Рудные ископаемые, нефть и уголь - основа современной промышленности

Введение

За последние 200 лет спрос на металлы настолько возрос, что уже в XXI столетии запасы руд некоторых металлов, особенно стратегически важных для промышленности, могут исчерпаться.

Некоторые металлы, например золото, часто находят в чистом виде, но большинство выплавляют из руды. Руда - минеральное образование, содержащее какой-либо металл или несколько металлов в концен

трациях, при которых экономически целесообразно их извлечение. Иногда это могут быть неметаллические полезные ископаемые.

Золото было, пожалуй, первым металлом, привлекшим внимание первобытных людей своей красотой и блеском. Есть данные, свидетельствующие, что медь начали получать из малахита (легкоплавкого зеленого минерала) около 7000 лет назад.

Хотя коммерческая добыча нефти впервые началась во второй половине девятнадцатого века, на протяжении веков нефть добывалась людьми, которые жили в разных уголках мира, где нефть просачивалась на поверхность. В России первое письменное упоминание о получении нефти появилось в шестнадцатом веке. Путешественники описывали, как племена, жившие у берегов реки Ухта на севере Тимано-Печорского района, собирали нефть с поверхности реки и использовали ее в медицинских целях и в качестве масел и смазок. Нефть, собранная с реки Ухта, впервые была доставлена в Москву в 1597 году.

В 1702 году царь Петр Первый издал указ об учреждении первой регулярной российской газеты Ведомости. В первом выпуске газеты была опубликована статья о том, как была обнаружена нефть на реке Сок в Поволжье, а в более поздних выпусках была информация о нефтепроявлениях в других районах России. В 1745 Федор Прядунов получил разрешение начать добычу нефти со дна реки Ухта. Прядунов также построил примитивный нефтеперегонный завод и поставлял некоторые продукты в Москву и Санкт-Петербург.

Добыча угля началась почти одновременно с добычей нефти, хотя уголь был также известен людям с незапамятных времен.

1. Рудные полезные ископаемые

Многие руды образовались при остывании магмы (расплавленной массы глубинных зон Земли). В процессе ее охлаждения минералы кристаллизуются (затвердевают) в определенном порядке. Некоторые тяжелые минералы, такие как хромит (хромовая руда), отделяются и оседают внизу магмы, где откладываются отдельным пластом. Затем полевой шпат, кварц и слюда образуют горные породы, например, гранит.

Концентрация оставшейся жидкости при этом повышается. Часть ее вдавливается в трещины повой породы, образуя в них крупные отложения - пегматиты. Другие вещества откладываются в пустотах окружающей породы. Наконец, остаются только жидкости, называемые гидротермальными растворами. Эти растворы, часто богатые жидкими элементами, могут перетекать на большие расстояния, при застывании образуя т. н. жилы.

Вторичные отложения минералов образуются под действием рек, морей и ветра, которые сообща разрушают почвы и горные породы, переносят их иногда на значительные расстояния и откладывают, обычно в дельтах рек или понижениях рельефа. Здесь сосредотачиваются частицы минералов, которые потом, цементируясь, превращаются в осадочные породы, типа песчаника.

Иногда среди этих пород скапливается железо, попадая туда из воды и формируя железные руды. В тропиках интенсивные дожди разрушают породы, содержащие алюмосиликаты, оказывая на них химическое воздействие. Вымываемые ими силикаты образуют породы, богатые бокситами (алюминиевыми рудами). Кислотные дожди растворяют и другие металлы, которые потом откладываются вновь в верхних слоях литосферы, иногда обнажаясь на поверхности.

Когда-то поиск металлов зависел от случая. Но в паше время в геологоразведке используются научные методы и современная поисковая техника. Составляются геологические карты, часто с использованием космических фотоснимков. Геологи, расшифровывая эти карты и снимки, получают необходимую информацию о породах и их структуре. Иногда химические вещества, содержащиеся в грунте, воде и растениях, дают подсказку о местонахождении полезных ископаемых. Для этих же целей используются методы геофизики. Измеряя с помощью специальных приборов лаже слабейшие электромагнитные и гравитационные ответные сигналы пород, ученые могут определить содержание рудных отложений в породах.

Обнаружив месторождение, изыскатели бурят скважины, чтобы установить размеры и качество рудных залежей и определить экономическую целесообразность их разработки.

Существует три способа добычи рудных месторождений, 'Гам, где руда выходит на поверхность или расположена недалеко от нее, ее добывают открытым (карьерным) методом. Когда руда обнаружена на дне реки или озера, добыча производится с помощью драг. И самый дорогой вид разработки месторождений - строительство подземных шахт.

Сейчас в промышленности используются около 80 металлов. Некоторые из них распространены достаточно широко, но многие встречаются редко. Медь, например, составляет 0,007% земной коры, олово - 0,004%, свинец - 0,0016%, уран - 0,0004%, серебро -0,000001% и золото - всего 0,0000005%.

Слишком быстро исчерпаются некогда богатые месторождения. Пройдет немного времени, и многие металлы окажутся редкими и дорогими. Поэтому в паше время остро стоит задача повторной переработки металлического лома.

По оценкам экспертов, уже сейчас половину железа и треть алюминия, используемых промышленностью, получают из лома. Повторная переработка и использование снижают загрязнение окружающей среды и сберегают энергию, необходимую для выплавки металлов из руд и их очистки. Для получения тонны алюминия из лома требуется лишь двадцатая часть энергии, которая расходуется на выплавку из руды и обработку того же количества.

2. Уголь

Уголь считается самой необычной породой по двум причинам. Во-первых, он образуется из органического материала - некогда живой ткани -и, во-вторых, в отличие от других пород, он может гореть и выделять тепло.

Уголь был основным видом топлива во время промышленной революции и сыграл важную роль в развитии многих стран. Он состоит из углерода (отсюда его черный цвет) и горючих газов - водорода, азота и кислорода. Часть углерода и водорода образуют углеводород, составляющий также основу нефти и природного газа.

Большая часть залежей угля образовалась 360-286 млн. лет назад, причем его было так много, что геологи назвали этот период каменноугольным. Источником угольных месторождений были доисторические тропические леса, произраставшие в болотистой местности и отличавшиеся от современных. В большинстве своем они состояли из гигантских древовидных папоротников, а также из крупных хвощей и ряда более мелких растений.

Отмиравшие древовидные папоротники и прочая растительность осыпались в болота. В болотной воде находилось очень мало кислорода, ускоряющего процесс разложения бактериями органического материала, поэтому медленно гниющие деревья превращались в торф - первая стадия образования угля. В процессе торфообразования выделялся метан, или болотный газ.

Торф, уплотняясь, превращался в уголь. Из слоя торфа толщиной 10-15 м образуется тонкий (около 1 м) пласт угля. Первый этап уплотнения проходил в древних болотах по мере того, как появлялись все новые слои гниющей растительности, под массой которых спрессовывались нижние пласты.

 Скачать реферат