Полезные ископаемые и их комплексное использование
КУРСОВАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ: РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Пермь 2007
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ
1.1. Классификация полезных ископаемых
1.2. Распределение и запасы минерального сырья в мире и России
1.3. Использование недр человеком
1.4. Обзор добычи нефти и газа за 2005 год
2. ОХРАНА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
2.1. Основные направления по рациональному использованию и охране недр
2.2. Правовые основы охраны и рационального использования недр
2.3. Государственный мониторинг геологической среды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Недра в узком смысле слова – это верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники добываются полезные ископаемые. Недра земли богаты полезными ископаемыми, которые издавна используются человеком и составляют основу ведущих отраслей мирового хозяйства. Совокупность полезных ископаемых, заключенных в недрах, составляет понятие «минеральные ресурсы», которые являются основой для развития важнейших отраслей промышленности (энергетика, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, строительство). На территории России известно несколько тысяч месторождений топливно-энергетического комплекса, нерудного сырья и подземных вод. Вместе с тем после распада СССР возникла проблема создания собственной сырьевой базы марганцевых, хромитовых, фосфоритовых руд, крупные месторождения которых на территории страны практически отсутствуют. При наличии сырьевой базы не добываются титан, ртуть. Прогнозные ресурсы практически всех видов минерального сырья в целом по стране весьма значительны, но реализация их требует систематических инвестиций в геологическое изучение недр.
Большинство месторождений полезных ископаемых содержит ряд компонентов, извлечение которых представляет немалую экономическую выгоду для народного хозяйства. Иногда сопутствующие вещества имеют самостоятельное значение, а общая экономическая ценность их нередко превышает ценность основного компонента. Комплексное использование минеральных ресурсов существенно сокращает потери ископаемых и расширяет сырьевую базу, представляет большую экономическую выгоду.
На территории России запасы полезных ископаемых составляют Единый государственный фонд. В настоящее время отношения пользования Государственным фондом недр регулируется законом РФ «О недрах» и «Об охране окружающей среды». Непрерывный рост потребления минерального сырья в народном хозяйстве вызывает настоятельную необходимость бережного и хозяйственного использования богатств наших недр. От того, как будут использоваться эти богатства, во многом зависит успешное развитие экономики, рост материального благосостояния и культурного уровня жизни населения. Улучшение использования минерального сырья – одно из важнейших условий снижения материальных затрат в народном хозяйстве. Оно способствует совершенствованию структуры производства, повышает отдачу основных фондов.
Курсовая работа состоит из двух основных частей, а также введения и заключения, вторая часть работы содержит 3 таблицы. Цель курсовой работы – проанализировать запасы полезных ископаемых и их рациональное использование, как охраняются недра в нашей стране. Задачи данной работы:
— выявить, как распространяются полезные ископаемые;
— определить основные направления по охране недр.
— произвести обзор добычи нефти и газа за 2005 год.
При написании работы были использованы различные источники, в частности: закон Российской Федерации, постановление Правительства РФ, учебные пособия, научная литература, статьи из периодических изданий.
1. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ
1.1Классификация полезных ископаемых
Полезные ископаемые – горная порода, непосредственно используемая в народном хозяйстве, и природные минеральные образования, из которых могут быть извлечены минералы, ценные для различных отраслей. Природными ресурсами для основных видов продукции горных предприятий служат полезные ископаемые, которые делятся на металлические, неметаллические и горючие. Классификация полезных ископаемых:
— топливо-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);
— природные строительные материалы и нерудные полезные ископаемые (известняк, доломит, глина, песок, мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмазы);
— горно-химическое сырье (апатиты, фосфориты, поваренная и калийная соль, сера, барит, бром, йодсодержащие растворы);
— гидроминеральные ресурсы (подземные, пресные и минерализованные воды);
— минеральные ресурсы океана (рудоносные жилы, пласты континентального шельфа и железомарганцевые конкреции на глубинах 3-6 км);
— минеральные ресурсы морской воды (железо, свинец, уран, золото, натрий, хлор, бром, магний, поваренная соль, марганец).
Согласно Конституции РФ недра являются государственной собственностью и предоставляются в пользование организациям в целях геологического изучения, добычи полезных ископаемых, строительства подземных сооружений различного назначения специальным разрешением в виде лицензии и оформляются на основании акта, удостоверяющего горный отвод и определяющего размеры выделенного участка недр. Потребителями полезных ископаемых является железорудная промышленность, цветная металлургия, угольная промышленность, промышленность горно-химического сырья и строительных материалов. Продукция рудников и карьеров – природное минеральное сырье, называемое рудой. Руда – это горная порода, содержащая металлы и их соединения или неметаллические материалы (асбест, барит, сера, алмазы, слюда и т.д.) в количестве и виде пригодном для их извлечения при современном состоянии техники. Продукция угольных шахт – уголь, которым по химическим и технологическим свойствам подразделяется на бурый, каменный, антрацит, горючие сланцы. Помимо этого, каменный уголь делится еще на десять классов – марок. Основанная продукция горных предприятий промышленности нерудных материалов: щебень, гравий, песок, песчано-гравийная смесь, бутовый камень.
В настоящее время большинство добываемых полезных ископаемых в своем природном виде не соответствует требованиям потребителей в отношении качества. Продукция горных предприятий соответствующего качества и в достаточном количестве получается после обогащения. В стране ведутся государственные кадастры природных ресурсов как определенный свод данных: земельный, месторождений полезных ископаемых, лесной, животного мира, водный.
1.2 Распределение и запасы минерального сырья в мире и России
Полезные ископаемые, вовлеченные в сферу общественного производства, называют в настоящее время минеральными и топливно-энергетическим сырьем. Минеральные ресурсы подразделяются на горючие, металлические и неметаллические. Минеральные ресурсы относят к категории невозобновляемых природных ресурсов. Горючие ископаемые иногда считают восстановимыми ресурсами, поскольку в течение длительного геологического времени они способны возобновляться. Однако скорость их восстановления несоизмеримо мала по сравнению со скоростью их извлечения из недр и интенсивностью использования человеком.
Крупные запасы основных полезных ископаемых распределены следующим образом: нефть – Саудовская Аравия, Кувейт, Ирак; природный газ – Россия, Иран, Объединенные Арабские Эмираты; каменный уголь – Китай, США, Россия; железная руда – Бразилия, Россия, Китай; бокситы – Гвинея, Бразилия, Австралия; медные руды – Чили, США, Заир; Марганцевые руды – ЮАР, Австралия, Габон (9; с.50). Разведанные запасы железа на Земле оцениваются в 100 млрд.т. Основные запасы железа сосредоточены в Америке (47,8%), Африке (15,9%), Австралии и Океании (15,7%). Разведанные запасы фосфоритов, оценивающиеся в 40-50 млрд.т, размещены в Африке (62%), Америке (29,1%), и Азии (5,9%). Запасы алюминия оцениваются в 20-25 млрд.т, размещены они в Африке (59,4%), Америке (19%), Австралии и Океании (11,6%). Мировые запасы нефти и газа составляют соответственно 136094 млн.т и 141026 млрд.м³ (18; с.39). Основные запасы нефти сосредоточены на Ближнем Востоке (65,7%), в Америке (16,2% в том числе в США 3,3%) и Африке (6,1%); запасы газа – в Восточной Европе (40,2%, в том числе в России 39,2%), в Америке (10%) и Африке (6,9%).
Минерально-сырьевую базу отечественной промышленности (энергетики, топливной, химической, строительной, черной и цветной металлургии) составляют месторождения с разведенными и с достаточной точностью оцененными запасами. В России открыто и разведено около 20 тысяч месторождений полезных ископаемых, из которых примерно 37% введены в промышленное освоение. Месторождения России содержат свыше 10% мировых разведанных запасов нефти, примерно одну треть мировых запасов газа, 12% угля, 28% железных руд, значительную часть разведанных запасов цветных и редких металлов. По количеству разведанных запасов золота, платиноидов и платины Россия занимает второе место в мире, алмазов и серебра – первое (16; с.93).
Распределение месторождений на территории России весьма неравномерное. Наибольшим валовым минерально-сырьевым потенциалом обладают Дальний Восток и Приморье (месторождения цветных, редких, благородных металлов, бора). Несмотря на относительно низкую долю разведанных запасов от общего потенциала минеральных ресурсов (3%), в регионе добывается практически все: олово, сурьма, алмазы, бор, более половины золота, свинца, плавикового шпата, треть вольфрама от всей добычи по России. Важную роль в общероссийском балансе добычи играют месторождения железных руд Курской магнитной аномалии, нефти Поволжья, вольфрама и молибдена Северного Кавказа. Бедны минеральными ресурсами Центральный и Волго-Вятский районы. Важнейшие месторождения угля: Тунгусский, Ленский, Канско-Ачинский, Кузнецкий, Печорский угольные бассейны.
Источник
УДК 574(075.8)
Коворова В.В., доцент, Михайлов Ю.В., профессор,
Московский государственный открытый университет им. В.С. Черномырдина, Россия
Проблема комплексного использования минеральных ресурсов рассматривается в трех аспектах: 1) комплексное использование месторождений полезных ископаемых; 2) комплексное использование добываемого минерального сырья, 3)использование отходов производства. Уровень комплексности использования минерального сырья оценивается коэффициентом комплексности Кк
Комплексное использование природных ресурсов — это удовлетворение потребностей общества в определенных видах природных ресурсов, основанное на экономически и экологически оправданном использовании всех их полезных свойств. Этот принцип составляет основу рационального использования природных богатств, максимального ограничения возможных негативных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду.
Сущность комплексного использования заключается в последовательной переработке сырья сложного состава в различные ценные продукты с целью наиболее полного использования всех компонентов сырья. Это чрезвычайно важно для сохранения окружающей среды.
Примером комплексного использования органического сырья является термическая переработка топлива — угля, нефти, сланцев. Так, при коксовании угля кроме целевого продукта — металлургического кокса — получают коксовый газ и смолу, перерабатывая которую выделяют сотни ценных веществ; ароматические углеводороды, фенолы, пиридин, аммиак, водород, этилен и др.
Уровень комплексности использования минерального сырья можно оценить коэффициентом комплексности Кк, представляющим собой отношение суммарной стоимости извлеченных в товарную продукцию полезных компонентов к суммарной стоимости компонентов в сырье. Уровень комплексности использования месторождений оценивается числом добываемых на месторождении полезных ископаемых и полезных компонентов, а также степенью их полноты извлечения и реализации.
Практически все месторождения твердых полезных ископаемых являются комплексными; они содержат, как правило, несколько различных минералов и химических элементов, одни из которых считаются основными, другие — попутными (сопутствующими, или совместно залегающими) полезными ископаемыми. Проблема комплексного использования минеральных ресурсов рассматривается в трех аспектах: 1) комплексное использование месторождений полезных ископаемых; 2) комплексное использование добываемого минерального сырья, 3) использование отходов производства.
Экономическая эффективность комплексного использования месторождений заключается в основном в том, что одноразовые затраты на геологоразведочные работы, вскрытие и в значительной степени на подготовительные и очистные работы распределяются на большую массу добываемых полезных ископаемых, снижая при этом стоимость единицы продукции.
Комплексное использование месторождений в процессе их разработки в настоящее время имеет наибольшее распространение на горнодобывающих предприятиях цветной металлургии, в связи с тем, что руды цветных металлов, как правило, являются сложными и многокомпонентными. В этих рудах наряду с основными — медью, свинцом, никелем и другими металлами — содержатся многочисленные попутные полезные компоненты: золото, серебро, платиноиды, олово, вольфрам, молибден, кобальт, мышьяк, сера, железо, барий, кадмий, селен, теллур, индий, рений и др. При этом нередко ценность сопутствующих полезных компонентов превышает ценность основных.
Горно-металлургические предприятия цветной металлургии помимо 12 основных металлов выпускают сырье и готовую продукцию из 62 элементов.
Большинство железорудных месторождений характеризуются также многокомпонентностью полезных ископаемых. К наиболее важным из сопутствующих элементов относятся: ванадий, медь, кобальт, никель, германий, фосфор, сера, бор, тантал, ниобий и цирконий.
Интереснейшим объектом комплексного использования месторождений является шахта Ярега Ухтинского нефтяного бассейна. На этом предприятии производится шахтная добыча, так называемой «тяжелой» нефти, заключающаяся в нагнетании по скважинам в пласты нефтеносных песчаников перегретого пара и дренировании потерявшей вязкость нефти через эксплуатационные скважины в подземные горные выработки. Между разрабатываемыми нефтяными залежами находятся некоторые запасы ценных титановых руд. В настоящее время построена и эксплуатируется полупромышленная обогатительная фабрика, на которой отрабатывается технология обогащения руд.
Одним из наиболее ярких примеров использования отходов производства может служить — металлургия.
В доменной печи образуются — за счет пустой породы руды и золы кокса — шлаки. В зависимости от соотношения компонентов шлаки могут быть основные, нейтральные и кислые. Шлак ценное сырье для строительной и дорожно-строительной отраслей. Шлаковый щебень в 1,5 — 2 раза дешевле природного, шлаковая пемза втрое дешевле керамзита и требует меньше удельных затрат. Использование гранулированного шлака в цементной промышленности увеличивает выход цемента, снижает себестоимость и удельные затраты на его производство по сравнению с естественным сырьем цементным клинкером. Применение шлаков при вторичной переработке металлов для раскисления стали, сокращает расход дефицитного ферросилиция. Допустимо даже применение металлургических шлаков в качестве абразивного материала для очистки днищ судов. Конвертерные шлаки могут использоваться в гидротехническом строительстве для обсыпки дамб вместо грунта.
Шахтные породы часто содержат большое число микроэлементов, необходимых для питания растений, поэтому могут применяться в качестве удобрений почв, разбалансировка которых происходит в результате интенсификации и химизации сельского хозяйства.
Отходы углеобогащения, содержащие большое количество горючей массы, могут быть подвергнуты дополнительному обогащению с получением кондиционного по зольности твердого топлива или непосредственно использованы для сжигания и газификации. Возможно сжигание высокозольных отходов углеобогащения в пылеватом состоянии на электростанциях.
С помощью биологических методов можно извлекать из углей и части угольных отходов пиритную и органическую серу, различные металлы (Мп, Nl, Со, Zn, Ca, Al, Cd) золу, кислород- и азотсодержащие соединения. Очистка угля может осуществляться за 6 суток на 93 % при применении термофильных бактерий и 18 суток мезофильными бактериями.
Из отходов нефтепереработки возможно использование кислых гудронов, которые можно применять совместно с нефтяными шлаками в дорожном и коммунальном строительстве.
Библиографический список
- Михайлов Ю.В., Коворова В.В, Морозов В.Н. Горнопромышленная экология: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования под ред. Ю.В. Михайлова — М.:ИЦ «Академия», 2011. — 336 с.
Источник
Значительные потери полезных ископаемых и ущерб окружающей среде происходят при разработке месторождений подземным способом. При этом потери угля (остается в недрах) составляют 20-45%, руд цветных и черных металлов 15-25%, горно-химического сырья 20-60%, при открытом способе разработки полезных ископаемых потери снижаются до 12% (8; с.167). Исключительно открытым способом добываются стройматериалы (песок, глина, щебень, гравий) и россыпные ископаемые. Однако обратной стороной открытого способа разработки полезных ископаемых являются нарушения естественных природных ландшафтов. Например, при извлечении 1 млн. т. угля шахтным способом отвалы занимают 8 га, а при открытом – нарушенные земли занимают 30 га и более. Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несовершенства технологий извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50-60%, потери же попутного газа – 20 млрд. т. в год (он сжигается в факелах) просто потрясают воображение.
В мероприятия по охране недр входит комплексное использование ресурсов, которое предусматривает при добыче одного полезного ископаемого более полное извлечение сопутствующих компонентов. Ликвидация системы валовой выемки, своевременное разделение руд, их сортировка во время добычи позволяют сохранить ценные компоненты сырья, что дает большой экономический эффект. Таким образом, основные мероприятия по охране недр на стадии добычи минерального сырья сводятся к совершенствованию технологии его разведки, расчета запасов, добычи с применением ряда правовых и экономических регламентирующих механизмов.
Значительные потери полезных ископаемых происходят при их транспортировке к местам переработки и использованию. Например, на территории России в 2005 году эксплуатировалось 378 тыс. км промысловых трубопроводов, на которых за год случилось более 40 тысяч прорывов. В Западной Сибири свыше 100 тыс. км промысловых трубопроводов с 35-летним стажем работы нуждаются в замене. В результате за 2005 год разлилось 2650 тонн нефти из магистральных труб и 1438 тонн нефтепродуктов (19; с.36).
Комплексное, наиболее полное извлечение и использование химических элементов позволяет сохранить месторождение, не тратить дополнительные средства на переработку отходящих газов, пыли и промышленных стоков. Пыль, задержанная фильтрами, представляет собой высококачественное сырье; нефть и масла, собираемые в отстойниках нефтеперерабатывающих заводов, на ремонтных, транспортных и других предприятиях, рафинируются и используются в народном хозяйстве. Можно сделать вывод, что комплексное использование и бережное расходование минерального сырья при его добыче, транспортировке и переработке неразрывно связано с охраной окружающей природной среды. Преобразование малоцелевых горных предприятий и перерабатывающих заводов в многоцелевые, отказ от отраслевого подхода к разработке минеральных ресурсов – это одновременно и сбережение минерального сырья и ресурсов. Необходим постоянный и строгий контроль лицензионных соглашений за соблюдением режима эксплуатации месторождений, организацией и ведением мониторингом силами разработчика, за рекультивацией и реабилитацией ландшафтов.
Для охраны недр существенное значение имеет использование полезного ископаемого строго по его назначению. Еще Д.И. Менделеев говорил: «Нефть — не топливо, топить можно и ассигнациями» (9; с.108). И если нефть или коксующиеся угли используются в качестве топлива – это растранжиривание минеральных ресурсов. Резервом в экономии минеральных ресурсов являются: более полное использование вторичного сырья и побочной энергии, замена дефицитных металлов менее дефицитными материалами. Так, современная металлургическая промышленность может работать на 40% и более на вторичном сырье. Это сырье может дать почти половину объема выплавляемой стали. Вторичная переработка лома цветных металлов потенциально может давать ежегодно 1/5 мировой продукции меди, более 1/3 алюминия, около 1/5 цинка (17; с.5). Конечно, рост добычи топлива и производства энергии связан с существенным повышением капиталовложений, которые идут не только на добычу и разведку, но и на мероприятия по охране окружающей среды. Однако игнорирование их в угоду сиюминутной прибыли оборачивается, как правило, негативными последствиями, на ликвидацию которых затрачивается значительно больше средств, чем на их предотвращение.
Еще одним резервом сбережения, использование которого сохранит недра. Является применение искусственных заменителей дефицитного минерального сырья. Металл с успехом может быть заменен пластмассами, деревом и даже камнем. Судя по темпам производства пластмасс, полимеры в скором времени превзойдут металлы. Минеральное топливо может быть заменено геотермальной энергией термальных подземных вод. Например, в Венгрии тепличное хозяйство, животноводческие комплексы и даже некоторые жилые помещения обогреваются за счет геотермальных подземных вод.
2.2 Правовые основы охраны и рационального использования недр
Правовой основой охраны и рационального использования недр России служат государственные законы, правительственные постановления, ведомственные нормативно-правовые акты, определяющие порядок и характер проведения горно-геологических работ, эксплуатации месторождений полезных ископаемых, рекультивации и реабилитации природно-территориальных комплексов. Важное значение для бережного использования и охрану недр имеют международные договоры и соглашения нашей страны с другими странами, соответствие российских правоохранительных требований международным.
Международная правовая охрана недр действует сейчас на следующих принципах: недра имеют государственные границы и являются общим достоянием человечества. Должны соблюдаться свобода исследований и меры по сохранению недр и их компонентов, запрещается национальное присвоение недр и их компонентов. Отдается приоритет международному сотрудничеству и выполнению международных соглашений (конвенций) и обязательств, соблюдению международной ответственности всех государств за сохранение недр.
Юридической основой охраны и рационального использования недр является природоохранное законодательство. Оно представляет собой совокупность нормативно-правовых актов, определяющих порядок и условия охраны и использований недр, деятельность государственных и общественных организаций, права и обязанности недропользователей и их ответственность ха охрану недр. Закон «О недрах» регулирует отношения, возникающие в процессе изучения, использования и охраны недр территории РФ, ее континентального шельфа и морской исключительной экономической зоны, а также отходов горнодобывающего и связанных с ним перерабатывающего производств, торфа и иных специфических минеральных ресурсов. Закон содержит правовые и экономические основы комплексного рационального использования и охраны недр, обеспечивает защиту интересов государства и граждан РФ, а также прав пользователей недр. Основными требованиями по рациональному использованию и охране недр являются:
— соблюдение установленного законодательством порядка предоставления недр в пользование и недопущение самовольного пользования недрами;
— обеспечение полноты геологического изучения рационального комплексного использования и охраны недр;
— проведение государственной экспертизы и государственный учет запасов полезных ископаемых, а также участков недр, используемых в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых;
— обеспечение наиболее полного извлечения из недр запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов;
— охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других факторов, снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторождений или осложняющих их разработку;
— предотвращение загрязнения недр при проведении работ, связанных с пользованием недрами;
— соблюдение установленного порядка консервации и ликвидации предприятий по добыче полезных ископаемых и подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых;
— достоверный учет извлекаемых и составляемых в недрах запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов при разработке месторождений полезных ископаемых.
В случае нарушения требований право на пользование недрами может быть ограничено, приостановлено или прекращено специально на то уполномоченными государственными органами в соответствии с законодательством.
В 1998 году правительство РФ утвердило «Положение о государственном контроле за геологическим изучением, рациональным использованием и охраной недр». Задачей государственного геологического контроля является обеспечение соблюдения всеми пользователями недр установленного порядка пользования недрами, законодательства и утвержденных в установленном порядке стандартов (норм и правил) в области геологического изучения, использования и охраны недр. Министерство природных ресурсов РФ осуществляет государственный геологический контроль непосредственно через подразделения центрального аппарата Министерства, ведающего вопросами государственного геологического контроля, и отделы государственного геологического контроля территориальных органов государственного управления фондом недр. Министр природных ресурсов РФ по должности является главным государственным инспектором РФ по геологическому контролю. Основные законодательные и нормативные акты, регламентирующие охрану недр, приведены в таблице 3. Эффективность этих законодательных актов полностью зависит от контроля за их выполнением.
Источник