Земельные ресурсы: минеральное сырье

Минеральное сырье играет огромную роль в народном хозяйстве, в первую очередь в промышленности. Полезные ископаемые дают около 75% сырья для химической промышленности, на про­дукции недр работают почти все виды транспорта, разнообразные отрасли промышленного производства.

Особенно высокого уровня потребность в минеральных ре­сурсах достигла в период научно-технической революции. При этом темпы использования запасов полезных ископаемых про­должают нарастать. Так, за последние 20 лет потребление нефти возросло в 4 раза, природного газа ¾ в 5, бокситов ¾ в 9, камен­ного угля ¾ в 2 раза. То же самое происходит с железными рудами, фосфатами и другими минералами. Соответственно с ростом добы­чи общие запасы минерального сырья на Земле неизбежно умень­шаются.

Процесс сокращения запасов минеральных ресурсов на нашей планете будет продолжаться и дальше параллельно развитию науч­но-технического прогресса. И это несмотря на то, что в результате интенсивной геологической разведки в разных регионах мира от­крываются и будут открываться новые запасы минерального сырья. Необходимо помнить, что нефть, уголь, железная руда и другие минеральные ресурсы невозобновимы (в обозримой перспективе). Это обстоятельство вызывает необходимость охраны недр, более разумного, комплексного использования минеральных богатств.

Проблема обеспечения промышленности минеральным сырьем со всей остротой встает уже в настоящее время. Основа нехватки минеральных ресурсов в том, что человечество берет из недр Зем­ли во много раз больше, чем использует. Потери ценнейшего ми­нерального сырья происходят при его добыче, обработке и транс­портировке.

О масштабах потерь при добыче сырья можно судить по сле­дующим показателям. Так, при шахтной добыче теряется от 20 до 40% каменного угля, утрачивается от половины до двух третей добываемой нефти и еще больше ¾ строительного камня. При от­крытой добыче потери уменьшаются до 10%.

Исходя из узковедомственных интересов, предприятия иногда извлекают из руд металлы, «профилированные» для своей отрасли, выбрасыая в отвалы все остальное, что приводит к порче месторо­ждений, а то и безвозвратной потере разведанных запасов. В ре­зультате возникает необходимость освоения новых месторожде­ний, а значит, и дополнительных капиталовложений. В целом это ведет к истощению минерально-сырьевой базы. В шахтах и карье­рах остается много руд, содержащих ценное сырье, вполне при­годное для его рентабельного использования. Это сырье безвозвратно теряется для людей.

Значительны потери и при обработке сырья. При обогащении руды перед выплавкой металла вместе с нерудными минералами в отвалы выбрасывается немало концентрата, содержащего металл. Кроме того, в отвал попадает много ценных включений, которые не всегда считают выгодным извлекать из руды. Например, при обогащении руд цветных металлов потери серебра могут дости­гать 80%, цинка ¾ 40¾70%.

Потери не прекращаются и после получения готового продукта, например металла. На заводах ежегодно уходят в стружку миллионы тонн металла. Потери, возникающие при обработке минерального сырья, иногда происходят от недостаточно высокого уровня техно­логического процесса на предприятии. Однако нередки случаи бесхо­зяйственного отношения к потерям минеральных богатств.

Значительны потери и при транспортировке добытого или уже переработанного сырья. Общеизвестны потери при перевозках нефти и нефтепродуктов (утечка, аварии, использование загряз­ненных другими продуктами цистерн), каменного угля, цемента, минеральных удобрений (просыпаются в щели вагонов, выдуваются ветром на открытых платформах, теряются при разгрузках) и т.д.

Для решения проблемы обеспечения минеральным сырьем необходимы действенные меры по его охране. Охрана этого невозобновляющегося природного ресурса должна пойти по пути рационального, экономного использования, с тем чтобы его запасы в биосфере как можно дольше не истощались. Для этого необхо­димо прежде всего свести до минимума потери сырья при его добыче, обработке и транспортировке.

Для сокращения потерь при транспортировке очень эффективен переход к использованию трубопроводов и контейнеров. Газо- и нефтепроводы должны постепенно вытеснить другие средства доставки газа и нефти по суше. Многокилометровые газопроводы и нефтепроводы уже сегодня соединяют Западную Сибирь, Центр европейской части России и Западную Европу.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ис­копаемых имеет использование вторичного сырья, в частности металлолома. Так, 100 млн. Т. металлолома позволяют сэкономить 200 млн. т руды, 130 млн. т угля, 40 млн. т топлива. Среди мер охраны минерального сырья следует упомянуть его замену синтетически­ми материалами. Металлы с успехом заменяются пластмассами, и это направление сохранения сырья будет развиваться и дальше.

Позитивный эффект в охране минеральных ресурсов может быть достигнут путем повышения мощности машин и оборудова­ния при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотреблении и снижении стоимости на единицу конеч­ного полезного продукта. Уменьшение металлоемкости и энергетических затрат ¾ это одновременно и борьба за охрану недр.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

Потребность в энергии ¾ одна из основных жизненных потреб­ностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятель­ности современного сложноорганизованного человеческого общества, но и для физического существования отдельного человеческого организма. По данным, приводимым Н.С. Работновым, для под­держания жизни человеку требуется примерно 3 тыс. килокалорий в сутки. Около десяти процентов потребной энергии человеку обеспе­чивают продукты питания, остальную ¾ промышленная энергетика. Ускорение темпов научно-технического прогресса и развитие материального производства сопряжены со значительным ростом затрат энергии. Поэтому развитие энергетики представляется од­ним из важнейших условий экономического роста современного общества.

Долгое время энергетической базой служило ископаемое топ­ливо, запасы которого неизменно сокращались. Поэтому в по­следнее время задача поиска новых источников энергии ¾ одна из наиболее актуальных задач современности.

Непрерывный рост потребления энергии ставит перед челове­чеством проблему поиска новых ее источников. Сюда следует от­нести геотермальную, солнечную, ветровую и термоядерную энер­гии, гидроэнергию.

Теплоэнергетика. Основным источником энергии в России и странах бывшего СССР является тепловая энергия, получаемая от сгорания органического топлива ¾ угля, нефти, газа, торфа горю­чих сланцев.

Нефть, а также ее тяжелые фракции (мазут) широко использу­ются в качестве топлива. Однако перспективы применения данно­го вида топлива выглядят сомнительными по двум причинам. Во-первых, нефть ни при каких условиях не может быть отнесена к разряду «экологически чистых» источников энергии. Во-вторых, ее запасы (в том числе и неразведанные) ограничены.

Газ как топливо используется также очень широко. Запасы его хотя и велики, но тоже небезграничны. Сегодня известны способы извлечения из газа некоторых химических веществ, в том числе во­дорода, который в будущем может быть использован как универ­сальное «чистое» топливо, не дающее какого-либо загрязнения.

Уголь имеет не меньшее значение в тепловой энергетике чем нефть и газ. Он используется так же как топливо в виде кокса по­лучаемого в результате нагревания каменного угля без доступа воздуха до температуры 950¾1050°С. В настоящее время у нас в стране разработан способ наиболее полного использования угля путем его ожижения.

Гидроэнергетика. Энергия гидроэлектростанций безвредна для окружающей среды. Однако само по себе строительство водохра­нилищ на равнинах чревато отрицательными последствиями, наиболее существенным из которых является затопление обшир­ных полезных (сельскохозяйственных и др.) земельных угодий.

Особенно остро стоит вопрос о мелководных зонах водохрани­лищ, которые при изменении уровня воды то осушаются, то затоп­ляются, что затрудняет их использование. На некоторых водохра­нилищах такие зоны занимают 40% от всей их площади. За последнее время в проектах новых равнинных водохранилищ предусматрива­ется отсечение мелководий от основного ложа водохранилища дам­бами, что сохранит значительные площади земель от затопления.

Атомная и термоядерная энергия. Долгое время решение про­блемы энергетического кризиса связывали преимущественно с развитием атомной, а в перспективе ¾ термоядерной энергетики, последняя из которых с современной точки зрения обладает практически неисчерпаемыми топливными ресурсами. Принято было считать, что одним из важнейших преимуществ атомной энергетики является ее «экологическая чистота». Действительно, при бла­гоприятных условиях ядерные электростанции дают значительно меньше вредных выбросов, чем электростанции, работающие на органическом топливе.

Однако в последние десятилетия отношение к данному виду энергетики существенно изменилось, что нашло отражение и в публикациях специалистов-экологов. Так, В.А. Красилов в своей книге «Охрана природы: принципы, проблемы, приоритеты», го­воря об оптимальной структуре энергетики, отводит ее атомной разновидности 0% от общего производства энергии. Против строи­тельства новых атомных электростанций и в поддержку закрытия уже действующих выступают сегодня многочисленные общест­венные организации и инициативные группы. Столь негативная оценка роли атомной энергетики в жизни общества связана преж­де всего с опасениями в отношении негативных последствий ава­рий на ядерных объектах, которые приводят к серьезным утечкам радиоактивных материалов и отходов производства. Позиции атомной энергетики были серьезно подорваны инцидентами на Чернобыльской атомной станции (1986 г.) и на обогатительном предприятии в Японии (1999 г.), последствия которых привели к нагнетанию в обществе истерии и страха перед возможными в бу­дущем еще более серьезными катастрофами. Следует отметить, однако, что в обоих упомянутых случаях главными причинами трагедий стали ошибки людей: обслуживающего персонала стан­ции и рабочих перерабатывающего предприятия. В то же время известны многочисленные примеры надежной работы техники, когда автоматизированные системы защиты атомных реакторов осуществляли их аварийное отключение без каких-либо последст­вий для людей и окружающей среды в целом.

Если будущее земной ядерной энергетики выглядит сегодня достаточно туманным, то ее космические перспективы более оче­видны. В будущем, при хозяйственном (как и любом другом) ос­воении планет Солнечной системы, их спутников, а также асте­роидов, потребуется значительное количество надежных энерге­тических установок, способных работать длительное время в ав­тономном режиме. В условиях дефицита солнечного излучения, химических и иных неатомных источников энергии ядерное топ­ливо может оказаться если небезальтернативным, то, по крайней мере, наиболее эффективным энергетическим сырьем.

Геотермальная энергетика. Запасы тепла в глубинах земных недр практически неистощимы, и использование его с позиций охраны окружающей среды весьма перспективно. Температура скальных пород с заглублением на 1 км повышается на 13,8°С и на глубине 10 км достигает 140¾150°С. Известно, что во многих районах уже на глубине 3 км температура пород достигает 100°С и больше.

В настоящее время в некоторых странах мира ¾ России, США, Японии, Италии, Исландии и др. ¾ используют тепло горячих ис­точников для выработки электроэнергии, отопления зданий, по­догрева теплиц и парников.

Электростанции строят в районах вулканической активности. Получаемая от них электроэнергия самая дешевая по сравнению с другими электростанциями. Однако коэффициент полезного действия геотермальных электростанций невысок из-за низкой температуры воды, поступающей из недр на поверхность.

Эксплуатация геотермальных вод требует решения вопроса сброса и захоронения отработанных минерализованных вод, по­скольку они могут оказать вредное влияние на окружающую среду.

Энергия Солнца. Этот вид энергии признается одним из наибо­лее экологически «чистых» и перспективных.

Преимущества солнечной энергии состоят в ее доступности, неисчерпаемости, отсутствии побочных, загрязняющих среду продуктов. К недостаткам следует отнести низкую плотность и прерывистость поступления на поверхность Земли, связанную с чередованием дня и ночи, зимы и лета, погодными изменениями.

В настоящее время солнечная энергия используется в ограни­ченных масштабах в жилых и других зданиях. Наиболее освоены устанавливаемые на крышах солнечные батареи, обеспечивающие дешевую горячую воду для бытовых нужд. Более 1 млн. таких на­гревательных приборов установлено в России, Японии, Австра­лии и других странах.

В настоящее время учеными разрабатываются пути и способы использования солнечной энергии для промышленных нужд, вплоть до создания станций в космосе. Вопрос этот очень слож­ный, и решение его возможно лишь в далекой перспективе.

Энергия ветра, морских течений и волн. Оба эти источника энер­гии «чистые», использование их не загрязняет окружающую среду. Эти источники давно начали использоваться, эксплуатация их расширяется и будет расширяться в дальнейшем. Однако пока до­ля этих источников в энергоснабжении незначительна.

Необходима реализация комплексной программы использова­ния разных видов энергии, включающей в себя развитие новых технологий, не загрязняющих биосферу. При этом главные и пер­спективные направления в энергетике ¾ это солнечная, атомная, а в отдаленной перспективе ¾ термоядерная энергетика.