Неметаллические (нерудные) полезные ископаемые

Источниками элементной серы и сернистого ангидрита служат следующие виды сырья: самородная сера, нефть иприродные горючие газы, сульфидные руды различных металлов, сульфатные руды (гипсы и ангидриты), битуминозные пески и ископаемые угли.

Наибольшее количество серного сырья (70-90%) используется для получения серной кислоты. От 30 до 50 % серной кислоты расходуется на изготовление фосфорных (суперфосфаты), азотных и частично калийных удобрений. Следующие по значению области потребления серной кислоты - производство различных химикатов (кислот, солей и др.) и очистка нефтепродуктов. Серную кислоту используют также при выработке красок и пигментов, синтетических волокон (вискоза и др.), взрывчатых веществ, мыла и моющих средств, глюкозы, пластмасс, искусственного каучука, в процессах травления стали, опреснения воды и в других отраслях промышленности.

Сера и сернистые соединения используются в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозы, в химической - при производстве химических волокон, красителей и других продуктов, в резиновой - для вулканизации каучука, в фармацевтической - для изготовления сульфопрепаратов и мазей, в пищевой и текстильной - в качестве дезинфицирующего, консервирующего и отбеливающего агента. Элементная сера и сернистые препараты служат микроудобрениями и хорошими инсектицидами. Сера применяется в производстве спичек и пиротехнике.

Новыми областями использования серы является производство серных асфальтов, бетонов, керамики и изоляторов, пенистой серы, серных покрытий. Потребление серы, имеющей обширные сферы применения, служит показателем относительного уровня промышленного развития стран.

Промышленно-генетические типы месторождений самородной серы:

1. Вулканогенные: гидротермальные, эксгаляционные, вулканогенно-осадочные, потоки самородной серы (м-я Камчатки, Курильских 0-вов, Япония, Чили, Перу, Филлипин);

2. Экзогенные: а) сингенетические стратиформные в сульфатно-карбонатных толщах бассейнов лагунно-морского типа за счет жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий (Поволжье, Татария, Предкарпатье и Сицилия, Италия); б) эпигенетические инфильтрационно-биохимические в горных породах за счет циркуляции восходящих и нисходящих вод при участии сульфатредуцирующих бактерий (Водинское, Сырейско-Каменодольское - Россия, Гаурдак, Шорсу - Туркмения, Язовское - Украина).

Месторождения самородной серы и ныне продолжают оставаться одним из ведущих источников ее получения. В зависимости от геологических условий добыча серных руд осуществляется в открытых или подземных горных выработках, а также методом подземной выплавки серы (ПВС). Сущность этого скважинного метода заключается в нагнетании в зону минерализации сильно перегретой воды, водяного пара и сжатого воздуха, расплавлении серы и откачке ее на поверхность. В США этим методом добывают приблизительно половину всей серы.

При общем мировом уровне получения серы приблизительно в 53 -57 млн т/год около 33% приходится на переработку нефти и природного газа, около 30 - на разработку месторождений самородной серы, около 14-на улавливание из газовых выбросов коксохимического производства и цветной металлургии, около 16 - на переработку пирита, пирротина и других сульфидов, около 6% - на переработку ангидрита и других сульфатов. Производство серы в настоящее время определяется не только потребностями в ней, но и необходимостью очистки нефти и газа.

Для стран СНГ запасы серы по промышленным категориям в газовых и нефтяных месторождениях оценивались в 1990 г. в 1,3 млрд. т, из них на Россию приходилось 1,08 млрд. т; запасы серы в полиметаллических и колчеданных рудах составляли соответственно 1,04 и 0,7 млрд. т.

Мировое производство серы из всех источников держится на уровне 53,0-57,0 млн т, при этом прирост будет обеспечен главным образом за счет источников попутной серы (сероводородсодержащие газы и сернистые нефти).

Вопрос 4. Борное сырьё

Всего известно около 160 минералов, содержащих бор.

Основные промышленно значимые минералы подразделяются на:

1. Бораты, растворимые в воде (бура, кернит и др);

2. Бораты, растворимые в кислотах (пандермит, гидроборацид и др.);

3. Боросиликаты, растворимые в кислотах (датолит);

4. Боросиликаты, нерастворимые в кислотах (данбурит и др.);

5. Бороалюмосиликаты (турмалин).

Свойства бора и его соединений: бор способен поглощать нейтроны. Соединения бора имеют высокую температуру плавления (2000⁰С), высокую твердость, флюсующую способность, дезинфекционные свойства и др.

Практическое использование бора и соединений чрезвычайно разнообразно, что связано с его различными свойствами. Около 55% борного сырья потребляют стекольная и керамическая промышленность для изготовления оптических стекол, теплоизолирующего стекловолокна, кислото- и огнеупорных изделий, эмалей, глазурей, фарфора и т. д. 15-30% борного сырья используется в мыловарении и производстве отбеливающих средств. В небольшом количестве борные соединения применяются в медицине как антисептики, в металлургии как присадки к стали, в резиновой, лакокрасочной, кожевенной и парфюмерной промышленности. В сельском хозяйстве (10% потребления) бор служит микроудобрением. В атомной энергетике для защиты от нейтронного излучения.

Соединения бора широко применяются для предохранения древесины от гниения и придания ей огнестойкости, а также для антикоррозийных и жаропрочных покрытий по металлам. Соединения бора с металлами (бориды) используются при производстве особо прочных деталей газовых турбин и реактивных двигателей. Карбиды бора, характеризующиеся высокой твердостью, абразивностью и износоустойчивостью, применяются в шлифовальном деле, для изготовления ступок, всевозможных калибров, сопел пескоструйных аппаратов и др. Нитриды бора, обладающие термоизоляционными полупроводниковыми свойствами, используются в высокочастотных индукционных печах; один из них (боразон) по твердости подобен алмазу, но отличается большей термической устойчивостью. Сложные бороводороды (бораны), легко окисляющиеся с выделением большого количества энергии, интересны как горючее для реактивных двигателей. Соединения бора необходимы также при производстве нейлона, фибергласа, гибких пластмасс и др.

Геолого-промышленные типы месторождений: скарновый, вулканогенно-осадочный и галогенный

1. Контактово - метасоматические (скарновый): магнезиально - скарновые содержат людвигит, суанит, котоид (Таёжное в Якутии, в Забайкалье, Дальнем Востоке, КНР и КНДР); и известково - скарновые содержат данбурит и датолит (Тырныауз - Сев. Кавказ, Дальнегорское - Дальний Восток, Казахстан, Памир);

2. Эксгаляционные месторождения представлены борсодержащими горячими источниками в областях современного вулканизма (Италия, Тибет, Камчатка, воды грязевых вулканов Тамани и Керченского полуострова);

3. Вулканогенно - осадочные в современных и погребенных озёрных отложениях представлены колеманитом, пандермитом, бурой, кернитом и др. (Кырка - в Турции, Камер - США, Перу, Чили, Тибет);

4. Химические, связанные с залежами каменной и калийной солей, представлены борацитом и калиборитом (Индер, Челкар - Казахстан, Германия, США);

5. Остаточные и инфильтрационные в гипсовых шляпах соляных куполов представлены ашаритом, колеманитом, улекситом (Индер, Сатимола - Казахстан, Германия).,

Главными странами-производителями борного сырья в мире являются Турция и США. Кроме них сырьё добывается в России, Казахстане, КНР, Перу, Чили и др.

Литература:[4]c430-460, 463-473; [3]с 141-215; [2]с10-78; [37-40].



Лекция 5 (2 часа). Природные строительные материалы и сырьё для их производства

Общая характеристика природных строительных материалов, их технологические свойства, области применения, промышленно-генетические типы месторождений, ресурсная база

Группа природных строительных материалов включает в себя пески и песчаники, песчано-гравийные смеси, глины, карбонатные породы, гипсы и ангидриты, строительные камни.

Вопрос 1. Пески, песчаники и песчано-гравийные смеси

Пески - мелкообломочные горные породы моно- или полиминерального состава с размерами частиц 0,1 -1,0 мм. Песчаники- это сцементированные пески, цемент может быть кварцевым, карбонатным, железистым, глинистым др. Гравий - обломочный материал с размерами обломков 1-10мм. Песчано-гравийные смеси содержат не менее 10% гравийных фракций и не менее 5% песчаных.

Основные промышленно-генетические типы месторождений.

1. Аллювиальный: древний - погребенных долин и террас (Киятское - Татарстан, Березовское - Красноярский край); современный - пойменные и русловые (Бурцевское - Нижнегородская обл., Усть-Камское - Татарстан);

2. Морской и озерный червертичного возраста (Егановское, Люберецкое - Московская обл.; Сестрорецкое - Ленинградская обл.).

3. .Флювиогляциальные (Струги - Красные - Псковская обл.) 4.Эоловый - дюны и барханы (Сосновское - Чувашия; Матакинское - Татарстан).

Применение песков и гравия в народном хозяйстве основывается на различных физических свойствах этих обломочных пород. Более 96 % добываемых песка и гравия потребляется в строительстве, менее 5 % приходится на долю особо чистых кварцевых песков, используемых в стекольной, керамической, металлургической промышленности, а также в производстве ферросилиция, карбида кремния и т. п.

Важнейшее значение для стекольных, керамических, формовочных и прочих чистых кварцевых песков имеет химический состав. Содержание кремнезёма в них должно превышать 90%.. Высокое содержание кремнезема - необходимое условие и для песков, используемых в производстве ферросилиция, карбида кремния, жидкого стекла и т. д., а также для абразивных и фильтровальных песков, для формовочных песков, используемых в литейном производстве, для производства силикатного кирпича.

Более 60% месторождений кварцевых песков расположено в Европейской части России. Эксплуатируются крупные месторождения Егановское и Люберецкое в Московской, Ташлинское в Ульяновской, Балашейское в Самарской, Миллеровское в Ростовской, Тулунское в Иркутской областях и др.

Производят кварцевое сырье, кроме стран СНГ, Австрия, Бельгия, Саудовская Аравия, Австралия, импортируют - ФРГ, Швеция, Япония.

Мировое потребление кварцевых песков составляет порядка 100-120 млн в год. На долю стран СНГ приходится (млн т) около 36, США - 28, ФРГ - 10-14, Франции ~6, Англии -4, Бельгии и Бразилии - по 3-4, Австрии и Австралии - по 2.

В России в 1996 г. добыто стекольных и формовочных песков более 6 млн. т, в том числе около 1,5 млн т стекольных. В других странах СНГ объем добычи тех же песков составил около 60% от российской добычи.

Полимиктовые строительные пески и песчано-гравийные смеси связаны в основном с ледниковыми отложениями в Центральной и Северо-Западной части России, а также на равнинах юга Европейской части, в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, где широко развиты аллювиальные, эоловые и морские отложения.

Месторождения песчано-гравийного сырья имеют широкое, хотя и не повсеместное распространение. В России учтено 1269 месторождений с запасами по сумме промышленных категорий почти 10 млрд. м. Разрабатывают около 600 месторождений с годовой добычей 130-190 млн. м³.

В северном регионе европейской части России запасы сырья составляют 32% от общероссийских, добыча 36%. На Северо-Кавказский регион приходится около 15% запасов и добычи сырья. В Уральском регионе сосредоточено 17% запасов, добыча составляет 32%. Всего в европейской части России добывают более 80% сырья.

Песчаники - это уплотненные сцементированные, метаморфизованные пески, прочностные свойства которых зависят от состава цемента и характера цементации. В состав цемента могут входить глинистые минералы, карбонаты, кремнезём, окислы железа, фосфаты и т.д.

Применяются в строительном деле в качестве стенового камня, бута, щебня и брусчатки, для получения точильных камней.

Генезис песчаников осадочный, (Черемшанское месторождение в Бурятии, Шокшинское - в Карелии, в Донбассе).

неметаллический полезный ископаемое сырьевой

Вопрос 2. Глины

Глины это тонкодисперсные горные породы, состоящие преимущественно из слоистых алюмосиликатов и обладающие пластичностью. В зависимости от преобладания какого-либо компонента глины подразделяются на аллофановые, каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые, палыгорскитовые.

Особенности вещественного состава предопределяют важнейшие технологические свойства глин:

1. Пластичность - способность при смешивании с ограниченным количеством воды давать тесто, принимающее под давлением любую форму и сохраняющее её при сушке. Пластичность обусловлена минеральным составом, степенью дисперсности и свойственна монтмориллонитовым глинам, меньшая - каолинитовым.

2. Набухание - свойство глин увеличиваться в объеме при поглощении воды. Наибольшим набуханием обладают монтмориллонитовые , наименьшим - каолинитовые.

3. Усадка - уменьшение объема при высыхании.

4. Спекаемость - способность при обжиге спекаться в камнеподобное твердое тело - черепок.

5. Огнеупорность - способность черепка выдерживать высокие температуры без размягчения и плавления. Глины делятся на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие, Наиболее огнеупорны- каолины, легкоплавкие - монтмориллонитовые и бейделлитовые глины.

6. Вспучивание при обжиге - увеличение объема и уменьшение плотности глинистого материала.

7. Адсорбционные (поглотительные) свойства - способность поглощать и удерживать на своей поверхности ионы и молекулы различных веществ.

8. Водоупорность

9. Относительная химическая инертность.

Выделяется 4 наиболее важные промышленные группы:

К строительным и грубокерамическим относятся легкоплавкие, в меньшей степени тугоплавкие глины. Применяются в обожженном виде для производства строительной (кирпич, черепица) и грубой керамики: клинкерного кирпича, дренажных труб, метлахской плитки, глиняной посуды, при ускоренном обжиге - для получения керамзита и аглопорита. В необожжённом виде - как строительный, связующий, водонепроницаемый (при возведении плотин) материал.

Огнеупорные и тугоплавкие глины применяются для внутренней облицовки доменных печей, для производства кислотоупорных изделий, тонкой керамики, как формовочный материал в литейном деле.

Каолины и каолинитовые глины относятся к высокоогнеупорным и используются для производства тонкой керамики. Это фарфоровые и фаянсовые изделия, предметы санитарно-технического и медицинского оборудования, бытовая и химическая посуда. В качестве наполнителя - в бумажной, химической, стекольной, парфюмерной промышленности.

Бентониты - тонкодисперсные глины с высокой связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью. Они применяются для изготовления промывочных жидкостей ( в т.ч. буровых растворов), производства железорудных окатышей, получения керамзита, в качестве адсорбентов в нефтеперерабатывающей, пищевой ( очистка вин, соков), текстильной промышленности, в сельском хозяйстве.

Промышленно-генетические типы месторождений:

1. Остаточные месторождения кор выветривания: каолинитовые, бентонитовые, гидрослюдистые (Урал, Украина).

2. Осадочные - морские, лагунные, озёрные и речные (Борщевское - Россия, Черкасское - Украина), ледниковые (Псковская, Новгородская, Ленинградская области), эоловые (юг России и Украины).

3. Вулканогенно-осадочные- в водных бассейнах образуются бентониты (Гумбри- Грузия, Огланлинское - Туркмения).

4. Гидротермальные - бентониты, каолины (Сарыгюхское - Армения, Асканское - Грузия, Гусевское - Приморье Россия).

5. Метаморфизованный тип месторождений - аргиллиты (Биклянское - Россия, Черкасское - Украина).

Мировые разведанные ресурсы бентонитовых глин оцениваются в 2000млн.т., в т.ч. в США -800 млн.т. Мировая добыча в 2000 году составила 9,3 млн.т., из них на долю США приходится 3,8 млн.т., Греции- 0,95 млн. т., Германии, Турции, Италии -по 0,5 млн.т. В России произведено всего 0,37млн.т., что не обеспечивает внутренних потребностей, и означает полную зависимость от импорта, особенно в щелочных бентонитах. Около 70% запасов высококачественных бентонитов бывшего СССР остались за пределами России (на Кавказе и в Средгей Азии).

Мировая добыча каолина в 2000 году составила 39,8 млн.т.,из них в США- 9,45 млн.т.,Чехии -2,9 млн.т., Великобретании -2,3млн.т., Ю.Корее -2,2 млн.т .В России - 0,04млн.т., этого крайне недостаточно и Россия зависит от импорта, в частности с Украины и Казахстана.

Вопрос 3.Карбонатные породы

Карбонатные породы составляют около 20% осадочных отложений земной коры и представлены следующими разновидностями.

Известняки - осадочные породы, состоящие в основном из кальцита (СаСО₃) с примесью доломита (Ca, Mg(CO₃) ₂), песчаных и глинистых частиц. При содержании доломита 20-50% -доломитовый известняк.

Известняки-ракушечники состоят из обломков раковин, сцементированных карбонатным или глинисто-карбонатным цементом - легкие пористые породы.

Мел - порода, состоящая на 60-70% из мельчайших остатков скелетных образований планктонных организмов и на 30-40% из тонкозернистого порошкообразного кальцита.

Мергели - тонкозернистые осадочные горные породы, переходные от известняков и доломитов к глинистым породам и содержащие 50-70% кальцита или доломита или их смесь и 20-50% глинисто-песчаного материала.

Доломиты - карбонатные осадочные породы, состоящие (не менее чем на 90%) из минерала доломита (Са, Мg (СО₃ )₂).

Мраморы и мраморизованные известняки - карбонатные породы, претерпевшие перекристаллизацию в результате регионального или контактового метаморфизма.

Основные отрасли и объемы потребления карбонатных пород следующие (в %): производство строительного и облицовочного камня - 60, цементная промышленность - 20, металлургическая- 10, известковая - 5, огнеупорная - 2, сельское хозяйство- 1, остальные - 2.

Для производства строительных и облицовочных камней используются известняки, доломиты, мраморы, отличающиеся декоративностью и хорошей полируемостью, высокими физико-механическими свойствами - твердостью, прочностью. Из карбонатных пород получают бутовый камень, щебень, крошку, штучные и облицовочные камни. Только на нужды гражданского, промышленного и дорожного строительства ежегодно расходуется около 220 млн. т карбонатных пород.

В цементной промышленности широко используются известняки, мел, мергели или их смеси с определенными соотношениями AI2O3, Si0₂, Fe₂0₃ и СаО. Кондиционными считаются маломагнезиальные карбонатные породы, содержащие не менее 40 % СаО и не более 3,5 % MgO.

Из карбонатных пород изготавливают портландцементы, глиноземистый цемент и многие другие виды вяжущих веществ. Сырьем для производства портландцемента служат различные карбонатные породы, среди которых преобладающую роль играют известняки, мел и мергели. Особую ценность имеют мергели-натуралы. Портландцементы применяются для изготовления бетонов.

В металлургической промышленности чистые карбонатные породы служат главным образом флюсами. Они переводят в шлак пустые породы и вредные примеси. Значительное количество доломитов используется как сырье для получения магния и огнеупорного материала в металлургии.

Известковая промышленность для производства гидравлической, воздушной, медленногасящейся и других видов строительной извести потребляет в основном известняки и мел.

Чистые известняки применяются в химической промышленности для производства соды, карбида кальция, едких калия и натрия, хлора и др. В пищевой- используются для очистки сахара. В сельском хозяйстве используются мягкие известняки и мел для известкования подзолистых почв. Значительное количество карбонатного сырья применяется в стекольной, бумажной, лакокрасочной, резиновой и других отраслях промышленности.

Промышленно-генетические типы месторождений:

1. Осадочные - морские представлены известняками доломитами, мергелями и мелом. По условиям образования различаются биогенные, хемогенные и смешанные. Промышленные месторождения известняков - на значительной части Восточно-Европейской и Сибирской платформ, на Урале, в Кузбассе, на Алтае, Красноярском крае, на Кавказе, в Ростовской области (Жирновское месторождение); доломитов - на Урале (Сухоререченское) в Енисейском кряже, хребте Малый Хинган; мела - Вольская группа (Саратовская обл.); мергелей - Новороссийская группа месторождений;

2. Метаморфизованные - мраморы и мраморизованные известняки (Белогорское в Карелии; Кибик -Кордонское в Саянах).

Мировое потребление карбонатного сырья более 5млрд.т. в год. Наиболее крупными потребителями являются США, Россия, Япония.

Ресурсы карбонатных пород России огромны, Распределены они на территории крайне неравномерно. Около 50% запасов сосредоточено в европейской части .Наименее обеспеченные районы - Карелия и Мурманская область, а также Тюменская, Омская, Камчатская и Калининградская области.



Вопрос 4. Гипс (CaSO₄ · 2H₂O) и ангидрит (CaSO₄)

Гипс и ангидрит наиболее распространены среди соленосных образований и сходны между собой. Гипс представляет собой слоистую или массивную породу зернистого строения белого цвета. Кристаллы гипса прозрачны, зернистые агрегаты окрашены примесями в разные цвета; тонкозернистый просвечивающий агрегат - алебастр; тонковолокнистый - селенит. Невысокая твердость, легко поддаётся обработке.

При прокаливании гипс теряет кристаллизационную воду. При t = 100-180^°С переходят в полугидрат (CaSO₄ · 0,5H₂O); при t = 200-220^°С - искусственный ангидрит, растворимый в воде; при t = 800-1000^°С - эстрих-гипс, при t = 1600^°С - в жженую известь СаО.

Ангидрит от гипса отличается большими плотностью и прочностью и обладает значительно худшими вяжущими свойствами.

Основное свойство гипса, определяющее его промышленное использование, это способность терять при нагревании кристаллизационную воду и давать при затворении водой пластичную массу, постепенно твердеющую на воздухе и превращающуюся в прочный искусственный камень.

Из гипсовых вяжущих наиболее широко применяется строительный гипс для штукатурных и отделочных работ, изготовления строительных конструкций. Для получения строительного гипса природный гипс дробят и размалывают, а затем обжигают во вращающихся или шахтных печах при 130-180°С в течение 1,5-2 часов. При обработке природного гипса насыщенным паром под давлением получают высокопрочный полуводный гипс - вяжущее вещество с малыми сроками схватывания и твердения, обладающее повышенной механической прочностью используемое как формовочный и медицинский гипс. Первый употребляется для изготовления рабочих форм в фарфоро-фаянсовом и керамическом производстве, для литья металлов и сплавов, выполнения различных скульптурных работ; второй применяется в хирургии и зубоврачебном деле. Эстрих-гипс медленно соединяется с водой и становится вяжущим веществом, применяемым для изготовления плиточных и бесшовных полов, строительных растворов, подоконников и ступеней, искусственного мрамора и др. Гипс широко используется при производстве различных цементов. Гипсошлаковый цемент успешно применяется при строительстве подземных и подводных сооружений, подвергающихся действию выщелачивания и сульфатной агрессии.

При производстве гипсовых вяжущих веществ и в качестве добавок к цементам потребляется более 90 % всего добываемого гипса и ангидрита. В небольшом количестве гипс и ангидрит используется в качестве облицовочного и поделочного камня, флюса при плавке окисленных никелевых руд, в химической промышленности, сельском хозяйстве и при изготовлении бумаги.

Образуются гипс и ангидрит в осолонённых бассейнах на начальных стадиях осаждения солей.

Промышленно-генетические типы месторождений:

1. Осадочные: сингенетические - осаждение из растворов (Новомосковское в Тульской обл., Псковской обл., Каменомостское - Северный Кавказ - Россия, Приднестровские месторождения - Украина); эпигенетические - при гидратации ангидрита (Заларинское в Иркутской обл., в Донбассе, Звозское в Архангельской обл.);

2. «Гипсовые шляпы» - остаточные продукты растворения каменной соли (Бриневское месторождение - Белоруссия):

3. Инфильтрационные - при растворении и переотложении рассеянного в породах гипса (Северный Кавказ, Средняя Азия, Казахстан).

В мире разведаны большие запасы гипса - порядка 7 млрд т, в том числе в Европе более 5, в США - около 1, Канаде - 0,5 млрд т.

Ведущими экспортерами гипса и ангидрита являются Канада, Таиланд, Испания. Основные импортеры - США и Япония.

Разведанные запасы гипса, ангидрита и гипсоносных пород имеются во всех странах СНГ за исключением Беларуси; 75% запасов сосредоточены в России.

Запасы гипса и ангидрита в России размещены неравномерно: 95% их находится в европейской части и лишь 5% - в азиатской. Большая часть гипсового сырья России (58%) находится в Центральном районе, где расположены крупнейшие из разведанных и разрабатываемых месторождений.

Из общей добычи гипсоангидритовых пород в странах СНГ 59% приходится на Россию.

Вопрос 5. Природные строительные и отделочные камни

Строительные камни представляют обширную группу нерудных полезных ископаемых, занимающих по объемам потребления одно из первых мест в строительном производстве. Являясь инертными материалами, они включают пильные (стеновые) и облицовочные камни и наряду с песками и песчано-гравийными смесями составляют главный комплекс природных строительных материалов, используемых в естественном состоянии без применения термохимической обработки.

Природными строительными камнями являются магматические, метаморфические и осадочные горные породы различного состава В большинстве случаев минеральный состав горных пород не имеет существенного значения, определяющими являются физико-механические свойства пород. В наибольших количествах используются карбонатные породы, граниты и сходные с ними горные породы. Реже используют габброиды, базальтоиды, песчаники.

Инертные строительные материалы, получаемые при переработке строительных камней используют в качестве заполнителей тяжелых бетонов.

Применение в качестве строительных камней зависит от их физических и технологических свойств. Наиболее важными являются прочность и долговечность, зависящие от минерального состава породы, структурно-текстурных особенностей, трещиноватости, пористости и др. Наиболее стойкими породами являются: кварциты, граниты, сиениты, диориты. Карбонатные породы - известняки, доломиты и мраморы, несмотря на относительно невысокое сопротивление истиранию, характеризуются прочностью на сжатие и применяются для внутренней и наружной отделки зданий. Мелкозернистые породы обычно более прочны, чем крупнозернистые. Для оценки пригодности породы в качестве строительного камня проводится комплекс специальных лабораторных испытаний, включающий определение объемной массы, плотности, пористости, водопоглощения, морозоустойчивости, прочности на сжатие, растяжение, изгиб, абразивной истираемости, вязкости и др. В зависимости от применения дополнительно изучают обрабатываемость, вязкость, огнеупорность, полируемость, устойчивость окраски и др.

Строительные камни применяются в следующем виде:

Бутовый камень (бут)- камень неправильной формы размером 140 мм, используется для кладки фундаментов, при возведении массивных сооружений (плотин, дамб и др.).

Штучные камни - изделия правильной геометрической формы с обработанными поверхностями, используются как бордюрные камни, брусчатка для дорожных покрытий, архитектурно-отделочные детали, ступени, цокольные и облицовочные изделия, валы и жернова - промышленные изделия.

Пильные камни - блоки стандартного размера вырезаются дисковыми фрезами непосредственно в массиве горной породы и используются в качестве стенового материала.

Щебень - наиболее массовый продукт, используемый в качестве заполнителя бетона и асфальто-бетона, для отсыпки железнодорожных путей и автомобильных дорог.

Природные облицовочные камни представляют специфическую группу строительных материалов, промышленная ценность которых определяется прежде всего их декоративными свойствами. Наряду с этим важным свойством облицовочных камней является механическая прочность, способность принимать различные виды обработки поверхности и сопротивляемость атмосферным воздействиям - погодоустойчивость.

В качестве облицовочных камней используются горные породы различного происхождения: интрузивные - граниты, сиениты, диориты, габбро-нориты, лабрадориты; эффузивные - базальты, диабазы, андезиты, порфиры, порфириты, вулканические туфы; метаморфические - мраморы, кварциты; осадочные - известняки, доломиты, травертины, гипсы, песчаники, конгломераты и брекчии. Наиболее широко используются граниты и мраморы.

В России крупным районом добычи магматических и метаморфических пород высокого качества является Балтийский щит (Кольский полуостров, Карелия): граниты разных расцветок и рисунков используемые в качестве облицовочного и монументального камня. Другим крупным районом является Урал: граниты, габбро, яшмы, мраморы. Многочисленные месторождения магматических и метаморфических пород известны на Алтае, Саянах, Забайкалье, Приморском крае (граниты, базальты, габбро-диабазы, туфы). Значительными запасами различных строительных камней обладают также Украина, Казахстан, Армения.

Европейская часть и Западная Сибирь располагают многочисленными месторождениями осадочных карбонатных пород, песчаников, конгломератов

На территории России учтено более 1000 месторождений строительных камней с запасами по промышленным категориям порядка 20 млрд м^3.. Разрабатывается более 500 месторождений. Ежегодно добывают около 100 млн. м³ строительных камней.

Запасы пильных известняков в России составляют примерно 110 млн м³. В год их добывают более 100 тыс. м³.

Ведущей страной мира в области производства и применения облицовочных материалов и изделий является Италия, которая значительную часть мрамора экспортирует в разные страны. Месторождения редких сортов мраморов находятся в Бельгии и Франции. Высокодекоративный гранит добывается в Швеции, Испании, Бразилии.

В России учтено 146 месторождений облицовочных камней с запасами по промышленным категориям 536 млн. м. Из них разрабатывается около 40 месторождений с годовым объемом добычи 500-600 тыс.м³. В остальных странах СНГ учтено около 300 месторождений с запасами около 900 млн. м³. На 165 разрабатываемых месторождениях добывают 3,5 млн м облицовочных камней ежегодно.

Литература:[4]с485-510, 514-521; [3]c231-261, 275-282; [2] c235-245, 256-271; [41-49].



Проектные задания студентам по самостоятельной работе

1 Ознакомиться с историей открытия и освоения коренных месторождений алмазов.

2 Проанализировать состояние алмазодобывающей промышленности России.

3 Провести анализ обеспеченности России пьезооптическим сырьём.

4 Проанализируйте состояние ресурсов флюорита и барита России.

5 Проанализировать состояние ресурсной базы России по рассмотренным видам сырья .

6 Провести анализ обеспеченности России химическим и агрономическим сырьём.

7 Проанализировать степень обеспеченности России природными строительными материалами.

Тесты рубежного контроля.

1 С каким типом месторождений алмазов связана основная добыча?

2 Какой регион России является основным по добыче алмазов?

3 Назовите основные страны-производители алмазов.

4 Какие ювелирные камни относятся к первому классу?

5 Назовите страны- поставщики ювелирных камней на мировой рынок.

6 На каком свойстве кварца основано применение его в радиотехнике?

7 Назовите промышленные типы месторождений пьезооптического кварца.

8 Каким важным свойством обладает исландский шпат?

9 На каких свойствах флюорита основано применение его в оптической промышленности?

10 Назовите основные промышленные типы месторождений флюорита.

11 Назовите основные области применения графита.

12 Какие страны являются наиболее крупными производителями графита?

13 Для каких целей из магнезита получают периклаз?

14 Какой генетический тип месторождений магнезита имеет наибольшее промышленное значение?

15 На каких свойствах барита основано его применение в нефтегазовой промышленности и для защиты от жестких излучений?

16 Какие сопутствующие полезные ископаемые могут содержаться в месторождениях барита?

17 Какие свойства асбестов определяют их промышленную ценность?

18 Назовите крупнейшие Российские месторождения хризотил-асбеста.

19 На каких свойствах слюд основано их применение в электротехнике и электронике?

20 Какими отличительными свойствами обладает вермикулит?.

21 Какие страны обладают наибольшими ресурсами мусковита?

22 Назовите основные геолого-промышленные типы месторождений талька и пирофиллита.

23 Какими особенностями кристаллической структуры цеолиты отличаются от остальных силикатов?

24 Для каких целей используются цеолиты в области охраны окружающей среды?

25 Какие природные образования относятся к минеральным солям?

26 Какие страны являются крупнейшими производителями калийных солей?

27 Назовите основные виды фосфатного сырья.

28 Назовите основные генетические типы месторождений фосфоритов.

29 Назовите природные и технологические источники получения серы.

30 Какие факторы необходимы для образования стратиформных месторождений серы

31 Какие основные области применения соединений бора?

32 Назовите главнейшие геолого-промышленные типы месторождений бора.

33 Как влияет состав песков на области их применения?

34 В каких регионах России сосредоточены основные месторождения песков?

35 На каких свойствах глин основано их промышленное применение?

36 В каких глинах потребности России не удовлетворяются собственными ресурсами?

37 Какие горные породы являются карбонатным сырьём?

38 .Какое минеральное сырьё является основой цементной промышленности?

39 Какие основные свойства гипса определяют его промышленное использование?

40 Назовите генетические типы промышленных месторождений гипса.

41 Какие свойства природных строительных камней являются наиболее важными?

42 Какие горные породы используются в качестве облицовочных камней?



Лекция 6. (2 часа). Состояние и перспективы развития минерально-сырьевых ресурсов России

Национальная безопасность и минеральное сырьё. Россия и страны СНГ: минерально-сырьевые аспекты. Иностранные горнодобывающие компании

Вопрос 1. Национальная безопасность и минеральное сырьё

В последние годы в печати появляются многочисленные аналитические исследования по проблемам национальной безопасности и минерально-сырьевых ресурсов. На современном этапе, прежде всего, необходимо объективно воспринять происходящие перемены и найти пути к государственному пониманию роли минерально-сырьевой базы в реформировании России. Управление в государственном масштабе предполагает наличие общей продуманной стратегии приоритетов в развитии отраслей, а также тактики при реализации этих приоритетов. В стратегическом плане целесообразно продуманно и взвешенно определить экономически необходимый уровень добычи каждого полезного ископаемого; научно рассчитать его минимальный уровень для страны, внутреннего потребления и экспорта, при этом определить, какая часть добываемого сырья должна идти на экспорт, не нанося ущерба внутренней политике страны.

По данным Международного энергетического агентства, запасы нефти, пригодные для разработки, составляют 2,3 трлн. баррелей, а с учетом нетрадиционных источников (битуминозный песок и нефтеносные сланцы) эту цифру можно поднять до 4 трлн. баррелей.

Восьмидолларовая цена на нефть в 1998 г. вызвала серьезный экономический спад в России. Аналитики отмечают, что арабские государства богатого нефтью Персидского залива, производители нефти, не входящие в ОПЕК, а также страны-потребители нефти вообще не готовы к новой геополитике производства энергоносителей. Государства Персидского залива, Россия, бывшие советские республики и латиноамериканские страны, такие как Венесуэла, Мексика и Колумбия, рассчитывают на большие доходы от продажи нефти для ослабления социальной напряженности, а в некоторых случаях бесперебойной работы всей государственной системы страны.

Возникает естественный вопрос: почему же на протяжении жизни целого поколения средняя цена на нефть не возрастала в реальном исчислении. Одной из причин считаются серьезные изменения на рынках нефти и газа.

Многие аналитики ожидали, что нефтедобытчики, не входящие в ОПЕК, долго не продержатся. Однако при этом не были учтены технологические достижения последних лет, которые позволили резко снизить расходы на изыскание и переработку нефти и природного газа и дали их потребителям возможность получать большие и недорогие энергоресурсы. И это происходило в то самое время, когда стали писать о грядущем истощении запасов. А это продлило эксплуатацию существующих скважин и удвоило количество получаемой нефти. В среднем стоимость добычи нефти упала с 15 долл. за баррель в 80-х годах до 5 долл. за баррель в 1989 г. При этом сыграла свою роль организационно-технологическая часть: бурильщики выполняли работы при изыскании газа в четыре раза, а при разведке нефти в 6 раз успешнее по сравнению с периодом до нефтяного кризиса 1973 г.

Следует иметь в виду, что устойчивые низкие цены на нефть означают потрясение для стран Персидского залива - региона, где США выполняют свои главные военные обязательства. Чем дольше продолжается падение цен на нефть, тем сильнее политический, социальный и экономический вызов, с которым столкнутся эти страны.

Считается, что уроки, усвоенные США в Персидском заливе, могут быть легко применимы в кризисных ситуациях, которые возникнут в нефтяных регионах бывшего СССР - в Средней Азии и на Кавказе. Когда в 1991 г. после распада Советского Союза образовались новые государства, они, естественно, привлекли интерес крупнейших транснациональных энергетических корпораций и Вашингтона, которые явно понимали, что запасы отрезанного от выхода к морю каспийского региона требуют много времени для своего развития. Прогнозируется, что к 2010-2015 гг. они дадут лишь 3-4 % от мировых нефтяных поставок, и их большая отдаленность от основных рынков сбыта не явится препятствием на пути инвестирования.

В новом веке, вероятно, будет труднее защищать не только поставки нефти из регионов Персидского залива и Каспия. Дни, когда Персидский залив был нефтяной артерией США, уходят в прошлое. Несмотря на уменьшение использования нефти стран Персидского залива в Западном полушарии, ее доля на нынешнем глобальном рынке (равная 24 %) поднимется к 2010 г. до 32 %. Если существующая ныне тенденция продлится, Азия будет получать к 2010 г. 90 % необходимой нефти из стран Персидского залива, а для Америки ближневосточная нефть составит лишь 5 % общего потребления. Кстати считается, что и каспийская нефть не пойдет на американский рынок: ею будет пользоваться Европа и, возможно, Азия.

В ближайшее десятилетие, как считают обозреватели, импортные потребности КНР и Индии достигнут 5-10 млн. баррелей в день. И все же КНР, считающаяся восходящей великой державой, вряд ли пожелает полагаться на то, чтобы американский флот защищал морские пути, по которым пройдут основные жизнеобеспечивающие страну потоки нефти.

Прошедшее столетие должно было бы научить нас, что не геология, а политика правит бал в поставках нефти. Помощь странам-производителям нефти, предоставляемая, к примеру, в Каспийском регионе в надежде на обеспечение бесперебойного потока нефти, не ограничивается исключительно военными действиями, а должна быть увязана с созданием политической и социальной инфраструктуры и разнообразным экономическим развитием.

Указом Президента Российской Федерации ещё от 29 апреля 1996 г. № 608 одобрена Государственная стратегия экономической безопасности Российской Федерации (Основные положения), в которой сформулированы в принципиальном виде: внешние и внутренние угрозы экономической безопасности; критерии состояния экономики, отвечающие требованиям экономической безопасности и национальным интересам России в области экономики; механизмы реализации Государственной стратегии экономической безопасности страны.

Экономическая безопасность - это совершенно определенное, измеряемое научно разработанными критериями количественное и качественное состояние экономики страны, основу которого составляют такие параметры, как способность страны иметь экономический потенциал, достаточный для самостоятельного, устойчивого, прогрессивного развития всех сфер общественной жизни и возможность страны противостоять и сохранять высокий уровень стабильности при внешних и внутренних экономических, политических, социальных и техногенных дестабилизирующих воздействиях.

В условиях глубокого экономического кризиса страны крайне важно определить критические величины развития экономики, ниже которых возникает реальная угроза разрушительных процессов и необратимой деградации.

Критическая величина экономических показателей безопасности не всегда означает ситуацию полного краха экономики в целом или отдельных ее областей. Она прежде всего свидетельствует о необходимости оперативного вмешательства органов управления с целью изменения опасных тенденций. При этом выделение предельных показателей экономической безопасности сталкивается с многочисленными трудностями. Во-первых, при определении критического порога следует учитывать не один, а совокупность показателей, так как отклонение от нормы одного-двух параметров далеко не всегда точно характеризует общую ситуацию в экономике страны. Во-вторых, политические и социально-экономические особенности каждого общества заставляют с большой осторожностью использовать унифицированные показатели экономической безопасности, разработанные и применяемые за рубежом.

Между тем уровень производства и потребления продукции земной коры прямым образом определяют экономические и социальные показатели стран. Высокий уровень потребления полезных ископаемых является материальной основой экономики и национальной безопасности ведущих государств мира.

Россия занимает в этой области особое место. Процветающие ныне страны, не обладающие горным потенциалом, могут оказаться через несколько десятилетий совсем в иной экономической ситуации. И, наоборот, страны, обладающие развитой горной промышленностью и минеральными ресурсами, имеют возможность выйти на передовые рубежи современной цивилизации. Определяющим фактором здесь становится стратегия развития геологии и горного дела в стране [4, 69, 12].

Что же происходит в минерально-сырьевом комплексе?

Из-за хронических неплатежей в отраслях ТЭКа резко обострилась проблема сбыта произведенной продукции. Сокращение выпуска продукции и неплатежи за нее усугубили тяжелое финансовое положение предприятий комплекса, усилили спад в инвестиционной деятельности и до предела обострили кризисные явления в развитии ТЭКа. Состояние и технический уровень действующих мощностей ТЭКа становятся критическими. Износ основных фондов в угольной промышленности, нефтедобыче, нефтепереработке и электроэнергетике давно уже превысил 50 % .

Вместе с этим топливно-энергетический баланс России существенно отличается от среднемирового и других промышленно развитых стран. Для него характерны высокая доля нефти и газа - 75-77 % (в среднем по миру - 57-60 %) и необычайно низкая доля угля - в 1990 г. - 18 %, в 1995 г. - 13-14 % (в среднем по миру -29-30 %).

При этом в остальных странах доля угля в производстве электроэнергии гораздо выше: в США - 57 %, в Индии и КНР - 70 %, в Австралии - 76 %. Добыча угля на душу населения в США составляет около 3,6 т, в Польше - 5-5,4 т, Австралии - 10-12 т, в России в 2003-2006 гг. - лишь 1,8-1,7 т.

Ведущая роль ТЭКа в обеспечении функционирования страны обусловливает правомерность введения понятия «энергетическая безопасность общества». А это значит, что энергетическая безопасность является одной из жизненно важных основ развития общества в целом и личности в частности, развития его посредством эффективного использования уникальных топливно-энергетических запасов. Между тем положение с отдельными видами минерального сырья значительно хуже. Так, по нефти - важнейшему стратегическому виду сырья - степень выработанности разведанных запасов в целом по стране достигла высокого уровня - почти 50 %, а крупных месторождений, дающих основной объем добычи- 60-80 %. В Западной Сибири, заключающей половину всех потенциальных ресурсов нефти страны, 70 % разведанных запасов и обеспечивающих 70 % объема добычи, около 60 % разведанных запасов характеризуются падающей добычей. Более 75 % наиболее эффективных в этом регионе запасов вовлечено в отработку. Дебиты скважин в Западной Сибири сократились до 15-19 т/сут, а в целом по стране - до 9 т/сут. Размеры выявленных новых месторождений уменьшились в среднем с 53 (в 80-х годах) до 4-6 млн. т. Выработанность разведанных запасов в других ведущих нефтедобывающих регионах (Урало-Поволжье, Республике Коми, Северном Кавказе) еще более высокая - от 65 до 85 %.

Относительно устойчивое положение с добычей газа базируется на эксплуатации высокоэффективных газовых месторождений Западной Сибири, где сосредоточено 80 % его разведанных запасов и до 85 % объема добычи от общего по стране. Однако из вовлеченных в эксплуатацию около половины всех разведанных запасов характеризуются падающей добычей.

Особенно острой и сложной является проблема сырьевой базы урана для атомной энергетики и оборонных целей. После периода относительного застоя мировая атомная энергетика испытывает подъем. Ежегодно в мире вводится в строй около 10 новых ядерных реакторов. По состоянию на 01.01.2001 г. в мире действовало 435 атомных реакторов, в стадии строительства было 34 реактора и рассматриваются вопросы возобновления работ на 26 реакторах, строительство которых было ранее приостановлено.

В России действуют 29 атомных реакторов общей установленной мощностью 213 МВт. Годовое потребление урана только на 60-70 % покрывается его производством. В России действует лишь одно уранодобывающее предприятие, обеспеченность рентабельной сырьевой базой которого при современном уровне добычи составляет 10-15 лет.

Однако Россия является крупным экспортером урана за счет складских запасов и услуг по его обогащению. Эту позицию Россия завоевала с большим трудом, преодолевая политическое и дискриминационное сопротивление конкурентов.

Подчеркнем в связи с этим, что в российском полярном секторе активно работают иностранные географические, гидрографические и геологоразведочные партии, которые готовят почву для постановки вопроса о передаче некоторых акваторий под экономический контроль других стран. В 1990 г. совместное предприятие Polar Pacific, созданное трестом «Дальморнефтегеофизика» и известной американской фирмой Halliburton Geophysical Services, проводило сейсморазведку на шельфах Дальнего Востока. В частности, там, где теперь осуществляются проекты «Сахалин-1, -2, -3». Так вот - вся документация испарилась, магнитные носители были вывезены американцами в США, а следов СП найти не удалось даже нашим компетентным органам.

Именно Halliburton сейчас занимается проектом реабилитации Самотлорского месторождения, именно Halliburton обустраивает Тимано-Печорскую провинцию. Именно Halliburton возводит инфраструктуру для транспортировки нефти Варандейского и Торавейского месторождений в Баренцевом море. Halliburton принимает активное участие в поставках техники и программного обеспечения для российских нефтяных компаний, в том числе для имеющих государственный статус. С этой компанией тесно связан бывший министр обороны США Уильям Чейни, который в промежутке между этой должностью и постом вице-президента США успел поработать одним из высших руководителей Halliburton. Что это? Наша слепота или их... прозорливость? Д. Петров пишет: «Едва ли можно полностью вытеснить и иностранные компании с рынка услуг в геологоразведке, тем более, что они стараются действовать на нем в виде «совместных предприятий». Однако государство может спокойно, без истерик и надоевших «масок-шоу» навести в этой сфере порядок».

Естественно, возникает вопрос: что надо российскому государству?

Во-первых, восполнить существующие юридические лакуны в российском законодательстве, необходимо юридически определить статус информации о российских сырьевых ресурсах, благо существующая доктрина информационной безопасности дает для этого полноценную базу.

Во-вторых, гарантировать существование неподконтрольного иностранным компаниям стратегического резерва нефтяных запасов.

В-третьих, все результаты геологоразведочных, должны быть сертифицированы государством.

Почему складывается плачевное состояние с восполнением запасов минерального сырья почти по всем его видам? Вопрос выходит за пределы узкого рассмотрения и принимает политический характер. Но при этом необходимо учесть следующее. Россия пока сохраняет лидирующие позиции в минерально-сырьевом секторе экономики мира. Даже в условиях экономического кризиса и спада добычи на долю России приходится 8-10 % мирового объема добычи нефти, газа - 26-30 %, угля - 5-6, железных руд - 6-7, меди - до 9, никеля - 18-20, алюминия - 13-14 %, второе место в мире по добыче металлов платиновой группы и алмазов. Внутри страны минерально-сырьевой сектор обеспечивает более 33 % ВВП.

Доля России в общем объеме мирового экспорта составляет: по нефти - 7 %, газу - 37,6, углю - 4,5, урану - 29, товарным железным рудам - 7,1, меди - 9, никелю - 16,7, алюминию - 20,5 %, а также значительную часть благородных металлов и алмазов, других полезных ископаемых.

За рубежи России вывозится 41-45 % добываемой в стране нефти и 30-34 % производимых нефтепродуктов, 30-33 % - газа, 85-90 % - меди, до 97 % - никеля, до 99 % - алюминия. Экспорт этих важнейших видов минерально-сырьевой продукции обеспечивает до 70 % валютных поступлений.

В перспективе эти стратегические позиции России будут сохранены и в ближайшее время, отсюда следует необходимость повышенного внимания к минерально-сырьевым проблемам. Это один из важнейших рычагов вывода экономики России из экономического провала.

Беглый взгляд на политику Запада и других развитых стран говорит о том, что в последние годы проблеме энергоресурсов и минерального сырья придается огромное значение. Их исследования стали глубже, предметнее, охватывают проблемные и стратегические вопросы. При этом, как важнейший фактор, присутствует политика с хорошо продуманными глобальными вопросами.

...