КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Медь была известна человеку уже в начале седьмого тысячелетия до н. э. (на Ближнем Востоке и на территории Турции). Первыми медными рудами, очевидно, были самородки, встречающиеся довольно часто. Наиболее крупный в мире самородок меди был найден в районе оз. Верхнего в США и достигал 500 т. Во втором тысячелетии до н. э. начал применяться сплав меди с оловом (бронза), на Кавказе – сплавы меди с мышьяком, а в Средней Азии – сплавы меди со свинцом. Населению Европы с давних пор были известны залежи меди на Кипре. Полагают, что от слова Кипр и возникло латинское название меди «купрум».
В начале XIX в. добыча меди во всем мире составляла около 18000 т. Россия при Петре I несколько десятилетий занимала первое место по выплавке меди.
Медь – это металл красного цвета, обладающий хорошей ковкостью, тягучестью, электропроводностью, сплавляемостью с другими металлами, легкоплавкий (температура плавления 1083º С).
ГЕОХИМИЯ. Кларк меди 0,01 %. Повышенные ее содержания наблюдаются в основных породах (1,4·10 -2 %), пониженные в гранитах (3·10 -3 %). Коэффициент концентрации меди 200. Она представлена двумя изотопами: 65 Cu и 69 Cu.
Медь – типичный халькофильный элемент и чаще всего встречается в виде сульфидов. В природных условиях она одно- и двухвалентна. Двухвалентная медь характеризуется высокой миграционной способностью в восстановительных условиях и реагирует с ионами CO -2 3 , SiO 3 2- , PO 4 3- и VO 4 3 , образуя фосфатные, карбонатные и силикатные соединения.
При базальтовом магматизме медь концентрируется в гипербазитах, образуя ликвационные и скарновые месторождения, а на поствулканическом этапе она ассоциирует с колчеданными образованиями.
МИНЕРАЛОГИЯ. В природе известно более 240 минералов меди, из которых около 200 встречаются в коре выветривания. Однако промышленное значение имеют не более 17 минералов. Главными среди них являются: самородная медь, халькопирит, борнит, кубанит, халькозин, ковеллин, энаргит, тетраэдрит, теннантит, куприт, тенорит, малахит, азурит и др.
Самородная медь (содержание Cu до 100 %) кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов кубический и додекаэдрический, образует дендриты, нитевидные, проволочные, моховидные агрегаты, порошковые выделения, конкреции, сплошные массы, цвет розоватый и медно-красный с бурой и пестрой побежалостью, твердость 2,5–3, удельная масса 8,4–8,9 г/см 3 .
Халькопирит CuFeS 2 (Cu 34,6 %). Известны две его модификации: тетраэдрическая и кубическая – высокотемпературная. Цвет минерала золотисто-желтый, часто с бурой побежалостью, блеск металлический, встречается в скарнах, ликвационных медно-никелевых, свинцово-цинковых, вольфрам-молибден-оловянных и колчеданных месторождениях, а также в медистых песчаниках и в месторождениях фосфоритов.
Борнит (по фамилии Борн) Сu 5 FeS 4 (Сu 63,3 %). Образует несколько полиморфных модификаций: тетрагональную – низкотемпературную, тригональную – метастабильную при низкой температуре, кубическую – стабильную выше 228º С. Габитус кристаллов кубический, додекаэдрический, реже октаэдрический, цвет темно-бронзовый с пестрой побежалостью, блеск металлический, твердость 3, удельная масса 5,3 г/см 3 .
Кубанит (по о. Куба) CuFe 2 S 3 (Cu 22–24 %) кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов удлиненный, толстотаблитчатый, бронзово-желтого цвета, блеск металлический, удельная масса 4,16 г/см 3 . Встречается в сульфидных медно-никелевых месторождениях с пирротином и халькопиритом в колчеданных рудах, изредка в жильных и полиметаллических месторождениях.
Халькозин Cu 2 S (Cu 79,9 %). Известны две полиморфные модификации: ромбическая – низкотемпературная и менее распространенная гексагональная – высокотемпературная. Габитус кристаллов короткопризматический, таблитчатый, дипирамидальный, цвет свинцово-серый, твердость 2,5–3, удельная масса 5,8 г/см 3 . Встречается в медных месторождениях с борнитом, халькопиритом и другими сульфидами.
Ковеллин (по фамилии Ковелли) CuS (Cu 66,5 %), кристаллизуется в гексагональной сингонии, габитус пластинчатый, агрегаты землистые, порошковые, сажистые, цвет индигово-синий до черного с радужной побежалостью, твердость 1,5–2, удельная масса 4,6 г/см 3 .
Энаргит Cu 3 AsS 4 (Cu 48,3 %) кристаллизуется в ромбической сингонии, кристаллы призматические или таблитчатые, агрегаты зернистые, цвет сероватый до железо-черного, черта серовато-черная, твердость 3,5, удельная масса 4,3–4,5 г/см 3 . Встречается в гидротермальных, обычно среднетемпературных медноколчеданных, меднопорфировых, пирит-энаргитовых, свинцово-цинковых, серебряно-медных и других месторождениях.
Тетраэдрит (по форме кристаллов) Cu 12 Sb 4 S 13 (Cu 52,3 %). Известны следующие его разновидности: серебросодержащая – фрейбергит ; ртутьсодержащая – швацит , аптонит , ртутная блеклая руда ; цинксодержащая – зандбергерит , цинковая блеклая руда ; железосодержащая – ферротетраэдрит , коппит ; никелисодержащая – фригидит , никелевая блеклая руда ; теллурсодержащая – голдфилдит ; свинецсодержащая – малиновскит и др.
Домейкит (назван по фамилии нашего земляка Игнасио Домейко) Cu 3 As (Cu 71,1 %). Известны две полиморфные модификации – кубическая и гексагональная с температурой перехода 225º С. Агрегаты плотные, почковидные и гроздьевидные, цвет серебристо-белый, серый с желтовато-бурой побежалостью, твердость 3–3,5, удельная масса 7,5 г/см 3 . Встречается в гидротермальных месторождениях в ассоциации с самородными медью и серебром, сульфидами меди и арсенидами никеля и кобальта.
ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Широкое использование меди основано на ее высокой электропроводности, химической устойчивости, ковкости и других свойствах. Она находит применение в машиностроении, химической промышленности (перегонные котлы, змеевики, трубы), электротехнике, судостроении, гравировании, выделке монет и во многих других отраслях промышленности. Так, например, в США и Великобритании на производство одного легкового автомобиля используется до 20 кг меди.
В настоящее время основная масса меди идет на изготовление сплавов, важнейшие из которых – бронзы и латуни. Бронзы состоят не только из меди и олова в различных соотношениях; в некоторые сорта добавляют свинец, цинк, фосфор, кремний и другие компоненты. Латуни состоят из сплава меди (60–80 %) с цинком (20–30 %).
Промышленные требования к рудам со временем изменяются в сторону их понижения. Так, еще в начале ХХ в. разрабатывались только богатые руды с содержанием Cu 5–15 % и более, в настоящее время при подземной разработке крупных месторождений содержание меди должно быть не менее 1 %, мелких – около 3 %, при отработке карьерами – 0,2–0,7 %, а из комплексных полиметаллических руд медь извлекается при содержании 0,1 % и более.
РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. В настоящее время ресурсы меди выявлены более чем в 90 странах. По данным Геологической службы США они оцениваются 1,6 млрд т. Основу минерально-сырьевой базы медедобывающей промышленности мира составляют месторождения трех геолого-промышленных типов: меднопорфировые; стратиформные в медистых песчаниках и сланцах; медноколчеданные и колчеданно-полиметаллические. Общие запасы меди в мире – 932,6 млн т, подтвержденные – 668,3 млн т. Основные объемы их сосредоточены в недрах Чили, США, Перу, Китая и Казахстана (табл. 5). Данные о запасах меди в России отсутствуют.
По оценке «Metals Economics Group » (MEG ) затраты на геологоразведочные работы, проведенные горнорудными компаниями на цветные и благородные металлы в мире в 1995–2000 гг., ежегодно составляли 4–5 млрд долларов США. Из них около 18–19 % приходилось на медь. В Чили основными направлениями геологоразведочных работ являлись доизучение и подготовка к освоению ранее не разрабатывавшихся месторождений, а также работы, направленные на прирост запасов действующих рудников.
К уникальным относятся месторождения с запасами меди более
5 млн т, к крупным – 5–1 млн т, средним – 1–0,2 млн т и мелким – менее 0,2 млн т.
ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО . Заводы выпускают черновую (99,0 %), рафинированную (99,6 %) и электролитическую медь (99,95 %). Производство меди в мире в 1995–2000 гг. составляло ежегодно около 10–11 млн т, причем около 45 % выпуска ее приходилось на долю двух стран – Чили и США.
Особую опасность для окружающей среды района представляет радиационное загрязнение атмосферы радоном и его короткоживущими дочерними продуктами распада, а также долгоживущими естественными радионуклидами (ЕРН), содержащимися в витающей минеральной пыли (радиоактивных аэрозолях). Радиоактивные аэрозоли поступают в воздушную среду при буровзрывных работах, при дроблении руды на обогатительных фабриках, а также при пылении отвалов, хвостохранилищ и складов готовой продукции. Имеющаяся гидравлическая связь между подземными водоносными горизонтами создает условия для проникновения в них загрязненных поверхностных вод. До начала промышленного освоения района речные воды по качеству были близки к питьевым. В водах колодцев и родников отсутствовали даже такие индикаторы техногенного загрязнения, как нитраты и нитриты. В настоящий период в них присутствуют азот аммонийный, нитраты, нитриты, ТМ, техногенная органика и нефтепродукты. Общая минерализация подземных вод увеличилась в 3 раза, содержание в них сульфатов в 5–6 раз.
Состояние и перспективы железорудной промышленности Урала.
Уральская железорудная провинция является второй в Российской Федерации по количеству запасов железных руд, которые превышают 13 млрд т. Большая их часть заключена в месторождениях ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд Свердловской области, крупнейшими из которых являются Гусевогорское и Качканарское. Руды их комплексные, главным компонентом в них является титан, попутными – ванадий, железо и фосфор в составе апатита. Содержание железа в рудах таких объектов невелико, всего 16,6%. Количество прогнозных ресурсов, локализованных на Урале, невелико; перспективы выявления новых объектов имеются лишь на севере Урала.
Бакальская группа железорудных месторождений находится на западном склоне Южного Урала в Саткинском районе Челябинской области. Суммарные запасы сырья состоянию на 1 января 2007 года составляли 994,0 млн. тонн, в том числе, сидеритов с содержанием железа в руде 28-32% - 428 млн т.
Освоение Сосновского карьера было начато в 2008 году. Общий объем запасов оценивается в 70 млн.т, планируется добывать 1,3 млн.т. Руда Теченского месторождения содержит до 50 % железа и мало примесей, т.е. она достаточно высокого качества.
Запасы и ресурсы меди в России, пространственное распределение ресурсов меди (показать на карте).
Российские балансовые запасы меди составляют 92,7 млн т; это почти в пять раз меньше, чем в недрах лидера мировой медной промышленности – Чили. По производству меди Россия занимает седьмое место в мировом рейтинге производителей горнорудной медной продукции, ежегодно обеспечивая до 4,5% добываемой в мире меди; выпуск металла в стране в семь раз меньше, чем в Чили.
Прогнозные ресурсы меди в России достигают 69 млн. т.
Ресурсный потенциал российских месторождений меди, тыс. т.:
Запасы и ресурсы меди в России, млн.т.:
Пространственное распределение запасов меди в России:
Главным источником меди в России является Норильско-Хараелахская металлогеническая зона (Красноярский край). Здесь, в Норильском рудном районе, сконцентрированы крупнейшие сульфидные медно-никелевые месторождения страны: Октябрьское, содержащее почти четверть российских запасов меди, и Талнахское (более 10%). Месторождение Октябрьское уникально; в мире среди месторождений такого типа подобных ему по объему и качеству медных руд нет. Руды Октябрьского и Талнахского месторождений в среднем содержат 1,1-1,7% меди, в «медистых» рудах ее содержание увеличивается до 2,5-4,5%, а в «богатых» (массивных) рудах – до 2,7-5,8%. В месторождениях Южного и Среднего Урала содержится около 23% запасов меди России; подавляющее большинство их относится к медно-колчеданному типу. Крупнейший из таких объектов – Гайское месторождение в Оренбургской области – заключает 4,6 млн т разведанных запасов меди при среднем содержании ее в рудах 1,3%; руды содержат также цинк (более 0,5%), кадмий, золото и серебро. Перспективы наращивания сырьевой базы меди Урала оцениваются как высокие, здесь локализовано более 3,3 млн. т прогнозных ресурсов меди категории Р1, большая часть – в медноколчеданных проявлениях.
Месторождения меди в Челябинской области и Башкирии: воздействие на окружающую среду.
Михеевское месторождение медно-порфировых руд. Расположено в Варненском р-не, открыто в 1987. Рудное тело представляет собой дайковое поле в массиве гранитоидов. В результате исследования на Михеевском месторождении выделены следующие типы руд: окисленные, рыхлые сульфидные, скальные (первичные) сульфидные. В минеральном составе окисленных руд преобладают гётит и малахит; сульфидных - пирит; реже встречается халькопирит, в верхних горизонтах присутствуют лимонит и малахит. Штокверк Михеевского месторождение имеет форму вытянутого опрокинутого конуса, что делает возможным открытый способ отработки месторождение (обеспечен низкий коэффициент вскрыши). Содержание меди в скважинах до 1,5-4,0% (ср. 0,5-0,6%). Запасы меди на Михеевском месторождение составили ок. 1,5 млн. т.
Томинское месторождение является одним из крупнейших медных месторождений в России: доказанные эксплуатационные запасы руды на месторождении достигают 331 миллион тонн. Международной независимой аналитической консультационной группой CRU месторождение включено в 50 крупнейших медных месторождений мира. На месторождении РМК планирует разработать 331 млн. тонн руды, из которой извлечь 1,5 млн. тонн меди, 31 тонна золота и 71 тонна – серебра. Содержание меди на Томинском месторождении достаточно низкое: в среднем 0,58%.
Крупные месторождения медноколчеданных руд – Учалинское, Сибайское, Подольское, Юбилейное, Ново-Учалинское, Западно-Озерное, Октябрьское – сосредоточены на территории Учалинского, Баймакского и Хайбуллинского районов Башкирского Зауралья. Месторождения медноколчеданных руд Республики Башкортостан составляют значительную часть сырьевой базы цветной металлургии Урала. Республика является одним из крупнейших производителей медных и цинковых концентратов. Доля республики в общероссийской добыче меди в концентратах составляет 10-12 %, в общеуральской – 35 %.
Запасы и ресурсный потенциал никеля в России (показать на карте).
По количеству запасов никеля Россия находится на втором месте в мире, уступая лишь Австралии; в ее недрах заключено около 14% мировых запасов металла. В то же время ресурсная база России невелика и характеризуется невысокой степенью достоверности: из 12,8 млн т прогнозных ресурсов никеля на долю наиболее достоверной категории Р1 приходится только 14,4%. Большая часть прогнозных ресурсов, в том числе более 46% ресурсов категории Р1 , локализовано в Норильско-Хараелахской металлогенической зоне на севере Красноярского края. Руды крупнейшего Октябрьского и Талнахского месторождений содержат в среднем 0,7-0,85% никеля, в богатых – 3,14-3,53%. На втором месте Имандра-Варзугская металлогеническая зона (Ждановское месторождение). Содержание никеля в рудах Ждановского месторождения невелико – 0,56%.
Ресурсный потенциал никелевых месторождений России:
Распределение балансовых запасов никеля по территории РФ:
Новохоперское месторождение никеля: экономическая оценка эффективности добычи и экологические последствия.
Еланское и Елкинское месторождение медно-никелевых руд были открыты в Воронежской области еще в 60-х годах прошлого века, но не разрабатывались в силу аграрной ценности земель Воронежской области (эталонный чернозём), сложности залегания, гидрологической опасности разработки для Азовского бассейна (угроза обмеления и загрязнения рек Хопёр и Дон) и близости Хоперского государственного природного заповедника. Конкурс на освоение месторождений завершился 22 мая 2012 года. Победителем был признан Медногорский медно-серный комбинат, который входит в холдинг Уральской горно-металлургической компании (УГМК). Проект «Воронежский никель» построен по типичной колониальной схеме, где российскому горнодобывающему предприятию отведена исключительно роль поставщика сырья на Запад. В настоящее время российская промышленность никель почти не потребляет. В настоящее время потребление никеля внутри России составляет только 23 -25 тыс. т, т.е. менее 10% от добычи - всё остальное вывозится на международный рынок. Ничтожно потребление никеля отечественной электроникой и производством катализаторов. Страна является крупнейшим экспортёром необработанного никеля - с 1994 г. его экспорт увеличился 2,2 раза.
При планировании добычи ресурсов не учтены прямые и отложенные экономические потери, в том числе связанные с выводом элитных черноземов. Годовой оборот сельскохозяйственной продукции в Воронежской области превышает 300 млн. долларов в год. По предварительным данным, производство медно-никелевого концентрата предполагает обороты на порядок меньше, при этом качество традиционной продукции Воронежской области значительно снизится. Залежи руды находятся прямо под притоком Хопра – рекой Еланью Пр разработке руд неизбежен значительный отток пресной воды на технические нужды: процесс обогащения одной тонны концентрата требует 50 тонн воды. Использование водоносных слоев и образование депрессионной воронки, вследствие строительства шахт, повлечет за собой обмеление Хопра, осушение пойменных водоёмов, болот, старовозрастных заболоченных черноольховых лесов (более 1000 га которых выделены в генетический резерват ольхи чёрной) и снижение биологического разнообразия Хоперского заповедника. Отмечена и сложность залегания полезных ископаемых: верхняя часть рудного тела находится под 300-метровым слоем осадочных пород, само оно уходит вертикально вниз на глубину более километра, что делает добычу более дорогой и может потенциально влиять на распределение средств не в пользу затрат на возмещение экологического ущерба. Особую опасность представляет наличие мышьяка в медно-никелевых рудах, его содержание в воронежских рудах примерно 0,05%, в концентрате будет около 0,1% (предельно допустимая концентрация 0,06%).
Запасы жидких углеводородов в России и пространственное распространение прогнозных ресурсов нефти (показать на карте).
Запасы жидких углеводородов – нефти и газового конденсата, заключенных в месторождениях, фигурирующих в Государственном балансе запасов РФ, достигают 32,4 млрд т; запасы категорий А+В+С1 составляют в этом объеме 20,1 млрд т. Исходя из этой оценки, страна находится на пятом месте в мире после Венесуэлы, Саудовской Аравии, Канады и Ирана; на ее долю приходится около 8% мировых запасов Характерной чертой российской сырьевой базы является то, что углеводородное сырье часто образует гигантские по масштабу скопления. В стране имеется 83 крупных месторождения, запасы каждого из которых составляют от 60 до 300 млн т нефти, и 12 уникальных, с запасами, превышающими 300 млн т. На крупные и уникальные объекты приходится 57% разведанных запасов нефти России, они обеспечивают 58% национальной нефтедобычи. Девять уникальных и 56 крупных месторождений находятся в Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне (НГБ) – втором по масштабу в мире после НГБ Персидского залива. В его недрах заключено почти две трети запасов нефти России, локализовано более 40% ее перспективных и более половины прогнозных ресурсов.
Распределение прогнозных ресурсов нефти по основным нефтегазоносным районам России:
Экологические последствия добычи нефти в Западной Сибири.
Обобщенной характеристикой качества запасов нефти является их подразделение на активные и трудноизвлекаемые. В общем объеме запасов нефти наблюдается устойчивая тенденция к возрастанию доли трудноизвлекаемых запасов (до 50 %), из них 75 % запасов сосредоточены в Западной Сибири. Трудноизвлекаемые запасы играют сдерживающую роль при вводе месторождений в разработку. Для увеличения доходов нефтяные компании применяют тактику выборочной отработки наиболее рентабельных месторождений. До сих пор добыча нефти сопровождается сверхнормативным сжиганием попутного нефтяного газа. Уровень утилизации попутного газа на месторождениях, введенных в разработку в 90-х годах, очень низкий, а на мелких месторождениях утилизация попутного газа практически не производится. Ежегодные потери попутного газа в Западной Сибири составляют 6 -7 млрд. м3. % сжигания газа составляет в среднем 75-80 %, в то время как по условиям лицензий он не должен превышать 5 %. Добыча нефти и газа в Западной Сибири сопровождается существенными изменениями геологической среды. Снижение пластового давления вызывает уплотнение пород и постепенную осадку земной поверхности. Учитывая, что в условиях Западной Сибири понижение поверхности даже на 0,5 м вызывает резкое увеличение распространения болот, можно предполагать увеличение заболоченности территории и оттаивание многолетнемерзлых пород. Основными источниками загрязнения окружающей среды являются скважины, факелы для сжигания попутного газа, нефте- и газопроводы, водоводы высокого давления и другие производственные объекты. При разведке и добыче нефти и газа велик риск экологических аварий и катастроф, сопровождающихся выбросами и разливами нефти, пожарами на нефтяных и газовых скважинах, разрывами трубопроводов. На месторождениях Западной Сибири проложено 100 тыс. км промысловых трубопроводов, из которых 30 % имеют 30-летний срок службы, но ежегодно заменяется не более 2 % трубопроводов вместо 10 %, предусмотренных нормативами. Воздействие на почвенный покров проявляется в его загрязнении нефтепродуктами и высокоминерализованными водами, которые поднимаются на поверхность вместе с добываемой нефтью, с содержанием солей до 16-18 г/л. Причинами разлива минерализованных вод и засоления земель чаще всего являются аварии водоводов, происходящие вследствие быстрой коррозии труб. Сильное засоление почв губительно практически для всех местных растений, и на засоленных участках растительные сообщества гибнут полностью.
Запасы и прогнозные ресурсы углей в РФ (показать на карте).
Россия обладает мощной сырьевой базой углей, занимая по количеству запасов (274 млрд. т) второе место в мире после США. Ресурсный потенциал страны также значителен –прогнозные ресурсы угля только наиболее достоверной категории Р1 оцениваются в 462,7 млрд т.Особенностью российской минерально-сырьевой базы угольной промышленности является концентрация основной части запасов в восточных регионах, главным образом, в Кузнецком и Канско-Ачинском угольных бассейнах. На европейскую часть страны, где находятся основные потребители угольной продукции, приходится всего 8% запасов углей России; они сосредоточены в основно м в Печорском и Донецком бассейнах. Кузнецкий бассейн в Кемеровской области заключает около четверти российских запасов углей (68,2 млрд т); около половины из них (33 млрд т) – это коксующиеся угли. Второй по значимости угледобывающий регион России – Канско-Ачинский буроугольный бассейн (Красноярский край и Кемеровская область);его запасы углей превышают 118 млрд т. Пласты бурого угля залегают на небольшой глубине и имеют значительную мощность (на некоторых месторождениях – до 70 м), что в мировой практике является уникальным сочетанием. Угли отличаются хорошим качеством: среднее содержание серы составляет 0,3-1%, зольность – 6-15%; характерна высокая для бурых углей теплотворная способность: низшая теплота сгорания – 15,5 МДж/кг.
Прогнозные ресурсы углей категории Р1 в РФ, млрд.т.:
Воздействие угольной промышленности на природную среду.
Угольные шахты и разрезы Кузбасса добывают более 40 % угля в России, из которых 60 % приходится на долю коксующихся марок. Снижение угледобычи в Кузбассе со 159 млн. тонн (1988 г.) до 102,7 млн. тонн (2000 г.) не решает экологических проблем угольной промышленности, они стали более актуальными в связи с ликвидацией убыточных и нерентабельных шахт, разрезов и обогатительных фабрик. При ведении горных работ разрушается гидрогеологическая среда, а выдача на поверхность огромной массы горных пород (по Кузбассу более 8 млрд. м3) приводит к оседанию земной поверхности, образованию депрессионных воронок и разрушению сложившихся биоценозов Общая площадь депрессионных воронок в регионе достигает 2 тыс. км2, ежегодно под угольные разработки отторгается около 1,5 тыс. га, площадь нарушенных земель увеличивается на 65,5 тыс. га. Угледобывающий комплекс оказывает большое воздействие на гидросферу, что проявляется в изменении водного режима территории (подтопление или чаще всего иссушение), загрязнении грунтовых и сточных вод. Под промышленными отвалами, золошламонакопителями, шламохранилищами, хвостохранилищами и свалками бытовых отходов занято в области 40 тыс. га. Площадь земель по ликвидируемым шахтам составляет 11066,9 га, в том числе застроенная - 1385,9 га, нарушенная - 4971 га. Площадь, подлежащая рекультивации - 4938,5 га, рекультивировано после реструктуризации угольной промышленности Кузбасса 157,4 га. В атмосферу угольными шахтами и разрезами выбрасываются от 1,5 до 2 млрд. м3 метана, сбрасывается во внешние водоемы 34,4 % всех взвешенных веществ и 10 % нефтепродуктов, содержание которых достигает 40 мг/л, в том числе нитритов - до 0,6 мг/л, нитратов - до 4 мг/л (Сенкус В.В., Майер В.Ф. Экологические проблемы горнодобывающих предприятий в Кузбассе)
Запасы и ресурсы урана в России (показать на карте). Использование высокообогащенного урана в качестве топлива для АЭС.
Запасы урана в недрах России превышают 700 тыс.т; по этому показателю страна находится на третьем месте после Австралии и Казахстана, а по добыче металла занимает шестое место в мире. Прогнозные ресурсы урана значительны, но наиболее достоверные ресурсы категории P1 составляют лишь 111 тыс.т. Основу минерально-сырьевой базы (МСБ) России формируют месторождения Стрельцовского рудного поля в Забайкальском крае. На некоторых из них – Стрельцовском, Антей, Аргунском – селективная отработка богатых руд ведется уже в течение многих лет. Большая часть ядерных материалов, производимых в России, поставляется на экспорт. Крупнейший экспортер российских товаров и услуг ядерного топливного цикла на мировом рынке – компания ОАО «Техснабэкспорт» (TENEX). Акции компании на 100% принадлежат ОАО «Атомэнергопром» . Спрос на уран для внутренних и экспортных потребностей России удовлетворяется природным сырьем лишь примерно на 20%. Дефицит на протяжении более 20 лет восполнялся поставками урана из государственных резервов, а также гексафторидом урана, поставляемым по договору ВОУ-НОУ. В соответствии с ним высокообогащенный уран (ВОУ), извлекаемый из российских ядерных боеприпасов, перерабатывался на российских предприятиях в низкообогащенный уран (НОУ), который затем поставлялся в США и использовался для изготовления топлива для американских АЭС. Взамен Россия получала из США гексафторид урана с природным соотношением изотопов.
Распределение запасов и ресурсов урана по территориям субъектов РФ:
Факторы, влияющие на освоение урановых рудников Восточной Сибири. Последствия подземного выщелачивания урановых руд.
Резко континентальный климат с высоким перепадом температур, оказывающим значительное влияние на формирование криолитозоны и управление тепловым режимом шахт в зоне пониженных температур горного массива (от -5...7°C и до +8... + 10°C). Глубина распространения пониженных температур в этом регионе превышает 600 м от поверхности и достигает отметки 800-1000 м. В связи с этим возникает проблема пылеподавления и обеспечения безопасности радоновыделения в условиях пониженных температур, необходимость обеспечения экологической безопасности поверхностных и подземных водных ресурсов. Это связано с высокой плотностью и вязкостью мерзлых пород, предопределяющих повышенную энергоемкость их разрушения и высокую степень пылеобразования при бурении и взрывных работах. Запыленность рудничного воздуха в шахтах и рудниках в области вечной мерзлоты нередко в сотни раз превышает санитарные нормы. Радиационная составляющая отработки урановых месторождений заключается в оценке радонового дебита будущих рудников, а затем на его основе в расчете количества воздуха, необходимого для их оптимального проветривания. В дальнейшем производится также расчет рационального воздухораспределения по горным выработкам в зависимости от их радиационных характеристик
Высоким уровнем сейсмичности (более 7 баллов), что указывает на высокий уровень концентрации тектонических напряжений, определяющих напряженно-деформированное состояние (НДС) массива, изменения которого необходимо учитывать при проходке шахтных стволов, подготовительных и очистных выработок и на весь период эксплуатации горного предприятия;
Приуроченностью оруднения к тектоническим разломам, что затрудняет обеспечение безопасности и эффективности ведения горных работ.
Подземное выщелачивание урана:
Скважинное подземное выщелачивание применяется при отработке пластовых экзогенных месторождений. Главными условиями его применимости являются высокая естественная проницаемость и обводненность рудовмещающей среды. При использовании этого способа месторождение разделяется на полигоны, последовательно разбуриваемые системами закачных и откачных скважин, причем на одну откачную приходится две-три или более откачных. Время выщелачивания урана из пород на каждом полигоне составляет 1-3 года. В зависимости от состава используемых рабочих растворов выделяют кислотную схему выщелачивания урана (растворы серной кислоты) и карбонатную схему (растворы карбонатов-бикарбонатов натрия и аммония). Выбор кислотной или карбонатной схемы решается экономическими расчетами с учетом химического состава руд и типом урановой минерализации.
Последствия подземного выщелачивания урановых руд:
Для подземной разработки урановых руд характерны просадки (оседания) горных пород, промышленный карст (провалы), оползневые смещения грунтов, затопление грунтовыми водами земель, уплотнение грунтов и эрозия почв (в радиусе депрессивной воронки). При геотехнологической разработке (подземном выщелачивании) происходит проседание земной поверхности, разрушение почв, занятие земель отстойными прудами (бассейнами). На участках подземного выщелачивания загрязнение подземных вод ураном и другими радионуклидами происходит в результате потери контроля за потоками выщелачивающих растворов.
При разгрузке продуктивного раствора в прудах- накопителях выделяется радон. В этих прудах опасна также концентрация отвальных песков, содержащих радионуклиды и тяжелые металлы. При добыче урана методом подземного выщелачивания техногенные водоносные горизонты могут обогащаться селеном и другими элементами – спутниками урана, что исключает использование вод для питьевого водоснабжения.
Структура традиционного природопользования п-ва Таймыр. Основные тенденции в традиционном природопользовании Таймыра.
В Таймырском автономном округе живут пять коренных народов, очень различных по своим связям с кормящим ландшафтом.
Это - ненцы создатели высокоспециализированной хозяйственной системы тундрового крупностадного оленеводства (западная – приенисейская часть округа).
Нганасаны – охотники на диких оленей (центральная часть п-во Таймыр). После организации колхозов также стали ориентироваться на домашнее оленеводство
Долгане - самый "молодой" из северных народов, впитавший в традиционный хозяйственный комплекс опыт природопользования четырех соседних этносов (восточная часть округа). Основное занятие – кочевое оленеводство с промыслом песца и рыболовством.
Небольшая группа хантайских эвенков с хозяйственным укладом, типичным для северной тайги (оз. Хантайское). Они представляли собой до коллективизации замкнутую кочевую группу, основную роль в жизнеобеспечении которой играло рыболовство, а единственным источником денежного дохода был пушной промысел. Отличительной особенностью было относительно сильно развитое оленеводство.
Энцы - один из самых малочисленных этносов в России. В настоящее время их осталось менее 200 человек. Они рассеянны среди ненецкого населения западной части округа, по образу жизни и природопользованию теперь практически не отличаются от него.
Основные тенденции в традиционном природопользовании Таймыра:
Возрождение промысла дикого северного оленя, который развивался наиболее интенсивно в 80-е гг. В 2000 г популяция дикого северного оленя на Таймыре стала крупнейшей в мире, ее промысловая численность достигла одного миллиона голов. Еще в 90-е гг. промысел дикого оленя пошел на спад в связи с возросшей стоимостью вертолетных перевозок и трудностями со сбытом мяса. Начался новый вид охоты – для добычи пантов, от которой нарушается структура популяций. Когда была разрешена заготовка пантов диких северных оленей, их добычу осуществляли от самых крупных самцов также во время преодоления ими водных преград. Для ускорения данного процесса панты срубали топором и часто с лобной костью, отчего животные погибали. Варварскую заготовку оленьих пантов вели и браконьеры. Противоречие между домашним оленеводством и дикими оленями. Проблема возникла в середине 1960-х годов, когда численность таймырской популяции дикого северного оленя после длительной депрессии резко пошла вверх. Суть ее заключается в невозможности вести крупностадное товарное оленеводство в районах, через которые проходят во время миграций большие стада диких оленей.
Промышленное загрязнение оленьих пастбищ Норильским горно-металлургическим комбинатом. Площади растительных сообществ с ягельным покровом сократились на них на 18 %ов. Кроме того, на расстоянии до 175-190 километров от комбината (до северного берега Хантайского озера) распространяются обширные зоны превышения предельно допустимых уровней содержания тяжелых металлов в кормовых растениях и мясе северных оленей.
Сохранение кочевого образа жизни и переход на оседлость. Коэффициент рождаемости у коренного населения в поселках более чем 1,5 раза ниже, а смертность почти в два раза выше, чем в семьях оленеводов-кочевников. Соответственно, более чем в 3,5 раза различается и естественный прирост населения. Полукочевое население занимает промежуточное положение.
Проблема сохранения традиционного природопользования Туруханского таежного севера.
Кризисные процессы в этнохозяйственных процессах Туруханского таежного севера:
Коренные жители - кеты, селькупы и эвенки. Причиной кризисного состояния кетского населения является формирование современной системы промыслового природопользования, ориентированной главным образом на добычу соболя (так называемый лимитирующий ресурс), произошло за последние три-четыре десятилетия и сопровождалось значительным перераспределением угодий между коренным и некоренным населением в пользу последнего. Фактически в 1960-е годы на Енисее начался второй за его историю период освоения ресурсов соболя, связанный с активной экспансией русских охотников. До этого основой пушного охотничьего промысла была белка. Экономические стимулы к освоению таежных угодий были слабее, что способствовало сохранению экстенсивных традиционных форм промысла.
В недрах земли есть довольно большое количество различных минералов, которые могут применяться для выпуска различных материалов. Довольно большое распространение имеет медная руда – она используется для переработки и получения различных веществ, которые применимы в промышленности. Стоит учитывать, что в подобной руде, в составе которой имеется медь, могут присутствовать и другие минералы. Рекомендуется использовать земляную породу, в состав которой входит не меньше 0,5-1% металла.
Классификация
Осуществляется добыча просто огромного количества самых различных медных руд. Классификация проводится по их происхождению. Выделяют следующие группы медных руд:
- Колчеданная получила довольно большое распространение. Порода представлена соединением железа и меди, имеет большое количество различных вкраплений и прожилок других примесей.
- Стратиформная представлена сочетанием медных сланцев и песчаников. Подобного рода порода также получила большое распространение, так как представлена крупным месторождением. Основными характеристиками можно назвать простую пластовую форму, а также равномерное распределение всех полезных компонентов. За счет этого медная порода подобного типа наиболее востребована, так как позволяет обеспечить производительность на одном уровне.
- Медно-никелевая. Эта руда характеризуется массивным вкраплением текстуры кобальта и золота, а также платиноидов. Месторождения находятся в жильной и пластовой форме.
- Медно-порфировая или гидротермальная. Подобного рода месторождения медной руды имеют в своем составе большую концентрацию серебра и золота, селена и других химических веществ. Кроме этого, все полезные вещества находятся в более высокой концентрации, за счет чего порода востребована. Встречается она крайне редко.
- Карбонатовая. В эту группу входит железомедная и карбонатитовая руда. Стоит учитывать, что эта порода была найдена только на территории ЮАР. Разрабатываемый рудник относится к массивным щелочным породам.
- Скарновая – группа, которая характеризуется локальным расположением в самых различных породах. Характерными свойствами можно назвать небольшие размеры и сложную морфологию. Стоит учитывать, что в данном случае руда, содержащая медь, имеет высокую концентрацию. Однако, металл распределен неравномерно. Разрабатываемые породы имеют концентрацию меди около трех процентов.
Медь практически не встречается, к примеру, как золото, в виде массивных самородков. Наиболее крупным подобным образованием можно назвать месторождение в Северной Америке, масса которого составляет 420 тонн. При 250 видов меди только 20 из них получили широкое распространение в чистом виде, другие используются только в качестве легирующих элементов.
Месторождения медных руд
Медь считается наиболее распространенным металлом, который применяется в самых различных отраслях промышленности. Месторождения медной руды встречаются практически во всех странах. Примером можно назвать открытие месторождения в Аризоне и Неваде. Также добычей медной руды занимаются на Кубе, где распространены залежи оксида. В Перу проводят добычу хлоридных образований.
Рассматривая порфировые месторождения медной руды или распространение сульфидных месторождений, отметим, что на сегодняшний день обогащенных рудников уже практически нет. Это связано с тем, что подобный металл используется уже на протяжении многих лет. В промышленности проводится обработка породы, которая имеет концентрацию меди около 0,5%. После алюминия и железа, медь занимает третье место по объемам производства во всем мире.
Есть месторождения в России, которые позволяют добывать медную руду в достаточно большом объеме. Если рассматривать долю РФ в мировой добыче руды, то этот показатель составляет 9%. Лидирующее место занимает Чили, на территории которой сосредоточенно до 33% медной руды.
Самыми крупными месторождениями считаются следующие рудники:
- В Чили месторождение Чукикамата. Этот рудник разрабатывается на протяжении последних 100 лет, за которые было добыто около 26 миллионов тонн металла.
- Второй рудник находится в Чили. Открыт он был в 1990 году.
Кроме этого, были открыты месторождения на территории Бразилии и Перу, а также Казахстана. По некоторым расчетам в недрах земли находится еще более 400 миллионов тонн рассматриваемого металла.
Применение медной руды
Рассматриваемый природный ресурс получил весьма широкое распространение. Как ранее было отмечено, его добыча проводится на протяжении нескольких десятилетий. Руда меди может иметь в составе достаточно большое количество полезных элементов, к примеру, золото и серебро. Поэтому ее распространение достаточно обширно.
Применение добытой медной смеси связано с получением различных металлов. Выделяют две основные технологи производства меди:
- гидрометаллургическая;
- пирометаллургическая.
Второй метод предусматривает огневое рафинирование металла. За счет этого руда может обрабатываться практически в любом объеме. Кроме этого, воздействие огня позволяет выделять из породы практически все полезные вещества. Пирометаллургическая технология применяется для выделения меди из породы, которая имеет низкую степень обогащения металлом. Гидрометаллургический метод применяется исключительно для обработки окисленной и самородной породы, которые также имеют низкую концентрацию меди.
В заключение отметим, что медь сегодня включается практически во все сплавы. Ее добавление в качестве легирующего элемента позволяет изменить основные эксплуатационные качества.
Страница 7
Месторождения медных руд. Медь является важнейшим цветным металлом. Она отличается малым содержанием металла в руде (1-2%) и залегает часто в сочетании с цинком, свинцом, золотом, серебром. Крупные месторождения медных руд разведаны на Урале, Северном Кавказе, в Восточной Сибири.
На Урале наиболее крупные месторождения - Дегтярское, Красноуральское, Кировоградское, Ревдинское - расположены в Свердловской области. В Челябинской области находится Карабашское месторождение, в Оренбургской - Райское, Блявинское.
В Республике Башкортостан наиболее богатыми месторождениями являются Сибай, Учалинское. На Северном Кавказе - Урупское и Худесское в Ставропольском крае.
Месторождения имеются в Западной Сибири, на Алтае. В Восточной Сибири, в Красноярском крае, расположены основные запасы медно-никелевых руд, где особо выделяются Норильское, Талнахское, Октябрьское месторождения. В Читинской области расположено уникальное Удоканское месторождение. Запасы медно-никелевых руд имеются на Севере, в Мурманской области.
Месторождения полиметаллических руд. Полиметаллические свинцово-цинковые руды России сосредоточены в Западной Сибири - Салаирская группа (Алтайский край), Восточной Сибири - Нерчинская группа (в Забайкалье), Горевское месторождение в Красноярском крае, на Дальнем Востоке - Тетюхинская группа (Приморский край).
Месторождения никеля и кобальта. Главные месторождения руд никеля размещены на территории Мурманской области (Каула), Оренбургской (Буруктальское) и Челябинской (Черемшанское) областей, Красноярского края (Норильское, Талнахское).
Основная масса производимого в стране кобальта осуществляется переработкой комплексных руд.
Месторождения олова. Главный район размещения - Дальний Восток. Наиболее крупные месторождения - в районах хребтов Малый Хинган и Сихотэ-Алинь, Южном Приморье и бассейне р. Яны.
Месторождения легких металлов. Из легких металлов в промышленности важную роль играют алюминий и магний. Ведущая роль в промышленном производстве принадлежит алюминию, сплавы которого находят широкое применение в авиационной и космической промышленности. Магний широко используется в пиротехнике, фотоделе, в авиационной и атомной промышленности, а также в черной и цветной металлургии.
Для получения алюминия используют три основных вида исходного сырья - бокситы, нефелины и алуниты.
Бокситы представляют собой осадочную породу, которая содержит глинозем, кремний и закись железа. Содержание глинозема в бокситах колеблется в пределах 40-70%. Месторождения бокситов разведаны на Урале (в Свердловской области - Северо-Уральское, в Челябинской области - Южно-Уральское), на Северо-Западе (в Ленинградской области - Тихвинское), на Севере (в Архангельской области - Северо-Онежское), а также в Восточной Сибири (в Красноярском крае и Республике Бурятия).
Нефелины встречаются во многих районах страны. Крупнейшее в России месторождение находится в Мурманской области (Хибинское), в Западной Сибири (Кемеровская область - Кия-Шалтырское месторождение), в ряде районов Восточной Сибири-в Иркутской области и Республике Бурятия.
Залежи магниевых руд (магнита) осваиваются на Урале (Сатка) и в Восточных Саянах.
Месторождения благородных металлов и алмазов. Российская Федерации является одним из крупнейших производителей драгоценных металлов и драгоценных камней. Прогнозные запасы ресурсов золота оцениваются в 150 тыс. т. Россия занимает пятое место в мире по добыче золота, на нее приходится 6-7% объема мировой добычи. Основные месторождения золота встречаются в коренных породах в виде кварцево-золотоносных жил и в россыпях. Они расположены на Урале, в Восточной Сибири (Красноярском крае и Иркутской области), на Дальнем Востоке (в Республике Саха (Якутия) и Магаданской области), а также в Западной Сибири и на европейском Севере страны.
Содержащих химический элемент никель в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение является не только возможным, но и экономически выгодным. Обычно таковыми являются месторождения сульфидных (содержание никеля 1-2%) и силикатных (содержание никеля 1-1,5%) руд. К наиболее важным относят часто встречающиеся : сульфиды (пентландит, миллерит, никелин, никелистый пирротин, полидимит, кобальт-никелевый пирит и другие), водные силикаты (гарниерит, аннабергит, ховахсит, ревдинскит, шухардит, никелевые нонтрониты) и никелевые хлориты. Медными рудами называются природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически выгодной добычи этого металла. Из множества известных содержащих медь минералов используются в промышленных масштабах около 17: медь самородная, борнит, халькопирит (медный колчедан), халькозин (медный блеск), ковеллин, бурнонит, блёклые руды (куприт, тенорит, малахит, азурит и другие).
Промышленное значение имеют такие типы месторождений: медноколчеданные, скарновые медно-магенетитовые, медно-титаномагнетитовые и медно-порфировые.
Они залегают среди вулканических пород древнего периода. В этот период действовали многочисленные наземные и подводные . Вулканы выделяли сернистые и горячие воды, насыщенные металлами – железом, медью, цинком и др. Из них на морском дне и в подстилающих породах отлагались руды, состоящие из сульфидов железа, меди и цинка, получившие название колчеданов. Основным минералом колчеданных руд является пирит, или серный колчедан, который составляет преобладающую часть (50–90%) объема колчеданных руд.
Большая часть добываемого никеля используется для производства жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов. Небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для промышленности, а также в авиации, ракетостроении, при производстве оборудования для атомных электростанций, изготовлении радиолокационных приборов. В промышленности сплавы никеля с медью, цинком, алюминием, хромом и другими металлами.
Типы месторождений никеля:
Магматические сульфидные медно-никелевые месторождения
Первоначальное накопление сульфидов происходит в процессе внедрения, дифференциации и ликвации первоначально однородного никеленосного расплава на две жидкости: силикатную и сульфидную составляющие. Сульфидный расплав опускается, концентрируется и кристаллизуется после кристаллизации силикатного расплава. Подъем никеленосной совершается по глубинным разломам, которые проникают в мантию и определяют геологическую позицию рудных районов и полей медно-никелевых месторождений. Месторождения сульфидных медно-никелевых руд сосредоточены в зонах глубинных разломов на древних щитах и платформах. Руды в основном залегают пластами.
Бедные руды (до 1,5% никеля) обогащаются. Богатые руды (содержащие более 1.5% никеля) идут в производство без обогащения. Из медно-никелевых руд кроме никеля также извлекают медь, кобальт, металлы группы платины, золото, серебро, серу, селен, теллур.
Силикатные никелевые руды кор выветривания
Месторождения силикатных никелевых руд тесно связаны с тем или иным типом коры выветривания. При происходит разложение минералов и перенос подвижных элементов из верхних частей коры в нижние. Затем эти элементы выпадают в осадок в виде вторичных минералов.
Запасы никеля в месторождениях такого типа в 3 раза превышающие его запасы в сульфидных рудах. В некоторых находится более миллиона тон никеля. Среднее содержание в них никеля равно 1.1-2%. В таких рудах также содержится кобальт.
В зависимости от геологической структуры выделяются два типа силикатно-никелевых месторождений – площадные и линейные. Площадные образуются на достаточнооднородных массивах, имеющих ровную поверхность, а линейные – на контактах основных пород с другими (известняками) или вдоль разломов.
Месторождения медных и никелевых руд на территории России:
Серовское силикатно-никелевое месторождение
Медно-никелевые руды располагаются в пределах двух зон: Восточной и Центральной. Восточная зона, в которой известны наиболее богатые руды. В пределах зоны развито сингенетическое и эпигенетическое оруденение при преобладающей роли последнего. Залежь лентообразной формы, протяженностью 1700 м, мощностью пластов 0,2-25,5 м. В рудах содержится от 0,41 до 8% (в среднем 0,95-1,33%) никеля и 0,31-0,57% меди. Запасы никеля оцениваются в 20,7 тысяч тонн (при среднем содержании 1,33%).Верхняя залежь пластообразной формы, протяженность — до 2000 м, мощность 1,7-49,1 м. Содержание никеля варьирует в пределах 0,34-1,39%.
Светлоозерское месторождение медно-никелевых руд
Расположено в восточной части Западно-Светлоозерского массива, представлено залежью сложной линзовидной формы, протяженностью до 1200 м, мощностью 0,2-40 м. Руды вкрапленные, густовкрапленные и прожилково-вкрапленные. Содержания никеля составляют 0,2-11,6%. Запасы никеля оцениваются в 25 тысяч тонн.
Подольское медно-цинковое месторождение
Расположено на в 180 км к югу от города Магнитогорска. Колчеданные руды расположены на глубине 600 – 800 м и состоят в основном из медно-цинковых и медных руд. В нижней части также встречаются серно-колчеданные и прожилково-вкрапленные руды. Мощность пластов колеблется от 5 до 90 м. На глубинах 800–1000 м залегают базальты. Средние содержания металлов в рудах Подольского месторождения составляют: медь — 1,73%, цинк -1,05%, свинец — 0,13%. Запасы руды на Подольском месторождении около 80 миллионов тонн.
Удоканское меднорудное месторождение
Единственное крупное не разработанное месторождение меди находящееся на территории России. Расположено к востоку от , в Читинской области. Удоканское месторождение содержит от 25% до 60% национальных запасов медной руды и является одним из крупнейших в мире.
