Природопользование

it»держит определенное количество распространенных металлов.

Распространенные металлы обычно образуют кимические соединения с наиболее распространенными в №мной коре химическими элементами - кремнием и мниородом. Примерами таких соединений являются Ч'ппат Mg3Al2Si3O3, магнетит РезСч, магнезит MgCC«3. П'мотря на доступность руд распространенных ". ишлов, переработка их требует высокоразвитых i «• ч пологий и значительных затрат энергии.

Алюминий, третий по распространенности в земной поре элемент (после кремния и кислорода). Наиболее и рунные месторождения бокситов (сырья для производства алюминия) имеют осадочное происхождение и сосредоточены в Гвинее, Австралии, Камеруне, Бразилии, Индии, Ямайке. Разработка Покситов ведется в 22 странах мира. Бокситы формируются, в основном, в специфических условиях фонического выветривания, если они и встречаются в

 

районах умеренного климата, то в период их образован климат этих мест был тропическим.  На формировани бокситов    существенное влияние оказывают дожди топография местности, температура воздуха, кислотное вод. Исходные породы, из которых образуются бокси~ могут иметь различный состав.

Выплавка     алюминия     требует     значительно количества  электроэнергии:  на  производство  тонн алюминия расходуется энергия, эквивалентная  тепло сгорания 7 т угля. В США на алюминиевую промыш ленность расходуется около 3% производимой в стран энергии.   Производство   алюминия   требует   новы технологических решений, однако, очевидно всегда буде дорогостоящим и энергоемким.

Второй по распространенности металл земной коры -железо. Доля его потребления среди других металлов составляет 95%. Значительную часть редких металлов (никель, хром, молибден и пр.) добавляют к железу в1 качестве легирующих добавок для получения высокосортных сталей. Выплавка железа из окисных руд представляет собой процесс восстановления. В качестве! восстанавливающего агента используют углерод (обычно в виде кокса), который взаимодействует с оксидом железа при высокой температуре с образованием железа и диоксида углерода.

Осадочные железно-рудные месторождения составляют основу современного производства железа и потенциальных ресурсов. Главными минералами осадочных руд являются гематит и гетит. Если сегодня мировое потребление железа составляет менее 109 т, то даже с ростом потребления пройдет несколько столетий, пока запасы железа истощатся настолько, что возникнут проблемы. Крупные месторождения железных руд находятся в Канаде, США, Бразилии, России, Украине, Индии.

Марганцевые   руды      широко   используют   для производства стали. Наиболее крупные месторождения них руд расположены на Украине, в ЮАР, Габоне, \ in гралии, Бразилии. Огромные запасы сосредоточены в шо-марганцевых  конкрециях  на  дне  Мирового ша.

Распространенность элемента в земной коре пропорциональна его запасам, доступным для человека. Добыча руд не ограничивает использование распространенных металлов. Обычно не возникает Проблем с технологиями извлечения распространенных металлов. Исключение составляет технология мрмичводства алюминия, но и эти трудности могут быть решены.

Редкие   металлы   представляют   собой   группу ментов, которые    ускорили развитие технологий получения и передачи электроэнергии, телевидения, \ имолето-  и     ракетостроения,  радио  и  пр.  Такие привычные металлы как медь, цинк, свинец, никель i <■<• химически редки и находятся в одном ряду с золотом, серебром,  платиной.  Редкие  металлы  не  образуют собственных минералов в горных породах, а входят в их "< i авы в виде примесей, замещая    часть атомов распространенных элементов. Так в полевых шпатах Нинец может замещать атомы калия, атомы никеля могут шмещать атомы магния в оливине Mg2SiO4. He более десятой доли процента редких металлов приходится на рудные    минералы,    которые    можно    обогащать. Месторождения редких минералов в зависимости от состава и свойств можно разделить на три группы:

• сульфидные минералы (включают, например, медь^ 
  свинец, цинк);
• самородные металлы (золото, платина);

- оксиды   и   силикатные   минералы   (включают, 
например, вольфрам, тантал, олово, бериллий, уран).

Недостаток редких металлов ощущают уже сегодня и в переработку вовлекают отвалы и хвосты бывших горнодобывающих производств.

Одним из наиболее важных для промышленности редких металлов является медь, которая добывается человеком с конца IV тысячелетия до н. э. Ее руды отличаются крайне низкой концентрацией. Разрабатываются месторождения с содержанием Си до 0,5%, а руды с содержанием меди 2 - 3% считаются богатыми. Основная часть запасов медной руды находится в Чили (120 млн.т), США (90 млн.т), СНГ (54 млн.т). Предполагают, что к 2000 г. из недр будет извлечено около 70% современного медно-рудного потенциала.

Олово известно с начала «бронзового века». Его концентрация в земной коре не велика и руды, содержащие Sn 1%, считаются богатыми. Основные месторождения расположены в Бразилии, Боливии, Юго-Восточной Азии. По прогнозам к 2000 г. известные запасы иссякнут и в оборот поступят «хвосты» обогатительных фабрик.

Вольфрам, как и олово, с которым он часто встречается, содержит руда в концентрациях до 1 %. Большая часть запасов находится в Южной Корее, Канаде, США, Турции, Австралии. По прогнозам запасы вольфрама будут исчерпаны к 2000 г( виней и цинк обычно встречаются в рудах совместно с фугими элементами, образуя полиметаллические руды. Наиболее крупные запасы находятся в США, Канаде, Австралии.

Уверенности в удовлетворении потребности чпкшечества в редких металлах в будущем нет. Это обусловлено тем, что известные месторождения не m пики, а для многих редких металлов не известны и Месторождения низкосортных руд. Например, для серебра, вольфрама, ртути альтернативных источников »мрья нет. Кроме того, наращивание темпов потребления редких металлов часто происходит без учета того, что эти Метшшы «редкие».

Неметаллические руды

Среди неметаллических полезных ископаемых in и можно выделить с учетом области применения две i р\ мпы:

полезные ископаемые, используемые для агрохимических целей, в основном, в виде удобрений и в качестве сырья для химической промышленности;

материалы для строительной отрасли.

Без удобрений невозможно увеличение производства продуктов питания, что необходимо для удовлетворения пшребностей растущего населения Земли. Растению для роста необходимо большое количество различных химических элементов, которые должны находиться в Почве в доступной ему форме. Например, большинство Почв содержит более 1% необходимого калия, в виде ш растворимых силикатов типа полевых шпатов и моному недоступных растениям. Для улучшения i корости роста   растений калий вносят в почву в виделегкорастворимых соединений сульфата (K2SO4) илш хлорида (КС1).  К ресурсам     удобрений  относятс^ содержащие   необходимые   для   растений   элементы, растворимые соединения или минералы, которые после| обработки превращаются в растворимые разновидности Наиболее важные   удобрения - фосфорные, калийные, азотные. Их вносят в почву в соотношении примерно| 1 : 1,5:3.

Нитраты относятся к хорошо растворимым солям Практически единственное известное, имеющей промышленное значение, месторождение нитрато^ находится в почвах пустыни Акатама (Чили), где фактически нет дождей. Большинство соединений азота, вносимых в почву в качестве удобрений (NaNC^, NH4NO3 и др.), получают искусственно на химических заводах, используя в качестве источника N азот, извлекаемый из атмосферы.

Калий является широко распространенным элементом, большая часть которого сосредоточена в практически нерастворимых силикатных минералах. В качестве удобрений используют растворимые минералы калия - морские эвапориты, образующиеся в результате накопления солей при испарении морской воды. Доля КС1 в общей массе растворенных в морской воде твердых веществ составляет 2,11%. В большинстве эвапоритных толщ встречаются сильвин (КС1) и карналлит (КС1 х MgCb х 6Н2О), в которых заключена основная часть используемых мировых запасов калия.

Наиболее крупные месторождения эвапоритов находятся в России (залив Кара-Богаз-Гол), Германии, США, Канаде. В провинциях Саскачеван (Канада) и в ближайших к ней штатах США (Северная Дакота и Монтана) открыты огромные запасы калийных солей 4030% мировой добычи приходится на самородную

■Коло 37500 млн.т), доступных современным методам i ириСютки. Эвапориты не обнаружены пока только на континентах - Австралии и Антарктиде. Учитывая, практически    неисчерпаемым    потенциальным ШЮурсом являются соли, растворенные в морской воде, в иПтримом будущем спрос на калийные удобрения будет удонлстворен.

Единственным распространенным минералом ./"" фора является апатит Са5(РО4)з(ОН). Этот минерал t ииИорастворим и для получения усваиваемых |iiu гениями форм его обычно обрабатывают си ч'.тленными кислотами, чаще всего серной, превращая и in кое удобрение, как суперфосфат.

\\ небольших количествах апатит встречается во Многих горных породах - изверженных, метаморфи-Щских, осадочных. Большая часть современной мировой доомчи и почти все известные запасы связаны с морскими осадочными месторождениями апатита.    В

оящее время они обеспечивают около 82% мирового

miiрсбления фосфора. В России крупное месторождение Шйтита в изверженных породах находится на Кольском и.шуострове. Известны крупные месторождения в ЮАР, Марокко, США, Бразилии.

( 'ера сама не является удобрением, но примерно 40% Мировой    продукции    используют    для    получения оуиерфосфата и сульфата аммония. Крупный потребитель поры - химическая промышленность, причем большая ее чисть идет на производство инсектицидов и фунгицидов i Hi борьбы с болезнями растений. Сера является широко распространенным    элементом.    В    морской    воде содержится огромное количество сульфатов, гигантские ншпоритные месторождения - громадные ресурсы CaSC>4. Полоесеру. В качестве источника серы используют кислые газь! в первую очередь, H2S, содержащийся в природном газе

Запасы    самородной серы не велики, но pecj сульфидных и сульфатных руд огромны. Развиваютс технологии    получения    серы    из    альтернативн источников, например, использование отходящих газо: тепловых электростанций, работающих на угле.

К неметалическим полезным ископаемым, прим< няемым главным образом в качестве химического сь следует  отнести  в  первую   очередь   галит  (NaCl) Огромные запасы соли сосредоточены в морской воде и морских эвапоритах. На суше запасы соли встречаются повсеместно - в Европе, Южной Америке, России Среднем Востоке, США.   Соль является ингредиентом питания,   значительную   ее   часть   используют химической промышленности для производства хлора и! соды (ТМагСОз), для коммунальных нужд.

Среди других видов химического сырья важное значение имеют: ЫагСОз - для производства бумаги] мыла, моющих средств, обработки воды; Na2SO4 - для получения картона, моющих средств, добавок в дубильные и красящие вещества; ЫагВ^ х ЮН2О (бура! и другие бораты используют в производстве стекла, мыла, моющих средств, антисептиков. Перечисленные минералы образуются путем осаждения из озерной воды) и неморских эвапоритных отложений. Все они достаточно) широко распространены.

Среди других видов минерального сырья следует назвать абразивные материалы, исключительно важные для обработки твердых сплавов. Алмаз, как самый твердый из всех природных веществ, представляет собой наиболее значимый ресурс. Образование алмазоносных мнрод - кимберлитов связано с процессами, идущими на Лшн.пшх глубинах (не менее 150 км).    Кимберлиты иыкодят в виде узких трубок, диаметр которых часто не превышает 50 м. Причины формирования и размещения мшберлитовых трубок неясны. Известно множество нимбсрлитовых трубок, но далеко не  все из  них мимиюносны.   Богатейшие запасы алмазов находятся в Африке (прежде всего в ЮАР, затем Танзания, Лесото, (мир, Намибия, Боствана). Кроме Африки,   только в Миутии (Россия) и северо-западной Австралии имеются иииОерлиты,  разработка которых рентабельна.     Из оиГчлиаемых алмазов около 20% может быть огранено, при )том бриллианты обеспечивают до 65% стоимости .шмачного производства.    Остальные 80%    добытых нимш'юв    используют в промышленных целях: про-|| июдство абразивов, резанье, штамповка.

Чппасы и возможные ресурсы алмазов велики, но дать нн полную оценку весьма трудно. В 1955 г компания Дженерал Электрик» впервые провела успешный синтез н'киических алмазов. В настоящее время в мире ежегодно > иитсзируется несколько тысяч килограммов технических •tuMii'ioB (США, Швеция, ЮАР, Япония, Россия).

по Земли, на две

из    недр разделить

Строительные материалы  - самый большой • >0ъсму    продукт,    извлекаемый 1 фоительные  материалы можн< i руины:

песок,

материалы, без обработки (исключая изменение формы), например, строительный камень гравий и т.п.;

химически, термически или

43

материалы, которые до своего применения должны 
изменены другим способом, например, глины кирпича, сырье для цемента, асбест и т.п.

Многие строительные материалы не являются редким* видами сырья и широко распространены, однако, когд^ они переходят или перерабатываются в полезную форм) стоимость их значительно возрастает. Например, еы принять стоимость известняка и сланцев, используе» для получения цемента за единицу, то после переработки в высококачественный цемент ctohmoi продукта увеличится в 50 и более раз.

Запасы большинства неметаллических полез: ископаемых значительны, а потенциальные ресурсы ещ больше. Некоторые виды сырья, например строительноп камня, настолько велики, что их количественную оц© не проводят. Исследуют возможность использов: неметаллического сырья для замены редких металлов и| других ограниченных видов сырья.

2.2. Земельные ресурсы

Площадь суши земного шара составляет 149 млн. км . Далеко не вся суша может быть освоена человеком. Качество и пригодность земли для различного хозяйственного использования существенно меняются от места к месту. На рис.2 представлена современная структура земельного фонда. Расширение площади одной из категорий может произойти лишь за счет сокращения