Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1 курс / 2 семестр / Геология / Введение в геологию.doc
Скачиваний:
77
Добавлен:
07.07.2018
Размер:
35.71 Mб
Скачать

Глава 4 минеральные ресурсы

Важнейший раздел геологии, решающий обширные прикладные задачи, представляет учение о полезных ископаемых.

Полезным ископаемым называется содержащиеся в недрах природные минеральные образования неорганического или органического происхождения, которые находятся в твердом, жидком или газообразном состоянии и химический состав и физические свойства которых позволяют осуществлять их промышленное и иное хозяйственное использование в природном виде или после первичной обработки (очистки, обогащения).

Месторождением полезного ископаемого называется естественное скопление полезных ископаемых или геотермальных ресурсов недр, по качеству, количеству и условиям их залегания пригодное для промышленного и иного хозяйственного использования..

При оценке промышленного значения месторождения имеют следующие показатели: масштаб месторождения, качество руд, возможности их технологической обработки, горнотехнические условия. Горно-технические условия определяют возможность применения более дешевых систем разработки (т.е. добыча открытым или закрытым способом), использование несложной сортировки и обогащения и т.п.

Кроме месторождений, в природе наблюдается большое число скоплений различных рудных минералов, оценка которых до проведения посиково-разведочных работ остается неясной. Такие рудные скопления называются рудными проявлениями или рудопроявлениями.

4.1. Типы минерального сырья

В настоящее время из недр извлекается около 200 видов полезных ископаемых. Существует несколько подходов к классификации минерального сырья.

Экономическаяклассификация построена на признаке преимущественного использования отдельных групп в отраслях промышленности. В ней выделено 9 групп и 42 подгруппы полезных ископаемых (табл. 4.1). Некоторые полезные ископаемые многоотраслевого использования вынужденно повторяются в разных подгруппах.

Таблица 4.1 Классификация основных видов полезных ископаемых

Группы

Подгруппы полезных ископаемых

I. Твердое топливно-энергетическое и химическое сырье

1. Каменный уголь – коксующийся, антрацит, энергетический

2. Бурый уголь и лигниты

3. Горючие сланцы

4.Торф

5. Уран

II. Жидкое и газообразное топливно-энергетическое и химическое сырье

6. Нефть

7. Природный газ

8. Газовый конденсат

9. Попутный нефтяной газ

III. Металлы

10. Черные металлы: Fe, Mn, Cr, Ti, V

11. Цветные металлы: Al, Mg, Cu, Pb. Zn, Ni, Co, Sn, W, Mo, Hg, Bi, Sb, As

12. Редкие металлы: Li, Be, Nb, Ta, Zr, РЗМ, Sr

13. Рассеянные элементы: Sc, Ga, Ge, Rb, Cz, Cd, In, Ta, Se, Te, Ga, Re

14. Благородные металлы: Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Os, Ro, Ru

15. Радиоактивные металлы: Th, Ra

IV. Нерудное сырье для металлургии

16. Флюсы, известняки и др., карбонаты, плавиковый шпат

17 Огнеупоры: магнезиты, доломиты, огнеупорные глины, кварциты, графит, пирофиллит, формовочные пески

18. Высокоглиноземистое сырье: нефелиновые сиениты, алуниты, силлиманит, кианит, андалузит, диаспор

V. Техническое сырье, драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни

19. Абразивы: алмазы технические, корунд, топаз, гранат, кварц

20. Пьезооптическое сырье: пьезокварц, оптический кварц. исландский шпат, оптический флюорит

21. Тепло- и электроизоляционное сырье: асбест (хризотил-асбест и др.), тальк и тальковый камень, слюда (мусковит, флогопит, вермикулит)

22. Драгоценные и полудрагоценные камни:

- первого класса – алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит и др.;

- второго класса – топаз, аквамарин, красный турмалин;

- третьего класса – благородные разности гранатов, кордиерита, кианита, эпидота, турмалина и др.;

- драгоценные камни органического происхождения (жемчуг, коралл, янтарь и др.)

23. Поделочные камни:

- первого класса – нефрит, родонит, лазурит, малахит и др.;

- второго класса – агольматолит, обсидиан и др.;

- третьего класса – лабрадорит, мрамор, яшма и др.;

- поделочные камни органического происхождения: мамонтовая кость, окаменелое дерево.

24. Сырье для каменного литья: диабазы, базальты и др.

25. Каменные кислотоупоры

VI. Сырье для строительной индустрии

26. Строительные камни: стеновые (изверженные, осадочные, метаморфические горные породы), кровельные (сланцы и др.), дорожные (галька, гравий, щебень), бутовые

27. Облицовочные камни: мраморы, граниты, лабрадориты и др.

28. Цементное сырье: мергели, известняки, глинистые сланцы, глины и др.

29. Наполнители бетона: щебень, песок и др.

30. Вяжущие материалы: мергели, известняки, глины гипс, ангидрит

31. Гидравлические добавки: трассы, пемза, диатомиты, трепел, опока, перлит и др.

32. Минеральные краски: мумия, охра, умбра

33. Стекольно-керамическое сырье: стекольные пески, полевой шпат, пегматиты, керамические глины, каолин

VII. Горнохимическое сырье

34. Химическое сырье: натрийсодержащие соли, сера, серный колчедан, сульфаты кальция, бария, алунит, карбонатное сырье

35. Агрономическое сырье: фосфориты, апатиты, калийные соли, бораты, глауконит, селитра, известняки

VIII. Воды

36. Подземные воды: питьевые, технические, геотермальные, минеральные, бальнеологические (углекислые, сероводородные; радиоактивные и др.), соляные воды, нефтяные воды, содержащие бром, йод и др.

37. Поверхностные воды: озерные рассолы (рапа и др.), морские воды (как источник для получения магния и др.)

38. Минеральные грязи и илы

IX. Газы

39. Азот

40. Углекислый газ

41. Инертные газы: гелий, неон, аргон, радон

42. Сероводород

По отношению к транспортным издержкамминеральное сырье подразделяются надве группы:

- сырье повсеместного размещенияилиобщераспространенные полезные ископаемые (ubiquitous minerals);

- локализованное сырьеиз индивидуально расположенных месторождений (individual mine minerals).

К первой группе относятся материалы, более или менее одинаково размещенные по территории региона – подземные воды, глина, песок, песчано-гравийная смесь, известняк, строительный камень и др. Транспортные издержки делают экономически нецелесообразными перемещения этих видов дешевого сырья на большие расстояния.

К локализованным материалам относятся виды, которые в силу геологических или экономических причин могут быть вовлечены в производство лишь в определенных местах – участках расположения их месторождений. К этой группе относится подавляющее большинство видов минерального сырья.

По степени освоенностиминеральные виды полезных ископаемых подразделяются на традиционные и нетрадиционные.

К традиционным полезным ископаемым(traditional minerals) относятся большинство основных видов минерального сырья, используемых потребителями для производства определенных товаров и услуг в течение продолжительного периода времени (десятки и сотни лет).

Нетрадиционные полезные ископаемые(unconventional minerals, alternative minerals) представляют собой новые минеральные виды, ранее не вовлекаемые в производство.

Большинство традиционных полезных ископаемых в недалеком прошлом также были нетрадиционными, а зачастую и экзотическими: например, алюминий в XIX веке считался редким драгоценным металлом, а урановые руды до 40-х годов – лишь сырьем для производства радиевой люминесцирующей краски. К появлению новых нетрадиционных источников сырья приводит открытие промышленных концентраций нового минерала или минерала, известного ранее лишь как акцессорного; новой парагенетической ассоциации промышленного минерала; новых полезных свойств у известного промышленного минерала (например, теплопроводных и полупроводниковых у алмазов, ионно-обменных у цеолитов и т. д.). Вовлечение в оборот новых и нетрадиционных видов минерального сырья – важный элемент интенсивного воспроизводства минерально-сырьевой базы.

Открыты и освоены месторождения новых драгоценных камней – сугилита в ЮАР, тугтулита в Гренландии, танзанита в Танзании, большую популярность получил также поделочный камень – чароит (Республика Саха-Якутия, РФ). Таким образом, благодаря новым видам минерального сырья расширяется сырьевой потенциал драгоценного и камнесамоцветного сырья.

В качестве флюса при выплавке стали получил новое промышленное использование на металлургических заводах Украины ставролитовый концентрат. Разностороннее применение получают нетрадиционные виды нерудных ископаемых для производства новых композиционных керамических изделий. Здесь определилось весьма перспективное направление – получение высокопрочных, высокоогнеупорных и кислотоупорных изделий на основе муллитовой, волластонитовой, форстеритовой и других подобных видов керамики. Эффективным сырьем для этого могут служить магнезиальные силикаты (безжелезистый оливин, форстерит, энстатит, диопсид), высокоглиноземистые метаморфические минералы (дистен, андалузит и др.).

К новым источникам сырья относятся гидроминеральные растворы, которые содержат широкий спектр различных элементов. Уже имеется опыт извлечения из природных и сточных вод галогенов, сульфатов, карбонатов, нитратов, щелочных металлов лития, рубидия, цезия, бора, селена, германия и других элементов. Предусматривается создание новой гидроминеральной базы редких металлов, рассеянных элементов и минеральных солей, что, в частности, связано с разработкой эффективных методов освоения гидроминерального сырья на основе новой техники и технологии его переработки. Создана базовая технология комплексной переработки гидроминерального сырья Сухокумского нефтяного месторождения с извлечением йода, брома, поваренной соли, кальцинированной соды и другой продукции.

По ориентировочным подсчетам в угольных шахтах мира при добыче угля ежегодно выделяется 26–28 млрд. м3метана. Из них около 10–12% выводится на поверхность по трубам изолированно от горных выработок. На шахтах ФРГ, Бельгии и Японии утилизируются свыше 80% каптируемого метана.

К нетрадиционным экологически чистым топливным ресурсам относится месторождения термальных вод и тепло глубинных горячих пород. Геотермальные технологии наиболее эффективно используются в Исландии, где обеспечивают более 40% энергопотребления, в том числе тепличные комплексы площадью 120 млн. м2(больше, чем по всей России). Использование только разведанных в России запасов термальных вод позволило бы заменить примерно 40 млн. т условного топлива в год, в частности для теплоснабжения Петропавловска-Камчатского, Омска, Томска, Махачкалы, Грозного, Нальчика.

Тем не менее, ввиду традиционной консервативности горного производства их освоение зачастую растягивается на длительные сроки, не смотря на преимущественные качества новых минеральных видов. Это обусловлено отсутствием первоначального рынка сбыта, который требуется организовать и развивать, а также консерватизмом потребителей, привыкшим к традиционным видам сырья и с осторожностью относящимся к новым альтернативам.

С позиции гарантированного обеспечения государственных потребностей стран – производителей минерального сырья стратегическими и дефицитными видами ресурсов недр, наличие которых влияет на их национальную безопасность, обеспечивает основы их суверенитета, а также для выполнения обязательств по их международным договорам, среди множества видов полезных ископаемых выделяется группа стратегических видов минерального сырья(resources strategic mineral), объемы добычи которых регулируются правительствами этих стран. Наиболее часто в списке СВМС встречаются хром, марганец, титан, никель, кобальт, олово, ванадий, цирконий, молибден, вольфрам, платиноиды, редкоземельные элементы. С течением времени их качественный состав может меняться.

В перечень СВМС США включен 91 вид металлов и материалов минерального происхождения. Стоимость накопленных к настоящему времени стратегических запасов США составляет 11,5 млрд. долл., а недостающаяя часть оценивается в 7,7 млрд. долл. Среди других стран наиболее крупными стратегическими запасами обладают Франция, Великобритания и Германия.

К стратегическим видам минерального сырья России отнесены: нефть, природный газ, уран, марганец, хром, титан, бокситы, медь, никель, свинец, молибден, вольфрам, олово, цирконий, тантал, ниобий, кобальт, скандий, бериллий, сурьма, литий, германий, рений, редкие земли иттриевой группы, золото, серебро, платиноиды, алмазы, особо чистое кварцевое сырье.

В соответствии с Кодексом Республики Беларусь о недрах к стратегическим полезным ископаемым относятся:

  1. Горючие:

- нефть и газовый конденсат;

- природный газ;

- бурый уголь;

- горючие сланцы.

  1. Рудные:

- железные руды, бокситы, уран, титан, медь, молибден, цирконий, тантал, ниобий, бериллий, литий;

- руды редкоземельных элементов (гадолиний, гольмий, диспрозий, европий, иттербий, лантан, лютеций, неодим, празеодим, прометий, самарий, тербий, тулий, церий, эрбий);

- драгоценные металлы (золото, серебро, платина, палладий).

  1. Нерудные:

- калийные соли;

- драгоценные и поделочные камни (алмазы, рубины, уникальные янтарные образования);

- особо чистый жильный кварц и горный хрусталь;

- давсонит;

- мел, мергель, трепел, глина, используемые для производства цемента.