Полезные ископаемые как добывают

Способы добычи полезных ископаемых в окружающей нас природной среде

Друзья, всем привет. Сегодня я расскажу вам о том, какие существуют способы добычи полезных ископаемых, и их влияние на окружающую среду, но прежде всего эти способы зависят от самих ископаемых, их физико-химических свойств, мест размещения и развития технического прогресса.

Еще совсем недавно добыча природных ресурсов производилась вручную, что требовало больших физических усилий и немалых трудозатрат, а сама она имела достаточно низкую производительность труда.

В современных же условиях все изменилось коренным образом: с развитием мощных технических средств и применением специальных машин трудозатраты снизились, а производительность и объемы добычи ископаемых значительно возросли.

Основные способы и технология добычи природных ресурсов

Все минеральные ресурсы, как твердые, так и жидкие, и газообразные на нашей планете располагаются неравномерно и находятся либо на поверхности, либо глубоко под землей, и в зависимости от их мест размещения и залегания для их добычи используют тот или иной способ.Самими распространенными способами добычи природных ресурсов можно считать:

открытый способ либо карьерный способ,
закрытый способ либо подземный или шахтный способ,
комбинированный способ либо открыто-подземный способ,
геотехнологический способ либо скважинный способ,
дражный способ.

Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки, поэтому технология добычи полезных ископаемых открытым способом предполагает создание на местах разработки и добычи природных ресурсов глубоких котлованов в виде больших карьеров или разрезов, размеры которых зависят от относительно небольшой глубины и протяженности, а также мощности пластов залегания ископаемых.Преимуществом такого способа добычи является его относительная дешевизна, наибольшая производительность и трудоемкость, безопасные условия труда, а недостатками — большое снижение качества сырья из-за содержания в нем большого количества пустых пород, негативные последствия по отношению к окружающей среде.

Таким способом обычно добывают природное строительное и индустриальное сырье такое как –

известняк и мел,
песок и глина,
торф и уголь,
медь и свинец,
молибден и никель,
олово и вольфрам,
хром и марганец,
цинк и железо.

Твердые ископаемые, находящиеся на достаточной большой глубине залегания добывают подземным, т.е. закрытым способом, при котором сооружают подземные шахты. Недостатком такого способа является его огромный риск для горняков, связанный с обрушением и загазованностью, а значит и взрывоопасностью.

Таким способом обычно добывают руды, полиметаллы и минеральное сырье

медь и золото,
вольфрам и железо,
каменный уголь и минеральные соли.

Если открытый и закрытый способ добычи полезных ископаемых не подходит для данного месторождения промышленного сырья, то применяют комбинированный открыто-подземный способ, где сначала добываются открытым способом сырье из верхних слоев, а затем уже шахтным методом дорабатывают оставшиеся запасы металлических руд, залегающие на достаточно большой глубине.

Достоинствами такого способа являются большие объемы добычи природного сырья, а таким способом обычно добываются многие цветные металлы и алмазы.

Геотехнологический или скважинный способ используют при добыче специальных видов сырья, имеющих газообразное или жидкое состояние с помощью такой процедуры как бурение глубоких скважин, где при помощи физико-химического метода осаждения, выщелачивания и плавления извлекают из недр земли на поверхность выходящие по трубам полезные ископаемые.

Таким способом обычно добываются:

газ и нефть,
сера и литий,
фосфор и уран.

И наконец, отдельный дражный способ, где горное предприятие одновременно осуществляет как добычу сырья, так и его обогащение, т. е. с помощью специального оборудования первично происходит отделение ценной породы от сопутствующей пустой.

Таким способом обычно разрабатываются месторождения россыпей:

золота и алмазов,
платиноидов и касситерита.

Влияние на окружающую среду добычи полезного сырья

Добыча полезных ископаемых любым способом не может не оказывать на окружающую среду своего негативного воздействия, так как занимает огромные площади хозяйственных земель, доходящие порой до десятков тысяч квадратных километров. Такая техногенная нагрузка на природную среду нарушает естественный ход саморегуляции жизненных процессов окружающей среды и порой приводит к ее быстрой деградации.

Как правило, под их разработками находятся самые продуктивные почвенные черноземы:

полей и пашен,
лесов и водоемов,
дорог и населенных пунктов.

Производство добычи начинается с подготовительных очистных работ, где на местности удаляются все искусственные преграды, так:

вырубаются многолетние леса с ценными породами деревьев,
осушаются вековые водоемы в виде болот, рек и озер,
прокладываются инженерные коммуникации в виде водоотводящих канав и подъездных путей.

Затем производят вскрышные работы, целью которых служит послойное удаление и перемещение в отвалы пустой породы открывающей доступ к самим природным ресурсам:

мягкую и легкую породу разрабатывают при помощи бульдозеров и землеройных машин,
скальную и твердую породу сначала взрывают при помощи буровзрывной техники, а потом разрабатывают при помощи экскаваторов и скреперов,

уже обнаженные полезные ископаемые добывают и грузят на специальные транспортные средства — карьерные самосвалы,

которые везут добытое сырье на обогатительные предприятия и металлургические комбинаты.

Добыча природного сырья имеет еще и такие негативные последствия для окружающей среды как загрязнение почвы, воды и воздуха химическими элементами отвалов, что пагубно влияет как на растительный, так и животный мир данной местности.

Это негативное воздействие на окружающую среду отрицательно влияет и на здоровье людей, живущих в близлежащих местностях – повышением заболеваемости местного населения.

Поэтому в период разработки месторождений полезных ископаемых необходимы такие регулярные мероприятия как — проведение наблюдений и экологический мониторинг.Уменьшить негативное влияние на окружающую среду в дальнейшем можно усовершенствованием методов разработки, а также с помощью рекультивации этих земель, возвратом и приведением их в первоначальное состояние, однако на это нужны огромные финансовые средства и немалый временной интервал.

Поэтому добывающие предприятия согласно закону охраны недр и окружающей среды обязаны после всех проведенных работ по добыче сырья обеспечить восстановление естественного ландшафта местности, где за свой счет они сажают леса и разбивают лесопарки с созданием в последствие зон отдыха, а также восстанавливают плодородный слой почвы, вовлекая его в сельскохозяйственный оборот.

Надеюсь, вам понравилась моя статья о способах добычи полезных ископаемых, и вы узнали из нее много полезного для себя. Может быть, и вы знаете какие–то новые способы добычи природного сырья. Расскажите мне об этом в комментарии к статье, мне будет любопытно их узнать. Разрешите на этом с вами попрощаться и до новых встреч дорогие друзья.

Читать еще: Чем полезен лавровый лист для организма человека

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога, чтобы получать мои статьи на свою почту. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек.

Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я всегда рада видеть вас и уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

Какими полезными ископаемыми богата территория России?

Полезные ископаемые – это ценные образования, залегающие внутри и частично над земной корой, их физические и химические свойства, а также состав ценятся за возможность использования в различных сферах жизнедеятельности человека. Ископаемые могут быть как твёрдыми и жидкими, так и газообразными.

Скопления ископаемых ресурсов называют месторождениями – в этих зонах они представлены в больших количествах в виде россыпей, жил, пластов, штоков. Российские ПИ – это колоссальный набор ценных металлов, руд, горючих материалов и прочих ресурсов. Многие из них на территории РФ сосредоточены в большем количестве, чем где-либо еще.

Общая информация

Россия, обладая самой большой территорией в сравнении с другими странами, занимает лидирующие позиции по добыче важнейших полезных ископаемых. Общее количество месторождений – больше 200 000, и это число постоянно увеличивается, так как совершенствуются методы поиска новых залежей. Стоимость предполагаемых ресурсов составляет свыше 30 трлн. долларов. Количество природного газа и угля бьет рекорды большинства других стран: их представлено 32% и 30% соответственно от общего количества мировых запасов.

Связь рельефа и полезных ископаемых РФ

Территория России крайне сложна и многообразна за счет большой протяженности с запада на восток и с юга на север. Огромные территории объединяют разную местность, богатую полным спектром ПИ:

равнины в европейской и центральной области;
горы на юге, востоке и северо-востоке, а также уникальный Уральский хребет, пересекающий страну;
северный уклон с водами, впадающими в моря Северного Ледовитого океана.

За счет уникального географического положения, многообразия форм рельефа и природных зон, на территории страны сформировалась практически все известные полезные ископаемые.

Месторождения

Если взглянуть на подробную карту зон месторождений полезных ископаемых РФ, то представится следующая картина:

золото сосредоточено по большей степени в Якутии, на Дальнем Востоке в области Магадана, также есть 200 коренных и 114 комплексных месторождений;
горючие ресурсы (нефть и газ) в наибольшей степени залегают на севере Западной Сибири, в Ямало-Ненецком округе, а также частично в дельте Волги и на Сахалине;
серебро в больших количествах представлено на Урале, Востоке Сибири;
строительные нерудные материалы разбросаны за Уралом, в Саянах, Забайкалье, на территории Красноярского края и Иркутской области;
каменный уголь расположен относительно равномерно, но большая часть находится за Уралом;
горючие сланцы наиболее распространены в европейской части страны, в Прибалтийском бассейне;
железные руды добывают в Курском районе, на Кольском полуострове и Балтийском щите;
уран добывают в Забайкалье;
карбонатный марганец также распространен в Сибири, на Урале и Дальнем Востоке;
алюминия больше всего сосредоточено в Западной Сибири и на Урале;
цветные металлы максимально сконцентрированы в регионе Восточной Сибири и на Таймыре.

Драгоценные и полудрагоценные камни и нерудные материалы широко распространены в горных пластах Урала, Сибири, особенно много их на Алтае, в Саянах.

Виды и запасы полезных ископаемых

Россия – одна из самых богатых стран мира на полезные ископаемые. Уголь и газ занимают передовые позиции, но есть и множество других востребованных ресурсов, и запасы их по-настоящему огромны.

Нефть и газ

РФ занимает 7 место по запасам нефти в мире, а по газу стране совсем нет равных – 1 место:

14,1 млрд. т нефти, а также до 62 млрд. т неисследованных запасов в северных и восточных регионах. Считается, что выработка эксплуатируемых запасов составляет 45%, но при этом колоссальная часть не добывается;
запасы газа составляют свыше 40 млрд. т, и больше 77% из них приходится на Западную и Восточную Сибирь.

По предварительным данным, добывать нефть будут еще не менее 22 лет, а газ – около 81 года.

Уголь

В России сосредоточено 50 млрд. т каменного угля и не менее 1,8 трлн. т бурого. В восточной части России содержится до 63% запасов, остальное приходится на Урал и Европейский регион. Самый крупный бассейн – Канско-Ачинский.

Угольная промышленность в России сосредоточена в основным (свыше ¾) в подземных разработках, а ¼ пригодна для открытых работ, которые считаются более безопасными. Далеко не все запасы еще разработаны, и многим из них только предстоит открыться.

Железные руды

В этой сфере РФ также занимает лидирующие позиции по запасам – до 264 млрд. т, однако залегают руды на значительной глубине. Железняк отличается высоким качеством, и большая его часть добывается в европейской части РФ.

Общая часть выявленных торфяных ресурсов составляет 160 млрд. т, расположенных в 46 000 месторождений. В азиатской части страны сосредоточено до 76% всех запасов. Самое больше месторождение находится в Западной Сибири и составляет свыше 18.8 млрд. т.

Горючие сланцы

Страна богата этими полезными ископаемыми, однако лидирующих позиций не занимает. При этом залежи расположены не слишком равномерно: основные источники находятся в Европейском регионе, однако Сибирь также считается важным источником сланцев в будущем.

Марганец

Минерал представлен в огромном количестве месторождений, однако залежи его незначительны – до 2,7% от мировых. Считается, что в РФ марганец обладает низким качеством и плохо поддается обогащению. Самое крупное месторождение находится на Урале.

Титановые руды и ванадий

Титановые руды добывают в прибрежно-морских регионах, а также на берегах некоторых озер Урала, Восточной и Западной Сибири, Забайкалья.

Ванадий широко добывается на Урале, однако большая часть элемента выделяется на раскопках других территорий, в частности – угольных и нефтяных.

Читать еще: Фрукты полезные для печени

Золото и серебро

Россия с начала 21 столетия занимает 4-е место по добыче золота в мире, после ЮАР, Австралии и США. По прогнозам, в РФ сосредоточено свыше 25 т золота. Запасы серебра же занимают первое место в мире. При этом 73% из них добываются в комплексных местах рождения золота и цветных металлов.

Драгоценные и поделочные камни

В РФ добывается колоссальное количество различных камней, используемых для создания ювелирных изделий и прочих украшений: яшма, нефриты, топазы, а также алмазы, сапфиры, рубины и изумруды. Алмазы добываются в основном в Якутии и частично на Урале.

Алюминий

Легкий и пластичный металл, без которого сложно представить современную промышленность, добывается в РФ в недостаточных количествах, и ощущается его острый дефицит. При этом наиболее крупные залежи находятся в Коми – свыше 200 млн. т.

России отводится 7 место по разведанным залежам урана, или 5,3% от мировых запасов. По прогнозам, добывать сырье можно будет в течение 15-20 лет на уже разработанных участках. Однако есть зоны, к разработке которых пока что не приступали.

Прочие ресурсы

Можно представить данные по другим важным природным ископаемым:

хром – точное количество неизвестно, но считается, что разведано менее 10%;
медь – запасы составляют свыше 20 млн. т;
никель – РФ занимает 1 место по запасам, которые составляют свыше 7300 тыс. т;
олово – одно из первых мест в мире, или 7,6% (3,6 млн. т);
цинк – около 22,7 млн. т по предварительным прогнозам;
платина – 8,1% от мировых запасов (платиноидов – не менее 10%);
горно-химическое сырье (соли, сода, сера, борные руды и многое другое) представлено в большом количестве.

Нерудное строительное сырье представлено в тысячах месторождений по всей России. Интересны места добычи полезных ископаемых и наличием очень редких металлов, например, бериллия.

На территории РФ представлено колоссальное количество месторождений полезных ископаемых, и далеко не все из них разработаны. Очень удачно сложилось, что в России сконцентрирована большая часть важнейших ресурсов – нефти, газа, угля, а также цветных и черных руд металлов, драгоценных камней.

Однако современные темпы разработки уже менее чем через 100 лет приведут к тому, что самые ценные полезные ископаемые полностью истощатся, если человечество не изобретет новых способов использования и переработки природных ресурсов.

Рудные полезные ископаемые: что это такое, как их добывают, примеры

Нельзя представить жизнь человека без металлических предметов – техника, посуда, здания, все это изготовлено благодаря постоянному производству. Но где этот процесс берет свое начало? Изначально, для получения сырья, используются минеральные руды, которые добываются в карьерах и шахтах.

Руда – это минеральные ресурсы, которые имеют в составе большое количество металлов. Из нее выплавляют сплавы, которые в дальнейшем используются в производстве. Внешним видом они напоминают камни, на которых есть блестящие вкрапления. Некоторые люди даже не догадываются, как выглядит стальная ложка, прежде чем она попадает в плавильные печи для переработки руды. Полезные ископаемые залегают глубоко под землей, поэтому их добывают шахтным и карьерным способом.

Какие существуют виды рудных ископаемых

В мире насчитывается более 200 категорий металлической руды, по типу превалирующего компонента, но ученые выделили обширную классификацию. Она меньше, поэтому пользоваться ей намного удобнее.

Стандартная классификация видов металлических руд, которая общепринята всеми странами выглядит так:

Еще есть классификация по насыщенности – богатые и бедные. Она считается по количеству металлической части в руде. В железной – богатые от 50%, бедные от 20%. Цветные металлы добывать намного сложнее, а богатыми породы считаются от 6%. Бедные полезные ископаемые относятся к нерудным, ведь порода может оказаться источником силикатов, кремния или серы.

Цветная металлургия – одна из самых опасных для экологии Земли. Во время производства в воздух выбрасывается огромное количество вредных химических веществ, поэтому такие предприятия располагаются в дали от городов.

Железная руда – основа основ

Железная руда – это горная или вулканическая порода, которая имеет в своем составе большое количество метала, а ее переработка на производстве выгодна. Другими словами, если в камне меньше 20% железа, он не может считаться металлической рудой. Ее используют для выплавки металлов – стали, чугуна, сплавов.

Образуется железная руда тремя путями:

Первый объясняется тем, что во время извержения вулканов, металлы расплавляются и смешиваются с горными породами, а вследствие текучести магмы, они вырываются на поверхность и застывают. Большинство примесей, которые имеют низкую огнеупорность, выгорают при высоких температурах, поэтому процент содержания железа в таких рудах очень высокий. Магматические полезные ископаемые – самые распространенные в мире, их месторождения находят в окрестностях вулканов, что потухли еще несколько тысячелетий назад.

Метаморфический процесс – это тоже следствие высоких температур. Вещества, которые находятся на большой глубине, подвергаются воздействию давления и нагревания, в результате чего, их кристаллическая структура меняется. Пласты, где залегают рудные полезные ископаемые, выходят на поверхность во время движения тектонических плит. Также, горные образования, под которыми залегают полезные ископаемые, со временем разрушаются, что облегчает добычу ценных материалов.

Главную роль в осадочном процессе образования железной руды играют ветер и вода, вод воздействием которых хрупкая горная порода вымывается, остаются только металлические костяки – железняк. Процентное содержание металла в этой руде самое большое, но, встречается он намного реже.

Подобный механизм осаждения имеет и золото, которое вымывалось из горной породы проточными водами. Этот процесс стал причиной золотой лихорадки в США. Сейчас небольшие страны занимаются подобным способом добычи драгоценного метала.

Добывать руду в промышленных масштабах начали еще до нашей эры. Этот процесс археологи отслеживали очень долго. Изначально, человек научился обрабатывать изначально бронзовую руду, затем железную и драгоценные металлы.

Добыча рудных полезных ископаемых позволила человеку развивать технологии, оружие, строительство и другие сферы.

Современное производство металла из руды

Руда представляет собой камень, в котором большое количество силикатов. Чтобы отсортировать богатые камни и пустую породу, используют электромагнитный сепаратор. Для отделения метала от руды, она дробится на мелкие части и обрабатывается химикатами. Этот процесс называется обогащением.

Читать еще: Своими руками полезные вещи из дерева

Очистка руд черных металлов

Есть несколько способов очистить руду – магнитными устройствами, кислотами, вибрационным методом, но сейчас, чаще всего используют флотацию. Для этого используют тяжелые жидкости и суспензии. Сосуд, куда помещается измельченная руда, наполняется раствором, и через него подается большой напор воздуха под давлением, в результате чего, металл с пеной поднимается вверх, а пустая порода осаждается на дно. Для выплавки металла из руды необходимы высокие температуры, в которых сгорают мелкие частички породы.

Это самый простой и быстрый способ обогащения, он не требует большого количества операций, и относительно дешевый. Получившиеся металлические частицы расплавляют в доменных или сталеплавильных печах, делая заготовки для дальнейшего использования в производстве.

Существует и нехимическая очистка – в вибрационных бункерах, где с помощью больших частот колебания, разрушается горная порода, превращаясь в песок она просыпается сквозь сито, а на поверхности остаются частички металла. Но это не всегда помогает полностью отделить породу от железняка, поэтому его комбинируют с химическим методом.

В доменных печах выплавляются чугунные заготовки для производства, чтобы из него получилась сталь, к нему добавляют примеси других сплавов, металлолом.

Обычно, заводы располагают в местах, где залегают полезные ископаемые, чтобы не терять время на перевозку.

Очистка руд цветных металлов

Цветные металлы намного реже встречаются в природе, по сравнению с черными. Их можно разделить на тяжелые (медь, бронза, свинец, никель, цинк, кобальт) и легкие (титан, алюминий, магний).

Один из самых распространенных примеров полезных ископаемых – алюминий. Бокситы и нефелиновые руды, они обрабатываются, в результате чего образуется глинозем – белый порошок, похожий на крахмал. Его химический состав – Al₂O₃. Чистый алюминий получают методом электролиза, когда под воздействием направленного тока, молекула преобразуется в катионы – Al+ и O-. Они оседают на противоположно заряженных электродах, в результате чего и получается чистый алюминий.

Извлеченный из глинозема металл, заливают в миксер, где происходит его смешивание с другими материалами, для придания ему нужных пластических свойств. Из полученного состава отливают алюминиевые чушки, которые отправляются на различные производства для дальнейшего использования.

Медь выделяется из медносульфидного концентрата, добываемый на рудниках. В его состав входит огромное количество металлов. Для отделения чистого материала, на металлургических предприятиях, используют пиротехнологии, которые предусматривают применение высоких температур. Механизм получения меди не отличается от переработки черной руды – используется метод осаждения – фторирование. В дальнейшем, концентрат отправляется на завод, где и происходит его дальнейшее очищение от примесей. Его переплавляют под воздействием высоких температур, для получения черновой меди.

Более чистый продукт получают путем электролиза.

После этой процедуры остается шлам, который содержит в себе небольшие частицы драгоценных металлов (платина и золото). Этот продукт также перерабатывают, для получения чистого сырья, но их концентрация в отходах незначительная.

Более редкие металлы получают чаще всего химическим и электролитным путем. Они относятся к рудным полезным ископаемым, но их извлечение – сложный процесс. Например, титан. В природе он встречается только в виде химических соединений, черной руде и других горных породах. Материал, в котором содержится титан называется ильменит, в его состав входит и оксид железа, отделить от которого сырье достаточно сложно. Изначально, он отправляется в плавильные печи вместе с углем, где и происходит разделение смеси на чугун и диоксид титана.

Для его разделения проводят хлорирование, в результате чего, получают тетрахлорид титана, это соединение уже не такое прочное, как с кислородом, поэтому из него легко получить чистый метал. Делают это с помощью магния – реакция называется восстановление. В процессе производства получается титановая губка, которая переплавляется на производствах для изготовления деталей самолетов, ракет и других деталей.

Мировые запасы руды

Руда, которая содержит металлы, очень важна для производства и технического прогресса человечества. По подсчетам ученых, на сегодняшний день в Земле содержится около 800 миллиардов тон железной руды. 80% всех залежей содержат бедные руды, в которых небольшое количество металла, а процесс их переработки достаточно трудоемкий.

Насчитывается несколько стран, на территории которых расположены богатые рудники. Например, в Китае – 8% от всего мирового запаса.

Одни из самых богатых стран – Россия (18%), Бразилия (17%), Австралия (14%), Украина (11%). Несмотря на эти цифры, Китай является бесспорным лидером производства черных металлов. Количество цветных металлов гораздо меньше, а их распространение подсчитывают по поясам – это большие бассейны, которые вытянуты на сотни километров.

Алюминиевых рудных ресурсов больше всего в Южной Америке и Австралии. Медные находятся в окрестности Кольдирьеров и Анд, поэтому мировое первенство по добычи этого метала принадлежит Чили. Второй по размерам пояс находится в Африке, на территории Замбии. В основном рудные полезные ископаемые залегают в местах высокой тектонической активности, изучая которые, аналитики проводят поиски новых месторождений. Россия в этом списке стоит на третьем месте.

Карта рудных полезных ископаемых составляется на основе аналитических исследований. Ученые изучают географические и исторические данные местности, оценивают близость к тектоническим разломам. Чаще всего, большие пласты скоплений руды находят в местах вулканической активности, где магма выходила на поверхность, вынося с собой огромное количество расплавленных металлов. При застывании они остались сверху, что облегчает добычу полезных ископаемых.

Добыча металлов иногда вредит экологической системе земли. Например, при закрытии медного карьера в США, его затопило водой, которая смешалась с химикатами, и является опасной для жизни. В окрестностях нет животных, там живут только устойчивые водоросли, которые адаптировались к агрессивной среде.

Рудные и нерудные полезные ископаемые постепенно истощаются, поэтому ученые разрабатывают новые способы получения сырья для производства. Некоторые редкие металлы синтезируют посредством воздействия химических элементов, но их количество уступает карьерному и шахтному способу добычи.