат индикаторами полезных ископаемых. Существуют растения-индикаторы на повышенное содержание минœеральных веществ в почве, на засоление или повышенную кислотность почв. В природе происходит миграция химических элементов при участии живых организмов. На базе этого был разработан биогеохимический метод поиска полезных ископаемых.

На почвах, богатых минœеральными веществами, растут пролески, сныть, растения черноземных степей и низинных болот. На почвах, бедных минœеральными веществами, растут росянка, сабельник, подбел, ᴛ.ᴇ. растения верховых болот. Растения, произрастающие на почвах, богатых азотом, (нитратных) – крапива, кипрей, бузина.

Большинство растений растет при нейтральных или слабощелочных реакциях почв, но есть и такие, которые растут на сильнокислых или сильнощелочных почвах. Растения нейтральных почв: клевер красный, тимофеевка, овсяница луговая и растения широколиственных лесов. Растения кислых почв: щучка, вереск, брусника, черника, щавель, белоус. Растения щелочных почв: пролеска, лиственница, ясень.

Древесные растения по мере убывания требовательности к минœеральным веществам в почве группируются следующим образом: ясень, вяз, бук; пихта͵ ольха черная, липа, граб, дуб, клен, осина, кедр, ольха серая, ель обыкновенная, сосна обыкновенная, береза.

Проблемы использования полезных ископаемых - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Проблемы использования полезных ископаемых" 2017, 2018.

Истощением запасов в горнопромышленных районах, где горнодобывающие предприятия вынуждены осваивать запасы более бедных руд, а с другой стороны, промышленное освоение руд более низкого качества стало экономически целесообразным в связи с возникновением новых эффективных технологий добычи, обогащения и переработки полезных ископаемых. Так, если в первой половине XX в. для получения одной тонны медного концентрата требовалось извлечь из недр, переработать 40 тонн рудной массы, то сегодня для этого требуется уже 130-150 тонн.

В России отмечается прогрессирующее снижение содержания железа в добываемых рудах. Так, с 1950 по 1984 годы расход сырой руды на получение 1 тонны железа в товарной руде увеличился в 1,5 раза. Баланс горнодобывающего производства железной руды, по данным за 1977 год, выглядел следующим образом: суммарное извлечение из недр горной массы 1,3 миллиарда тонн, в том числе рудная масса - 39%, товарная руда - 19%, железо в товарной руде - 11 процентов. Отмеченные тенденции развития горнопромышленного производства суммируются и в усложнении горногеологических условий добычи полезных ископаемых. Открытый способ разработки месторождений требует строительства исполинских разрезов и карьеров, из которых ежегодно извлекаются десятки миллионов тонн горной массы. К ним относится крупнейший на Среднем Урале Качканарский карьер производительностью более 40 миллионов тонн в год. Впечатляет и глубина карьеров и разрезов. В нашей стране в Челябинской области расположен самый глубокий угольный разрез - Коркинский. Здесь горные работы достигли отметки более 400 метров. За 60 лег эксплуатации извлечено из недр около 2,0 миллиардов тонн горных пород. Еще более сложные производственно-технические задачи возникают при эксплуатации глубоких и сверхглубоких шахт при подземном способе добычи. Расширяется список шахт, уходящих на глубину 1000- -1500 метров. Такой глубины достигают рудники наТал-нахском месторождении около Норильска.

В конце 80-х - начале 90-х годов XX в. стабилизировалось извлечение из недр железных , медных, свинцово-цинковых, никель-кобальтовых, вольфрамо-молибденовых, апатито-нефелановых, фосфоритных руд, слюды-мусковита, хризотил-асбеста (табл. 9.3,9.4).

Извлечение полезных ископаемых составляет 65-78 % и менее от их количества, содержащегося в рудах, включая потери цветных металлов при металлургическом переделе.

В конце XX - начале XXI столетия при общем снижении потерь в недрах при добыче полезных ископаемых по ряду их потери все еще велики: по калийным солям - свыше 50%, по нефти - 55-60% и более, по углю - - в среднем по стране - 14- 15%, а на некоторых месторождениях 30-40%.

Значительный ущерб государству наносит некомплектная добыча и переработка минерального сырья, приводящая к потере ценных компонентов. Так, извлечение гелия из природного газа упало с 85,2 % в 1991 году до 34,9 % в 1993 году, серы из нефтяного газа с 86,5 % в 1990 году до 72,9 % в 1993 году.

Извлечение сопутствующих компонентов при переработке минерального сырья представлено в таблице 9.5.

Извлечение сопутствующих компонентов в цветной металлургии сохраняется на уровне 10-30 %, редко 50 %, хотя стоимость их составляет около 30 % от стоимости всей товарной продукции.

Так, залив Каспийского моря Кара-Богаз-Гол представляет собой огромную мелкую чашу, площадью свыше 12 тыс. км 2 , куда через узкий пролив врываются массы каспийской воды. Жаркое солнце пустыни, постоянные ветры испаряют ее в этой чаше, сгущая до насыщенной многими солями рапы - исходного сырья для химического производства. Процесс шел веками, поистине наслаивались несметные солевые запасы. Несмотря на то, что в рассолах залива есть почти все элементы таблицы Менделеева, добывают здесь главным образом сульфат натрия. Другие примеры. В процессе обогащения руд продолжает теряться более "/ 3 олова и около "/ 4 железа, вольфрама, молибдена, оксида калия, пятиокиси фосфора, получаемого из фосфорной руды. Потери при обогащении превышают потери при добыче по железу более чем в 7 раз, по вольфраму и олову - в 5 раз. К этому следует добавить, что при обогащении твердых рудных полезных ископаемых.обычно образуется до 30% отходов, а при технологическом переделе - до 40% отходов в виде шлаков и пылей. При обогащении угля образуется до 20% отходов в виде шлаков и хвостов обогащения, при сжигании угля - до 30% отходов. В итоге из ежегодно добываемой горной массы более 90% превращается в процессе разработки месторождений и переработки добытых полезных ископаемых в промышленные отходы, вещества, не находящие применения в существующем промышленном производстве.

Большой ущерб наносится стремлением предприятий к выборочной отработке лучших участков месторождений, что приводит к накоплению запасов полезных ископаемых худшего качества и потере их промышленного значения. Неудовлетворительно используется при добыче нефти - нефтяной газ. В 1991 году в России его было сожжено в факелах более 10 млрд. м 3 . Большая часть из этого объема приходится на Тюменскую область. Продолжаю! накапливаться в огромных количествах в отвалах вскрышные породы и отходы переработки минерального сырья, в значительной части пригодные для использования в народном хозяйстве. Острой проблемой остается застройка площадей залегания полезных ископаемых, что влечет дополнительные потери в недрах, а впоследствии к большим затратам на их добычу.

38. Влияние добычи и использования полезных ископаемых на окружающую природную среду. Факторы нарушения её состояния (геомеханические, гидрологические, химические и др.)

В XX столетии разработка месторождений полезных ископаемых сосредоточивается в литосфере, а процессы переработки добытых полезных ископаемых в той или иной мере охватывают всю биосферную оболочку нашей планеты. В мировом хозяйстве в процессе промышленного использования вовлекается не более 1% общего объема вещества биосферы. Этот факт нередко используется для того, чтобы показать, что масштабы производственной деятельности в рамках литосферы ничтожно малы. Однако при этом не учитывается более важный факт - активное воздействие горнопромышленного производства на биосферу. Широкое пользование недрами в современных условиях нарушило течение важнейших геохимических процессов, в первую очередь оно повлияло на соотношение материального баланса обмена в природном круговороте.

В настоящее время с горнопромышленным производством связывается поступление в природный кругооборот значительного количества техногенного вещества в виде горной массы, растворимых и летучих веществ - промышленных стоков, дымов и возгонов, а также высоких концентраций тяжелых металлов.

Продукты разработки месторождений и переработки добытых полезных ископаемых являются основным источником поступления техногенных продуктов в природный кругооборот . Так, по данным экспертов ООН, в 1976 году из недр нашей планеты в процессе добычи полезных ископаемых извлекалось 100 миллиардов тонн горной массы. В начале 90-х годов XX в. в связи с ростом масштабов горных работ в мировом хозяйстве извлекается ежегодно около 120 миллиардов тонн горных пород.

Объем вовлекаемых в хозяйственную деятельность горных пород, таким образом, в 4 -5 раз превышает количество природного вещества, которое ежегодно поступает в природный круговорот в процессе водной и ветровой денудации континентов (табл. 9.6).

Следует учесть, что эти процессы являются основными, формирующими геологический облик, рельеф нашей планеты в течение ее геологической истории. Захватывая, казалось бы, ничтожную часть литосферы, производственная деятельность оказывает самое серьезное воздействие на качество и продуктивность других разновидностей природных ресурсов. С предприятиями горнопромышленного производства связаны значительные поступления вредных для окружающей природной среды веществ в атмосферный воздух. Ежегодно в мировом хозяйстве от промышленных установок выбрасывается в атмосферу свыше 200 млн. тонн пыли, около 100 млн. тонн сернистого ангидрида, более 250 тысяч тонн свинца, а также цинк, медь, ртуть и другие токсичные элементы. Выпадая на земную поверхность в виде различных «смогов», «кислотных дождей», эти токсичные элементы наносят большой вред биоте и биосфере в целом, и в первую очередь человеку, его здоровью.

Однако на этом негативное воздействие отмеченных промышленных выбросов не заканчивается. Большинство техногенных продуктов и элементов, например тяжелые металлы, способны накапливаться в почве, растениях, в пищевых цепях, многие из них в природных условиях становятся более токсичными и опасными, определяя появление вторичного загрязнения. Развитие горнодобывающих предприятий связано с нарушениями в водоснабжении. Так, при добыче угля на шахтах Ростовской области на каждую тонну добываемого угля приходится откачивать свыше 20 кубических метров пластовой воды, а при добыче

железных руд на ряде карьеров Курской магнитной аномалии - до 8 кубических метров на каждую тонну железной руды. Необходимость откачки воды из карьера приводит к образованию так называемых

депрессионных воронок, связанных с интенсивным понижением уровня грунтовых вод. В результате иссякают водозаборы - высыхают колодцы, исчезают родники, ключи, ручьи, а за ними и многие малые реки, обнаруживается значительный недостаток воды в почвах, что отражается на урожае сельскохозяйственных культур.

За последние 30-40 лет в Мировом океане пробурено более 2000 скважин, из них только в Северном море, начиная с 1964 года, пробурено 1000 и оборудовано 350 промышленных скважин. Из-за незначительных (безаварийных) утечек на буровых ежегодно теряется 0,1 млн. тонн нефти, но аварийные ситуации также нередки. Большие массы нефти с суши поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнения нефтью из этого источника превышает 2,0 млн. тонн в год. Со стоками промышленности и нефтеперерабатывающих заводов в море ежегодно попадает до 0,5 млн. тонн нефти. Судьба разлитой в море нефти определяется суммой следующих процессов: испарение, эмульгирование, растворение, окисление, образование нефтяных агрегатов, седиментация и биодеградация. Попадая в морскую среду, нефть оказывает губительное влияние на ее обитателей - растения, животных, микроорганизмы. Особую тревогу вызывает загрязнение нефтью внутренних водоемов (рек и озер), особенно при освоении запасов нефти в Западной Сибири.

Горнопромышленное производство начинается с нарушения земельных угодий. Эти нарушения особенно впечатляющие в открытых разработках. Еще сравнительно недавно мы восхищались могуществом человека, наблюдая за развитием гигантских разрезов и карьеров.

Здесь могущество человека, его техническое оснащение воплощалось особенно наглядно и ярко. Однако довольно быстро стало очевидным, что появление взамен привычного ландшафта - техногенного, «лунного», как его называют часто, мало кому может понравиться.

Открытая добыча связана с формированием значительного по размерам отвального хозяйства. Так называемые пустые породы, образуя отвалы, значительные площади земель, в том числе и сельскохозяйственных, пахотных. Процессы ветровой и водной эрозии на отвалах вызывают деградацию растущих вблизи карьеров лесов, в результате выбросов большого количества пыли падение урожайности сельхозугодий, создают неблагоприятные

условия для проживания людей вблизи такого горнодобывающего предприятия.

Во всем мире суммарная площадь нарушенных горными работами земель превышает 6 млн. га. К этим землям следует присовокупить также сельскохозяйственные и лесные угодья, на которые горнопромышленное производство оказывает непосредственно негативное воздействие. Подсчитано, что в радиусе до 35-40 километров от действующего карьера урожайность сельскохозяйственных культур обычно снижается на 30% в сравнении со средним уровнем .

Другим крупнейшим источником поступления техногенных элементов и химических соединений в природный кругооборот является энергетика, которая использует преимущественно минеральное топливо - нефть, газ, уголь. Ежегодно получаемая тепловая и электрическая энергия в сумме сопоставима с энергией крупных вулканических извержений и в настоящее время составляет около 0,4% от рассеивающейся энергии Солнца на нашей планете. По мнению Н. Ф. Реймерса (1984), современная энергетика способна изменять примерно на 0,7 градуса среднегодовую температуру биосферы, что служит причиной весьма существенных изменений в окружающей среде. В течение XX в. годовой объем выделяемых в окружающую среду веществ в энергетике увеличился до величин, сопоставимых с природными процессами, но что особенно важно, он сделался сопоставимым с техногенными материальными потоками, которые возникают в процессе добычи полезных ископаемых. Например, количество серы и железа, которое образуется при сжигании минерального топлива, сопоставимо с количеством специально организованной для получения этих элементов добычи. Количество поступающего в техногенные потоки при сжигании топлива алюминия и кремния даже на один-два порядка превосходит объемы специальной добычи этих полезных ископаемых. Подсчеты показывают, что вместе с продуктами сгорания минерального топлива образуются техногенные потоки таких элементов, как медь, ванадий, цинк, никель, титан, магний, натрий, хлор, ртуть, а также олово, золото и серебро, которые сопоставимы с объемами специализированной добычи этих элементов из недр. Следовательно, технологии получения энергии в этом случае необходимо комбинировать с технологиями получения металлов.

В сравнении с природными процессами - речной сток, биологическая продукция на суше и на море - техногенные процессы характеризуются быстрым ростом количественных показателей. Негативное воздействие горнопромышленного производства на окружающую среду многообразно и значительно. Это существенно отражается на экономической эффективности общественного производства, а также на качестве источников других природных ресурсов. К сожалению, до недавнего времени отсутствовали единые методы комплексного учета всей суммы факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду. Количественные критерии чаще всего носили поэлементный характер. В последние годы ряд специалистов в области охраны окружающей, среды попытались комплексно оценить влияние горной промышленности на окружающую среду. Были составлены качественные классификации, отражающие причины и характер нарушений элементов естественной среды в результате ведения горных работ. Одну из таких классификаций приводят В. Н. Мосинец, М. В. Грязнов (1978) в своей работе:

Относительная оценка непосредственного количественного действия различных видов работ на окружающую среду приведена в таблице 9.7.

Из приведенных классификаций и материалов следует, что решению проблемы охраны окружающей среды при добыче и использовании полезных ископаемых должна предшествовать разработка мер по ее защите от вредных воздействий, комплексно отвечающих на вопросы: что следует защищать в первую очередь, от чего защищать и как защищать.

39. Рациональное использование полезных ископаемых. Охрана недр.

Современные технологии и геолого-экономические методы оценки запасов полезных ископаемых в недрах базируются на анализе закономерностей концентрации основных компонентов и сопутствующих. При этом практикуется определение запасов сопутствующих полезных ископаемых, которые в процессе вскрытия месторождения будут изыматься из недр. На основе таких оценок проектируются горнодобывающие предприятия по комбинированной выемке сопутствующих полезных ископаемых. Возможности комплексного использования месторождений учитываются при разработке долгосрочных программ геологоразведочных работ по подготовке минерально-сырьевых баз важнейших территориально-производственных комплексов, горнопромышленных районов

и центров.

Поисково-разведочными работами на месторождениях руд черных металлов изучается распределение таких попутных компонентов, как титан, ванадий, кобальт, медь, с соответствующим подсчетом запасов. При геологическом изучении угольных месторождений вмещающие и вскрышные породы исследуются как возможное сырье для производства строительных материалов, для закладки подземных выработок. Так, в Канско-Ачинском бассейне в породах вскрыши Барандатского угольного месторождения разведаны запасы каолиновых глин и сидеритов. Геологическое изучение месторождений руд цветных металлов включает детальный анализ распределения основных компонентов, а также сопутствующих минералов. Медноколчеданные месторождения исследуются в части распределения редких и рассеянных элементов. По комплексности использования сырья отечественная цветная металлургия находится на уровне наиболее технически развитых стран (рис. 9.12).

На Качканарском комбинате (Свердловская область) впервые в мировой практике на комплексной основе налажено производство высококачественного сырья (концентрата) из бедных по содержанию

железа (менее 20 %) руд (рис. 9.13.). Наряду с железным концентратом на этом предприятии важнейшим продуктом является ванадий. Производятся и другие попутные компоненты.

При разработке полиметаллических месторождений, кроме основных металлов, определяются запасы попутной меди, благородных металлов, кадмия, селена, висмута, теллура, а в баритово-полиметаллических -запасы барита. Бокситовые месторождения исследуются также с учетом использования основного минерала не только для глиноземного производства, но и в абразивной промышленности для получения электрокорунда и ферросплавов. В бокситовом сырье определяется также промышленная ценность ванадия, бериллия, скандия и других попутных элементов. Вмещающие породы исследуются как сырье для производства огнеупоров, керамзита, щебня и других строительных материалов.

При разведке нефтяных и газовых месторождений определяются компонентный и химический составы нефти и растворенного газа, товарные качества нефти, определяющие ее промышленную ценность. В растворенном и попутном газе изучаются концентрации гелия, сероводорода, углекислого и других газов. На некоторых месторождениях определяются запасы в нефти металлов, серы и других компонентов. На месторождениях агрохимического сырья при геологоразведочных работах большое внимание уделяется изучению возможностей комплексного использования этих руд. Например, на Селигдарском месторождении апатитов была определена возможность получения флюсов и гематитового концентрата для стекольной промышленности.

Комплексным минеральным сырьем является твердое минеральное топливо - уголь, горючие сланцы. В нем различаются горючая часть (88-60 %) и балласт (12-40 %). Горючая часть содержит углерод, водород, а также примеси кислорода и азота, серу. В органической горючей части во многих случаях присутствует пирит (марказит). Балласт состоит из смеси минералов окиси кремния, глинозема, карбонатов (извести), а также сульфатов, железа, никеля, хрома, ртути и редких металлов.

Многие из этих компонентов балластной части легко возгоняются при сжигании и вместе с дымовыми газами поступают в атмосферу. При сжигании такого топлива на крупных тепловых электростанциях, а также при производстве кокса большое внимание уделяется предварительному извлечению этих соединений в процессе обогащения, например, серного колчедана. Так, с разреза «Кимовский» и угольных шахт «Мосбасса» (Тульская область) ежегодно отправляется на обогащение более 2 млн. т угля, содержащего до 10 % примеси серного колчедана (пирита).

На углеобогатительной фабрике уголь из разреза или шахты проходит специальное обогащение, что позволяет получать твердое топливо - товарный угольный концентрат, не содержащий вредных примесей серы (серного колчедана), глину для производства кирпича на местном кирпичном заводе. Пиритный концентрат является ценным сырьем для производства серной кислоты.

Пользование недрами для разработки месторождений полезных ископаемых требует применения наиболее рациональных эффективных методов извлечения из недр основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых . Наряду с расширением масштабов применения открытого способа добычи угля, руд черных и цветных металлов, агрохимического сырья большое внимание уделяется совершенствованию систем подземной добычи, В результате значительно повысилось извлечение запасов, что позволило существенно увеличить производство минерального сырья при экономии трудовых и капитальных затрат. Например, сквозное извлечение железа с 1960 по 1980 гг. увеличилось с 68,2% до 73,7%, а апатитов - с 84 до 87,8%, калийных солей - с 26,8 до 32,7%. Сквозное извлечение угля увеличилось за этот период с 69,7 до 81,4 процента. С 60-х годов XX в, развиваются и мощности по обогащению железной руды: производство концентрата с содержанием железа более 65% только в период с 1965 по 1975 год увеличилось в 63,5 раза, а производство железорудных окатышей - нового вида железорудной продукции - увеличилось за этот же период в 40 раз. Десятки миллионов тонн угля теряются в отвальных породах, которые образуются на разрезах и шахтах.

Уголь в отвальных породах может служить надежной базой обеспечения местных потребностей в топливе. В нашей стране на Коркинском разрезе (Челябинская область) более 30 лет работает гидравлический крутонаклонный сепаратор, позволяющий извлекать из отвальных углистых пород разреза ежегодно более 250 тысяч тонн угля. В настоящее время такие установки работают в Подмосковном бассейне и других. Применение установок на угольных разрезах и шахтах позволяет существенно снизить себестоимость добываемого угля и повысить степень извлечения угля из недр при добыче. При разработке месторождений в 90-х годах XX в. увеличилась степень извлечения руды из недр. С помощью открытого способа добычи цветных металлов извлекается около 70% полезных ископаемых. На рудниках и шахтах при подземном способе добычи широко используются системы закладки выработанного пространства. Применение закладочных комплексов позволяет в 3- -5 раз снизить потери руды в недрах, улучшить качество добываемого сырья, в несколько раз снизить трудовые затраты. В результате ежегодные безвозвратные потери руды цветных и редких металлов в недрах снизились на 1,5 миллиона тонн. Значительные резервы имеются для повышения качества и производительности работ в связи с применением прогрессивных методов добычи - кучного и подземного выщелачивания, позволяющих отрабатывать запасы бедных, забалансовых руд, хвостов обогащения.

Отмеченные направления совершенствования разработки месторождений полезных ископаемых требуют создания специализированных высокопроизводительных машинных комплексов, широкого внедрения автоматизации и телемеханизации, решения сложных задач совершенствования технологических процессов добычи на комплексной основе.

Охрана недр.

В соответствии с основами законодательства Российской Федерации о недрах выделяются первоочередные объекты охраны и защиты, те принципиальные методы и способы защиты, с помощью которых возможно достижение максимального положительного эффекта (табл. 9.8). К охране недр предъявляются следующие требования:

1. Полное и комплексное геологическое изучение недр.

2. Соблюдение установленного порядка предоставления в пользование недр, исключая самовольное.

3. Полное извлечение из недр и рациональное использование запасов основных и совместно залегающих полезных ископаемых и содержащихся в них компонентов.

4. Исключение вредного влияния связанных с пользованием недр на сохранность запасов полезных ископаемых.

5. Охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других неблагоприятных воздействий, снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторождений или осложняющих их разработку.

6. Запрещение необоснованной и самовольной застройки площадей залегания полезных ископаемых и соблюдение установленного порядка использования этих площадей для других целей.

7. Исключение вредного влияния связанных с пользованием недр работ на сохранность эксплуатируемых и находящихся на консервации горных выработок, буровых скважин и подземных сооружений.

8. Запрещение загрязнения недр при подземном хранении нефти, газа и иных веществ, захоронении вредных веществ и отходов производства, а также при сбросе сточных вод. До начала строительства горного предприятия местные органы управления оформляют на основании лицензии специальным актом горный отвод - выделенный участок недр для разрешенной разработки месторождения, регистрируемый в органах Государственного комитета по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и горному надзору.

Таким образом, при добыче и освоении полезных ископаемых охрана окружающей природной среды приобретает с каждым годом все большее значение. Для решения данных проблем в России разрабатываются республиканские и региональные программы.