Министерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального
образования
«Национальный
исследовательский Томский политехнический
Университет»
Реферат
Ресурсы земли
,
Исполнитель:
Студент группы
З-2Б4С1 Савров Дмитрий Анатольевич
Руководитель:
Преподаватель
Архангельская Татьяна Александровна
Стрежевой 2015г.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
По своей востребованности
Тантал и Ниобий не такие и редкие
элементы и широко применяются в промышленности.
Благодаря уникальным электрофизическим
свойствам; термостойкости, коррозионной
устойчивости ниобий и тантал применяются
не только в традиционных для них областях
промышленности (электротехника и электроника,
металлургия, машиностроение), но и в современных
направлениях научно–технического прогресса
(радары, квантовые генераторы, акустические
устройства и др.). В перспективе следует
ожидать расширенного производства чистых
металлов ниобия и тантала. В подготовке
специалистов данного профиля пособие
может сыграть определенную роль.
Содержание в земной коре ниобия и тантала
составляет 2∙10-3 и 2,5∙10-4 % мас. соответственно.
Ниобий и тантал, наряду с другими редкими
элементами (литий, бериллий, редкоземельные,
цирконий и др.) присутствуют горных породах.
Эндогенные промышленные месторождения
их связаны с карбонатитами, со щелочными
магматическими породами разной основности,
со щелочными метасоматитами и гранитными
пегматитами.
В Российской Федерации выявлены крупные
запасы редкоземельных метал- лов (РЗМ),
они достигают почти 28 млн т TR2å O3 . Россия по этому показателю
нахо- дится на втором месте в мире после
Китая. Ресурсный потенциал российских
недр существенно меньше – прогнозные
ресурсы всех категорий не превышают TR2å5,3 млн. т O3 . Изученность их
сравнительно высока, наиболее достоверные
ресурсы.
Тантал и Ниобий.
Ниобий
и тантал имеют высокие температуры плавления,
не большие значения работы выхода электронов
и оба металла, особенно ниобий имеют сравнительно
высокую температуру перехода в состояние
сверхпроводимости. Следует отметить
сравнительно низкое значение сечения
захвата тепловых нейтронов, особенно
ниобия. Чистые ниобий и тантал пластичны
и легко обрабатываются давлением на холоду.
Важным свойством металлов является сохранение
удовлетворительных механических свойств
при высоких температурах. На механические
свойства металлов влияют примеси, особенно
водород, азот, кислород, делая их хрупкими.
Основная доля получаемого
ниобия применяется в производстве углеродистых,
высокопрочных легированных, нержавеющих,
жаропрочных), суперсплавов стали. Низколегированные
стали, содержащие , применяются для изготовления
магистральных газо- и нефтепроводов северного
исполнения. Присадки ниобия к сталям,
в 6-8 раз превышающем содержание углерода,
устраняют межкристаллитную коррозию
сталей и предохраняют сварные швы от
разрушения.
Большие перспективы применения тантала
и ниобия производстве сверхпроводящих
сплавов. Среди металлов ниобий имеет
максимальную температуру перехода в
сверхпроводящее состояние. В качестве
сверхпроводящих материалов применяются
сплавы ниобия с добавками титана, циркония
и других металлов. Область применения
таких сплавов – производство мощных
магнитов, которые применяются пока в
основном в медицинском диагностическом
оборудовании.
Наиболее важные в промышленном отношении
месторождения за рубежом Гринбушес, Уоджина
( Австралия), относящиеся по градации
к крупным, Мононо (Заир), Берник-Лейк (
Канада), Моруа (Мозамбик). Последние месторождения
по масштабам относятся к средним.
В России на долю 11 пегматитовых
месторождений приходится около 6 % балансовых
запасов. В пяти из них минералы тантала
(группы танталит-колумбит) составляют
основную ценность руд. Средние содержания
Ta2O5 достигают 0,02 – 0,03 %. В других шести
месторождениях ведущим полезным компонентом
является литий (основной минерал сподумен),
средние содержания Ta2O5 составляют 0,004
– 0,014 %. Наиболее значимые пегматитовые
месторождения – Завитинское (Читинская
обл.), Гольцовское (Иркутская обл.), Колмозерское
(Мурманская обл.).
Вследствие близости свойств
химических соединений ниобия и тантала,
разделение этих элементов весьма сложная
задача. Известно несколько методов их
разделения Промышленное же значение
в настоящее время имеют методы экстракции
и ректификации пентахлоридов. Метод дробной
кристаллизации комплексных фторидов
утратил свое промышленное значение, способы
избирательного восстановления и ионного
обмена имеют ограниченное или перспективное
значение.
В абсолютном большинстве
способов производства металлы ниобий
и тантал получаются в форме порошка, либо
спекшейся губки. Это связано с высокими
температурами их плавления. Исключение
составляет алюминотермический способ
восстановления оксида ниобия, где образуется
сплав ниобия с алюминием. Задача получения
чистых компактных металлов осложняется
тем, что при высоких температурах ниобий
и тантал поглощают газы (O2, N2, H2 и др). Это
придает металлам хрупкость, что отрицательно
сказывается на дальнейшей их механической
обработке. Поэтому операции завершающих
стадий спекания порошков и переплавки
металлов для окончательного рафинирования
и дегазации следует проводить в вакууме,
что осложняет технологию и аппаратурное
оформление процессов. Ниобий и тантал
получают восстановлением из соединений
высокой чистоты: оксидов, комплексных
фтористых солей, хлоридов. Промышленные
способы получения ниобия и тантала подразделяются
на четыре группы: - натриетермическое
восстановление комплексных фторидов;
- восстановление из оксидов углеродом
(карботермический способ); -восстановление
из оксидов алюминием (алюминотермический
способ); - восстановление из хлоридов
водородом; - электролитическое восстановление
из расплавленных сред.
Минерально-сырьевой
потенциал России. Напряженная ситуация с минерально-сырьевой базой обозначилась прежде
всего в важнейших традиционных нефтегазо-
и горнодобывающих регионах страны: в
Западной Сибири, в регионе Урало-Поволжья,
Республике Коми, регионе Северного Кавказа.
Недостаточна обеспеченность активными
запасами апатитовых руд на Кольском полуострове,
богатых медно-никелевых руд в Норильском
районе, россыпного золота в Якутии, Магаданской
области, Сибири и на Урале, сурьмы в Якутии,
железных руд на Урале и в Западной Сибири,
бокситов на Урале и др. Без достаточной
сырьевой базы, на оперативных, практически
ежегодно приращиваемых запасах, работают
свинцово-цинковые рудники в Читинской
области. Приморье и на Северном Кавказе;
оловянные - в Хабаровском и Приморском
краях; вольфрамовые - в Республике Бурятия
и Приморском крае, не обеспечен собственной
сырьевой базой ряд медеплавильных заводов
Урала. [5]
В условиях слабой сырьевой
обеспеченности и низких экономических
показателей разработки оставшихся и
оперативно наращиваемых запасов предприятия
переходят к селективной отработке богатых
руд, что еще более ухудшает ситуацию,
сокращая сроки действия добывающих производств
и приводя к крупным потерям средних и
бедных по качеству руд. В то же время в
стране длительное время не осваиваются
уже разведанные крупные месторождения
минерального сырья.
В настоящее время недостаточная
комплексность добычи и переработки полезных
ископаемых приводит к потерям до 30-50%
учтенных в недрах запасов. Наиболее значимы
потери попутного газа и серы при добыче
нефти, что, кроме прямых экономических
потерь, оказывает отрицательное влияние
на окружающую среду. Крупные потери "имеют
место на стадии добычи и переработки
руд. При этом в отвалах предприятий теряются
многие ценные компоненты, содержащиеся
в добываемых рудах.
Реализация минерально-сырьевого потенциала России зависит от ряда проблем, связанных
как с состоянием минерально-сырьевой базы, так и с положением в минерально-сырьевом комплексе страны в целом.
К основным проблемам минерально-сырьевого комплекса России эксперты относят:
острый дефицит в России отдельных
видов минерального сырья (марганцевые
и хромовые руды, титан, цирконий, уран,
высококачественные бокситы, самородная
сера, каолин и бентониты, барит и некоторые
другие);
нерентабельность освоения
значительного числа разведанных месторождений
при их переоценке по критериям рыночной
экономики и неизбежное в связи с этим
уменьшение балансовых запасов полезных
ископаемых, учитываемых Государственным
балансом;
неконкурентоспособность по
целому ряду причин значительного количества
отечественных месторождений минерального
сырья, особенно руд черных, цветных и
редких металлов в сравнении с зарубежными
аналогами; низкая обеспеченность разведанными
запасами отдельных добывающих предприятий,
особенно в старых, давно освоенных горнорудных
районах;
неблагоприятное географическое
размещение разведанных месторождений
отдельных видов минерального сырья, что
требует для их освоения крупных капитальных
вложений и ухудшает экономические показатели
разработки;
низкие темпы подготовки к разработке
новых месторождений, взамен отрабатываемых,
и ввода новых мощностей;
низкие темпы подготовки экологически
защищенных подземных вод для питьевого
водоснабжения;
недостаточная комплексность
в использовании минерального сырья при
его добыче и переработке;
истощение поисково-разведочного
задела прошлых лет, снижение доли предварительно
оцененных запасов в общем балансе разведанных
и прогнозных запасов;
потеря государством контроля за эффективным использованием стратегических ресурсов в связи с массовой приватизацией предприятий комплекса;
утрата государственного контроля
над уровнями прироста запасов, созданием
новых ресурсных возможностей в традиционно
добывающих и новых районах по всем видам
стратегических полезных ископаемых,
а полученные уровни прироста по нефти,
газу, железным рудам, бокситам, меди, никелю,
золоту, редким металлам, свинцу, цинку,
молибдену не обеспечивали простого воспроизводства;
отсутствие дифференцированного
подхода государства к регулированию
производства минеральных ресурсов заведомо
разной ликвидности и разобщение предприятий,
ранее входивших в единые отраслевые системы,
способствовало отнесению значительной
части разведанных запасов к разряду нерентабельных,
доля которых достигла 30% от всего количества
разведанных запасов;
прекращение на большинстве
горнодобывающих предприятий обновления
основных фондов (возраст 70% машин превысил
10 лет, что в 2 раза хуже, чем в развитых
странах);
увеличение диспропорции между
сырьевым и производящим готовую продукцию
секторами отечественной промышленности
в связи с увеличенными объемами экспорта
минерального сырья по сравнению с уровнем
его внутреннего потребления;
наличие тенденции формирования
зависимости России от конъюнктуры мировых рынков сырья;
резкое снижение объемов инвестиций
в геологическое изучение и промышленное
освоение ресурсов недр в связи с общей макроэкономической ситуацией
в стране и несовершенством налоговой
системы;
резкое сокращение финансируемых
государством геологоразведочных работ
и ликвидация целевого источника финансирования
выполнения работ по воспроизводству
минерально-сырьевой базы (ставок ВМСБ);
отсутствуют долгосрочные (2025,
2050 гг.) прогнозы потребления минеральных
ресурсов, являющихся основой развития
национальной экономики. Темпы роста экспорта
минерального сырья опережают темпы внутреннего
потребления.
Геолого-экономическая характеристика
К активным запасам полезных
ископаемых, промышленная разработка
которых в современных экономических
условиях целесообразна, относятся запасы:
железных руд -85% (в том числе 56% в сфере
деятельности действующих горнорудных
предприятий), меди - 70 (47), свинца - 73 (62),
никеля 61 (61), бокситов -52 (33), титана - 68 (2),
олова - 38 (37), вольфрама - 16 (16), молибдена
-50 (23), ниобия - 32(17), тантала - 41 (20), фосфоритов
- 21 (16), апатитов - 53 (52), угля - 70 (42, включая
резервные участки).
Существенные
коррективы в общую оценку обеспеченности
страны минеральными ресурсами вносит
переоценка месторождений по критериям
рыночной экономики. В прошедшие годы
наряду с месторождениями высококачественных
руд было детально разведано и включено
в Государственный баланс значительное
число месторождений с низкокачественными
рудами, или расположенных в удаленных
районах, или со сложными горнотехническими
условиями, из-за чего их разработка в
рыночных условиях становится нерентабельной.
Ведущими продуцентами железорудного
сы- рья (ЖРС) являются шесть стран, доля
которых в мировом выпуске товарного ЖРС
превышает 80%, – Австралия, Бразилия, Китай,
Индия, Рос- сия и Украина. Эти же страны
лидируют по ко- личеству запасов сырья
в недрах. Первенство по добыче сырой железной
руды принадлежит Ки- таю, но из-за низкого
качества сырья количество товарных руд,
выпускаемых китайскими про- дуцентами,
заметно меньше, чем в Австралии и Бразилии.
Запасы (приведенные категории) железорудного
сырья и производство товарных руд ведущих
стран Запасы, млрд т Производство, млн
т Доля в мировом про- изводстве, % Австралия
15,3 609 31,6 Бразилия 11,8 364 18,9 Китай 19,3 269 14
Индия 7,1 136 7 Россия 11,6 110,7 5,7 Украина 6 81,2
4,2
Напряженная ситуация
с минерально-сырьевой базой обозначилась прежде
всего в важнейших традиционных нефтегазо-
и горнодобывающих регионах страны: в
Западной Сибири, в регионе Урало-Поволжья,
Республике Коми, регионе Северного Кавказа.
Недостаточна обеспеченность активными
запасами апатитовых руд на Кольском полуострове,
богатых медно-никелевых руд в Норильском
районе, россыпного золота в Якутии, Магаданской
области, Сибири и на Урале, сурьмы в Якутии,
железных руд на Урале и в Западной Сибири,
бокситов на Урале и др. Без достаточной
сырьевой базы, на оперативных, практически
ежегодно приращиваемых запасах, работают
свинцово-цинковые рудники в Читинской
области. Приморье и на Северном Кавказе;
оловянные - в Хабаровском и Приморском
краях; вольфрамовые - в Республике Бурятия
и Приморском крае, не обеспечен собственной
сырьевой базой ряд медеплавильных заводов
Урала.
Вместе с тем несоблюдение
этого важнейшего требования чревато разрушительными последствиями для
всей экономики, что придает решению проблем
минерально-сырьевого комплекса государственное
значение. Нельзя отрицать того, что горнорудная
промышленность России - важнейшая базовая
отрасль промышленности, основа экономической
независимости и безопасности страны.
В ней разрабатывается около 200 месторождений
черных и цветных металлов и десятки месторождений
нерудного металлического сырья и от того,
как эти месторождения осваиваются и кто
распоряжается природными ресурсами,
зависит благосостояние жителей страны.
Заключение
Политика более чем 15-летнего
позиционирования России в ряду развитых
стран Европы и США, снижающих производство
минерального сырья на своих территориях,
совершенно не отвечает ни достигнутому
уровню экономического и технологического
развития отечественной экономики, ни
национальным традициям в освоении природных
ресурсов, ни состоянию трудового и интеллектуального
потенциала. Она уже привела к невосполнимой
потере времени и потенциально возможных
ниш на мировых сырьевых рынках. Наверстать
упущенные возможности путём конкуренции
со странами, уже закрепившимися в этом
секторе экономики, будет многократно
сложнее.
Прежде всего, следует изменить
насаждаемое в обществе отношение к сырьевым
отраслям как к наследию неэффективной
экономики СССР.
Нужно осознать необходимость
и возможность расширения спектра продукции,
производимой минерально-сырьевым комплексом,
имея в виду новые конструкционные и сверхчистые
материалы, композиты и сплавы на основе
традиционных, редких и редкоземельных
металлов, а также некоторых видов нерудного
сырья, которые являются безальтернативной
ресурсной составляющей для воплощения
в жизнь директивных установок на инновационное
развитие.
Фактически речь идёт о ресурсном
обеспечении модернизации экономики России,
а не об очередной нише сырьевого бизнеса.
Поэтому необходимо принципиально пересмотреть
национальную политику в сфере минерального
сырья.
Список литературы:
Доклады
ОРЛОВА Виктора
Петровича
Председатель Комитета
Совета Федерации
по природным ресурсам и охране окружающей
среды,
Президент Российского
геологического общества,
Вице-президент Академии горных наук,
доктор геолого-минералогических наук
Интернет ресурсы:
http://www.mnr.gov.ru/ - официальный сайт Министерства природных
ресурсов и экологии Российской федерации
http://gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat/rosstatsite/main/
Федеральная
служба государственной статистики РФ