9.3. Добыча, переработка и использование природных ресурсов (минеральных)

Человек, создавая себе комфортные условия существования, должен добывать и перерабатывать природные ресурсы. Хотя эти процессы связаны с множеством экологических проблем.

Истощение природных ресурсов очевидно. Однако, оценивая природные ресурсы нужно принимать во внимание, что существует положения противоречащие тенденциям истощения:

1. Земля – замкнутая химическая система: её масса практически постоянна в составе Земли.

2. Все ресурсы, кроме тех, что идут на производство энергии, потенциально возобновляемы.

Таким образом, истощение ресурсов невозможно. Однако человечество ощущает это всё острее и острее. Причина в том, что происходит перераспределение ресурсов в пространстве и сфере превращения веществ. Например, существующая ныне технологическая схема получения многих металлов может быть выражена в следующей форме: оксид → металл→ окисленный отход. Таким образом, возникает задача создания методов рециркуляции, т.е. возвращения металлов из их окисленных форм.

Существующая сейчас в мире модель промышленного производства включает в себя следующие компоненты: извлечение и переработка сырья, производство изделий, выброс отходов. Причем, чем больше стадий в производстве, тем (как правило) больше отходов.

Конечно, отходы (или побочные продукты) большинства производств могут быть сырьём (или материалом) для других производств: CuS + O₂ → CuO + SO₂

↓ ↓

Cu SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Это напрвление открывает возможность создания другой модели использования ресурсов, где производства связаны друг с другом.

Все ресурсы Земли, используемые человеком можно объединить в три группы:

1. Топливные и энергетические (уголь, торф, газ, нефть, сланцы, торий, уран, вода).

2. Ресурсы металлов.

3. Ресурсы неметаллов.

При сопоставлении оценки резервов и масштабов потребления рассчитывают характеристику, получившую название индекс использования резервов (ИИР): потребление/запасы.

Исходя из ИИР, выделяют две группы ресурсов: с высокой скоростью истощения: ИИР ≥ 1,7 % (Au, Hg, Sn, Ag, Zn, Pb, W, U, Cu, Sb) и низкой скоростью истощения ≤ 1,3 % (Al, Mo, Mn, Co, Ni, Ti, Fe, P,K,C).

Проблемы, связанные с рециркуляцией (использованием вторичного сырья), чрезвычайно сложны, прежде всего, в технологическом аспекте. Например, сбор лома должен сопровождаться сортировкой, так как если железо будет содержать значительную часть меди – оно становится непригодным для производства листовой стали. Сортировка – дорога и тенологически трудоёмка.

В последние годы, в результате развития промышленного производства в конце ХХ века, появилось новое понятие – «техногенные месторождения». Они представляют скопления минеральных веществ на поверхности Земли или горных выработках пригодные по количеству и качеству для промышленного использования. Часто они обладают необычным минеральным составом и могут служить источником разнообразных полезных компонентов (редкоземельных и благородных металлов и т.д.).

Характеристика хвостохранилищ обогатительных фабрик, перерабатывающих руды цветных металлов на Урале показывает, что в «хвостах» 10 фабрик в массе 208,8 млн. тонн содержится 770,1 тыс. тонн меди, 620,5 тыс. тонн цинка и 45811 тыс. тонн серы.

Очевидно, что с развитием науки и техники, с совершенствованием технологий, отходы многих производств превратятся в аналогичные «техногенные месторождения». Так на Качканарском ГОК в отвалах 900 млн. тонн отходов производства титаномагнетитов, где много скандия, галлия, стронция, титана. Причем масса скандия превышает 100 000 тонн, это составляет 60% мировых запасов этого металла.