Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Энергоресурсы: прогнозы и реальность

Левинзон С. В.,

3.3.Минеральные ресурсы и полезные ископаемые

Природные минералы становятся ресурсами лишь после того, как освоена их добыча и применение в промышленности, хозяйстве. Размещение минеральных ресурсов на планете неравномерно и в большей степени связано с тектоническим строением. Ежегодно открываются и разрабатываются все новые залежи минералов. 

Больше всего запасов содержится в горных районах. В последнее время активно ведется разработка залежей минералов на дне океанов и морей. 

  Виды минеральных ресурсов Земли. Единой классификации минеральных ресурсов нет. Существует достаточно условная классификация по видам использования[3.39].

- Горючие топливо -энергетические: нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды. 
 Рудные: 
- руды цветных металлов: алюминий, медь, никель, свинец, кобальт, цинк, олово, сурьма, молибден, ртуть; 
- горно-химические: апатиты, соли, фосфориты, сера, бор, бром, йод; 
- руды редких и драгоценных металлов: серебро, золото; 
- драгоценные и поделочные камни. 
 Нерудные: 
- индустриальное сырье: тальк, кварц, асбест, графит, слюда; 
- строительные материалы: мрамор, сланец, туф, базальт, гранит; 
- Гидроминеральные: пресные и минерализованные воды. 

 Существует  и другая  классификация видов минеральных ресурсов:-Жидкие (нефть, минеральные воды); 
- Твердые (руды, соли, уголь, гранит, мрамор); 
- Газообразные (горючие газы, метан, гелий). 

Минеральные ресурсы – основа современной индустрии и научно-технического прогресса. Огромное значение имеют топливные ресурсы. Они имеют осадочное происхождение и чаще всего располагаются на древних тектонических платформах. В мире 60% топливных минеральных ресурсов приходится на долю угля, 15% - природный газ, 12% - нефть. Все остальное – это доля торфа, горючих сланцев и прочих минералов  [3.39].      

Соотношение разведанных запасов минеральных ресурсов и размеров их использования  составляют ресурсообеспеченность любой  страны. Эта величина измеряется количеством лет, на которое должно хватить этих самых запасов. В мире только несколько стран, обладающих значительными запасами полезных ископаемых.

Минеральные ресурсы распределены на планете весьма неравномерно. Железа больше всего добывают в России и Украине. ЮАР и Австралия богаты марганцевыми рудами. Никеля больше всего добывают в России, кобальт – в Конго и Замбии, вольфрам и молибден – в США и Канаде. Медью богаты Чили, США и Перу, в Австралии много цинка, а Китай и Индонезия лидируют по запасам олова. 

Минеральные ресурсы относятся к не возобновляемым природным запасам нашей планеты. Именно поэтому главная проблема - истощение мировых запасов полезных ископаемых. 

Чтобы рационально использовать минеральные ресурсы планеты, постоянно работать  над совершенствованием способов добычи и переработки всех полезных ископаемых. Важно не только добыть как можно больше минерального сырья, но и использовать их по максимуму, и позаботиться о полной утилизации отходов. 

С целью сохранения запасов минерального сырья разрабатывают синтетические материалы – аналоги, которыми можно заменить наиболее дефицитные ископаемые. Чтобы создать потенциальные запасы минеральных ресурсов, большое внимание уделяют геологической разведке. 

Топливные ресурсы ( уголь, нефть и газ)  нами  рассмотрены ранее. Остановимся на рудных полезных ископаемых Что касается топливных ресурсов, то  простой подсчет показывает, что на долю США, России и Китая приходится более 1/2 всех мировых разведанных запасов углей, на долю Саудовской Аравии, Канады и Ирана - 2/5 мировых запасов нефти, а на долю России, Ирана и Катара - почти 1/2 запасов природного газа. Конечно, особо выделим и страны-лидеры, "золотых медалистов", - США, Саудовскую Аравию и Россию [3.40].

   Рудные (металлические) полезные ископаемые более распространены в земной коре, чем топливные. Это объясняется тем, что генетически они связаны не только с осадочными отложениями, но и с кристаллическими породами.    Для рудных ресурсов так же,  как и  для топливных, характерно поясное распространение. При оценке руд черных и цветных металлов учитываются  некоторые их особенности. А именно:

- что их разведанные запасы редко составляют сотни и десятки миллиардов тонн, а обычно исчисляются миллиардами, десятками миллионов и миллионами тонн;

- что содержание полезного компонента в этих рудах может варьироваться от 1% и менее до 60-70%.  При низком содержании их запасы оценивают не по руде, а по полезному компоненту;

- что сам набор рудных ресурсов значительно шире, чем топливных: их насчитывается примерно 35.

 Всех видов руд достаточно большое количество - железные, марганцевые, хромовые, легирующих металлов - титановые, ванадиевые, никелевые, кобальтовые, цветных и легких металлов - алюминиевые, магниевые, медные, свинцовые, цинковые, висмутовые, благородных металлов - золота, серебра, платины.  Поэтому рассмотрим в качестве примеров железные руды и бокситы- главное сырьё для произодства алюминия.

 Общие ресурсы  железных руд в мире составляют 350 млрд. тонн и сосредоточены они преимущественно в Северной, Латинской Америке, зарубежной Азии, странах бывшего СССР. Разведанные запасы оценивают в 165 млрд. т. и известны они примерно в 100 странах, но при этом наблюдается сильное преобладание всего нескольких из них.  Здесь в состав первой пятерки входят Россия, Бразилия, Австралия, Украина, Китай. При этом России принадлежит первое место - 33 млрд. т, или 20% мировых запасов, которые концентрируются прежде всего в Курской магнитной аномалии и еще в нескольких уникальных и крупных по размерам бассейнах. В запасах Австралии доминирует бассейн Хаммерсли на северо-западе этой страны, Украины — Криворожский [3.41].

 Бокситы также очень широко распространены в земной коре. Разведанные запасы бокситов составляют 20 млрд. т. В число главных бокситоносных провинций мира входят Гвинейская в Африке (более 1/3 всех разведанных запасов), Северная в Австралии, Карибская в Центральной Америке, Средиземноморская в Европе.

 К металлическим относят и ресурсы урана, тоже широко распространенные в земной коре. Однако экономически выгодно разрабатывать только те его месторождения, которые содержат не менее 0,1% полезного компонента: в таком случае 1 кг. урановых концентратов обходится менее чем в 80 долл. Разведанные запасы урана, доступные для извлечения по такой цене, составляют 3,5 млн. т., а в первую пятерку стран в этом случае входят Австралия, Казахстан, Канада, ЮАР и Бразилия.

  Разведанные запасы минеральных ресурсов значительно отличаются от того, являются ли  страны экономически развитыми или развивающимися. По сведениям [3.41]  эта цифра колеблется от десятков до нескольких сотен лет.

Руды тяжелых цветных металлов содержат значительно меньше полезного компонента. Так, содержание меди в рудах обычно составляет менее 5%. Крупнейшие страны-разработчики медных руд - это Чили (36% мировой добычи), США, Перу, КНР, Австралия, Россия, Индонезия (всего около 50 стран) [3.42].

  По запасам и добыче остальных минеральных ресурсов ведущие позиции занимает небольшой спектр стран. Так,  более 70% мировой добычи марганца сосредоточено в Китае, ЮАР, Австралии, Габоне, Казахстане и Индии;

-хрома - в ЮАР, Казахстане, Индии, Зимбабве, Финляндии;

- свинца - в Австралии, Китае, США, Перу, Канаде;

-цинка -  в КНР, Австралии, Перу, Канаде, США, Мексике;

-олова - в КНР, Перу, Индонезии, Бразилии, Боливии, Австралии, Малайзии, России;

- никеля -  в России (25% мировой добычи), Канаде, Австралии, Индонезии, Франции (Новой Каледонии), Колумбии;

- кобальта - в ДРК (53% мировой добычи), Канаде, Китае, России, Замбии;

- вольфрама -  в Китае (85% мировой добычи), России, Канаде, Австрии.

 Среди нерудного сырья следует выделить химическое сырье: фосфориты, апатиты, соли, серу. Фосфориты добываются почти в 30 странах мира, среди которых лидируют США, Китай, Марокко, Тунис. По добыче натриевой соли выделяются США, Китай, Германия, Индия, Канада;  калийной соли - Канада, Беларусь, Германия, Россия, Израиль.

    В  Европе ,кроме нефти, угля и газа, имеются многие виды минерального сырья: металлоруды (железо, свинец, цинк, бокситы, золото, ртуть), калийные соли, самородная сера, мрамор и другие виды полезных ископаемых. Однако эти многочисленные и разнообразные по профилю месторождения в целом не обеспечивают потребности региона в важнейших видах энергоносителей и металлических руд. Поэтому местная экономика в большой степени зависит от их импорта. 

             В целом Западная Европа обеспечена минеральным сырьем намного хуже, чем Северная Америка, что и определяет более скромное значение добывающей промышленности, чем в США и Канаде и большую зависимость промышленности от импорта минерального сырья из других регионов мира. Около половины потребляемых энергоносителей импортируется. Лишь Норвегия, Великобритания и Нидерланды хорошо обеспечены энергоресурсами.

 Страны Западной Европы производят 1/5 электроэнергии мира, однако в этом отношении они сильно отстают от США из-за невысокого развития электроэнергетики в Португалии, Испании, Греции, Ирландии (хотя Норвегия занимает первое место в мире по производству электроэнергии на душу населения). 

Цветная металлургия Западной Европы широко использует концентраты руд из Африки Америки, и лишь ее важнейшая отрасль -производство алюминия (3,3 млн. т . первичного металла) - примерно наполовину опирается на местное сырье: в Греции ежегодно добывается более 2 млн. т. бокситов. Первые страны по выплавке алюминия - Норвегия (0,9 млн. т.) и Германия (0,6 млн. т.). Крупное производство рафинированных свинца, цинка, меди имеется в Германии, Великобритании, Франции, Бельгии; олова - в Великобритании [3.43].

  Природные ресурсы Европы можно свести в следующую таблицу (табл.3.14 ) [3.44].
Таблица 3. 14. Природные ресурсы стран Европы

В России      к  группе цветных металлов относят медь, свинец, цинк, алюминий, титан, хром, никель, кобальт, магний, олово. Медь является вторым по значимости металлом. Главное ее производство -  использование в электротехнике.    Из благородных металлов наибольшее значение имеют платина, золото, серебро; меньшее - металлы платиновой группы (палладий, иридий, родий, рутений, осмий) [3.45].

 В группу редкоземельных металлов входят иттрий, лантан и лантаноиды (семейство из 14 химических элементов с атомным номером 85-71). Иттрий используется как легирующая добавка ко многим сплавам, применяемым в радиотехнике. Окись лантана используется в оптических стеклах и является лазерным материалом. 

Наиболее важными представителями химического и агрохимического сырья являются сера, соли, фосфориты и апатиты, плавиковый шпат. Ныне в мире вносится в почву более 120 млн. т. искусственных удобрений. Из серы также изготовляют серную кислоту. Из каменной соли (хлорид натрия) получают едкий натр, соду, хлорную известь и соляную кислоту. Техническим и огнеупорным сырьем являются графит, пьезокварц, асбест, магнезит, слюда, технические алмазы, глины и т.д. 

Россия имеет большие запасы минеральных ресурсов, включая медь, плавиковый шпат, железную руду, алмаз, известь, золото, природный газ, соединения магния и металлов, кобальт, алюминий, асбест, мышьяк, кадмий, уголь, цемент, бор, бокситы, ванадий, олово, вольфрам, поташ, серу, кремний, рений, сталь, чугун, никель, палладий, фосфат, нефть, азот, торф и т.д.Большинство металлов находятся на Урале и в Сибири. 1/6 часть залежей железной руды мира сосредоточена в Курской магнитной аномалии. На Урале и Кольском полуострове находятся крупнейшие месторождения меди.

 Апатитовая руда является важным источником фосфатного сырья в России. 90% запасов апатита находятся в Хибинских месторождениях, а еще 6% залежей могут быть в Ковдоре. 8% мировых потребностей в уране удовлетворяется за счет России, которая содержит около 10% запасов этого минерала на Земле. 4,3% производства магния во всем мире формируется за счет РФ и 22% мировых запасов титана добывается в стране [3.46].

    Россия обладает огромными запасами платины и является ведущим производителем палладия. Она обеспечивает 17% производства никеля в мире. Россия в настоящее время сталкивается с рядом препятствий в непрерывном развитии своих минеральных ресурсов, хотя у нее есть достаточное количество запасов полезных ископаемых для внутреннего использования и экспорта. Ключевые вопросы включают в себя нехватку средств для изучения новых месторождений, наличие низкого содержания металлов в руде и трудности в доступе к отдаленным районам. Существует насущная необходимость в разработке новых технологий для извлечения полезных побочных продуктов из минеральных руд и снижения потерь полезных ископаемых при добыче.

  Россия является одной из богатейших по наличию природных ресурсов стран мира. РФ обладает огромным и разнообразным по видовому составу (более 200 видов) природно-ресурсным потенциалом. По объему и многообразию природных ресурсов России практически нет равных в мире. По расчетам ученых, железной руды, калийных солей и фосфатного сырья РФ обеспечена на 2–3 столетия. Россия также богата бокситами, никелем, оловом, золотом, алмазами, платиной, свинцом, цинком. Многие из этих ресурсов находятся в Сибири, где большие расстояния, слабая населённость, суровый климат и многолетняя мерзлота создают значительные трудности для экономически эффективной добычи и транспортировки сырья к местам переработки и потребления

Отличительной чертой минерально-сырьевой базы России является ее комплексность – она включает в себя практически все виды полезных ископаемых.  Россия, наряду с Канадой, США, Австралией, ЮАР, Францией, Нигером является крупным производителем и экспортером обогащенного урана. Основные месторождения расположены в Восточной Сибири, Северном районе и др. [3.47].  Подробнее о полезных ископаемых - в [3.48].

В Германии. Развита добыча калийной и каменной соли. Есть незначительные залежи урана, но с 1980 г. его добыча приостановлена. Так же незначительны запасы железной руды (южнее Ганновера) и цветных металлов. Но их залежи практически исчерпаны, поэтому решающего значения для экономики не имеют. Зато запасы строительных ресурсов используются в промышленном масштабе. Помимо этого, в ФРГ есть месторождения железной руды, а также цветных металлов.

В прошлом леса и значительные ресурсы рудных и нерудных полезных ископаемых способствовали их раннему заселению и хозяйственному освоению страны [3.49,3.50].

О минеральных ресурсах США. Одной из важных предпосылок высокого экономического развития США  является наличие полезных ископаемых. По запасам многих из них страна занимает ведущее место в мире. Например, по сравнению со странами запада США занимают первое место по запасам, урана, железной руды, молибденовой руды, фосфоритов, серы. И хотя многие месторождения уже исчерпаны, но до сих пор продолжают оказывать большое влияние на хозяйствo страны[3.51].

В то же время в США отсутствуют стратегически важные для развития наукоёмких отраслей никель, кобальт, вольфрам, марганец, хром, ниобий, тантал, платина, алмаз. США полностью обеспечены 22 видами минерального сырья, остальные вынуждены завозить. Это лишь одна сторона медали. Другая в том, что 2/3 земель США - находится в частных владениях. Поэтому поиск и разведка полезных ископаемых затруднены. 

  Исходя, из геологического строения можно предполагать, что в недрах США имеется многое из недостающих видов. Известно, что США, как и любая другая страна, оставляет часть минеральных ресурсов в резерве. Запасы  месторождений фосфатов оцениваются в 4,4 млрд. т. 

На юге Канадского докембрийского щита  имеются  большие запасы железной руды, молибдена, урана.  В  находящейся  на Западе альпийской части щита  залегают медь, серебро, золото, полиметаллы. В рапе (рассолах) соляных озёр пустынного Запада встречаются щелочные элементы, в частности, литий. 
 Таблица 3.15. Обобщённая таблица  минеральных ресурсов США

 Железорудную базу представляют месторождения штатов Миннесота и Мичиган. Первый дает 70% общенациональной добычи, второй - 21%. США богаты железными рудами. Основная их часть состоит из высококачественных гепатитов с содержанием железа 50-55%. Но добываться они начали с середины 19 века, поэтому многие месторождения истощены.     Недостающее количество восполняется привозом природно - богатой руды из Бразилии, Либерии, Венесуэлы, окатышей - из Канады. 

Руды цветных металлов добываются в районе Кордильер. Пояс Скалистых Гор особенно выделяется по запасам молибдена (Колорадо, Юта, Нью-Мексико). Район добычи меди находится на плато Колорадо, золота - Большой Бассейн.  Из-за истощённости многих наблюдается значительная зависимость от поставок минерального сырья из других стран.