Сырьевые ресурсы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский государственный социальный университет

Факультет охраны труда и окружающей среды

Кафедра социальной экологии и природопользования

Реферат

На тему: «Истощение сырьевых ресурсов»

Москва 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ

1.1 Минерально-сырьевые ресурсы

1.2 Запасы минеральных ресурсов

1.3 Истощение сырьевых ресурсов

2. ПУТИ РЕШЕНИЯ СЫРЬЕВОГО КРИЗИСА

2.1 Экстенсивные пути решения проблемы

2.2 Интенсивный путь решения проблемы

2.3 Замкнутый технологический цикл

3. ЗНАЧЕНИЕ НОВЫХ МЕТОДОВ ДОБЫЧИ СЫРЬЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Природные минеральные ресурсы нашей планеты колоссальны, но имеют конечную величину. Наши знания об этих ресурсах увеличиваются, а возможности их добычи растут по мере технического прогресса и использования новой технологии. Независимо от ресурсообеспеченности все минеральные ресурсы рано или поздно закончатся в силу своей исчерпаемости и невозобновимости. И с этим ничего поделать нельзя. Однако можно снять остроту проблемы, отодвинув момент полного исчерпания какого-либо полезного ископаемого на столетия, а то и тысячелетия.

Целью моего реферата является изучение ресурсного потенциала нашей планеты.

Для достижения поставленной цели, я решал следующие задачи:

· Изучить минерально-сырьевые ресурсы планеты

· Найти пути решения сырьевого кризиса

· Изучить новые методы добычи сырья

1. СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ

1.1 Минерально-сырьевые ресурсы

Минерально-сырьевые ресурсы -- это совокупность запасов минерального сырья в недрах. Они занимают особое место среди естественных богатств природы. Минерально-сырьевые ресурсы являются природным источником производства более 90% продукции тяжелой промышленности, используются во всех сферах и отраслях народного хозяйства. Потребности в сырье удовлетворяются не только за счет количественных изменений в использовании известных видов минерального сырья, но и путем вовлечения в промышленное производство других, ранее не используемых компонентов при комплексной переработке всей массы минеральных ресурсов.

Минерально-сырьевой потенциал в целом представлен земной массой, из которой состоит наша планета. В ее составе выделяют каменную оболочку -- литосферу, залегающую под ней мантию и ядро. В настоящее время сравнительно хорошо исследована и используется лишь приповерхностная часть литосферы. Это объясняется тем, что современный уровень развития науки и техники позволяет использовать лишь те элементы литосферы, которые в природных условиях были сконцентрированы в виде поверхностных и приповерхностных месторождений.

Минеральные ресурсы обеспечивают потребности человечества в самых разных областях хозяйственной деятельности: строительстве, металлургии, химической промышленности, сельском хозяйстве и т.д. Полезные ископаемые имеют ряд общих черт: они не возобновляются. Вернее, они все-таки возобновляются, ведь геологические процессы, влияющие на их формирование, не прекратились. Но скорость этого процесса так мала, что современное поколение не может рассчитывать на пополнение запасов полезных ископаемых[1].

Ежегодно из недр земли извлекается 100 млрд тонн минеральных ресурсов, включая топливные, из которых 90 млрд тонн превращается в отходы. Поэтому ресурсосбережение и снижение уровня загрязнения окружающей среды - две стороны одной медали. Например, при производстве 1 тонны меди остается 110 тонн отходов, изготовление одного золотого обручального кольца - 1,5 - 3 тонны отходов и т.д. Если в начале XX века в хозяйстве человека использовалось 20 химических элементов таблицы Менделеева, то сейчас - более 90. За последние 40 лет глобальное потребление минеральных ресурсов возросло в 25 раз, а отходов производства в 10-100 раз больше.

В большинстве химических производств, кроме целевого продукта, также образуются вещества, которые не находят применения и идут в отходы производства. Причины этого самые различные: от примесей в сырье и низкой селективности сложных реакций, до многокомпонентности сырья. К отходам также относятся отработанные вспомогательные материалы (катализаторы, растворители, экстрагенты и др.)[5].

По мере освоения месторождений запасы полезных ископаемых исчерпываются. Минеральные ресурсы распределены в земной коре неравномерно, подчиняясь определенным законам. Добытые минеральные ресурсы можно транспортировать на любые расстояния. Это позволяет решить проблему недостатка или отсутствия сырья в каком-либо регионе путем закупки его в других регионах. Увеличение запасов минерального сырья происходит за счет открытия и освоения новых месторождений. Правда, бесконечно это продолжаться не может. Эти черты определяют и характер проблем, связанных с использованием минеральных ресурсов[2].

1.2 Запасы минеральных ресурсов

По прогнозам специалистов, при сохранении современных тенденций добычи, потребления и использования новых месторождений запасы их истощатся через 70-140 лет.

Перспектива нехватки сырьевых ресурсов - реальная опасность для человечества, а энергетический голод не выдумка скептиков: некоторые страны уже сейчас испытывают недостаток энергетических ресурсов. Поэтому важнейшей проблемой становится охрана недр. Она достигается несколькими путями. Кроме поисков новых энергоносителей генеральным направлением следует считать охрану минеральных и энергетических ресурсов от истощения и охрану недр в целом. Истощаются недра в результате потерь газов: метана, оксидов углерода, оксидов азота, соединений серы. Этот процесс инициирован добычей минерального сырья и сопровождает ее. Так, за год из недр Донбасса выделяется примерно 2,5 млрд м3 метана при средней концентрации его в газовой смеси около 32%.

Значительные потери полезных ископаемых и ущерб окружающей среде происходят при разработке месторождений подземным способом. При этом угля теряется (остается в недрах) 20-45%, руд цветных и черных металлов - 15-25, горно-химического сырья -20-60%. При открытом способе разработки полезных ископаемых потери снижаются в среднем до 12%. Исключительно открытым способом добываются стройматериалы (песок, глина, щебень, гравий) и россыпные ископаемые. Однако обратной стороной открытого способа разработки полезных ископаемых являются нарушения естественных природных ландшафтов. Например, при извлечении 1 млн т угля шахтным способом отвалы занимают 8 га земли, а при открытом способе - 30 га и более.

Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несовершенства технологии извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50-60%. Потери попутного газа составляют 20 млрд т в год, он сжигается в факелах.

Часто в месторождениях полезных ископаемых кроме основного компонента содержится целый ряд попутных включений, и ценные компоненты могут оказаться в отвалах, представляя опасность как потенциальные источники загрязнения окружающей среды. Неполнота геохимической изученности месторождений также приводит к тому, что из месторождения не извлекаются полезные компоненты, о наличии которых долгое время даже не подозревали. Показательно в этом отношении месторождение хибинских апатитов, которые содержат комплекс ценных компонентов. Из добываемой руды извлекался лишь апатит, все остальное сбрасывалось в отвалы, где скопились миллионы тонн нефелина (это сотни тысяч тонн алюминия, соды и цемента), тысячи тонн сфена (это тысячи тонн титана), титано-магнезита и других компонентов (это стронций, ванадий и др.). В самом апатите из 33 элементов, входящих в его состав, используется пока лишь один фосфор. Ранее при разработке месторождений железной руды в отвалы шло ценное фосфорсодержащее сырье, так как не была разработана технология получения из отходов концентратов апатита, бадделеита, редких металлов и некоторых других полезных компонентов.

1.3 Истощение сырьевых ресурсов

Истощение сырьевых ресурсов - выработка полезных ископаемых до степени нерентабельности дальнейшей разработки, превышение темпов и объемов добычи над способностью естественного возобновления возобновляемых ресурсов. Это переруб леса, перелов рыбы, перевыпас скота и сбой пастбищ, несоблюдение агротехнических мероприятий при обработке почвы и истощение их плодородия, загрязнение водотоков и водоемов промышленными отходами так, что их невозможно практически использовать, загрязнение воздуха в крупных городах и т. д. Истощение природных ресурсов бывает и естественным. Например, быстрое размножение ондатры привело в некоторых районах к истреблению ее кормов и гибели зверька; размножение норки -- к исчезновению некоторых видов рыб -- ее пищи и другие. С развитием и прогрессом общества истощение природных ресурсов нарастает, поэтому возникает проблема предотвращения этого процесса.

Напомним суть проблемы: при огромных потребностях в ресурсах запасы этих ресурсов весьма ограниченны. Речь главным образом идет об исчерпаемых невозобновимых ресурсах. В первую очередь к ним относятся минеральные ресурсы.

Таблица №1 - Мировая добыча и производство металлов, руд и угля (Statistical Abstract of the United States. Washington. 2007).

Как видно из таблицы №1, добыча и производство металлов и руд быстро растет. Добыча и производство меди, бокситов, железной руды, никеля и цинка за последние 15 лет увеличились в полтора раза, но добыча свинца уменьшилась[3].

Около 70% нефти и 50% угля, извлеченных из недр, добыты за последние 15-20 лет. Естественно, что все это привело к истощению богатых месторождений, расположенных в европейской части нашей страны. Горнодобывающая промышленность уже ориентируется на эксплуатацию все более бедных месторождений ископаемых, химический и минералогический составы которых меняются не только по географическим районам, но и в пределах площади отдельных месторождений. Металл №1 для промышленности - железо. Запасы руд с высоким содержанием железа постепенно исчерпываются, а потребность человечества в железе за вторую половину XX века увеличилась в десятки раз. Появились новые технологии, позволяюие извлекать этот металл из бедных руд.

Другой важный металл - медь. Если в начале столетия для переработки использовались руда, в которых содержание меди было не менее 3%, то сегодня - даже 0,5% этого металла. Медь нужна электропромышленности и автомобилестроению, поэтому в течение столетия производство меди возросло в 22 раза, а количество отходов не меньше чем в 50 раз.

Перерабатывающие предприятия вынуждены приспосабливаться к частому изменению содержания целевых компонентов и вида примесей в сырье. Такая ситуация становится характерной для многих основных видов химического сырья: нефти, полиметаллических руд, фосфоритов и др. Добыча угля, газа, нефти переместилась в районы Сибири, что связано с большими капитальными вложениями в освоение месторождений и большими затратами на транспортировку сырья. Все это привело к удорожанию стоимости самого сырья (газа, нефти, угля) и стоимости получаемых из него продуктов (бензина, дизельного топлива, пластических масс, синтетических волокон, синтетических каучуков). Например, средняя себестоимость добычи одного кубометра природного газа возросла за 20 лет в 8-10 раз, а расходы, связанные с его транспортировкой, - в 2-4 раза. В целом капитальные вложения на единицу прироста продукции в добывающей промышленности в 3 раза выше, чем в перерабатывающей.

Дальнейшее развитие химической промышленности будет осуществляться в условиях, при которых сырьевые и энергетические ресурсы уже не могут считаться неистощимыми. Поэтому на каждом новом этапе развития химии должны быть найдены иные пути экономии сырья и энергии за счет поиска и реализации принципиально новых технологических решений, а также создания высокопроизводительного оборудования и более совершенных производственных систем.

Все сказанное заставляет пересмотреть сложившиеся взгляды, по-новому оценить проблемы бережного комплексного использования сырья, вторичных материальных и энергетических ресурсов, отходов производства[4].

2. ПУТИ РЕШЕНИЯ СЫРЬЕВОГО КРИЗИСА

2.1 Экстенсивные пути решения проблемы

Экстенсивный путь решения этой сложной проблемы заключается в поиске новых источников минеральных ресурсов.

В геологическом отношении наша планета изучена еще далеко не в полной мере, и возможно открытие новых крупных месторождений. В распоряжении человечества находится и абсолютно неосвоенный материк Антарктида и целый Мировой океан с его огромными запасами многих ресурсов. Кроме того, пока добывающая промышленность имеет дело только с добычей из верхнего километра земной коры, тогда как общая толщина коры составляет десятки километров.

Другой вариант экстенсивного пути решения проблемы заключается в поиске заменителей традиционных материалов. Металл, например, можно заменить композитными материалами, пластиком, металлокерамикой. Вспомним о попытках создания двигателя, альтернативного двигателю внутреннего сгорания. Он смог бы заменить традиционный способ получения энергии путем сжигания топлива. А значит, будет найдена замена нефти как источнику энергии.

Существуют разные варианты экстенсивного решения проблемы. Напомним, что только благодаря успехам современной геологии ресурсообеспеченность многими видами минерального сырья из года в год растет. Правда, все эти меры помогают решить проблему истощения только минеральных ресурсов. С возобновимыми ресурсами дело обстоит сложнее. Их запасы существенно меньше, чем запасы минеральных ресурсов, а потребность в них исключительно велика. Экстенсивные методы не дают позитивного результата. Пожалуй, только проблему сокращения почвенных ресурсов можно решить на экстенсивной основе, то есть за счет распахивания дополнительных площадей. Однако расширение площади пахотных земель почти всегда означает сокращение территории, занятой природными ландшафтами, ценность которых тоже может быть очень велика. Так что и в этом случае существуют серьезные ограничения для применения экстенсивных методов. Интенсивный путь предполагает рациональное использование природных ресурсов. Возможно более качественное использование исходного сырья. Например, переработка руд с низким содержанием металлов. Сейчас такие руды даже не рассматриваются в качестве ресурса[2].

2.2 Интенсивный путь решения проблемы

сырье ресурс минеральный

При обогащении руды получают концентрат и так называемые "хвосты", то есть почти пустую породу. Но незначительное количество металлов в этой пустой породе сохраняется. Поэтому при горно-обогатительных комбинатах создаются так называемые "хвостохранилища", где пустая порода складируется до тех времен, когда добыча и того незначительного количества металла, которое содержится в хвостах, станет необходимостью.

Другим примером рационального использования природных ресурсов является комплексное использование минерального сырья. Так, медные руды часто содержат до 15 видов других металлов. Извлечение всех этих металлов и служит примером рационального использования руды.

Вторичное использование ресурсов также можно считать интенсивным способом решения проблемы. Действительно, вся произведенная отходов, сохраняют свои полезные свойства. Почему бы не использовать их повторно? Эта задача сложна, но вторичное использование металла, бумаги, стекла, пластика - уже хорошо освоенный процесс.

Цветные металлы давно научились заменять нейлоном, пластиками и композитными материалами. В автомобильной промышленности вместо черных металов широко применяются пластмассы, которые дешевле и легче, чем сталь. Кроме того, рециклирование сырьевых материалов дает огромный экономический эффект. В США и в других промышленно развитых странах переработка вторичного сырья является крупной отраслью материального производства. Экономия сырья, как и его вторичное использование, очень важны в металлургии, где продукт в основном не исчезает, а принимает новую форму.

2.3 Замкнутый технологический цикл

Но наиболее эффективным является создание замкнутых технологических циклов, при применении которых в производстве непрерывно используется один и тот же объем природных ресурсов, например воды. Забирая ее из природного водоема только один раз и постоянно используя, мы сохраняем практически в неприкосновенности запасы чистой воды. Обратите внимание: замкнутые технологические циклы позволяют решить проблему исчерпания возобновимых ресурсов. Многократное использование воды, восстановление лесов на месте промышленной их вырубки, рациональное использование пахотных земель, позволяющее поддерживать плодородие почвы неограниченно долгое время, - все это интенсивные методы решения проблемы истощения возобновимых природных ресурсов[2].

3. ЗНАЧЕНИЕ НОВЫХ МЕТОДОВ ДОБЫЧИ СЫРЬЯ

Новые методы добычи сырья благодаря техническому прогрессу должны сокращать количество сырья и материалов для производства единицы производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции. В настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более массовым способам его получения.

Рост добычи угля осуществляется более эффективным открытым способом, который в 2-3 раза дешевле подземного, с использованием мощных экскаваторов и автомобилей - самосвалов большой грузоподъемности. В промышленно развитый странах в подземно-шахтной добыче угля ручной труд уже не применяется и при проходке, и при добыче. Появились мощные механизмы, с помощью которых осуществляются проходка, крепление, выемка угля, откатка и навалка, а затем и погрузка. Применение на горных работах экскаваторах-драглайнах с вместимостью ковша 80 куб.м и длиной стрелы 100м, автосамосвалов грузоподъемностью 240т, буровых станков для бурения скважин до 320-450мм коренным образом изменило технологию открытой добычи угля и руд цветных и черных металлов.

Рост добычи нефти также связан с ускорением научно-технического прогресса. Современная техника допускает бурение скважин глубиной до 5 тыс.м и более, не только вертикальных, но и наклонных. Использование буровых стационарных платформ типа "шельф"позволило обеспечить добычу нефти в открытом море на глубине до 300м. Большое значение имеют совершенствование способов извлечения нефти на поверхность и повышение степени ее извлечения с 30-35% по отношению к ее содержанию в недрах до 50-60% с закачкой в нефтяные пласты пара при температуре до 100-110°С и теплой воде.

Механизируется и автоматизируется добыча природного газа. Применение современных методов разведки дает возможность ускорить открытие и изучение его новых месторождений. Ускоряется и удешевляется проходка скважин. Возрастают объемы добычи, повышается извлечение газа и конденсата из недр, повышается выход полезных компонентов, шире используется попутный нефтяной газ (его сжигание в факелах составляет около 11 млрд.куб.м, т.е. столько, сколько потребляется для нужд всего населения России). Увеличение диаметра газопроводов и более высокое рабочее давление в них позволяют ускорить и удешевить передачу газа в районы потребления от Уренгоя до Парижа, Праги, Берлина.

Рационализируются и интенсифицируются производственные процессы добычи и обработки железной руды и сопутствующих железу компонентов, полиметаллических руд и др. Применяются геофизические методы разведки залежей различных металлических руд и разведка из космоса. Широкое развитие получают методы обогащения, повышения извлечения металла до 80-85% даже из относительно бедных руд (до 0.2-0.5% с содержанием извлекаемых металлов), но залегающих большими массивами[6].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Минеральные ресурсы обеспечивают потребности человечества в самых разных областях хозяйственной деятельности: строительстве, металлургии, химической промышленности, сельском хозяйстве и т.д. Полезные ископаемые имеют ряд общих черт: они не возобновляются. Вернее, они все-таки возобновляются, ведь геологические процессы, влияющие на их формирование, не прекратились. Но скорость этого процесса так мала, что современное поколение не может рассчитывать на пополнение запасов полезных ископаемых.

По прогнозам специалистов, при сохранении современных тенденций добычи, потребления и использования новых месторождений запасы их истощатся через 70-140 лет.

Перспектива нехватки сырьевых ресурсов - реальная опасность для человечества, а энергетический голод не выдумка скептиков: некоторые страны уже сейчас испытывают недостаток энергетических ресурсов. Поэтому важнейшей проблемой становится охрана недр. Она достигается несколькими путями. Кроме поисков новых энергоносителей генеральным направлением следует считать охрану минеральных и энергетических ресурсов от истощения и охрану недр в целом.

Недопущение неоправданных потерь минеральных ресурсов в процессе осуществления горных работ относится к числу важных мер в области природосбережения в целом. Тем не менее, действительно полная отработка минеральных запасов недр невозможна технологически и не выгодна экономически. Проводимая в горных отраслях техническая политика должна быть сориентирована на экономически наивыгоднейшую полноту извлечения запасов из недр, при которой, длительный экономический результат предприятия будет наибольшим.

Напомним, что только благодаря успехам современной геологии ресурсообеспеченность многими видами минерального сырья из года в год растет. Правда, все эти меры помогают решить проблему истощения только минеральных ресурсов. С возобновимыми ресурсами дело обстоит сложнее. Их запасы существенно меньше, чем запасы минеральных ресурсов, а потребность в них исключительно велика.

Новые методы добычи сырья благодаря техническому прогрессу должны сокращать количество сырья и материалов для производства единицы производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции. В настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более массовым способам его получения.

Все сказанное заставляет пересмотреть сложившиеся взгляды, по-новому оценить проблемы бережного комплексного использования сырья, вторичных материальных и энергетических ресурсов, отходов производства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Естественные и социально-гуманитарные науки. Шпаргалки по экологии. Статьи по экологии. Истощение природных ресурсов.

URL: http://estnauki.ru [Электронный ресурс]. (Дата обращения 22.12.2011)

2. Экологический центр “Экосистема”. Географический словарь. Истощение природных ресурсов. URL: http://www.ecosystema.ru [Электронный ресурс]. (Дата обращения 22.12.2011)

3. Коллекция электронных полнотекстовых учебников. Методический сервер. Программы. Каталог “Топик”. Минерально-сырьевые ресурсы, их роль в развитии производства. URL: http://lib.vvsu.ru [Электронный ресурс]. (Дата обращения 22.12.2011)

4. Интернет издание газеты “Запад-Восток”. Публицистика. Экономика. Проблема минеральных сырьевых ресурсов. URL: http://www.westeast.us [Электронный ресурс]. (Дата обращения 22.12.2011)

5. Интернет-журнал “Русский Переплет”. РП-Портал. Образование. Тексты статей соросовского журнала. Проблема сырья в обстановке истощения природных ресурсов. URL:http://www.pereplet.ru [Электронный ресурс]. (Дата обращения 22.12.2011)

6. Библиофонд - библиотека научной и студенческой информации. Контрольные работы. Основы рационального использования природных ресурсов в условиях научно-технического прогресса. URL: http://bibliofond.ru [Электронный ресурс]. (Дата обращения 22.12.2011)

Размещено на Allbest.ru