Полезное ископаемое которое является ценным топливом: Представление не найдено [name, type, prefix]: article, htmlstart, contentView

Содержание

Роль ископаемых видов топлива в устойчивой энергетической системе

Изменение климата — одна из величайших проблем нашего времени. Однако не менее велика необходимость обеспечить доступ к электроэнергии как ради качества жизни, так и для экономического развития. Поэтому крайне важно рассматривать изменение климата как часть повестки дня в области устойчивого развития. Постоянный прогресс в развитии новых технологий дал нам уверенность и надежду на то, что в энергетической сфере эти задачи будут выполнены. Резкое падение цен на ветрогенераторы и солнечные батареи, их техническое усовершенствование показали, что эти возобновляемые источники энергии могут играть важную роль в глобальных энергосистемах, а долгожданный прорыв в области экономически эффективных технологий хранения электроэнергии значительно изменит основную комбинацию источников электроэнергии.

Все эти достижения неизбежно привели к предположению о том, что с ископаемыми видами топлива в энергетике покончено, что в дальнейшей разработке новых ресурсов нет необходимости и что нам необходимо как можно скорее прекратить их использование. Это предположение создало образ существующих в современных глобальных энергосистемах «хороших» технологий на базе возобновляемых источников энергии с одной стороны и «плохих» на базе ископаемых видов топлива — с другой стороны. В реальности это противопоставление далеко не так прямолинейно и требует более вдумчивого изучения. Технологии улавливания и хранения двуокиси углерода (УХУ) и управления выбросами метана на всех этапах приращения стоимости энергии из ископаемых источников могут помочь в выполнении масштабных задач по сокращению выбросов CO

2, пока ископаемые виды топлива все еще остаются частью энергосистемы. Таким образом эти меры позволяют ископаемым топливам стать частью решения, а не оставаться частью проблемы. Рациональная экономика отводит важную роль в энергетических системах каждой технологии.

На ископаемые виды топлива сегодня приходится 80 процентов глобального спроса на первичную электроэнергию; энергосистема поставляет около двух третей мировых выбросов CO2. Ввиду того, что объем выбросов метана и других кратковременно загрязняющих атмосферу веществ, оказывающих воздействие на климат (КЗВК), как полагают, серьезно занижается, вероятно, что процессы выработки и потребления электроэнергии дают еще большую долю выбросов. Более того, на сегодняшний день в мире значительная часть топлива на основе биомассы расходуется на отопление и приготовление пищи в малом масштабе. Это крайне неэффективные и загрязняющие окружающую среду процессы; в особенности они вредны для качества воздуха в домах во многих менее развитых странах. Использование возобновляемой биомассы таким образом представляет собой проблему с точки зрения устойчивого развития.

При продолжении существующих тенденций, то есть при сохранении нынешней доли ископаемых видов топлива и увеличении спроса на электроэнергию к 2050 году почти вдвое, объем выбросов намного превысит предел по углероду, допустимый при ограничении глобального потепления двумя градусами Цельсия. Подобный уровень выбросов будет иметь катастрофические последствия для планеты. В энергетическом секторе существует ряд возможностей для уменьшения выбросов; наиболее значимые среди них — снижение энергопотребления и уменьшение углеродоемкости энергетической отрасли путем перехода на другие виды топлива и контроля за выбросами CO2.

Необходимость снижения выбросов не запрещает использование ископаемых видов топлива, но требует существенной смены подхода: сценарий обычного развития не сочетается со снижением выбросов в глобальных энергосистемах. Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии зачастую рассматриваются как единственные решения, необходимые для достижения целей в области климата в контексте энергетики, но их одних недостаточно. Обязательным элементом решения станет расширение использования УХУ; ожидается, что к 2050 году эта технология приведет к 16-процентному ежегодному снижению выбросов. Это утверждение поддержано в

Пятом обобщающем докладе об оценке, подготовленном Межправительственной группой экспертов по изменению климата, в котором указано, что ограничение выбросов энергетического сектора без применения УХУ сделает смягчение изменения климата дороже на 138 процентов.

Сегодня в энергетике невозможно единообразное использование возобновляемых видов топлива в качестве замены ископаемым видам, в основном по причине неодинаковых возможностей различных подотраслей энергетики переключиться с ископаемых на возобновляемые виды топлива. Например, в таких отраслях промышленности, как производство цемента или выплавка стали, источниками выбросов являются и использование электроэнергии, и сам процесс производства. Альтернативные технологии, которые могли бы заменить существующие методы, еще недоступны в необходимом масштабе, поэтому ожидается, что в кратко- и среднесрочной перспективе нынешние технологии сохранятся. В подобных случаях УХУ может стать решением, совместимым с текущими нуждами, и обеспечить время, необходимое для разработки будущих альтернативных методов.

Сценарии, предусматривающие использование УХУ, в любом случае связаны с существенной трансформацией энергетической системы в ответ на изменение климата. Поэтому подобные сценарии не являются замалчиванием проблемы и демонстрируют значительное снижение общего мирового потребления ископаемых видов топлива, а также существенный рост эффективности при выработке электроэнергии и в промышленном производстве. Трансформация энергетической системы поддерживает все технологии, играющие ключевую роль в создании устойчивой энергосистемы.

В связи с этим в ноябре 2014 года государства — члены Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК) после широкомасштабных консультаций с экспертами со всего мира утвердили список рекомендаций в отношении УХУ. В этих рекомендациях подчеркивается, что международное соглашение по климату должно:

• поддержать широкий спектр инструментов фискальной политики, поощряющих УХУ;

• решить вопрос улавливания и хранения двуокиси углерода во всех отраслях промышленности, включая цементную, сталелитейную, химическую, нефтеперерабатывающую и энергетическую;

• обеспечить совместную работу правительств над финансированием и поддержкой маломасштабных демонстрационных проектов;

• предусмотреть закачку двуокиси углерода в пласты для более эффективного извлечения углеводородов, что затем будет рассматриваться и считаться как хранение при том условии, если двуокись углерода будет находиться там постоянно.

Выполнение этих рекомендаций позволяет тем государствам — членам Организации Объединенных Наций, которые по-прежнему в большой степени зависят от ископаемых видов топлива, принять участие в глобальных усилиях по смягчению последствий изменения климата, вместо того чтобы выступать в качестве источников этой проблемы. В соответствующем масштабе эта технология была подтверждена в Канаде, Норвегии и Соединенных Штатах Америки; на сегодняшний день в мире находятся на разных стадиях разработки около 40 проектов. Работа над УХУ в краткосрочной перспективе крайне важна для повышения эффективности, снижения затрат и оптимизации расположения хранилищ, чтобы обеспечить готовность этой технологии к крупномасштабному запуску в 2025 году.

Выбросы CO2 — не единственная связанная с ископаемыми видами топлива проблема, требующая решения. По оценкам, на всех этапах приращения стоимости ископаемых источников (добычи и использования природного газа, угля и нефти) ежегодно в атмосферу выбрасывается 110 млн тонн метана. Это существенная часть совокупных выбросов метана. Поскольку метан является газом, вызывающим мощный парниковый эффект, его выбросы должны быть значительно сокращены.

Метан — основной компонент природного газа: часть его поступает в атмосферу при добыче, переработке, хранении, транспортировке и распределении природного газа. По подсчетам, ежегодно вследствие выпуска, утечек и сжигания теряется около 8 процентов добываемого в мире природного газа, что дорого обходится и экономике, и окружающей среде. При геологических процессах формирования угля вокруг и внутри залежей удерживаются метановые полости. Во время работ по добыче угля (добыча, измельчение, перевозка) часть этого метана высвобождается. Как и в случае с углем, при геологическом формировании нефти также могут образовываться крупные запасы метана, которые высвобождаются при бурении и добыче. К числу источников метановых выбросов также относятся процессы добычи, переработки, транспортировки и хранения нефти, неполное сгорание ископаемых видов топлива. Не существует стопроцентно эффективных процессов горения, поэтому использование ископаемых видов топлива для выработки электроэнергии, отопления или обеспечения работы механизмов приводит к выбросам метана.

Самые сложные задачи в управлении метановыми выбросами — это тщательный мониторинг и фиксирование выбросов с использованием самых совершенных наблюдательных и измерительных технологий, а затем использование оптимальных способов для минимизации утечек и выбросов. Это даст экономическую выгоду и одновременно снизит влияние метана на здоровье, повысит безопасность и смягчит глобальное потепление. Многочисленные выгоды управления метановыми выбросами самоочевидны, тем не менее для соответствующего прогресса в этой области необходима дальнейшая работа.

Решение вопросов, связанных с устойчивой энергетикой, требует вовлечения максимально широкого круга заинтересованных сторон, при этом игнорирование роли ископаемых видов топлива будет иметь негативный эффект. Многие развивающиеся страны располагают значительными нетронутыми запасами ископаемых видов топлива, которые они намерены использовать для развития своей экономики. Настаивать на том, чтобы они навлекли на себя значительные расходы и отказались от использования этих ресурсов в пользу возобновляемых источников энергии, означает с большой вероятностью создать нежелательную напряженность. Здесь можно возразить, что развитые страны построили свою нынешнюю экономику на ископаемых видах топлива и продолжают во многом зависеть от них. По сравнению с «неископаемой» программой более сбалансированным подходом представляется более прагматический вариант, поощряющий все страны использовать широкий спектр доступных им ресурсов (имеется в виду энергоэффективность и рациональное использование как возобновляемых, так и ископаемых видов топлива).

Еще одна группа заинтересованных сторон, которую обычно выставляют в невыгодном свете, — частный сектор, в особенности промышленность, связанная с ископаемыми видами топлива. На самом деле, именно частный сектор располагает знаниями и зачастую финансовыми ресурсами, необходимыми для поддержки того перехода к инклюзивной «зеленой» экономике, к которому стремится весь мир. Использование бюджетов, знаний и технологий крупных игроков может облегчить этот переход; отношение к ним как к отверженным сделает этот процесс сложнее и дороже.

Постоянная и важнейшая задача — обеспечить лучшее качество жизни и экономический рост с одновременным сокращением масштабов воздействия энергетического сектора на окружающую среду. Переход к устойчивой энергосистеме представляет собой возможность повысить энергоэффективность на всем пути от источника до его использования, свести к минимуму воздействие на окружающую среду, снизить энерго- и углеродоемкость, а также скорректировать недочеты энергорынка. Для использования этой возможности потребуется скоординированный пересмотр стратегий и реформы во многих секторах. По сравнению с другими регионами мира страны ЕЭК обладают бóльшим потенциалом конкурентного экономического преимущества благодаря сравнительно небольшим расстояниям между источниками поставок энергии и центрами ее потребления. Полная интеграция энергорынков региона в единую эффективную структуру позволит значительно усовершенствовать использование энергии в технической, социальной, экономической и экологической сферах.

Создание в регионе ЕЭК устойчивой энергосистемы в будущем будет включать в себя серьезный отход от текущей схемы. Повышение эффективности относится не только к потребительской сфере (это, например, энергоэффективные дома, транспорт и бытовая техника), но и к наращиванию энергоэффективности в сфере выработки (генерации), передачи и распределения энергии. Это возможность ускорить переход от традиционной схемы продажи энергоносителей к схеме предоставления энергетических услуг на основе инноваций.

Разработка «умных» энергосетей, работающих по единым правилам, дает важную возможность улучшить взаимодействие технологий, тем самым расширяя экономически выгодное внедрение огромного спектра низкоуглеродных технологий и повышая устойчивость энергосистемы. Независимо от нашего желания, в ближайшие десятилетия ископаемые виды топлива останутся частью глобальной энергосистемы. Они продолжат определять социально-экономическое развитие во всем мире. В связи с этим крайне важно вести открытую и прозрачную дискуссию о роли ископаемых видов топлива в мировых устойчивых энергосистемах в ходе разработки практических климатических стратегий. Особенно важно задействовать страны с формирующейся рыночной экономикой и развивающиеся страны в ходе 21-й сессии Конференции сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (КС-21). Это может изменить расстановку политических сил и помочь принять в Париже значимое соглашение по климату.

Добыча угольного газа

Как можно добывать природный газ из угольных пластов
 

Предложения «Газпрома» о мерах по стимулированию добычи угольного газа

Перспективный газ

В недрах осваиваемых и перспективных угольных бассейнов сосредоточена не только значительная часть мировых ресурсов углей, но и их спутника — метана, масштабы ресурсов которого соизмеримы с ресурсами газа традиционных месторождений мира. Концентрация метана в смеси природных газов угольных пластов составляет 80–98%.

Научно обоснованная оценка роли угольных пластов как крупнейших мест накопления метана в земной коре открывает новые большие перспективы в увеличении ресурсов углеводородных газов. Метан, который является наиболее опасным спутником угля, становится ценным полезным ископаемым, подлежащим самостоятельной промысловой добыче или попутному извлечению в шахтах при комплексной поэтапной эксплуатации газоносных угольных месторождений.

Особенность разработки метаноугольных месторождений

Существуют два принципиально разных способа добычи угольного метана: шахтный (на полях действующих шахт) и скважинный.

Шахтный способ является неотъемлемой частью технологии подземной добычи угля — дегазации. Объемы получаемого метана при этом невелики, и газ используется, в основном, для собственных нужд угледобывающих предприятий непосредственно в районе угледобычи.

Скважинный способ добычи является промышленным. Метан при этом рассматривается уже не как попутный продукт при добыче угля, а как самостоятельное полезное ископаемое. Разработка метаноугольных месторождений с добычей метана в промышленных масштабах производится с применением специальных технологий интенсификации газоотдачи пластов (самые распространенные варианты — гидроразрыв пласта, закачка через скважину воздуха или воздухо-воздушной смеси, воздействие на пласт током).

Следует отметить, что для добычи метана пригодны далеко не все угли. Так, месторождения длиннопламенных бурых углей бедны метаном. Высокой концентрацией газа отличается уголь-антрацит, но его невозможно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи. Самыми перспективными для добычи метана считаются угли, занимающие промежуточное положение между бурыми углями и антрацитом. Именно такой уголь залегает в Кузбассе, где, в рамках выполнения поручения Президента Российской Федерации, «Газпром» активно участвует в реализации инновационного проекта по добыче угольного газа.

Российские прогнозные ресурсы угольного метана

Прогнозные ресурсы метана в основных угольных бассейнах России оцениваются в 83,7 трлн куб. м, что соответствует примерно трети прогнозных ресурсов природного газа страны. Особое место среди угольных бассейнов России принадлежит Кузбассу, который по праву можно считать крупнейшим из наиболее изученных метаноугольных бассейнов мира. Прогнозные ресурсы метана в кузбасском бассейне оцениваются более чем в 13 трлн куб. м.

Данная оценка ресурсов углей и метана соответствует глубине 1800–2000 м. Большие глубины угольного бассейна сохраняют на отдаленную перспективу огромное количество метана, которое оценивается в 20 трлн куб. м. Такая сырьевая база Кузбасса обеспечивает возможность крупномасштабной добычи метана (вне шахтных полей) как самостоятельного полезного ископаемого.

Международный опыт добычи угольного газа

Необходимость, возможность и экономическая целесообразность крупномасштабной промысловой добычи метана из угольных пластов подтверждается опытом освоения метаноугольных промыслов в США, которые занимают лидирующее положение в мире по уровню развития «новой газовой отрасли». Также промышленная добыча метана из угольных пластов ведется в Австралии, Канаде и Китае.

Современный опыт добычи угольного газа в России

До недавнего времени в России метан из угольных пластов извлекался только попутно, на полях действующих шахт системами шахтной дегазации, включающими скважины, пробуренные с поверхности. Этими системами в последние годы в Печорском и Кузнецком бассейнах извлекалось около 0,5 млрд куб. м метана в год.

В 2003 г. «Газпром» приступил к реализации проекта по оценке возможности промышленной добычи метана из угольных пластов в Кузбассе. Лицензией на поиск, разведку и добычу метана угольных пластов в пределах Южно-Кузбасской группы угольных месторождений обладает ООО «Газпром добыча Кузнецк» — первая и единственная компания в России, добывающая метан угольных пластов. Компания разрабатывает два метаноугольных промысла, площадь лицензионного отвода составляет 6 тыс кв. км до глубины 2 км, оценка ресурсов метана угольных пластов — 5,7 трлн куб. м.

Стабильный уровень добычи метана угольных пластов в Кузбассе планируется в объеме 4 млрд куб. м в год. В долгосрочной перспективе — 18–21 млрд куб. м в год.

Талдинское месторождение

В 2005 году на Талдинском месторождении был создан научный полигон по отработке технологии добычи метана из угольных пластов. Здесь учеными АО «Газпром промгаз» была разработана технология добычи угольного газа. На весь технологический цикл — от разведки угольного газа до его использования — получен 31 патент международного и российского образца. При этом две трети оборудования, применяющегося при реализации экспериментального проекта, — отечественного производства.

В 2008–2009 годах на восточном участке Талдинского месторождения было пробурено восемь скважин. В 2010 году началась пробная эксплуатация разведочных скважин с подачей газа на автомобильные газонаполнительные компрессорные станции. В результате пробной эксплуатации были получены необходимые параметры для перевода ресурсов метана в запасы промышленных категорий, отработаны технологии освоения скважин, сбора и подготовки газа, необходимые для разработки первоочередных участков и площадей в Кузбассе.

12 февраля 2010 года «Газпром» запустил на Талдинском месторождении первый в России промысел по добыче угольного газа.

Утвержденные запасы метана по Талдинскому промыслу составляют 74,2 млрд куб. м (в том числе 4,77 млрд куб. м категории С1 и 69 млрд куб. м категории С2). В стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся 6 эксплуатационных скважин.

В 2014 году на Талдинском промысле было добыто 2,8 млн куб. м газа, всего с начала эксплуатации — почти 16 млн куб. м.

В декабре 2010 и феврале 2011 были введены в эксплуатацию две газопоршневые электростанции (ГПЭС), работающие на метане угольных пластов на Талдинском месторождении. Ввод двух ГПЭС позволил подать электроэнергию на подстанцию Талдинского угольного разреза, на строящиеся шахты «Жерновская-1» и «Жерновская-3», а также обеспечить электроэнергией газовые промыслы на Талдинском месторождении и Нарыкско-Осташкинской площади.

«Газпром» также приступил к освоению Нарыкско-Осташкинской площади Южно-Кузбасской группы месторождений. Ресурсы метана площади предварительно оцениваются в 800 млрд куб. м.

В 2014 году на этом промысле было добыто 4,5 млн куб. м газа, всего с начала эксплуатации — 9,4 млн куб. м.

Новый вид полезного ископаемого

В ноябре 2011 года метан угольных пластов был признан самостоятельным полезным ископаемым и внесен в Общероссийский классификатор полезных ископаемых и подземных вод.

Объективные причины необходимости добычи угольного газа в России

Благоприятные геологические особенности и условия газоносности угольных бассейнов в России являются объективной предпосылкой организации, прежде всего, в Кузбассе, а затем и в других угольных бассейнах, широкомасштабной добычи метана как самостоятельного полезного ископаемого.

Необходимость организации метаноугольных промыслов в Кузбассе обусловлена следующими факторами:

  • наличием крупномасштабных залежей метана в угольных бассейнах России;
  • наличием современных передовых эффективных технологий промысловой добычи метана из угольных пластов, широко применяемых в последние годы за рубежом;
  • наличием в России научно-технического потенциала, способного координировать и осуществлять научные разработки по данной теме.

Среди регионов России, не обеспеченных в достаточном объеме газовым топливом, ряд угледобывающих регионов мог бы полностью покрыть свои потребности в газе за счет широкомасштабной добычи метана из угольных пластов. Кроме того, добыча и использование газа улучшит экологическую обстановку в углепромышленных районах, снизит газоопасность добычи угля в будущих шахтах и создаст новые рабочие места на газовых промыслах и газоперерабатывающих предприятиях.

Почему именно торфяное топливо?

Как согреться холодной зимой? Укутавшись в уютный плед и потягивая душистый глинтвейн, иль чай с малиновым вареньем, размышляя о чём-нибудь приятном иль ведя степенные беседы с домочадцами, не отвлекаясь на вылазки в «котельную», что б подкинуть дрова в топку, Вам позволит это сделать кусковой топливный торф! Топливный торф универсален. Если дать ему воздуха, он будет гореть ярко и жарко. Отберите у него воздух и, он будет тлеть, долго поддерживая рабочую температуру. Максимум тепла за более чем умеренную плату. Именно благодаря своим уникальным свойствам, топливный торф с каждым годом становится всё популярней. 

Торф, как известно, является ценным полезным ископаемым. В нашей области – 329 месторождений с запасами 563 369 тыс. тонн (в пересчете на 40 % влажности сырья). Исчерпать такое количество ресурсов, по мнению специалистов, трудно и за сто лет активной разработки. До последнего времени торфяники у нас почти не использовались. Более того – заброшенные залежи торфа каждый пожароопасный сезон являются источником повышенной опасности, очагом возникновения стихийных бедствий.
ООО «ВЕЛТОРФ» уже сегодня использует природное богатство, которое «лежит под ногами». Ведь торф – это альтернативный источник энергии. Он может использоваться как топливо на электростанциях, теплоцентралях и в котельных. Особенно незаменим торф для жителей населенных пунктов, где нет газа. Газификация продвигается медленно и оборачивается колоссальными затратами из бюджета и карманов собственников жилья. А установка торфяных тепло- и электростанций и котельных обходится гораздо дешевле.
Кроме того, кусковой топливный торф экономичнее, эффективнее и экологичнее таких видов топлива, как уголь и мазут. К примеру, коэффициент полезного действия от сжигания угля в котельных составляет не более 40%, а торфа – доходит до 90%.
Торф отлично горит, дает равномерное и стойкое тепло и при этом не загрязняет окружающую среду. После переработки просушенный, очищенный от примесей и спрессованный торф становится уникальным биотопливом, способным полностью решить проблему энергосбережения и энергоэффективности на территории, где он добывается.
Выгоду от использования торфа уже давно оценили в ряде европейских стран, особенно в Скандинавии. За границей биоэнергетика стремительно развивается. С помощью котельных и ТЭЦ, работающих на торфе, там отапливаются не только отдельные жилые дома, но и целые микрорайоны, города и поселки. 
Полезное ископаемое, переработанное в торфяное топливо, может поставляться, в том числе, в котельные региона, которые могут реконструироваться и переводиться с угля и мазута на торф. Практика показала, что ряд угольных котельных даже без предварительной модернизации хорошо работает на сжигании твердого торфяного топлива, вырабатывая необходимое количество теплоты. При этом торфяные котельные экономичны – одной закладки твердого торфяного топлива хватает на пять дней работы.
Топливный торф «ВЕЛТОРФ» широко используется и среди населения. Топливный торф население использует для отопления дач, коттеджей, бань, теплиц, саун и т.д. Он является экологически чистым и безопасным биологическим топливом. По теплотворной способности он приравнивается к каменным углям марок ДОМ и ДР и более чем в 3 раза превышает теплоотдачу сухих высококачественных дров. При этом зольность (остаток золы) составляет всего 2%, которую можно прекрасно использовать как экологически чистое комплексное природное удобрение. Топливный торф разжигается легко (в отличие от угля, разжигание которого в домашних условиях сопряжено с определенными трудностями) и долго горит (тлеет). Время горения топливного торфа в несколько раз превышает дрова, сопоставимо с бурыми углями и лишь незначительно уступает каменному углю. Эти преимущества позволяют ему стать полноценной заменой дров, угля, более выгодной как по цене, так и по теплоотдаче.

Почему именно торфяное топливо?

Теплотворная способность торфяного куска (по результатам испытаний) составляет 3900-4300 ккал/кг, в то время как теплотворная способность:
•  дерева (твердая масса, влажная) – 2450 ккал/кг;
•  дерева (твердая масса сухая) – 2930 ккал/кг;
•  бурого угля – 3910 ккал/кг;
•  черного угля – 4900 ккал/кг.
Преимущества торфяного топлива:
•  торфяное топливо снижает расход сжигаемого топлива;
•  торфяное топливо снижает затраты на получение тепла по сравнению с традиционными видами топлива, т.к. стоимость 1 Гкал вырабатываемого тепла дешевле;
•  торфяное топливо не требует специальных условий для хранения и экономит;
•  торфяное топливо – это 100 % органический продукт;
•  торфяное топливо – благоприятно для окружающей среды благодаря низкому содержанию серы и шлаков;
•  торфяное топливо не вызывает воспламенения в дымоходах, так как ни в них, ни в дыме не содержится тяжёлого креозота;
•  торфяное топливо не вспыхивают, не искрят, то есть безопасны для кожи и глаз человека;
•  торфяное топливо не выделяют канцерогенных или токсичных паров.

Почвы и полезные ископаемые | Экология и природные ресурсы Кемеровской области — Кузбасса

Общая площадь земель Кемеровской области по состоянию на 01.01.2008 года составляет 9572,5 тыс. га.

Природные условия и почвенный покров области разнообразны. Северная часть характеризуется серыми почвами. Кузнецкая котловина – черноземами выщелоченными и оподзоленными, среднемощными и мощными, горные массивы – дерново-подзолистыми почвами.

Наиболее благоприятные природные условия для сельскохозяйственного производства в центральных степных и лесостепных районах. В связи с пересеченностью рельефа местности, неоднородным почвенным покровом и залесенностью, распаханность земель, закрепленных за сельскохозяйственными предприятиями, гражданами, различная: в центральных степных и лесостепных районах – 49 %, в северной части – 35 % и в горной местности – 9 %.

Кемеровская область является уникальной по количеству и качеству разрабатываемых природных ископаемых. В земле Кузнецкой зарыта вся таблица Менделеева. Уголь является главным богатством области. На территории Кузбасса расположен Кузнецкий каменноугольный бассейн и западная часть Канско-Ачинского буро-угольного бассейна. По запасам и качеству углей Кузбасс является крупнейшим из всех эксплуатируемых каменно-угольных бассейнов России. На сравнительно большой территории сконцентрированы мощные залежи с широкой гаммой углей, пригодных для коксования, получения жидкого топлива, сырья для химической промышленности и других целей. Кондиционные запасы каменного угля в Кузбассе превышают все мировые запасы нефти и природного газа более чем в 7 раз (в пересчете на условное топливо) и составляют 693 млрд т, из них 207 млрд т – коксующихся углей. На сегодняшний день запасы коксующихся углей Кузбасса составляют около 73 % от общего объема запаса этих углей освоенных угольных бассейнов России, и более 80 % коксующихся углей России добывается именно в Кузбассе, а по целой группе марок особо ценных коксующихся углей – 100 %.

Добыча каменного угля, железных и нефелиновых руд ежегодно увеличивается. Объем этих запасов может обеспечить всю Россию сырьем для коксового производства в объемах потребления в 80-х годах на протяжении более 1200 лет.

Некоксующиеся энергетические угли составляют около 70 % от общих запасов углей в Кузбассе. Остальные каменные угли являются уникальными в том плане, что, обладая способностью спекаться, могут в зависимости от направления их обогащения служить как коксохимическим так и энергетическим сырьем. Одно из главных природных преимуществ перед углями других бассейнов мира – это сочетание таких качественных показателей, как высокая теплота сгорания (6250 кКал/кг), низкое содержание серы (0,4–0,6 %), незначительное содержание влаги (7,8–10 %) и средняя зольность (15,3–23,2 %). Эти показатели значительно лучше средних по угольной отрасли России.

Особое внимание заслуживают уникальные кузбасские угли, называемые сапро-микситами Барзасского месторождения («барзасская рогожка»), содержащие высокое количество низкофенольной смолы (до 38 %), которые являются ценным химическим сырьем для получения бензопродуктов и асфальтобетона. Имеются в Кемеровской области и другие виды горючих ископаемых. Это торф (более 20 месторождений), проявления нефти и природного газа. Геологические условия образования и развития региона Кемеровской области привели к тому, что бóльшая часть региона, а именно центральная часть, представляет собой котловину, сложенную толщей осадочных пород, имеющих мощность порядка девяти километров. К настоящему времени в пределах Кузбасса открыто более 90 месторождений и 20 рудопроявлений различных металлов (золото, серебро, железо, алюминий, марганец, цинк, свинец, медь, титан, хром, вольфрам, молибден, ртуть, сурьма, уран, торий). Сконцентрированы они главным образом в районах Горной Шории и Кузнецкого Алатау.

В целом по Кемеровской области потенциал запасов железных руд оценивается в 5,25 млрд тонн (из них промышленной категории – свыше 1 млрд тонн) и является основной сырьевой базой для металлургических гигантов нашей области. Железные руды области представлены в основном магнезитом, отличаются высоким содержанием чистого железа от 34 до 48 %. Из семи разведанных месторождений алюминиевых руд в настоящее время разрабатывается одно – Кия-Шалтырское на севере Кузнецкого Алатау. Руда представлена уртитами, содержит высокое количество глинозема (28 %) и щелочей (12 %) и не требует обогащения. Кия-Шалтырский рудник обеспечен запасами на 40 лет. В области открыто 17 месторождений богатых алюминием бокситовых руд, которые пока не эксплуатируются. Более 150 лет назад в нашем регионе началась добыча россыпного золота в Тяжинском районе на руднике «Центральный». В настоящее время минерально-сырьевая база золотодобычи представлена 9 рудными и 77 россыпными месторождениями, расположенными главным образом в пределах Кузнецкого Алатау (31,9 %), Горной Шории (43,7 %) и Салаирского кряжа (24,4 %).

С конца ХVIII века ведется добыча свинцово-цинковых руд на северо-восточном склоне Салаирского кряжа. В настоящее время здесь разведано 5 барит-свинцово-цинковых месторождений, 3 медно-цинковых и одно медно-колчеданное месторождение. Все полиметаллические руды этих месторождений высококондиционны. Открыто и разведано месторождение самородной меди в Горной Шории. В области имеются богатейшие месторождения марганца. Среди них –Усинское в Горной Шории, Дурновское в Ленинск-Кузнецком районе и др.

В Кузбассе создана сырьевая база основных нерудных полезных ископаемых для металлургии: 5 месторождений флюсовых известняков (Тяжинский, Гурьевский, Тисульский, Беловский и Новокузнецкий районы),  3 месторождения кварцитов (Горная Шория и Яйский район), 2 месторождения доломитов (Горная Шория), 8 месторождений огнеупорных глин (Кемеровский, Новокузнецкий и Гурьевский районы) и 6 месторождений формовочных песков (Чебулинский и Ижморский районы).

Среди природного сырья для строительной индустрии особое место занимает мрамор, который, по мнению специалистов, лидирует среди видов мрамора в России по цвету и рисунку.

Кроме перечисленных полезных ископаемых, наш край богат самоцветами: аметист, яшма, агат, сердолик и другие, которые являются ценным поделочным и ювелирным сырьем.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ РЕСПУБЛИКИ КОМИ И ЭКОЛОГИЯ

Ежегодные государственные доклады о состоянии окружающей природной среды Республики Коми.

 


 

 

Минерально-сырьевые ресурсы

Минерально-сырьевой потенциал Республики Коми, представленный комплексом разнообразных горючих, металлических и неметаллических полезных ископаемых, а также подземных вод имеет важное значение для экономики России.

В разведанных на территории республики месторождениях сосредоточено общероссийских запасов: нефти – около 3%, угля – 4,5%, барита – 13%, бокситов – 30%, титана – около 50%, кварцево-жильного сырья – около 80%.

Наиболее значимыми в Республике Коми являются топливно-энергетические ресурсы, что обусловлено расположением на ее территории значительной части Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и крупного Печорского угольного бассейна и трех бассейнов горючих сланцев. Объемы запасов и добычи горючих полезных ископаемых в республике характеризуют ее как основную топливную базу Европейского Севера России.

Печорский угольный бассейн является вторым в России бассейном по запасам и крупной, обеспеченной на очень длительную перспективу, сырьевой базой для развития коксохимии, энергетики, в перспективе – добыче метана.

На его территории известно около 30 месторождений угля и углепроявлений, в том числе 11 месторождений с разведанными балансовыми запасами. Общие геологические ресурсы Печорского угольного бассейна оцениваются в 242 млрд. тонн угля, в том числе кондиционные – 58,4 млрд. тонн угля. Разрабатывается и подготовлено для промышленного освоения 3,99 млрд. тонн угля.

В настоящее время эксплуатируются 3 месторождения: Воркутское, Воргашорское и Интинское. Небольшой объем добычи угля производится карьером на Юньягинском месторождении. В Печорском бассейне имеется возможность организации добычи на Сейдинском месторождении качественного энергетического угля, в том числе открытым способом. Подготовлены запасы коксующегося угля для открытой отработки на Сыръягинской площади.

Запасы и ресурсы углеводородного сырья на территории республики сосредоточены в центральной и южной частях Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции.

Запасы нефти учтены в 131 месторождении, из которых 114 нефтяных, 8 нефтегазоконденсатных, 4 нефтегазовых, 5 газонефтяных. Суммарное количество извлекаемых запасов нефти категорий А+В+С1 превышает 600 млн. тонн. Более 60% остаточных извлекаемых запасов нефти сконцентрированы в трех крупных месторождениях – Ярегском и Усинском нефтяных и Возейском нефтегазоконденсатном.

Запасы горючего газа учтены в 132 месторождениях углеводородов, в том числе свободный газ в 38 месторождениях, в 94 месторождениях – попутный (растворенный в нефти газ, газовые шапки). Объем запасов газа категорий А+В+С1 составляет около 140 млрд. куб. м. Около половины его объема содержится в крупном Вуктыльском газоконденсатном месторождении.

Весьма значительны ресурсы горючих сланцев, сосредоточенные в трех сланценосных районах и насчитывающие 62 млрд. тонн, в том числе – более 6 млрд. тонн оцененных запасов. Горючие сланцы пригодны практически для всех современных областей их применения, включая энергоклинкерное производство, получение смол, компонентов топлива, лекарственных препаратов, микроудобрений.

Ресурсная база торфа включает 4,84 тыс. месторождений и проявлений с суммарными запасами и прогнозными ресурсами 8,4 млрд. тонн. Промышленные разведанные запасы насчитывают 452,9 млн. тонн (около 200 месторождений).

Ресурсы металлических полезных ископаемых представлены рудами черных металлов (титан, марганец, хром), цветных металлов (алюминий, медь, свинец, цинк), редких (ниобий, тантал, вольфрам, молибден), рассеянных (галлий, скандий) и редкоземельных металлов (церий, иттрий). Из благородных металлов преобладает золото, имеются проявления серебра, платины. Известны проявления алмазов.

Республика Коми является наиболее крупной и перспективной в России сырьевой базой бокситовых руд. В пределах Тиманского кряжа выявлены и в разной степени изучены месторождения двух бокситоносных районов: Среднетиманского и Южно-Тиманского.

Основное количество запасов (68% запасов провинции) лучших по качеству бокситов находится в Среднетиманском бокситоносном районе. Здесь разведана Ворыквинская группа месторождений латеритных бокситов (Вежаю-Ворыквинское, Верхне-Щугорское и Восточное), имеющих благоприятные горно-геологические условия преимущественно для открытой разработки. Качество бокситов среднее и высокое, позволяющее использовать их для производства глинозема, абразивов, огнеупоров, а при производстве глинозема попутно извлекать редкие металлы, в частности, галлий и ванадий, а в перспективе ниобий, редкие земли, скандий.

На наиболее крупном Вежаю-Ворыквинском месторождении действует и развивается Среднетиманский бокситовый рудник, снабжающий бокситами предприятия Урала и Северо-Запада России. Ведется подготовка строительства в республике крупного глиноземного предприятия мощностью 1,2 млн. тонн глинозема в год. С его вводом годовая добыча бокситовых руд на Среднем Тимане может возрасти до 6 млн. тонн.

Сырьевая база титановых руд является крупнейшей в России и ближнем зарубежье. Уникальным по запасам является Ярегское нефтетитановое месторождение (около 50% от общероссийских запасов). В Республике Коми реализуется проект «Комплексное освоение Ярегского нефтетитанового месторождения», предусматривающий освоение месторождения с добычей и переработкой как нефти, так и титана. Проектная мощность предприятия составляет 1,2 млн. тонн титановой руды в год. Из титанового концентрата будут производиться титанокремниевая лигатура и титановый шлак, что обеспечит собственным сырьем металлургическое и пигментное производство.

Дополняет потенциал титановых руд Пижемское месторождение с оцененными запасами, находящееся в неосвоенном районе на Среднем Тимане. На части месторождения предприятием ООО «Геотехносервис» осуществляются разведочные работы с целью подготовки промышленных запасов для последующей добычи титановых руд.

Марганцевые руды в настоящее время относятся к категории особо дефицитных. Марганцево-рудная сырьевая база республики представлена Парнокским железо-марган-цевым месторождением, находящимся на западном склоне Приполярного Урала. В структуре его запасов выделяется наиболее качественный пероксидный тип марганцевых руд.

На территории Республики Коми находится часть крупнейших в России хромитоносных массивов Полярного Урала. Выявлено несколько рудных полей с ресурсным потенциалом около 40 млн. тонн хромитовых руд.

Республика обладает подготовленной минерально-сырьевой базой россыпного золота. Практически все балансовые запасы золота находятся в Кожимском рудно-россыпном районе, где разведано несколько десятков россыпных месторождений. Большие перспективы связаны с объектами коренного золота на западном склоне Приполярного Урала. Общие балансовые запасы россыпного и коренного золота в Республике Коми составляют около 50 тонн, прогнозные ресурсы золота – более 200 тонн.

В республике широко распространены неметаллические полезные ископаемые, которые могут быть использованы в качестве горнохимического (барит, каменные и калийные соли, фосфориты, карбонаты для химической промышленности), горнотехнического (гипс, стекольное сырье, цеолиты, бентонит), пьезооптического и кварцевого (жильный кварц, пьезокварц, горный хрусталь) сырья. Имеется сырье для металлургии (огнеупорные глины, флюсовые доломиты и известняки, формовочные материалы), ювелирное и камнесамоцветное сырье (аметист, жадеит, нефрит), минерально-строительное сырье (известняки, доломиты, мраморы, кварциты, пески, гравий).

Наиболее важное промышленное значение имеют барит, кварцевое сырье, стекольные пески, каменная и калийно-магниевая соли.

Ресурсная база баритовых руд Собско-Пальникского баритоносного района оцениваются в 80 – 100 млн. тонн. Наиболее крупным и детально разведанным является Хойлинское месторождение баритовых руд (промышленные запасы – более 2 млн. тонн, прогнозные ресурсы – более 9 млн. тонн), разработка которого началась в 1998 году.

Ресурсы кварцевого сырья, находящиеся на Приполярном Урале, занимают ведущее положение в российском балансе запасов. На территории Республики Коми балансом запасов учитываются 5 месторождений кварцевого сырья. Наиболее крупным и единственным разрабатываемым является месторождение «Желанное». Кварцевое сырье, добываемое на этом месторождении, используется в России в производстве специальных видов стекла для электроники, оптики, синтеза искусственных монокристаллов.

Коми обладает значительными запасами и ресурсами каменной и калийно-магниевой соли. Государственным балансом запасов учитывается только Сереговское месторождение с запасами более 2,6 млрд. тонн и прогнозными ресурсами 5 млрд. тонн.

На юго-востоке республики известен крупный соленосный бассейн с каменной и калийно-магниевой солями. На его небольшой части (Верхне-Печорское месторождение) оценены запасы соли: поваренная – более 13 млрд. тонн, магниевая – более 165 млн. тонн, калийная – более 122 млн. тонн.

Запасы и ресурсы стекольных песков выявлены в западных районах Республики Коми. Подготавливается к промышленному освоению месторождение «Чернокурка» с разведанными и оцененными запасами более 14 млн. тонн. В районе этого месторождения прогнозные ресурсы стекольных песков насчитывают около 50 млн. тонн. Общие прогнозные ресурсы стекольных песков в Республике Коми оцениваются в количестве более 300 млн. тонн.

Минерально-сырьевая база строительной индустрии представлена многочисленными месторождениями карбонатного сырья, строительного и облицовочного камня, строительных, силикатных, стекольных песков, глин для кирпичного и керамзитового производства, опок и аргиллитов для цементного производства, гипса.

Территория республики обладает значительными ресурсами пресных, минеральных и промышленных подземных вод. Эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод, пригодных для хозяйственно-питьевого водоснабжения, превышают 62 млн. куб. м/сутки. Балансом запасов учтено 104 месторождения (участка) пресных подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Эксплуатируется 69 месторождений (участков).

Значительными являются ресурсы подземных минеральных вод. Наиболее распространены слабоминерализованные питьевые, сероводородные, с повышенным содержанием брома и железистые минеральные воды. Балансовые запасы минеральных подземных вод в суммарном объеме 3,532 тыс. куб. м/сутки, учтены на 9 месторождениях (участках). Минеральные воды используются для промышленного розлива, а также для бальнеологических целей.

Республика Коми является крупной сырьевой базой промышленных вод, сосредоточенных преимущественно на территории Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. В пластовых водах нефтяных месторождений выявлены промышленные концентрации брома, йода, лития, магния, стронция и других ценных компонентов.

 

Водные ресурсы

Республика Коми входит в зону избыточного увлажнения. Значительное преобладание количества выпадающих атмосферных осадков над испарением, особенности рельефа и геологическое строение определили повышенную заболоченность и развитую гидрографическую сеть.

Гидрографическая сеть Республики Коми относится к бассейнам морей: Белого (реки Вычегда, Луза, Мезень), Баренцева (река Печора), Карского (река Кара) и Каспийского (реки Летка, Кобра, Березовка). Площади этих бассейнов занимают соответственно 35,2%; 62,9%; 0,7%; 1,2% территории республики.

Распределение водных ресурсов по муниципальным образованиям весьма неравномерно. В республике берут начало и текут две крупные реки – Печора и Вычегда.

Протяженность реки Печора в пределах Республики Коми составляет 1570 км. Она берет начало в Троицко-Печорском районе и пересекает 6 административных районов.

Вычегда в пределах Республики Коми, протяженностью 920 км, пересекает 4 района.

 

Озера на территории республики развиты слабо. Наибольшее их число сосредоточено в Большеземельной тундре, в долинах рек и на водоразделах в северных районах, поймах крупных рек. Всего в республике насчитывается около 70 тыс. озер общей площадью 4,3 тыс. км2, что составляет 0,5% ее территории. К сравнительно крупным озерам относятся Ямозеро (площадь 31,1 км2), Синдорское (28,5 км2), Косминское (12,6 км2).

Широко распространены в Республике Коми болота и заболоченные земли. Средняя заболоченность территории составляет 9,6%. Более 60% составляют болота верхового типа. Среди них крупнейшие в Европе болота Океан (1790 км2) и Усинское (1570 км2).

 

Лесные ресурсы

Республика Коми является одним из ведущих лесопромышленных регионов России. Общая площадь лесов лесного фонда составляет 38,9 млн. га, из них покрытая лесом – 30 млн. га, или 3,5% площади всех лесов России, и около 50% площади лесов Европейского Севера России.

Леса и кустарники занимают 78% территории республики. Для лесоэксплуатации выделено более трех четвертей лесного фонда с запасами 3 млрд. куб. м. Характерной особенностью лесов республики является высокий удельный вес спелых и перестойных лесов (72,3%).

Республика относится к числу лесных районов России, в структуре которых преобладают ценнейшие темнохвойные еловые леса. Запасы хвойных пород составляют 84% всех запасов лесных насаждений. Запасы мягколиственной древесины составляют 15,9% общих запасов лесных насаждений.

 

Животный мир

Животный мир Республики Коми насчитывает более 4400 видов. Из них более 3 тыс. видов насекомых, 315 видов наземных позвоночных животных (5 видов земноводных, 247 видов птиц и 58 видов млекопитающих). В водоемах республики обитает 47 видов рыб.

Список охраняемых видов животных, включенных во второе издание Красной книги Республики Коми (2009 год), насчитывает 33 вида птиц, 15 видов млекопитающих и 6 видов рыб. Из птиц отмечено пребывание в регионе скопы, сапсана, беркута. В водоемах республики обитают редкие виды рыб: сибирский хариус, нельма, таймень, сибирский осетр.

К объектам охоты на территории республики отнесены 37 видов птиц: тетеревиных - 5, водоплавающих - 21, куликов - 11. Ведущее место в промысловой и любительской охоте занимают тетеревиные (белая куропатка, рябчик, глухарь, тетерев) и водоплавающие птицы (гуменник, кряква, свиязь, шилохвость, чирки и нырковые утки).

Особо ценными в хозяйственном отношении животными являются: лось, медведь, бобр, выдра, соболь, белка, куница, лисица, горностай, норка, рысь, росомаха, заяц-беляк, ондатра.

Из 47 видов рыб, обитающих в водоемах республики, промыслом осваивается 15-17 наиболее ценных и распространенных видов. Из ценных видов рыб можно выделить печорскую семгу, сибирского и европейского хариуса, стерлядь, нельму. Производится промышленная добыча ценных мигрирующих видов: семги, сига-пыжьяна, ряпушки.

 

Экологическая ситуация

Для Республики Коми, как и  для большинства регионов Российской Федерации, присущи проблемы загрязнения атмосферного воздуха, обезвреживания и утилизации промышленных и бытовых отходов; загрязнения поверхностных и подземных вод, сохранения  плодородия почв и предотвращение загрязнения земель.

Основными источниками загрязнения воздуха городов являются: транспорт, предприятия теплоэнергетики, добычи угля, нефти и газа, нефте- и газоперерабатывающие заводы, предприятия лесопереработки, стройиндустрия.

Основной вклад в образование отходов вносят предприятия по добыче полезных ископаемых (почти 79%) и обрабатывающие производства (около 15%). На остальные виды экономической деятельности приходится около 6% отходов. Основные отрасли, в которых образуются и накапливаются отходы – угледобывающая и деревообрабатывающая.

Для координации усилий по решению проблемы с отходами в Республике Коми крайне необходима разработка республиканской целевой программы «Отходы» или разработка Концепции обращения с отходами производства и потребления в Республике Коми, которая бы на основе существующей ситуации в этой области, формирующейся схемы потоков движения отходов в республике и соседних регионах, схемы размещения и развития производительных сил в Республике Коми на период до 2020 года, обозначила основные направления государственной политики в области обращения с отходами в республике.

Работа в этом направлении будет продолжена в 2010 году.

По состоянию на 1 января 2010 года в республике насчитывается 240 особо охраняемых природных территорий, в том числе: 2 - федерального значения (Печоро-Илычский государственный природный биосферный заповедник, и национальный парк «Югыд ва») и 238 особо охраняемых природных территорий регионального значения (165 природных заказников различного профиля и 73 памятника природы).

Общая площадь, занимаемая особо охраняемыми природными территориями (федерального и республиканского значения), составляет свыше 6 млн. га, или около 14,6% от общей площади Республики Коми.

С 1995 года территория Национального парка «Югыд ва» вместе с прилегающим к нему на юге Печоро-Илычским государственным природным биосферным заповедником и его буферной зоной включены в список Всемирного природного наследия ЮНЕСКО под общим названием «Девственные леса Коми». 

Светлые нефтепродукты, особенности их производства и современные стандарты

Светлые нефтепродукты — наиболее маржинальные продукты нефтепереработки. К ним относятся бензин, керосин и дизельное топливо. получение соответствующих фракций происходит уже при начальной перегонке нефти, но увеличить их выход по отношению к объему исходного сырья и произвести высококачественный чистый продукт возможно только в результате вторичных процессов нефтепереработки

Первый после дизеля

Светлые нефтепродукты состоят из легких фракций, кипящих при относительно низких температурах. Такие фракции, как правило, почти бесцветны. В первую очередь при упоминании светлых в голову приходит, конечно же, бензин. Хотя справедливости ради нужно сказать, что в структуре мирового потребления бензин уступает по объемам место дизельному топливу, и эта тенденция, по прогнозам экспертов, сохранится. Такой перевес дизеля связан как с многолетним трендом роста автопарка на дизельном топливе и сокращением выпуска бензиновых авто, так и со структурной характеристикой: в случае с дизелем это не только легковые автомобили, но и вся тяжелая коммерческая автотехника, железнодорожный транспорт.

Бензины — легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтоватые жидкости, представляют собой смесь нефтепродуктов с интервалом кипения от 40 до 200°С. Интересно, что слово «бензин» происходит от арабского словосочетания, означающего «яванское благовоние». Так называли смолу дерева стиракс, известную также как «росный ладан». Позднее из нее стали производить кислоту, названную бензойной. В 1833 году немецкий химик Эйльхард Мичерлих получил из этой кислоты простейшее ароматическое соединение бензол и назвал его benzin. В некоторых языках это название закрепилось за классом легких нефтепродуктов, в состав которых входят ароматические соединения, в том числе бензол.

Составляющие бензина — продукты многих процессов на НПЗ: первичной перегонки (прямогонные бензиновые фракции) и вторичных процессов переработки — крекинга, риформинга, алкилирования, изомеризации, полимеризации, пиролиза и висбрекинга. Также в состав бензина могут входить неуглеводородные соединения — спирты, эфиры и другие компоненты.

Современный нефтеперерабатывающий завод — это сложнейшее технологическое сооружение, занимающее площадь в несколько гектар

Вторичные процессы относят к физико-химической технологии переработки. Именно химические реакции — конденсации, расщепления, замещения — позволяют регулировать производство и получать углеводородные смеси требуемого состава и качества. Это принципиально отличает вторичную переработку нефти от простой перегонки.

Слово «бензин» происходит от арабского словосочетания, означающего «яванское благовоние». Так называли смолу дерева стиракс. Позднее из нее стали производить кислоту, названную бензойной. в 1833-м немецкий химик Эйльхард Мичерлих получил из этой кислоты простейшее ароматическое соединение бензол и назвал его benzin.

Основные характеристики

Важнейшая характеристика бензина — октановое число, которое определяет его детонационную стойкость, то есть способность противостоять самовоспламенению при сжатии. Детонация — нежелательное явление в бензиновом двигателе. Оно возникает, когда часть топлива в цилиндре загорается еще до того, как его достигнет пламя от свечи зажигания, и сгорает быстрее, чем требуется. В результате мощность двигателя снижается, он перегревается и быстрее изнашивается. О детонации свидетельствует характерный стук в моторе. В современных двигателях степень сжатия поршня в цилиндре высока — это дает и большую мощность, и увеличение КПД, а значит, бензины с высокой детонационной стойкостью всё востребованнее.

12%
Увеличения мощности двигателя автомобиля можно достичь за счет использования современного топлива G-Drive

Октановое число — условный показатель. Его оценивают, сравнивая детонационную стойкость бензина с модельной смесью двух веществ — изооктана и н-гептана. Сам показатель соответствует процентному содержанию в этой смеси изооктана, который с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия. Его октановое число принято за 100. Н-гептан, напротив, детонирует даже при небольшом сжатии. Его октановое число — 0. Если октановое число бензина равно 95, это означает, что он детонирует, как смесь 95% изооктана и 5% гептана.

Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды разветвленного строения (изоалканы), наименьшее октановое число у парафиновых углеводородов нормального строения. Последние в подавляющем большинстве содержатся в прямогонных бензинах, и их октановое число, как правило, не превышает 70. Ароматические углеводороды образуются в процессе каталитического риформинга, а разветвленные парафины — при каталитическом крекинге. Именно эти два процесса в XX веке стали основными процессами вторичной переработки нефти, позволяющими получать бензины с повышенным октановым числом. Сегодня высокооктановые бензиновые фракции также получают в результате процессов алкилирования, изомеризации и гидрокрекинга, или используя в низкооктановых бензинах разнообразные присадки.

Бензиновый купаж

Вообще, производство бензина, как и любого другого современного высококачественного топлива — это целое искусство. Судите сами: каждый из процессов переработки нефти на НПЗ дает бензины в разном количестве, разного состава (соотношение основных компонентов) и с разным октановым числом. Все эти параметры обусловлены не только характеристиками процессов, но также особенностями технологической схемы каждого конкретного производства и составом исходного сырья. Далее необходимо смешать компоненты так, чтобы на выходе получился продукт с требуемыми параметрами.

Со временем помимо таких характеристик, как октановое число, фракционный состав, химическая стабильность, давление насыщенных паров, все большую роль стали играть экологические показатели. Когда-то, чтобы повысить октановое число бензина, в него добавляли тетраэтилсвинец — такой бензин назывался этилированным. Сегодня использование этой присадки полностью запрещено из-за ее токсичности.

Класс качества

Первый экологический стандарт «Евро-1» для отработанных газов автомобилей был введен в Европе 24 года назад — в 1992-м. Просуществовал он недолго — всего три года. «Второй» евро стал более жестким: почти вдвое было снижено допустимое содержание твердых частиц. Но самое радикальное ужесточение произошло с введением «Евро-3» в 1999 году. Новый стандарт предполагал суммарное уменьшение уровня выбросов почти на 40%. «Четвертый» и «пятый» евро продолжили движение в этом направлении, но теперь большое значение стало придаваться выбросам СО2, поскольку весь «цивилизованный мир» начал активную борьбу с глобальным потеплением. «Евро-6» в этом смысле лишь закрепляет тенденцию. Стоит подчеркнуть, что сам термин «стандарт евро» относится исключительно к содержанию вредных веществ в отработанных автомобильных газах, а не в моторном топливе. В России же названия экологических стандартов автоматически перенеслись на качественные характеристики бензина или дизеля, хотя требования к безопасности топлива сформулированы в специальном техническом регламенте Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту», в котором принят термин «экологический класс» (от К2 до К5).

«Газпром нефть» одной из первых в России перешла на производство бензинов и дизельного топлива пятого экологического класса — в 2015 году. Окончательно же Россия собирается перейти на топливо стандарта Евро-5 с 1 июля 2016 года.

Большую опасность для людей представляют и некоторые ароматические соединения, в частности ряд полициклических ароматических углеводородов, а также бензол, который признан сильным канцерогеном. Ограничение содержания ароматики — требование, которое позволяет снизить негативный экологический эффект от использования бензина. Для примера, в бензинах класса «Евро-3» содержание ароматики было ограничено 42%, а последний европейский стандарт «Евро-6» подразумевает уже не более 24% ароматических углеводородов. Чтобы добиться соответствия бензина экологическим стандартам, сегодня высокооктановый (с октановым числом 100–104) бензин каталитического риформинга (риформат), содержащий много ароматических углеводородов, смешивают с другими фракциями с меньшим октановым числом, полученными в результате изомеризации, каткрекинга или алкилирования. В результате удается получить и высокое октановое число, и приемлемое содержание ароматики.

10мг/кг
допустимое содержание серы в бензинах экологичесского класса «ЕВРО-5», что в 50 раз меньше, чем для «ЕВРО-2»

Рабочие лошадки

Основная область применения легких газойлей, полученных при атмосферной перегонке нефти, а также с помощью гидрокрекинга, термического или каталитического крекинга и коксования нефтяных остатков, — изготовление дизельного топлива. В его состав входят углеводороды с интервалом кипения 200—350°C. Дизель состоит из более тяжелых углеводородов, чем бензин и керосин, он более вязкий и темный (прозрачен, но имеет желтова-тый или коричневатый оттенок). Традиционно дизель использовался в первую очередь как топливо для железнодорожного и водного транспорта, грузового автотранспорта, сельскохозяйственной техники, а также в качестве котельного топлива. Однако позднее приобрел популярность и как топливо для легковых автомобилей благодаря экономичности и надежности дизельных моторов.

Термический и каталитический крекинг

Термический крекинг — процесс расщепления молекул тяжелых углеводородов на молекулы с меньшей молекулярной массой при высокой температуре (более 500°C) и высоком давлении. Создание в 1930-х годах в США эффективных катализаторов, ускоряющих процессы крекинга, привело к тому, что каталитический крекинг достаточно быстро вытеснил термический с ведущих позиций среди процессов глубокой переработки нефти. Более высокая скорость протекания реакций позволила уменьшить размеры установок. Снизилась и температура реакции. Кроме того, процесс давал иное соотношение продуктов, позволяя получать бензин с более высоким октановым числом.

Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и вакуумный газойль. Основные продукты крекинга — пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автомобильного бензина. Также образуются разнообразные газообразные компоненты (метан, этан, этилен, сероводород, пропан, пропилен, бутан, бутилен).

Процесс протекает следующим образом. В нижнюю часть реактора вводится поток нагретого катализатора, в который впрыскивается также нагретое сырье и пар. Испаряясь, сырье поднимается вместе с катализатором в верхнюю часть реактора. В это время и протекают реакции крекинга. Затем катализатор при помощи пара отделяется от полученных продуктов, которые отправляются на разделение в ректификационную колонну. Так как во время реакций на поверхности частиц катализатора оседает кокс — побочный продукт крекинга, — катализатор теряет свою активность и нуждается в очистке. Для этого его направляют в регенератор, где загрязнение выжигается. После этого катализатор снова готов к использованию.

В дизельном двигателе горючая смесь воспламеняется не от искрового зажигания, а в результате сжатия. Это значит, что, в отличие от бензинов, для дизельного топлива высокая детонационная стойкость как раз нежелательна. Главный критерий его качества — воспламеняемость, которая выражается цетановым числом. Подобно определению октанового числа бензина его получают, сравнивая исследуемое топливо со смесью цетана (C16h44) и α-метилнафталина (C11h20). Процентное содержание цетана в смеси с аналогичной воспламеняемостью и даст цетановое число. Высокое цетановое число и хорошая воспламеняемость дизельного топлива снижают время запуска двигателя, уровень выбросов и шум. Еще одна важная качественная характеристика дизеля — низкотемпературные свойства, то есть способность не замерзать при низких температурах.

Установка гидрокрекинга на НПЗ компании NIS в Панчево, Сербия

Борьба за экологичность привела к запрету тетраэтилсвинца — присадки, повышающей октановое число товарного бензина

Углеводородный состав дизельной фракции более сложен, чем у более легких дистиллятов: в зависимости от процесса получения здесь можно найти и парафиновые углеводороды (алканы), и ароматику, и олефины, и изопарафины. Каждое из этих веществ обладает своими преимуществами и недостатками с точки зрения применения дизеля. Например, у алканов отличная воспламеняемость, но плохая устойчивость к низким температурам. Зато олефины прекрасно переносят морозы, но значительно снижают цетановое число. Это обстоятельство в том числе способствует тому, чтобы производить разные сорта дизельного топлива из различных смесей углеводородов с учетом дальнейшего применения. За основу принимают средние дистилляты прямой перегонки — в советские времена их использовали без лишних примесей — это всем известная солярка. Ценный компонент дизеля — газойль гидрокрекинга, у него высокое цетановое число и малое содержание посторонних примесей. Вообще гидроочистка — обязательный процесс при получении качественного дизеля — в средних и тяжелых дистиллятах скапливается максимальное количество серы и других примесей, бывших в исходном сырье.

Термические процессы

Термические процессы нефтепереработки позволяют получать различные нефтепродукты под воздействием тепла и высокого давления. Первым из таких процессов стал термический крекинг. В настоящее время различные варианты термических процессов (коксование, пиролиз, флексикокинг, висбрекинг) используются в первую очередь для переработки тяжелых фракций нефти и нефтяных остатков. К примеру, коксование позволяет получать из них твердый нефтяной кокс (состоящий преимущественно из углерода), а также низкокипящие углеводороды, которые можно использовать в качестве сырья для других процессов с последующим получением ценных моторных топлив. Висбрекинг применяют для получения главным образом котельных топлив (топочных мазутов) из гудронов. Флексикокинг предназначен для переработки остатков различных процессов, которые смешиваются с нагретым коксовым порошком и дают на выходе разнообразные компоненты жидких топлив и газ. Пиролиз используется для получения углеводородного газа, содержащего такие вещества, как этилен, пропилен и дивинил, — сырье для нефтехимической промышленности.

Гидропроцессы

В гидропроцессах все реакции происходят под действием водорода. Простейший гидропроцесс — гидроочистка. Она применяется для того, которые другие соединения. При высоком давлении и температуре сырье смешивается с водородом и катализатором. В результате атомы серы освобождаются от предыдущих химических связей и соединяются с атомами водорода, образуя стойкое химическое соединение — сероводород, который легко отделяется в виде газа. Гидроочистке подвергаются бензиновые фракции, керосиновые фракции, дизельное топливо, вакуумный газойль и фракции масел.

Гидрокрекинг — один из видов крекинга, используемый для получения бензина, дизельного и реактивного топлива, смазочных масел, сырья для каталитического крекинга и др. Одновременно с реакциями крекинга происходит гидроочистка продуктов от соединений серы и насыщение водородом непредельных углеводородов, то есть получение устойчивых соединений.

Топливо для фонарей и самолетов

Керосин был первым видом топлива, который стали получать из нефти с помощью перегонки. Первоначально он использовался в основном для уличного освещения. Керосин представляет собой прозрачную, бесцветную или желтоватую, слегка маслянистую на ощупь жидкость — смесь углеводородов, молекулы которых содержат от восьми до 15 атомов углерода. Температура кипения керосинов находится в интервале 150—250°C.

Сегодня керосин применяют в первую очередь как авиационное реактивное топливо, а также в качестве компонента жидкого ракетного топлива, в бытовых нагревательных и осветительных приборах, в аппаратах для резки металлов, как растворитель, а также как сырье для нефтеперерабатывающей промышленности.

Реактивное топливо получают из малосернистого или обессеренного керосина, легкого газойля коксования и гидрокрекированных компонентов. Оно проходит строгую проверку качества по таким параметрам, как плотность, вязкость, низкотемпературные характеристики, электропроводность, коррозионные свойства и др. В реактивных топливах недопустимо присутствие сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, мыла нафтеновых кислот, механических примесей, воды.

Мировое производство реактивного топлива составляет в среднем 5% от перерабатываемой нефти. В мирное время военные потребляют около 10% от общих ресурсов реактивных топлив.

Каталитический риформинг

Каталитический риформинг — процесс переработки прямогонных бензиновых фракций нефти. Его задача улучшать исходное сырье за счет увеличения октанового числа. В процессе риформинга алканы превращаются в так называемые ароматические углеводороды, характерная черта которых — замкнутая структура молекулы или наличие бензольного кольца — группы из шести атомов углерода, соединенных друг с другом по кругу. Самое простое и одно из самых распространенных ароматических соединений — бензол, молекула которого состоит из шести атомов углерода и шести атомов водорода. Свое название эта группа веществ получила благодаря тому, что первые открытые ее представители обладали приятным запахом. В дальнейшем понятие «ароматичность» стали связывать не с запахом, а с определенными химическими свойствами, характерными для этих соединений.

Продукты каталитического риформинга (риформат) используют не только как компонент для производства автобензинов, но и как сырье для извлечения индивидуальных ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилолы. Ароматика, в свою очередь, становится сырьем для производства самых различных пластиков.

Алкилирование

Алкилирование — это процесс, который позволяет получить высокооктановые бензиновые компоненты (алкилат) из непредельных углеводородных газов. В основе процесса лежит реакция соединения алкена и алкана с получением алкана с числом атомов углерода, равным сумме атомов углерода в исходных соединениях. По сути это реакция, обратная крекингу, так как в результате получаются вещества с более длинными цепочками молекул и большей молекулярной массой. Впоследствии алкилат смешивают с низкооктановыми бензиновыми фракциями, получая на выходе облагороженный бензин.

Изомеризация

Изомеризация — процесс получения изоуглеводородов, то есть углеводородов с более разветвленными цепочками атомов углерода, из углеводородов нормального строения. Например, если молекула пентана представляет собой цепочку из пяти расположенных друг за другом атомов углерода, то изопентан — это цепочка из четырех атомов углерода с ответвлением, образованным пятым атомом углерода. Изомеризация позволяет повысить октановое число смеси и используется для облагораживания бензина.

Молекула пентана и молекула изопен-тана (справа)

Открытая лекция Дэвида МакДональда «Трансформация управления природными ресурсами для устойчивого развития планеты»

Общемировое принятие Программы устойчивого развития до 2030 года ознаменовало новую эру в глобальном развитии. Природные ресурсы необходимы для достижения большинства Целей в области Устойчивого Развития (ЦУР). Вопросы «почему», «как», «когда» и «где» были обнаружены, произведены, потреблены, восстановлены и повторно использованы природные ресурсы, будут определять больше, чем любые другие наши достижения. В ответ на это Рамочная классификация ресурсов Организации Объединенных Наций (РКООН) превращается в комплексную и интегрированную систему, которая может использоваться для совместного управления этими ресурсами с целью обеспечения сбалансированного, ответственного и устойчивого развития.

РКООН применяется к проектам в области энергетики, включая нефть и газ, возобновляемые источники энергии, ресурсы ядерного топлива, твердые полезные ископаемые, геологические хранилища и антропогенные ресурсы. Подземные воды будут следующим шагом. Группа экспертов ЕЭК ООН по классификации ресурсов, в частности, Комитет SPE по запасам нефти и газа, а так же Комитет по международным стандартам отчетности по запасам полезных ископаемых гармонизировали Систему Управления Нефтяными Ресурсами (PRMS), семейство кодексов по твердым полезным ископаемым Комитета по международным стандартам отчетности по запасам полезных ископаемых (CRIRSCO) и Классификацию запасов и ресурсов нефти и горючих газов Российской Федерации. Гармонизация с другими национальными системами продолжается, а с Китайской классификацией запасов углеводородов и твердых полезных ископаемых уже успешно завершена. Страны Северной Европы (Финляндия, Норвегия и Швеция) разработали независимые методические рекомендации по использованию классификации запасов полезных ископаемых РКООН. Африканский Центр  по разработке полезных ископаемых решил создать общеконтинентальную систему управления запасами нефти, газа, твердых полезных ископаемых и возобновляемых источников энергии в Африке, основанную на РКООН, но с учетом местных потребностей, приоритетов и обстоятельств. Координационный комитет по программам наук о Земле в Восточной и Юго-Восточной Азии (CCOP) решил разработать руководящие принципы для принятия РКООН в качестве унифицированной основы в 14 странах-членах.

Трансформация РКООН включает директивы по социальным и экологическим вопросам. Эти направления обеспечивают важнейшие социальную и экологическую основы для классификации ресурсных проектов таким образом, чтобы экологические, социальные и экономические аспекты находились в равновесии. РКООН способствует преобразовательному управлению ресурсами в целях устойчивого развития, признавая ЦУР в качестве самого ядра этого развития. РКООН является инструментом для выработки политики, государственного ресурсного менеджмента, инноваций в бизнес-процессах, управления финансами и отчетности.

Ключевые заинтересованные стороны, такие как правительства стран и компании, могут создать новую историю для ресурсной промышленности (отрасли природных ресурсов), используя РКООН в повседневных функциях управления. РКООН является компасом, который будет использоваться при ориентировании по сложному ландшафту ресурсных, социальных, экономических проблем и вопросов устойчивого развития, чтобы найти эффективные и действенные пути между часто конкурирующими, а иногда и взаимоисключающими потребностями. Этот доклад демонстрирует современное развитие принципов РКООН с целью охвата социальных и экологических аспектов, в соответствии с изменениями системы, которая реализуется, чтобы сделать это ценным инструментом управления ресурсами для государства и частного бизнеса.


Дата и время: 23 марта 2019, 10:00-12:00

Место проведения: Актовый зал Здания 12 коллегий (вход с Менделеевской линии, 2)


Вход свободный по предварительной регистрации.

16 Энергия и минеральные ресурсы - Введение в геологию

Золотой самородок Латроба, представленный на выставке в Лондонском музее естественной истории, весит 717 граммов и представляет собой самородное золото редкой кубической формы. Большая часть золота, даже более крупные самородки, растет в замкнутых пространствах, где идиоморфная природа минерала не просматривается.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

  • Опишите, чем возобновляемый ресурс отличается от невозобновляемого ресурса
  • Сравните плюсы и минусы добычи и использования ископаемого топлива, включая нетрадиционные ресурсы
  • Описать процесс образования и добычи металлических минералов
  • Понимание использования неметаллических минеральных ресурсов

Олдуанский инструмент, используемый для рубки, способ 1 В этом тексте обсуждаются пионеры в научном изучении геологии, такие как Джеймс Хаттон и Чарльз Лайель, но первыми «геологами» были гоминиды, которые подняли камни, начиная с каменного века.Может быть, камни сначала использовались как любопытные предметы, может быть, как оружие, но в конечном итоге они использовались как инструменты. Это был период палеолита, начало изучения геологии, и он восходит к восточной Африке 2,6 миллиона лет назад.

В наше время важным применением геологических знаний является поиск экономически ценных материалов для использования в обществе. Все предметы, которые мы используем, могут поступать только из трех источников: их можно выращивать, добывать или ловить, либо их можно добывать. На рубеже двадцатого века широко распространялись слухи о том, что запасы продовольствия не поспевают за мировым спросом, и необходимо будет разработать искусственные удобрения.Ингредиенты для удобрений добываются: азот из атмосферы с использованием процесса Габера, калий из гидросферы (озер или океанов) путем испарения и фосфор из литосферы (такие минералы, как апатит из фосфоритовой породы, найденные во Флориде, Северной Каролине, Айдахо и др.) Юта и по всему миру). Таким образом, без добычи полезных ископаемых не было бы современной цивилизации. Геологи играют важную роль в процессе добычи полезных ископаемых.

16.1 Горное дело

Карта мировых горнодобывающих районов. Горнодобывающая промышленность определяется как добыча из Земли ценного материала для использования в обществе.Обычно это твердые материалы (например, золото, железо, уголь, алмаз, песок и гравий), но также могут включать жидкие ресурсы, такие как нефть и природный газ. Современный майнинг имеет давние отношения с современным обществом. Самое древнее свидетельство добычи полезных ископаемых, в котором сосредоточена область копания в земле для поиска материалов, имеет историю, которая, возможно, восходит к гематиту (используемому в качестве красного красителя) из Львиной пещеры в Свазиленде 40 000 лет назад. Ресурсы, добываемые при добыче полезных ископаемых, обычно считаются невозобновляемыми.

16.1.1. Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы

Ресурсы обычно делятся на две основные категории: возобновляемые, которые можно повторно использовать снова и снова или тиражировать в течение короткого (менее продолжительности жизни человека) времени, и невозобновляемые, что невозможно.

Плотина Гувера обеспечивает гидроэлектроэнергию и запасы воды для южной Невады. Возобновляемые ресурсы - это предметы, присутствующие в нашей среде, которые можно использовать и пополнять. Некоторые из наиболее распространенных источников энергии в этой категории связаны с ресурсами зеленой энергии, поскольку они связаны с воздействием на окружающую среду, которое относительно невелико или легко устранимо.Солнечная энергия - это энергия, возникающая в результате синтеза внутри Солнца, которое излучает электромагнитную энергию. Эта энергия достигает Земли постоянно и постоянно, и это должно продолжаться еще примерно 5 миллиардов лет. Энергия ветра, возможно, является самой старой формой возобновляемой энергии, используемой в парусных судах и ветряных мельницах. Энергия, генерируемая как солнечной, так и ветровой, на поверхности Земли различна. Эти ограничения могут быть устранены за счет использования устройств накопления энергии, таких как батареи или обмен электроэнергией между производственными площадками.Тепло Земли, известное как геотермальное, может быть жизнеспособным где угодно, если бурение ведется достаточно глубоко. На практике это более полезно там, где поток тепла велик, например, в вулканических зонах или регионах с более тонкой коркой. Плотины гидроэлектростанций вырабатывают энергию, позволяя воде проходить через плотины, активируя турбины, которые вырабатывают энергию. Океанские приливы также могут быть надежным источником энергии. Все эти типы возобновляемых ресурсов могут обеспечить энергией общество. К другим возобновляемым ресурсам, не связанным напрямую с энергией, относятся растения и животные, которые используются для производства продуктов питания, одежды и других предметов первой необходимости.

Естественная восьмигранная форма алмаза. Невозобновляемые ресурсы не могут пополняться с устойчивой скоростью. Они конечны в пределах человеческой жизни. Многие невозобновляемые ресурсы являются в основном результатом планетарных, тектонических или долгосрочных биологических процессов и включают такие предметы, как золото, свинец, медь, алмазы, мрамор, песок, природный газ, нефть и уголь. Большинство невозобновляемых ресурсов используются для концентрации определенных элементов в периодической таблице. Например, если обществу нужны источники железа (Fe), то именно геолог-разведчик будет искать богатые железом месторождения, которые можно экономично добыть.От невозобновляемых ресурсов можно отказаться, когда другие материалы станут дешевле или лучше служат своей цели. Например, в Англии имеется много угля, но наличие нефти и природного газа в Северном море (с меньшими затратами и воздействием на окружающую среду) привело к сокращению использования угля.

16.1.2. Руда

Пластинчатые железные образования - важная руда железа (Fe). Элементы периодической таблицы находятся в материалах, из которых состоит Земля. Однако редко когда количество элемента концентрируется до такой степени, когда извлечение и переработка материала в пригодный для использования продукт становится рентабельным.Любое место, где сосредоточено количество ценного материала, является геологической и геохимической аномалией. Если материал может быть добыт с прибылью, тело представляет собой месторождение руды . Обычно термин руда используется только для металлосодержащих минералов, хотя концепция руды как невозобновляемого ресурса может применяться к ценным концентрациям ископаемого топлива, строительных камней и других неметаллических месторождений, даже грунтовых вод. Термин «природный ресурс» используется для этих типов материалов чаще, чем руда.

Диаграмма, показывающая относительное количество доказанных запасов, предполагаемых запасов, ресурсов и неоткрытых ресурсов. (Источник: Крис Джонсон)

Подразумевается, что технология для добычи доступна, экономические условия являются подходящими, а политические, социальные и экологические соображения удовлетворены для того, чтобы отнести месторождение природных ресурсов к категории руд. В зависимости от вещества, оно может концентрироваться в узкой жилке или распространяться на большой площади в виде руды с низкой концентрацией.Некоторые материалы добываются непосредственно из водоемов (например, сильвит для калия; вода путем опреснения) и атмосферы (например, азот для удобрений). Эти различия приводят к различным методам добычи и различиям в терминологии в зависимости от достоверности. Руда м Неравный ресурс используется для обозначения руды, которая потенциально может быть извлечена, а термин руда минеральные запасы используется для хорошо определенного (доказанного) прибыльного количества извлекаемой руды.

Диаграмма Маккелви, показывающая разные определения для разных степеней концентрации и понимания месторождений полезных ископаемых.

16.1.3. Горное дело

Рудник Бингем-Каньон, Юта. Этот открытый карьер является крупнейшим в мире искусственным извлечением горной породы. Стиль добычи зависит от технологий, социальной лицензии и экономики. В интересах компании извлекать ресурсы, чтобы делать это рентабельным способом. Жидкие ресурсы, такие как нефть и газ, добываются путем бурения скважин.С годами бурение превратилось в сложную дисциплину, в которой наклонно-направленное бурение может создавать множественные бифуркации и кривые, возникающие из одной утяжеленной бурильной трубы на поверхности. Используя геофизические инструменты, такие как построение сейсмических изображений, можно эффективно определять и извлекать ресурсы.

Угольная шахта на поверхности в Вайоминге. Твердые ресурсы добываются двумя основными способами, из которых существует множество вариантов. Открытые горные работы - это практика удаления материала из самых отдаленных уголков Земли. Открытый карьер Горнодобывающая промышленность используется для выявления неглубоких, широко распространенных ресурсов. Обычно карьер постепенно углубляется за счет дополнительных выемок для добычи руды, а стены карьера становятся настолько крутыми, насколько это безопасно. Крутая стена означает, что требуется удалить меньше пустой породы (не имеющей ценности) или вскрышной породы, и обеспечивает инженерный баланс между эффективной добычей и массовыми отходами. Иногда случаются оползни, в том числе очень большой оползень, произошедший в шахте Бингем-Каньон в 2013 году.Эти события дорогостоящие и опасные, хотя тщательный мониторинг дал шахте Бингем-Каньон достаточно времени для предупреждения. Горная добыча и Горная добыча - это методы открытой добычи, которые также используются для ресурсов, которые покрывают большие площади, особенно слоистых ресурсов, таких как уголь. В этом случае удаляется вся вершина горы или пласт породы, чтобы получить доступ к руде внизу. Воздействие открытых горных работ на окружающую среду обычно больше из-за большего воздействия поверхностных нарушений.

Подземная добыча горючего сланца в Эстонии. Подземная добыча часто используется для добычи более высококачественных, более локализованных или очень концентрированных ресурсов. Некоторые рудные полезные ископаемые добываются под землей путем введения химических агентов, растворяющих целевой минерал, с последующей экстракцией раствора и последующим осаждением на поверхности, но чаще для доступа выкапывается шахта / туннель (или большая сеть этих шахт и туннелей). материал. Идет ли добыча под землей или с поверхности Земли, зависит от глубины залежи руды, геометрии, политики землепользования, экономики, прочности окружающей породы и физического доступа к добываемой руде.Например, более глубокие отложения могут потребовать удаления слишком большого количества материала, это может быть слишком опасно или непрактично для удаления или может оказаться слишком дорогостоящим для удаления всей покрывающей породы. Эти факторы могут помешать добыче материалов с поверхности и вызвать разработку проекта под землей. Кроме того, места, где зона воздействия горных работ не может быть большой, могут привести к возникновению подземных горных работ. Метод добычи и возможность добычи зависит от цены товара и стоимости доступной технологии для его удаления и доставки на рынок.Таким образом, шахты и города, которые их поддерживают, приходят и уходят, когда цена товара меняется. Технологический прогресс и потребности рынка могут вновь открыть шахты и возродить города-призраки.

16.1.4. Обогащение и переработка

Завод по плавке фосфатов в Алабаме, 1942 г. Все рудные минералы смешаны с менее желательными компонентами, называемыми пустой породой . Процесс физического отделения пустой породы от рудоносных минералов называется с концентрацией .Отделение желаемого элемента от минерала-хозяина химическим путем (включая нагрев в присутствии других минералов) называется плавкой . Наконец, взятие металла, такого как медь, и удаление других следов металлов, таких как золото или серебро, осуществляется посредством процесса аффинажа . Обычно это делается одним из трех способов: 1. предметы можно механически отделить и обработать на основе уникальных физических свойств рудного минерала, например, извлечение россыпного золота на основе его высокой плотности; 2.предметы также могут быть нагреты для химического разделения желаемых компонентов, таких как переработка сырой нефти в бензин; или 3. можно плавить предметы, в которых контролируемые химические реакции отделяют металлы от минералов, в которых они содержатся, например, когда медь извлекается из халькопирита (CuFeS 2 ). Процессы добычи, обогащения, плавки и рафинирования требуют огромного количества энергии. Непрерывный прогресс в металлургии и горнодобывающей практике направлен на разработку еще более энергоэффективных и экологически безопасных процессов и методов.

Я понял?

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

16,2. Ископаемое топливо

Угольная электростанция в Хелпере, штат Юта. Ископаемое топливо - это извлекаемые источники накопленной энергии, созданной древними экосистемами. Природные ресурсы, которые обычно подпадают под эту категорию, включают уголь, нефть (нефть) и природный газ. Первоначально эта энергия была сформирована посредством фотосинтеза живыми организмами, такими как растения, фитопланктон, водоросли и цианобактерии. Иногда это называют ископаемой солнечной энергией, поскольку в прошлом энергия солнца преобразовывалась в химическую энергию ископаемого топлива. Конечно, при использовании энергии, как и при дыхании в результате фотосинтеза, которое происходит сегодня, углерод может попадать в атмосферу, вызывая климатические последствия (см. Гл.15). Ископаемое топливо составляет большую часть энергии, используемой в мире.

Современные коралловые рифы и другая высокопродуктивная мелководная морская среда считаются источниками большинства нефтяных ресурсов. Преобразование живых организмов в углеводородное ископаемое топливо - сложный процесс. Когда организмы умирают, разложение затрудняется, обычно из-за быстрого захоронения, и химическая энергия в тканях организмов добавляется к окружающим геологическим материалам. Более высокая продуктивность в древней окружающей среде ведет к более высокому потенциалу накопления ископаемого топлива, и есть некоторые свидетельства более высокой глобальной биомассы и продуктивности в течение геологического времени.Недостаток кислорода и умеренные температуры, по-видимому, способствуют сохранению этих органических веществ. Тепло и давление, которые применяются после захоронения, также могут вызвать превращение в материалы более высокого качества (бурый уголь в антрацит, нефть в газ) и / или миграцию подвижных материалов.

16.2.1. Нефть и газ

Мировые запасы нефти в 2013 году. Масштаб в миллиардах баррелей. P этролейный , с жидким компонентом, обычно называемым нефть , и газовым компонентом, называемым природный газ (в основном состоящий из метана), в основном получают из богатых органическими веществами мелководных морских осадочных отложений.По мере литификации породы (обычно это сланцы, аргиллиты или известняки) нефть и газ вытекают из материнской породы из-за повышенного давления и температуры и мигрируют в другую единицу породы выше в столбе породы. Подобно обсуждению хороших водоносных горизонтов в главе 11, если порода представляет собой песчаник, известняк или другую пористую и проницаемую породу, то эта порода может действовать как резервуар для нефти и газа.

Структурная или антиклинальная ловушка. Красный цвет на изображении представляет собой скопление нефти.Зеленый слой будет непроницаемой породой, а желтый - породой-коллектором. Ловушка представляет собой комбинацию подземной геологической структуры и непроницаемого слоя, который помогает блокировать движение нефти и газа и концентрировать его на будущее человеческое извлечение. Развитие ловушки может быть результатом множества различных геологических ситуаций. Общие примеры включают: антиклиналь или купольную структуру, непроницаемый соляной купол или стратиграфический блок, ограниченный разломом (пористая порода рядом с непористой породой).У разных ловушек есть одна общая черта: они объединяют жидкое ископаемое топливо в такую ​​конфигурацию, при которой добыча с большей вероятностью будет прибыльной. Нефть или газ в пластах за пределами ловушки делает добычу менее жизнеспособной.

Повышение уровня моря в результате трансгрессий создает перекрывающиеся отложения, регрессии создают перекрытия. Раздел геологии, выросший из желания понять, как изменение уровня моря создает богатые органическими веществами мелкие морские илы, карбонаты и пески в непосредственной близости друг от друга. называется стратиграфия последовательностей .Типичная прибрежная среда - пляжи рядом с лагунами и коралловыми рифами. Слои пляжного песка, лагунной грязи и коралловых рифов накапливаются в отложениях, которые образуют песчаники, хорошие породы-резервуары, рядом с аргиллитами рядом с известняками, которые являются потенциальными материнскими породами. Когда уровень моря поднимается или опускается, положение береговой линии меняется, а вместе с ней и расположение песков, грязи и рифов. Это помещает нефтегазоносные породы (например, аргиллиты и известняки) рядом с нефтегазовыми коллекторами (песчаниками и некоторыми известняками).Понимание взаимосвязи литологии и глубины океана может быть очень важным при поиске новых нефтяных ресурсов, потому что использование стратиграфии последовательностей в качестве модели может позволить делать прогнозы относительно местоположения материнских пород и резервуаров.

Битуминозные пески

Гудроновый песчаник из миоценовой формации Монтеррей в Калифорнии. Традиционные нефть и газ (откачиваемые из пласта) - не единственный способ добычи углеводородов. Следующие несколько участков известны как нетрадиционные источники нефти, однако они становятся все более важными по мере увеличения дефицита традиционных источников. Битуминозные пески , или нефтеносные пески, представляют собой песчаники, которые содержат нефтепродукты, которые имеют высокую вязкость (например, гудрон), и поэтому их нельзя бурить и откачивать из земли, в отличие от обычной нефти. Рассматриваемым ископаемым топливом является битум, который можно перекачивать в виде текучей среды только с очень низкой степенью извлечения и только при нагревании или смешивании с растворителями. Таким образом, нагнетание пара и растворителей или прямая добыча битуминозных песков для последующей обработки могут использоваться для извлечения гудрона из песков. Альберта, Канада, известна крупнейшими в мире запасами битуминозных песков.Примечание: энергетический ресурс становится нерентабельным, если общие затраты на его добычу превышают доход, полученный от продажи добытого материала.

Горючие сланцы

Мировое производство горючего сланца, 1880-2010 гг. Горючий сланец (или плотная нефть) представляет собой мелкозернистую осадочную породу, которая содержит значительное количество нефти или природного газа. Сланец является обычным источником ископаемого топлива с высокой пористостью, но с очень низкой проницаемостью. Чтобы получить нефть, материал необходимо добыть и нагреть, что, как и в случае с битуминозными песками, является дорогостоящим и обычно оказывает негативное воздействие на окружающую среду.

ГРП

Принципиальная схема гидроразрыва. Другой процесс, который используется для извлечения нефти и газа из сланцев и других нетрадиционных трудноизвлекаемых ресурсов, называется гидроразрывом , более известным как гидроразрыв . В этом методе закачка воды, песчинок и добавленных химикатов под высоким давлением осуществляется под землей, создавая и удерживая открытые трещины в породах, что способствует выпуску труднодоступных флюидов, в основном природного газа. Это более полезно в более плотных отложениях, особенно в сланцах, которые имеют высокую пористость для хранения углеводородов, но низкую проницаемость для передачи углеводородов.Фрекинг вызвал споры из-за потенциального загрязнения подземных вод и индуцированной сейсмичности, и представляет собой баланс между общественными интересами и энергетической ценностью.

16.2.2. Уголь

Диаграмма USGS различных рейтингов угля. Уголь является продуктом окаменелых болот, хотя предполагается, что некоторые более старые месторождения угля, появившиеся до наземных растений, образовались в результате накопления водорослей. В основном это углерод, водород, азот, сера и кислород с небольшими количествами других элементов.Поскольку этот растительный материал включается в отложения, он претерпевает ряд изменений из-за тепла и давления, которые концентрируют фиксированный углерод, горючую часть угля. В этом смысле, чем больше тепла и давления подвергается уголь, тем выше его топливная ценность и тем более желательным является уголь. Общая последовательность перехода болота в различные стадии угля: Болото => Торф => Бурый уголь => Полубитуминозный => Битумный => Антрацит => Графит. По мере того как болотные материалы собираются на полу болота, они превращаются в торф.По мере литификации торф превращается в лигнит. С повышением температуры и давления бурый уголь превращается в полубитуминозный уголь, битуминозный уголь, а затем, в процессе метаморфизма, в антрацит. Антрацит - это уголь с высшим уровнем метаморфизма и наиболее востребованный, поскольку он обеспечивает высочайший выход энергии. Еще больше тепла и давления удаляют все летучие вещества и оставляют чистый углерод, антрацит может превратиться в графит.

Антрацитовый уголь, высший сорт угля. Уголь используется людьми не менее 6000 лет, в основном в качестве источника топлива.Угольные ресурсы в Уэльсе часто упоминаются как основная причина подъема Великобритании (а позже и Соединенных Штатов) в период промышленной революции. По данным Управления энергетической информации США, добыча угля в США снизилась из-за более низких цен на конкурирующие источники энергии и признания его негативного воздействия на окружающую среду, включая увеличение количества высокодисперсных твердых частиц, парниковых газов, кислотных дождей и сильных осадков. металлическое загрязнение. С этой точки зрения угольная отрасль вряд ли возродится.

Я понял?

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

16,3 Минеральные ресурсы

Золотоносная кварцевая жила из Калифорнии.Минеральные ресурсы, в основном невозобновляемые, обычно делятся на две основные категории: металлические (содержащие металлы) или неметаллические (содержащие другие полезные материалы). Большая часть добычи сосредоточена на металлических полезных ископаемых. Значительная часть прогресса человеческого общества была связана с развитием знаний и технологий, которые позволили получить металл из Земли и позволили машинам, зданиям и денежным системам, которые сегодня доминируют в нашем мире. Обнаружение и извлечение этих металлов было ключевым аспектом изучения геологии с момента ее создания.Каждый элемент периодической таблицы имеет особое применение в человеческой цивилизации. Добыча металлических полезных ископаемых является источником многих из этих элементов.

16.3.1. Типы месторождений металлических полезных ископаемых

Количество способов, которыми минералы и связанные с ними элементы концентрируются с образованием рудных залежей, слишком сложны и многочисленны, чтобы полностью рассмотреть их в этом тексте. Однако вокруг них строится вся карьера. Описываются некоторые из наиболее распространенных типов этих отложений, а также связанные с ними концентрации элементов и проявления мирового класса.

Магматические процессы

Слоистая интрузия темных хромсодержащих минералов, комплекс Бушвельд, Южная Африка Кристаллизация и дифференциация (см. Главу 4) магматического тела может вызвать концентрацию определенных минералов и элементов. Слоистые интрузий (обычно от ультраосновных до основных) могут быть залежами, содержащими медь, никель, платину-палладий-родий и хром. Комплекс Стиллуотер в Монтане является примером экономического многоуровневого вторжения мафиков.Связанные типы отложений могут содержать хром или титан-ванадий. Крупнейшие магматические месторождения в мире - это месторождения хромита в магматическом комплексе Бушвельд в Южной Африке. Скалы магматического комплекса Бушвельд имеют площадь больше, чем штат Юта. Хромит встречается слоями, которые напоминают осадочные слои, за исключением того, что это произошло внутри кристаллизующейся магматической камеры.

Этот пегматит из Бразилии содержит богатый литием зеленый эльбаит (турмалин) и пурпурный лепидолит (слюду).Вода и другие летучие вещества, которые не входят в состав минеральных кристаллов во время кристаллизации магмы, концентрируются вокруг границ этих кристаллизующихся магм. Ионы в этих горячих жидкостях очень подвижны и могут образовывать исключительно большие кристаллы. После кристаллизации массы этих больших кристаллов называются пегматитами , которые образуются из-за концентрации магматических флюидов ближе к концу кристаллизации, когда кристаллизовалось почти все тело магмы. Помимо минералов, которые преобладают в основной магматической массе, таких как кварц, полевой шпат и слюда, тела пегматита могут также содержать очень большие кристаллы необычных минералов, которые содержат редкие элементы, такие как бериллий, литий, тантал, ниобий и олово, а также а также местные элементы, такие как золото.Такие пегматиты являются рудами этих металлов.

Принципиальная схема кимберлитовой трубки. Необычным магматическим процессом является кимберлитовая трубка , которая представляет собой вулканический канал, переносящий ультраосновную магму из глубин мантии на поверхность. Алмазы, которые образуются при большой температуре и на большой глубине, транспортируются таким образом в места, где их можно добывать. Процесс, в результате которого возникли эти кимберлитовые (ультраосновные) породы, больше не распространен на Земле, и большинство известных отложений являются архейскими.

Гидротермальные процессы

Сложный химический состав вокруг срединно-океанических хребтов. Флюиды, поднимающиеся из кристаллизующихся магматических тел или нагретые геотермальным градиентом, вызывают широкий спектр геохимических реакций, которые могут образовывать различные месторождения полезных ископаемых. Самый активный гидротермальный процесс на сегодняшний день дает залежей вулканогенных массивных сульфидов (VMS), которые образуются в результате активности черного курильщика вблизи срединно-океанических хребтов по всему миру и обычно содержат медь, цинк, свинец, золото и серебро, когда их находят на поверхность.Самые крупные из этих месторождений встречаются в породах докембрийского возраста. Месторождение Джером в центральной Аризоне является хорошим примером.

Схема

USGS месторождения порфировой меди. Другой тип месторождения, который использует нагретую воду из магмы, - это месторождение порфира . Это не следует путать с порфировыми порфировыми породами магматической текстуры, хотя название происходит от порфировой текстуры, которая почти всегда присутствует в магматических породах порфирового месторождения. Существует несколько типов месторождений порфиров: медно-порфировые, молибденовые и порфировые.Они характеризуются наличием низкосортных вкрапленных рудных минералов, тесно связанных с интрузивными породами среднего и кислого состава на очень большой территории. Месторождения порфира обычно являются крупнейшими рудниками на Земле. Одним из крупнейших, богатейших и, возможно, наиболее изученных рудников в мире является открытый рудник Бингем-Каньон в штате Юта, на котором более 100 лет производилась высокая добыча нескольких элементов, включая медь, золото, молибден и серебро. Связанные подземные месторождения карбонатного замещения дали свинец, цинк, золото, серебро и медь.В прошлом в карьере на этом руднике преобладали медь и золото из халькопирита и борнита. Золото в незначительных количествах содержится в медьсодержащем минерале, но большие масштабы добычи делают Каньон Бингем одним из крупнейших золотых рудников США. В будущем может производиться больше меди и молибдена (молибденита) из более глубоких подземных рудников.

Порфир Morenci окисляется к вершине (что видно как красные камни в стене шахты), создавая обогащение супергенами.Большинство медно-порфировых месторождений обязаны своей экономической ценностью концентрации в результате процессов выветривания, происходящих через миллионы лет после вторжения, названного супергенным обогащением . Это происходит после того, как гидротермальное явление прекратилось и рудное тело было поднято, размыто и подверглось окислению. Когда верхняя богатая пиритом часть месторождения подвергается воздействию дождя, пирит в окислительной зоне создает чрезвычайно кислые условия, которые растворяют медь из медных минералов, таких как халькопирит, превращая халькопирит в оксиды железа, такие как гематит или гетит.Медь уносится вниз в растворе, пока не достигнет уровня грунтовых вод и восстановительной среды, где медь осаждается, превращая первичные минералы меди во вторичные минералы с более высоким содержанием меди. Халькопирит (35% Cu) превращается в борнит (63% Cu) и, в конечном итоге, в халькоцит (80% Cu). Без этой обогащенной зоны (содержание меди в которой в 2-5 раз выше, чем в основном месторождении) большинство месторождений медно-порфировых пород было бы экономически невыгодным.

Гранат-авгитовый скарн из Италии.Если известняк или другие известковые осадочные породы присутствуют рядом с магматическим телом, то может образоваться другой тип рудного месторождения, называемый месторождение скарн . Эти метаморфические породы образуются в результате реакции магматических высокосоленых металлоносных флюидов с карбонатными породами с образованием кальций-магниево-силикатных минералов, таких как пироксен, амфибол и гранат, а также зон с высоким содержанием железа, меди, цинка и золота. Вторжения, которые генетически связаны с вторжением, сделавшим месторождение Бингем-Каньон, также привели к образованию медно-золотых скарнов, которые были добыты первыми европейскими поселенцами в Юте.Метаморфизм железных и / или сульфидных отложений обычно приводит к увеличению размера зерен, что значительно упрощает отделение пустой породы от желаемых сульфидных или оксидных минералов.

В этой породе куб пирита растворился (как видно по отрицательному «угловому» отпечатку в породе), оставив после себя небольшие частички золота. Вкрапленное золото в отложениях месторождения состоят из небольших концентраций микроскопического золота в виде включений и вкрапленных атомов в кристаллах пирита. Они образуются в результате низкоуровневых гидротермальных реакций (обычно в области диагенеза), которые происходят в определенных типах пород, а именно в илистых карбонатах и ​​известковых аргиллитах.Эти гидротермальные изменения обычно находятся далеко от источника магмы, но могут быть обнаружены в протяженных породах с высоким геотермическим градиентом. Самым ранним месторождением этого типа было месторождение Меркур в горах Окирр в штате Юта, где в период с 1890 по 1917 год было извлечено почти миллион унций золота. В 1960-х годах для этих типов руд с низким содержанием золота были разработаны металлургические процессы с использованием цианида. Эти месторождения также называются месторождениями типа Карлина , потому что вкрапленные месторождения недалеко от Карлина, штат Невада, были тем местом, где впервые была применена новая технология, и потому, что там были проведены первые окончательные научные исследования.Золото было введено гидротермальными флюидами, которые вступили в реакцию с илистыми известковистыми породами, удалив карбонат, создав дополнительную проницаемость и добавив кремнезем и золотосодержащий пирит в поровое пространство между зернами. Рудник Бетце-Пост и рудник Gold Quarry на «Карлин Тренд» - два из крупнейших из вкрапленных месторождений золота в Неваде. Подобные месторождения, но не такие большие, были найдены в Китае, Иране и Македонии.

Немагматические геохимические процессы

Подземный урановый рудник недалеко от Моава, штат Юта.Геохимические процессы, которые происходят на поверхности или вблизи поверхности без помощи магмы, также концентрируют металлы, но в меньшей степени, чем гидротермальные процессы. Одной из основных реакций является химия редокс (сокращение от восстановления / окисления), которая связана с количеством доступного кислорода в системе. Места с изобилием кислорода, как в сегодняшней атмосфере, считаются окислительной средой, в то время как среда с низким содержанием кислорода считается восстановительной. Осаждение урана является примером окислительно-восстановительной мобилизации.Уран растворим в окислительной среде грунтовых вод и выпадает в осадок в виде уранинита, когда встречаются восстановительные условия. Многие месторождения на плато Колорадо (например, Моав, штат Юта) были сформированы этим методом.

окислительно-восстановительных реакций также привели к образованию полосчатых железных пластов (BIF), , которые представляют собой прослои оксида железа (гематита и магнетита), кремня и сланцевых пластов. Эти отложения образовались в начале истории Земли, когда атмосфера насыщалась кислородом.Циклическое насыщение кислородом богатых железом вод инициировало осаждение железных пластов. Поскольку BIF обычно имеют докембрийский возраст, они встречаются только в некоторых более старых обнаженных породах в Соединенных Штатах, на верхнем полуострове Мичигана и на северо-востоке Миннесоты.

Карта рудных месторождений типа Миссисипи-Вэлли. Глубокие, соленые, связанные флюиды (захваченные в поровых пространствах) в осадочных бассейнах могут быть высокометаллическими. При выталкивании наружу и вверх во время уплотнения бассейна эти жидкости могут образовывать отложения свинца и цинка в известняке при замене или заполнении открытых пространств (пещеры, разломы) и в песчанике путем заполнения поровых пространств.Самыми известными из них являются месторождения типа долины Миссисипи. Также известные как замещающие карбонаты месторождения, они представляют собой крупные месторождения галенита и сфалерита (свинцовые и цинковые руды), которые образуются из флюидов в диапазоне температур от 100 до 200 ° C. Несмотря на то, что они названы в честь появления в долине реки Миссисипи в Соединенных Штатах, они встречаются по всему миру.

Осадочные месторождения меди , встречающиеся в песчаниках, сланцах и мергелях, огромны по размеру, а их содержащиеся ресурсы сопоставимы с месторождениями меди-порфира.Скорее всего, они образовались диагенетически флюидами подземных вод в высокопроницаемых породах. Хорошо известными примерами являются Купфершифер в Европе, площадь покрытия которого превышает 500 000 км 2 , и Замбийский медный пояс в Африке.

Образец боксита. Обратите внимание на невыветрившуюся магматическую породу в центре. Глубокое и интенсивное выветривание почв и минеральных отложений, обнаженных на поверхности, может привести к образованию поверхностных отложений. Боксит , руда алюминия, сохраняется в карстовой топографии и латеритах (почвах, образованных во влажной тропической среде).Алюминий концентрируется в почвах в виде полевого шпата и ферромагнезиальных минералов в магматических и метаморфических породах, которые подвергаются химическим процессам выветривания. Выветривание ультраосновных пород приводит к образованию богатых никелем почв, а выветривание магнетита и гематита в полосчатом железообразовании приводит к образованию гетита, рыхлого минерала, который легко добывается из-за содержания в нем железа.

Поверхностные физические процессы

Литифицированный тяжелый минеральный песок (темные слои) из прибрежного месторождения в Индии.На поверхности земли в результате физического процесса истощения массы или движения жидкости концентрируются минералы с высокой плотностью за счет гидравлической сортировки. Когда эти минералы сосредоточены в ручьях, реках и пляжах, их называют россыпью отложений, будь то современные пески или древние литифицированные породы. Самородное золото, самородная платина, циркон, ильменит, рутил, магнетит, алмазы и другие драгоценные камни можно найти в россыпях. Люди скопировали этот естественный процесс, чтобы извлекать золото вручную путем промывки золота и механизированными средствами, такими как дноуглубительные работы.

16.3.2. Воздействие горнодобывающей промышленности на окружающую среду

Кислотный дренаж шахты в Рио-Тинто, Испания. Основное воздействие добычи металлических полезных ископаемых происходит от самой добычи, включая нарушение поверхности земли, покрытие ландшафтов хвостохранилищами и увеличение массового истощения из-за ускоренной эрозии. Кроме того, многие месторождения металлов содержат пирит, нерентабельный сульфидный минерал, размещаемый на отвалах, который может образовывать дренаж кислых пород (ARD) во время выветривания.В присутствии насыщенной кислородом воды сульфиды, такие как пирит, вступают в сложные реакции с высвобождением ионов металлов и ионов водорода, снижая pH до очень кислых уровней. Добыча и переработка добытых материалов обычно увеличивают отношение площади поверхности к объему в материале, в результате чего реакции происходят даже быстрее, чем это происходит в естественных условиях. Если не управлять ими должным образом, эти реакции могут привести к подкислению водотоков и шлейфов грунтовых вод, которые могут нести растворенные токсичные металлы. В шахтах, где известняк представляет собой пустую породу или присутствуют карбонатные минералы, такие как кальцит или доломит, их кислотно-нейтрализующий потенциал помогает снизить вероятность образования ARD.Хотя это тоже естественный процесс, очень важно изолировать отвалы и хвосты рудников от насыщенной кислородом воды, чтобы предотвратить растворение сульфидов и последующее просачивание воды, богатой сульфатами, в водные пути. В последние десятилетия промышленность добилась больших успехов в предотвращении загрязнения, но более ранние горнодобывающие проекты по-прежнему вызывают проблемы с местными экосистемами.

16.3.3. Месторождения неметаллических полезных ископаемых

Карьер каррарского мрамора в Италии, где установлены знаменитые скульптуры, такие как Давид Микеланджело.Неметаллические минеральные ресурсы (также известные как промышленные минералы), которым уделяется гораздо меньше внимания, столь же важны для древнего и современного общества, как и металлические минералы. Самый простой из них - строительный камень. Известняк, травертин, гранит, сланец и мрамор являются обычными строительными камнями, и их добывали на протяжении веков. Даже сегодня строительные камни от сланцевой черепицы до гранитных столешниц очень популярны. Особо чистый известняк измельчают, обрабатывают и преобразовывают в штукатурку, цемент и бетон.Некоторые неметаллические минеральные ресурсы не относятся к конкретным минералам; можно использовать почти любую породу или минерал. Это обычно называется заполнителем и используется в бетоне, дорогах и фундаментах. Гравий - один из наиболее распространенных заполнителей.

Эвапориты

Засоленная равнина, известная как соляные равнины Бонневиль, штат Юта. Отложения Evaporite образуются в ограниченных бассейнах, таких как Большое Соленое озеро или Мертвое море, где испарение воды превышает подпитку воды в бассейн.По мере испарения воды растворимые минералы концентрируются и становятся перенасыщенными, после чего они выпадают в осадок из теперь уже сильно засоленных вод. Если эти условия сохраняются в течение длительного времени, могут накапливаться толстые отложения каменной соли, каменного гипса и других минералов (см. Главу 5).

Hanksite, Na 22 K (SO 4 ) 9 (CO 3 ) 2 Cl, один из немногих минералов, который считается карбонатом и сульфатом Минералы эвапорита, такие как галит, используются в наших продуктах питания в качестве поваренная соль поваренная.Соль была жизненно важным экономическим ресурсом до того, как охлаждение использовалось в качестве консерванта для пищевых продуктов. Хотя он все еще используется в продуктах питания, теперь он в основном используется в качестве химического агента, смягчителя воды или антиобледенителя для дорог. Гипс - это распространенный неметаллический минерал, используемый в качестве строительного материала, являющийся основным компонентом гипсокартона. Он также используется в качестве удобрения. Другие эвапориты включают сильвит (хлорид калия) и бишофит (хлорид магния), оба из которых используются в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и других областях.Калий, группа хорошо растворимых калийсодержащих минералов эвапорита, используется в качестве удобрения. В гиперзасушливых районах встречаются и добываются еще более редкие и сложные эвапориты, такие как бура, трона, улексит и ханксит. Их можно найти в таких местах, как Сухое озеро Сирлс и Долина Смерти, Калифорния, а также в древних эвапоритовых месторождениях формации Грин-Ривер в Юте и Вайоминге.

фосфор

Апатит из Мексики. Фосфор - важный элемент, содержащийся в минерале апатите, который в следовых количествах содержится в обычных магматических породах.Фосфоритная порода, которая образуется в осадочной среде в океане, содержит большое количество апатита и добывается для производства удобрений. Без фосфора жизнь, как мы ее знаем, невозможна. Фосфор - главный компонент костей и ключевой компонент ДНК. Костный зола и гуано - естественные источники фосфора.

Я понял?

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

Энергия и минеральные ресурсы жизненно важны для современного общества, и роль геолога заключается в том, чтобы найти эти ресурсы на благо человека.Поскольку экологические проблемы стали более заметными, ценность геологов не уменьшилась, поскольку они по-прежнему жизненно важны для обнаружения и определения наименее интрузивных методов добычи.

Энергетические ресурсы делятся на возобновляемые и невозобновляемые. Геологи могут помочь найти лучшие места для эксплуатации возобновляемых источников энергии (например, найти плотину), но обычно им поручено найти невозобновляемые ископаемые виды топлива. Минеральные ресурсы также делятся на две категории: металлические и неметаллические.Минералы имеют широкий спектр процессов, которые позволяют их концентрировать до экономичного уровня, и обычно их добывают наземными или подземными методами.

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

Список литературы

Глава 13 - Минералы и нефть

Горное дело в Центральной Selva
Нефтяная деятельность в Центральной Сельве
Факторы ограничение добычи и бурения в Центральной Сельве
Взаимодействия между горнодобывающей и нефтяной промышленностями и др.
Руководящие принципы для горнодобывающей и нефтяной промышленности в Центральной Сельве
Библиография

Разнообразные металлические и неметаллические месторождения Центральной Сельвы сосредоточены в основном в департаменте Хунин (см. Карту 1-1).Здесь находятся серебро (Ag), цинк (Zn), свинец (Pb), медь (Cu) и меньшее количество золота, а также залежи неметаллических минералов из глины и известняковых минералов. Многие из этих минералов добываются на руднике Сан-Висенте, наиболее типичном и наиболее важном в регионе. Работа этой шахты будет рассмотрена ниже в качестве модели горнодобывающей деятельности в Центральной Сельве.

Рудник Сан-Висенте расположен на высоте 1500 метров над уровнем моря. Обнаруженный в 1935 году, он был доступен через реку Пунтаяку.Хотя различные месторождения полезных ископаемых обнажены по обе стороны ущелья, прорезанного Пунтаяку, только в 1960 году была создана компания San Vicente Mining Company для разведки и разработки зоны; производство началось в 1970 году. Компания построила дорожную сеть для своих горнодобывающих предприятий, а также для лабораторий, административных офисов, медицинского центра и других зданий. Для обеспечения энергией этих вспомогательных служб и самих шахт компания использует восемь двигателей внутреннего сгорания, установленных на электростанции мощностью 4500 кВт.Планируемая гидроэлектростанция увеличит этот потенциал.

Первоначально на участке длиной 16 км были выявлены десять свинцово-цинковых месторождений и одно цинково-свинцово-медное месторождение. Наиболее распространенным минералом серы является сфалерит или сульфид цинка, за которым следует галенит или сульфид свинца, который находится в виде мелких кристаллов. Вторичные минералы - смитсонит, церуссит, англезит и каламин. Минералы канады представлены кальцитом и доломитом. Предыдущий минеральный химический анализ определил присутствие цинка в форме сульфида цинка (60.41%) и оксида цинка (5,83%). Более поздний химический анализ полезных ископаемых рудника показал, что в них содержится 11,52 процента цинка, 1,11 процента свинца и 0,98 процента железа.

Запас табличный, так как минералы находятся в поверхностном слое породы. Запасы в 1980 году оценивались в 5 256 000 метрических тонн доказанных и вероятных месторождений (цинка и свинца). Чистота минералов составила 13,6% для сульфида цинка и 0,8% для сульфида свинца. Учитывая, что в 1980 году на руднике было добыто 429 947 метрических тонн полезных ископаемых, компания должна иметь возможность поддерживать непрерывную добычу в течение следующих 12 лет.Таким образом, существуют, вероятно, 5 256 000 метрических тонн доказанных и вероятных запасов полезных ископаемых; дополнительная разведка и разработка, вероятно, откроют дополнительные запасы.

Полезные ископаемые добываются обычными методами выемки и насыпи, туннелями, стволами и открытой разработкой. Между поверхностью и минеральной жилой вырывается серия коротких туннелей, через которые открываются дымоходы для облегчения вентиляции рабочих зон. Проникновение большого количества воды требует использования насосов и специальных дренажных систем.

Минералы доставляются тележками из внутренних помещений шахты по линиям дековиля. На поверхности минералы загружаются на грузовики, которые везут их на обогатительную фабрику. Затем полученный концентрат транспортируется самосвалом на 320 км в порт Кальяо, откуда он экспортируется на международный рынок. Дорога, по которой проезжают грузовики, проходит по пересеченной местности и пересекает два перевала высотой более 4000 метров.

Процесс обогащения минералов состоит из дробления и измельчения руды, а также отделения компонента посредством флотации и фильтрации.Для повышения чистоты минералов компания использует обогатительную фабрику, использующую методы, основанные на флотации и гравитации, теоретическая производительность которых составляет 2500 тонн в день. В 1980 году было переработано 429 947 тонн полезных ископаемых, в результате чего было получено 75 129 тонн концентрированного свинца и цинка. Химический анализ концентраций свинца показал, что доля свинца составляет 64,01 процента, доля цинка - 5,91 процента, а доля железа - 1,14 процента. Между тем, концентрация цинка, как было обнаружено, содержит долю свинца, равную 1.28 процентов, доля цинка 56,48 процента и доля железа 1,94 процента. После обработки извлекается несколько более 72 процентов свинца и 0,64 процента цинка в концентрациях свинца, а из концентраций цинка - 20,17 процента свинца и 85,85 процента цинка.

Неиспользованный металл в промывных водах перерабатывающего завода сбрасывается в реку Пунтаяку, делая реку голубовато-белой, пока не впадает в реку Тулумайо. За пределами слияния с рекой Тарма вода кажется нормальной, но некоторые довольно драматические явления были связаны с минеральными отходами в этих реках.Среди них проблемы с кожей у людей, использующих речную воду, отсутствие сельскохозяйственных и животноводческих работ на берегах, а также отсутствие рыбы до места слияния реки Чанчамайо с Паукартамбо. Предложения об увеличении ежедневной переработки 1000 тонн полезных ископаемых до 4000 тонн значительно увеличат загрязнение этих рек.

Золото и марганец

Месторождения золота в регионе являются россыпными, образованными в результате механического воздействия ручьев и рек, истощающих регион.Существующие в регионе древние граниты являются источником золота и тяжелых минералов. Основные месторождения расположены по берегам рек Перене, Унине, Анапоте и Урубамба. Эти драгоценные металлы добываются исключительно деревенскими методами.

Месторождения марганца также богаты железом. Обычно они состоят из оксидов, таких как пиролюзит, манганит, гаусманнит и гематит, и встречаются в районах Кимири и Хуатшироки в Чанчамайо, Пампа Тигре, Пампа Силва и Сачавака на левом берегу реки Перене.Несмотря на большие размеры, они еще не эксплуатировались. Были выявлены и другие области, содержащие 97,6% пиролюзита и 68% гематита, которые также потенциально богаты марганцем и железом. Однако не существует надежных данных, дающих представление об объеме и потенциальной стоимости.

Месторождения неметаллических полезных ископаемых

Известковые глины и строительные материалы широко распространены в регионе в различных литологических горизонтах. Например, соляные купола являются частью юрской формации Сараякильо, в то время как различные типы глин в основном представляют собой четвертичные отложения, расположенные по берегам рек.Кроме того, известковые минералы разбросаны по всему региону как стратиграфические компоненты различных геологических формаций. Наконец, песок и гравий для строительных материалов широко распространены как часть четвертичных формаций, обнаженных вдоль дренажной сети региона.

Газовые и нефтяные месторождения Перу, как полагают, расположены в основном на северо-востоке, а в Сельве - к северу от реки Мараньон и в центральной части Укаяли. Поскольку мало что известно об их потенциальной урожайности, правительство Перу разделило восточный регион на участки, которые предстоит исследовать и в конечном итоге использовать.

Наиболее значительные месторождения углеводородов в бассейне Амазонки с точки зрения нынешней добычи расположены в северной лесной зоне в департаменте Лорето, а в Центральной Сельве - месторождения Макия, Агуайтия и Агуас-Кальентес в департаменте Лорето. Укаяли и в департаменте Уануко.

Другие следы газа и нефти были обнаружены во многих лесных районах. В Центральной Сельве они были обнаружены вдоль реки Укаяли, недалеко от Икитоса, а также вдоль рек Мараньон, Сантьяго, Колорадо и Альто-Мадре-де-Диос.

Углеводороды представляют собой смесь тысяч различных химических соединений, от легких газов до полутвердых веществ, таких как асфальт, или твердых веществ, таких как парафин. Большинство этих углеводородов находится в растворах в жидких углеводородах. Тяжелая нефть, не относящаяся к битумному асфальту, также была обнаружена в перуанской Амазонии, но из-за ее высокой молекулярной массы не имеет многообещающего коммерческого потенциала. Однако дальнейшие исследования выявили возможное существование в регионе коммерчески пригодной нефти.

Разведка и разработка

Исследования проводились по всему перуанскому лесу, особенно в районе между реками Урубамба, Тамбо и Укаяли. Используются различные методы, наиболее важными из которых являются сейсмические и разведочные скважины.

Данные 1979 года показывают, что в бассейне Амазонки добывается 67 процентов углеводородов страны. По оценкам, в стране имеется четыре миллиарда баррелей извлекаемой нефти, 71.Считается, что 5 процентов из них находятся в перуанской Сельве. Природный газ составляет 50 процентов от общих запасов. Добыча нефти с 1979 года составила 70 миллионов баррелей, что означает, что при нынешних темпах запасов хватит примерно на 57 лет.

Нефтяная деятельность в регионе включает разведку на базе лагеря Агуас-Кальентес, а также добычу и транспортировку нефти в других частях региона. Нефтеперерабатывающий завод Aguas Calientes имеет мощность 2500 баррелей в сутки.

Транспортировка нефти и ее производных

Оборудование, используемое при разведке и разработке углеводородов, в основном перевозится самолетами, вертолетами, среднетоннажными катерами и баржами. Река Укаяли представляет собой часть наиболее экономичного маршрута для транспортировки продуктов и материалов между Сельвой и побережьем, что, конечно, способствует заселению региона (Faura Gaig, 1962). Это также способствует освоению природных ресурсов региона, поскольку река Укаяли пересекает сушу, где были обнаружены большие залежи битумных веществ.

Нефть из северного региона Сельва в Перу транспортируется по трубопроводу длиной 856 км, который простирается от Сарамуро до Байовара и от филиалов каждого производственного центра. Кроме того, баржи под названием chatas перевозят как необработанную нефть, так и ее производные, в основном дизельное топливо.

Побочные продукты нефти

Обычно нефть и рассол не разделяются полностью, и некоторые нефтепродукты, органические соединения и растворенные газы выбрасываются вместе с соленой пластовой водой.Концентрации этих веществ различаются; они обычно составляют 0,1 -3,0% от объема воды. Значительное количество нефти также теряется в результате разливов, утечек, мытья и ремонта оборудования и принадлежностей. Пары от сжигания нефти, от сжигания нефтяных и ароматических паровых газов в резервуарах для хранения и скважинах выбрасываются в атмосферу. Обычно газы, сжигаемые при переработке нефти, содержат водород, метан, этилен, этан, пропилен и пропан. Воздействие этих веществ на влажные тропические экосистемы неизвестно, но данные из других источников предполагают, что сброс их в реки региона может привести к серьезным последствиям для всего бассейна Амазонки (Ossio, 1979).

Приблизительно 37 миллионов гектаров в бассейне Амазонки (8% от общей площади) занимают влажные рыхлые почвы, что очень затрудняет строительство подходящих подъездных дорог. Даже если дорожная сеть может быть построена для обеспечения доступа к различным объектам и производственным объектам, работа должна дополняться использованием вертолетов, самолетов и барж, поскольку дороги легко разрушаются во время проливных дождей.

Между тем, климат влажных тропиков характеризуется продолжительными влажными и засушливыми сезонами, которые способствуют эрозии и оползням в районах, где деятельность человека уничтожила растительный покров.Кроме того, в таких условиях механизированное оборудование быстро изнашивается. Человеческий фактор тоже важен. Нехватка местных рабочих со специальными навыками означает, что для работы на шахтах и ​​нефтяных месторождениях необходимо привлекать людей из-за пределов региона.

Горнодобывающий сектор играет важную роль в экономике страны. Экспорт горнодобывающей промышленности приносит в Перу значительный капитал и, следовательно, ускоряет развитие страны. Горнодобывающая промышленность создает рабочие места, и те, кто работает в горнодобывающей промышленности, являются одними из самых высокооплачиваемых рабочих в Перу.

Добыча и переработка полезных ископаемых требуют строительства физической и социальной инфраструктуры, такой как дорожные сети, школы, медицинские учреждения и жилые дома. В то же время добыча полезных ископаемых дает мультипликативный эффект в других секторах. Сельское хозяйство должно производить больше продуктов питания, а животноводство - больше мяса и молока, чтобы удовлетворить потребности шахтерских поселений. Еще больше лесных продуктов используется при строительстве домов, офисов и шахт; расходуется больше дров и кормов для скота.Горнодобывающая промышленность увеличивает потребление водных ресурсов для бытовых нужд, металлургической обработки, производства энергии, судоходства, борьбы с пожарами, разбавления загрязняющих веществ и транспортировки наносов.

Но методы добычи полезных ископаемых также могут иметь пагубное влияние на другие виды деятельности, особенно те, которые затрагиваются водой. Хотя присутствие небольших количеств таких элементов, как цинк, марганец и медь, может быть полезным как для почвы, так и для воды, большие количества могут быть токсичными. Концентрация этих элементов в почве может увеличиваться из-за атмосферного воздействия и сброса хвостов горных выработок и сточных вод.Фактически это произошло в районе шахты Сан-Висенте. Накопление таких тяжелых металлов, как свинец, цинк, медь и ртуть, представляет проблему для некоторых сельскохозяйственных культур, особенно для салата и томатов, концентрация которых становится токсичной.

Чем больше растворяется компонент, тем токсичнее он становится. Например, цинк легко выделяется из сульфата цинка в почве и уносится поверхностными и грунтовыми водами. Таким образом, ионы цинка довольно подвижны и находятся в форме между растворимыми катионами и гидролизованными элементами.Цинк является важным элементом биосферы и фиксируется в почве частично за счет микроорганизмов. Небольшие концентрации стимулируют рост растений, но большие количества токсичны.

Марганец и медь также являются важными элементами, содержащимися во всех растениях, в концентрациях, которые меняются в зависимости от концентрации в почве. Марганец влияет на рост растений и способствует снижению содержания нитратов как в высших растениях, так и в зеленых водорослях. Как и цинк, небольшие количества марганца и меди стимулируют рост растений; большие количества токсичны.

Горнодобывающая промышленность также сильно влияет на человеческие ресурсы Перу. В горнодобывающих и нефтяных операциях используется рабочая сила, привезенная из-за пределов региона. В основном жители Анд работают на шахтах, а жители побережья - на месторождениях нефти. Насколько хорошо эти особи приспосабливаются к условиям леса, варьируется: одни остаются на годы, другие быстро возвращаются в места своего происхождения. Уровень дезертирства высок, потому что рабочие разлучены со своими семьями и потому что работа утомительна.Переезд из одного района в другой также связан с определенными рисками для здоровья, в частности с опасностью столкнуться с такими заболеваниями, как дизентерия, амебиаз и малярия. Кроме того, горняки могут подвергаться воздействию токсичных газов, таких как оксид углерода, сероводород, ацетилен, метан и диоксид углерода.

Нефтяная деятельность, как и горнодобывающая промышленность, стимулирует развитие других секторов, поскольку дает им необходимую энергию. В непосредственной близости от работающего нефтяного месторождения развиваются вспомогательные отрасли, такие как лесное хозяйство, обеспечивающее древесиной дома и офисы; сельское хозяйство для обеспечения продуктами питания, декоративными растениями и лекарствами; и охота, чтобы обеспечить мясо.Раньше компания поощряла неизбирательную охоту для получения достаточного количества мяса, но было установлено, что это серьезно угрожает популяции диких животных, которая также сократилась из-за взрывов и шума вертолетов и самолетов.

Добыча и опреснение нефти в регионе Сельва дает в среднем два или три барреля пластовой воды (рассола) на каждый баррель переработанной нефти (варьируется от почти 0 до 100 баррелей и более на баррель переработанной нефти). Количество соленой воды варьируется в зависимости от геологии, местности, возраста и типа скважины.Часто соленая вода сбрасывается в водоемы. Это наименее дорогостоящий метод разбавления (Ossio, 1979), но необходимо учитывать способность реки к разбавлению, содержание соли в рассоле, то, как используется речная вода, и характеристики ее водной флоры и фауны, потому что высокий уровень соли может нанести серьезный ущерб. пресноводные экосистемы, особенно в период размножения и когда присутствуют личинки и молодые особи. Одно внезапное и заметное изменение солености может убить рыбу, но со временем рыба может адаптироваться к соленой воде или ускользнуть от нее.Основная проблема заключается в том, что участки соленой воды действуют как барьеры для мигрирующих рыб, не позволяя им перемещаться вверх или вниз по течению, где им необходимо размножаться (Snedaker, 1977).

Если среднее содержание хлоридов в реках Амазонки составляет 7 мг / л, можно оценить, что объем воды, необходимый для разбавления соли до этой концентрации, составит 323 960 м 3 в день или 3,75 м 3 на каждые Обработано 1000 баррелей. В таблице 13-1 сравнивается содержание ионов в этом рассоле с морской водой.Рассол также содержит сульфаты, карбонаты магния, карбонаты кальция и в меньшем количестве такие вещества, как масла, органические соединения и растворенные газы.

Таблица 13-1
ИОННОЕ СОДЕРЖАНИЕ ФОРМИРУЮЩЕЙ ВОДЫ В СРАВНЕНИИ С СОСТАВОМ МОРСКОЙ ВОДЫ

Источник: Reid G., et al. (1974).

Солевые отходы также могут загрязнять водоносные горизонты, что может нанести ущерб сельскому хозяйству. Нефть в отходах рассола образует пленку на поверхности воды, которая препятствует переносу кислорода, необходимого для водных организмов, и повреждает оперение птиц.

Вода в районе портов Центральной Сельвы и пунктов погрузки также загрязняется отходами экипажей лодок и пролитым топливом. Это особенно серьезная проблема в периоды маловодья. Аварии с разливами нефти трудно предотвратить, кроме как путем постоянного наблюдения за хранилищами и трубопроводами. Аварии, вызванные разрывом последнего, бывают двух типов: незначительные разливы, которые едва заметны, но могут иметь кумулятивный эффект, и крупные разливы, вызванные полным или частичным разрывом трубопроводов.Экономические последствия разливов значительны и включают затраты на очистку и ущерб рыболовству, сельскому хозяйству, отдыху и туризму.

Летучие соединения с низкой молекулярной массой и растворенные в нефти газы представляют опасность взрыва, особенно в сочетании с атмосферным кислородом. Когда концентрация газа либо низкая, как в хорошо вентилируемых помещениях, либо намного выше взрывоопасного уровня, существует риск, и работа в таких условиях может быть очень опасной.

Сами рабочие могут оказать влияние на прилегающие территории, непредвиденное планировщиками компании. Незапланированные и неорганизованные поселения, как правило, развиваются в непосредственной близости от нефтяных лагерей. Часто община состоит из родственников нефтяников, которые не могут быть размещены на объектах нефтяной компании.

Нормы, регулирующие использование национальных парков Амазонии, часто игнорируются горнодобывающими предприятиями. Например, в Национальном заповеднике Пакая-Самирия в течение последних 10 лет велась охота, рыбалка и добыча нефти без учета правил заповедника; «Золотая лихорадка» в департаменте Мадре-де-Диос вызвала массовую иммиграцию горняков, торговцев и других людей в регион, а также в национальный парк Ману департамента.

Большая часть заповедника Пакая-Самирия, где велась обширная нефтяная деятельность, страдает от загрязнения синтетическими материалами (пластмассами и технопортом), в то время как прибрежная фауна - водосвинки, обезьяны и птицы - все больше нервничает из-за шум, создаваемый вертолетами и лодками. Кроме того, пляжи, на которых гнездятся пайче, черепахи, тарикаи и купизо, размываются следами от лодок.

Чтобы исключить сброс ядовитых отходов, была предложена методика для U.S. шахты, в которых бетон и асфальт используются для герметичного удержания загрязняющих веществ. Оставшийся материал можно оставить незащищенным или засыпать почвой, в зависимости от материала и того, как почва будет использоваться в будущем. Рисунок 13-1 схематически иллюстрирует эту технику.

Отходы, образующиеся при опреснении нефти, обычно удаляются путем прямого сброса, отстойников испарения и подземной закачки. На рисунках 13-2 и 13-3 показано, как контролировать такое загрязнение.

Закон о воде запрещает загрязнение водных ресурсов, и горнодобывающие и нефтяные компании несут ответственность за его соблюдение. Одна из предлагаемых превентивных мер - запретить строительство объектов, на которых не используются эффективные фильтры, устройства для защиты от загрязнений и очистители, а также инспектировать оборудование для борьбы с загрязнением на всех новых горнодобывающих и нефтяных предприятиях. Дренажные и другие гидравлические работы также должны быть проверены, чтобы убедиться, что вода, содержащая загрязнители, не попадает в естественные дренажные системы (Таблица 13-2).

Горнодобывающие и нефтяные компании могут обрабатывать, хранить и ликвидировать вредные отходы, чтобы минимизировать конфликты с другими видами деятельности. В одном отчете, недавно опубликованном Комитетом по вызовам современного общества, перечислены следующие семь вариантов в порядке приоритета для эффективного обращения с опасными отходами.

Рисунок 13-1 - СНИЖЕНИЕ ИНФИЛЬТРАЦИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОДЫ

Рисунок 13-2 - ЩЕЛОЧНАЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ

РИСУНОК 13-3 - ДИАГРАММА ПРОЦЕССА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗВЕСТИ

1.Снижение количества отходов у источника; например, утилизация отходов в гидравлической опоре рудника Сан-Висенте или закачка соленой воды в нефтяные скважины, или обработка осадочных отходов.

2. Разделение и концентрирование: отделение жидкостей от твердых веществ для облегчения обработки.

3. Изменения в опасных отходах: могут проводиться исследования для поиска менее токсичных материалов, которые будут использоваться при восстановлении минералов.

4. Рекуперация материалов: например, отходы могут использоваться непосредственно для производства энергии или превращаться в полезные продукты.

5. Уничтожение путем сжигания и рекуперации энергии.

6. Детоксикация и нейтрализация.

7. Уменьшение объема.

Каждый вариант может эффективно применяться отдельно или в сочетании с другими, чтобы сохранить добычу и бурение в качестве основных видов экономической деятельности в стране, одновременно уменьшая ущерб природным ресурсам и экосистемам, от которых они зависят.

Таблица 13-2
СТАНДАРТЫ КАЧЕСТВА ВОДЫ ДЛЯ РЫБАЛКИ И ОРОШЕНИЯ

горючие сланцы | Национальное географическое общество

Горючий сланец - это осадочная порода, богатая керогеном.Кероген - это часть породы, которая при нагревании разрушается и выделяет углеводороды. Углеводороды - это вещества, полностью состоящие из водорода и углерода. Нефть и природный газ, вероятно, самые известные углеводороды. Углеводороды в горючем сланце можно использовать как альтернативу нефти или природному газу.

Подобно традиционной нефти, природному газу и углю, горючие сланцы и кероген являются ископаемыми видами топлива. Ископаемое топливо образовалось из остатков водорослей, спор, растений, пыльцы и множества других организмов, которые жили миллионы лет назад в древних озерах, морях и водно-болотных угодьях.

Когда эти организмы умерли и переместились на морское дно, они были погребены под новыми слоями растений и отложений. Они столкнулись с сильным давлением и жарой, разложились и медленно превратились в восковое вещество, известное как кероген.

Не существует однозначного химического состава керогена, потому что он имеет различное происхождение. Кероген, образованный из наземных растений (называемый гуминовым керогеном ), обычно имеет более высокое содержание кислорода, чем кероген, образованный из планктона (называемый планктонным керогеном ).Однако все типы керогена состоят в основном из углеводородов; меньшее количество серы, кислорода и азота; и различные минералы.

Горючий сланец можно рассматривать как предшественник нефти и природного газа. При более высоком давлении и в течение большего геологического времени кероген будет нагреваться до своего «нефтяного окна» или «газового окна» (температуры, при которой он выделяет сырую нефть или природный газ).

Осадочная порода, горючие сланцы, встречаются по всему миру, включая Китай, Израиль и Россию.Однако в Соединенных Штатах больше всего сланцевых ресурсов.

Формирование Грин-Ривер, охватывающее штаты США Колорадо, Юта и Вайоминг, представляет собой подземное сланцевое образование, содержащее до 1,8 триллиона баррелей сланцевой нефти. Хотя не все это можно извлечь, это более чем в три раза превышает доказанные запасы нефти Саудовской Аравии.

Горючий сланец, сланцевое масло и маслосодержащий сланец

Горючий сланец, сланцевое масло и маслосодержащий сланец - это три разных вещества.Горючий сланец - это осадочная порода. Достигнув своего нефтяного окна, сланец выделяет жидкость, известную как сланцевое масло. Горючий сланец - это порода, из которой добывается сланцевое масло.

Сланцевое масло похоже на нефть и может быть переработано во множество различных веществ, включая дизельное топливо, бензин и сжиженный нефтяной газ (СНГ). Компании также могут очищать сланцевое масло для производства других коммерческих продуктов, таких как аммиак и сера. Израсходованная порода может быть использована в цементе.

Нефтеносные сланцы - это подземные горные образования, содержащие захваченную нефть.Нефть, заключенная в породах, известна как «плотная нефть», и ее трудно извлечь. Компании, добывающие нефть в плотных породах, часто используют гидроразрыв пласта (гидроразрыв), а компании, добывающие сланцевую нефть, чаще всего используют тепло.

Например, формация Баккен состоит из нефтеносных сланцев. Это серия слоистых сланцевых пород с нефтяным резервуаром, заключенным между слоями. Формация Баккен простирается от провинции Саскачеван, Канада, до американских штатов Монтана и Северная Дакота.Усовершенствованные технологии бурения позволили компаниям добывать нефть из формации Баккен, создав экономический бум в регионе.

Классификация горючих сланцев

Горючие сланцы часто классифицируют по их истории отложений и минеральному содержанию. История осадконакопления осадочной породы - это история того типа среды, в которой она развивалась. История отложений горючего сланца включает в себя организмы и отложения, которые были отложены, а также то, как эти отложения взаимодействовали с давлением и теплом.

Фургон Кревелен Схема

Диаграмма Ван Кревелена - это метод классификации горючих сланцев на основе истории их отложений. На диаграмме горючие сланцы разделены в зависимости от того, где они были отложены: в озерах (озерные), в океане (морские) или на суше (наземные).

Горючие сланцы из озерных сред образуются в основном из водорослей, обитающих в пресной, соленой или солоноватой воде. Ламозит и торбанит - это горючие сланцы, связанные с озерной средой.Отложения ламозита составляют одни из самых крупных сланцевых образований в мире. Месторождения торбанита находятся в основном в Шотландии, Австралии, Канаде и Южной Африке.

Горючие сланцы из морской среды образуются в основном из отложений водорослей и планктона. Кукерсит, тасманит и маринит - это разновидности морских сланцев. Кукерсит встречается в Балтийском сланцевом бассейне в Эстонии и России. Тасманит назван в честь региона, в котором он был обнаружен, острова Тасмания, Австралия.Маринит, самый распространенный из всех горючих сланцев, встречается в местах, где когда-то было широкое мелководье. Хотя маринит широко распространен, он часто является тонким слоем, и его извлечение экономически нецелесообразно. Самые большие месторождения маринита в мире находятся в Соединенных Штатах, от штатов Индиана и Огайо до Кентукки и Теннесси.

Горючие сланцы из земной среды образуются на мелководных болотах и ​​болотах с низким содержанием кислорода. Отложения представляли собой в основном восковые или пробковые стебли морозостойких растений.Каннельный сланец, также называемый каннельным углем или «свечным углем», вероятно, является наиболее известным типом наземного горючего сланца. Каннельный уголь использовался в основном в качестве топлива для уличных фонарей и другого освещения в 19 веке.

Классификация горючих сланцев по минеральному содержанию

Горючие сланцы классифицируются на три основных типа в зависимости от их минерального содержания: богатые карбонатами сланцы, кремнистые сланцы и каннелитовые сланцы.

Богатые карбонатами сланцевые месторождения содержат большое количество карбонатных минералов.Карбонатные минералы состоят из различных форм карбонат-иона (уникального соединения углерода и кислорода). Кальцит, например, представляет собой карбонатный минерал, распространенный в богатых карбонатом сланцах. Кальцит является основным компонентом многих морских организмов. Кальцит помогает формировать раковины и твердую поверхность устриц, морских звезд и морских ежей. Планктон, красные водоросли и губки также являются важными источниками кальцита.

Кремнистый сланец богат минеральным кремнеземом или диоксидом кремния. Кремнистый сланец, образованный такими организмами, как водоросли, губки и микроорганизмы, называемые радиоляриями.У водорослей клеточная стенка состоит из кремнезема, а у губок и радиолярий - скелеты или спикулы из кремнезема. Кремнистый горючий сланец иногда не такой твердый, как богатый карбонатом сланец, и его легче добывать.

Каннелевый сланец имеет земное происхождение и часто классифицируется как уголь. Он состоит из остатков смолы, спор и пробкового материала древесных растений. Он может содержать минералы инертинит и витринит. Каннельный сланец богат водородом и легко горит.

Использование горючего сланца

Люди использовали горючие сланцы тысячи лет. Древние месопотамцы использовали сланцевое масло для мощения дорог и герметизации судов. Во время сражений древние монголы обмакивали кончики своих стрел в сланцевое масло, посылая огненные стрелы во врагов. На Ближнем Востоке липкое сланцевое масло даже входило в состав декоративной мозаики.

Современная сланцевая промышленность зародилась в 19 веке.Эта промышленность использовала промышленные процессы для нагрева сланца с целью извлечения нефти. Сланцевое масло использовалось для производства различных продуктов, включая парафин.

европейских стран, а затем и США начали добывать горючие сланцы и сланцевое масло и сжигать их в качестве источников топлива. Первые предприятия по добыче сланца в США были созданы в долине реки Огайо в штатах Пенсильвания, Огайо, Западная Вирджиния и Кентукки.

Добыча и переработка сланцевого масла - дорогостоящий и сложный процесс.Добыча угля, нефти и природного газа обходится дешевле. Австралия, Бразилия, Швейцария, Швеция, Испания и Южная Африка начали добычу сланца в XIX и XX веках, но все они прекратили добычу к 1960-м годам. США прекратили производство в начале 1980-х годов.

Многие страны, включая Эстонию, Китай и Бразилию, по-прежнему используют горючие сланцы в качестве топлива. Он сжигается для выработки электроэнергии, является компонентом химической промышленности, а побочные продукты используются в производстве цемента.

Добыча сланцевого масла

Получение сланцевого масла из горючего сланца включает нагревание керогена в процессе, называемом пиролизом. Пиролиз - это форма нагрева без использования кислорода. При температуре около 60-160 градусов по Цельсию (140-320 градусов по Фаренгейту) кероген достигает своего естественного «нефтяного окна». При температуре 120–225 градусов по Цельсию (248–437 градусов по Фаренгейту) кероген достигает своего «газового окна». Для производства горючего сланца температуры намного выше.

Пиролиз может быть проведен либо ex situ, (над землей), либо in situ (под землей).

Ex situ

Во время процесса ex situ сланец сначала извлекается из земли путем открытой или подземной добычи. Порода дробится, а затем подвергается автоклавированию (нагреванию) для высвобождения сланцевого масла. Затем сланцевое масло очищается от примесей, таких как сера.

на месте

In situ - это новый экспериментальный метод добычи сланцевой нефти.

В процессе добычи на месте сланец не добывается и не дробится. Вместо этого порода нагревается до своего нефтяного окна, пока она еще находится под землей.

Одна из технологий, используемых для добычи нефти на месте, известна как объемное нагревание. В этом процессе порода нагревается непосредственно электрическим током. Нагревательный элемент закачивается либо непосредственно в горизонтальную скважину, либо в трещиноватую область породы, пока из горючего сланца не начнется выработка сланцевого масла.Тогда нефть можно было перекачивать прямо из-под земли.

Комбинированные технологии

Некоторые методы предназначены для экстракции как in situ, , так и ex situ .

В процессе внутреннего сгорания используется комбинация газа, пара и отработанного сланца, полученного в результате обработки ex situ . Эти соединения сжигаются для пиролиза. Горячий газ постоянно проходит через горючий сланец, пиролизируя породу и выделяя нефть.

К сожалению, вещества в горючем сланце, такие как сульфиды, вступают в реакцию с водой с образованием токсичных соединений, вредных для окружающей среды и для нас. Сульфиды могут вызывать эффекты от раздражения глаз до удушья. Вода, содержащая токсичные вещества, непригодна для использования, а обеззараживание требует больших затрат.

В процессе также образуются кучи золы. Этот пепел может загрязнять землю, воздух и водные источники.

Другой метод, который можно использовать либо in situ , либо ex situ , включает химически активные жидкости.Жидкости закачиваются непосредственно в зону реторты (где нагревается порода). Водород под высоким давлением - одна из наиболее распространенных химически активных жидкостей. Он одновременно нагревает породу, удаляет серу и улучшает качество добываемой нефти.

Воздействие на окружающую среду

Добыча горючего сланца может иметь разрушительное воздействие на окружающую среду.

Когда сланцевое масло сжигается (нагревается), оно выделяет в атмосферу углекислый газ.Двуокись углерода - это парниковый газ; он поглощает и сохраняет тепло в атмосфере Земли - процесс, называемый «парниковым эффектом». Парниковый эффект необходим для жизни на Земле, потому что он помогает изолировать Землю и поддерживать ее при теплой, приемлемой для жизни температуре.

Парниковый эффект помогает поддерживать «углеродный бюджет» Земли. Углерод постоянно обменивается между океаном, атмосферой и самой Землей. Углерод на Земле содержится в растениях, почве, ископаемом топливе и во всем живом, включая нас!

Углерод в ископаемом топливе (включая уголь, нефть, природный газ и горючие сланцы) был изолирован или хранился под землей в течение миллионов лет.Удаление этого секвестрированного углерода с Земли и выброс его в атмосферу приводит к нарушению баланса углеродного бюджета Земли. При сжигании ископаемого топлива углерод высвобождается в атмосферу гораздо быстрее, чем деревья, вода и земля могут его реабсорбировать. Больше углерода сохраняет больше тепла в атмосфере Земли и способствует повышению температуры - глобальному потеплению, текущему периоду изменения климата. Иногда климат может улучшаться быстрее, чем организмы могут адаптироваться.

Еще одним экологическим недостатком добычи сланцевой нефти является необходимость в огромном количестве пресной воды.Вода необходима для бурения, добычи полезных ископаемых, переработки и выработки электроэнергии. По оценкам некоторых экспертов, для производства всего одного литра (0,3 галлона) сланцевого масла требуется три литра (0,8 галлона) воды. Некоторая часть этой воды загрязнена токсичными соединениями, и ее обеззараживание требует больших затрат.

Горнодобывающая промышленность также может загрязнять грунтовые воды. Во время обработки на месте токсичные побочные продукты остаются под землей. Они могут попадать в другие источники воды, что делает их небезопасными для питья, гигиены или развития.

Горючие сланцы и США

В Соединенных Штатах есть огромные разведанные месторождения горючего сланца. Источник нефти в Соединенных Штатах снизил бы потребность в импорте нефти из других стран. Это заставит людей работать и сделает США менее зависимыми от внешней торговли и колебаний цен на нефть.

Однако не весь горючий сланец может быть извлечен. Отличные химические составы горючих сланцев и история их отложений напрямую влияют на их энергетическое содержание.Это определяет, стоит ли их восстанавливать с экономической точки зрения.

Например, горючие сланцы Австралии являются кремнеземистыми (на основе кремнезема). Они содержат меньше примесей и менее сложны, чем горючие сланцы на карбонатной основе в западных Соединенных Штатах, и поэтому их добыча и переработка обходятся дешевле.

История отложений также имеет значение. Горючие сланцы, образовавшиеся на заболоченных территориях или в небольших озерах, очень богаты энергией. Однако эти образования обычно небольшие.В более крупных озерах образовались более крупные сланцевые образования, хотя они обычно дают меньше нефти.

Процесс добычи сланцевой нефти дорог, намного дороже, чем процесс добычи сырой нефти. Из-за этих расходов использование сланцевой нефти в США колебалось в зависимости от цены на сырую нефть. Компании добывают сланец только тогда, когда цена на сырую нефть высока. Сегодня цена на нефть относительно высока, а технологии добычи становятся более эффективными и менее дорогими.Возможность добычи горючего сланца снова стала возможной.

Сообщества, правительства, нефтяные компании и экологические организации должны соотносить затраты на добычу с преимуществами нефтяных ресурсов.

Нефть | Национальное географическое общество

Миллионы лет назад водоросли и растения обитали в мелководных морях. После смерти и погружения на морское дно органический материал смешался с другими отложениями и был захоронен.За миллионы лет под высоким давлением и высокой температурой останки этих организмов превратились в то, что мы знаем сегодня как ископаемое топливо. Уголь, природный газ и нефть - все это ископаемое топливо, которое образовалось в аналогичных условиях.

Сегодня нефть находится в огромных подземных резервуарах, где находились древние моря. Нефтяные резервуары можно найти под землей или на дне океана. Их сырая нефть добывается гигантскими буровыми установками.

Сырая нефть обычно черного или темно-коричневого цвета, но также может быть желтоватой, красноватой, желто-коричневой или даже зеленоватой.Различия в цвете указывают на различный химический состав различных запасов сырой нефти. Например, нефть, в которой мало металлов или серы, обычно легче (иногда почти прозрачна).

Нефть используется для производства бензина, важного продукта в нашей повседневной жизни. Он также обрабатывается и входит в состав тысяч различных предметов, включая шины, холодильники, спасательные жилеты и анестетики.

Когда нефтепродукты, такие как бензин, сжигаются для получения энергии, они выделяют токсичные газы и большое количество двуокиси углерода, парникового газа.Углерод помогает регулировать температуру атмосферы на Земле, а добавление к естественному балансу за счет сжигания ископаемого топлива отрицательно влияет на наш климат.

Под поверхностью Земли и в битуминозных ямах, которые всплывают на поверхность, находятся огромные количества нефти. Нефть существует даже намного ниже самых глубоких скважин, которые разрабатываются для ее добычи.

Однако нефть, как уголь и природный газ, является невозобновляемым источником энергии. На его формирование потребовались миллионы лет, и когда его добывают и потребляют, у нас нет возможности заменить его.

Заканчиваются запасы нефти. В конце концов, мир достигнет «пика добычи нефти» или самого высокого уровня добычи. Некоторые эксперты прогнозируют, что пик добычи нефти может наступить уже в 2050 году. Поиск альтернатив нефти имеет решающее значение для глобального энергопотребления и является основной задачей многих отраслей.

Образование нефти

Геологические условия, которые в конечном итоге привели к образованию нефти, сформировались миллионы лет назад, когда растения, водоросли и планктон дрейфовали в океанах и мелководных морях.Эти организмы опустились на морское дно в конце своего жизненного цикла. Со временем они были погребены и раздавлены миллионами тонн отложений и даже большим количеством слоев растительного мусора.

Со временем высохли древние моря и остались сухие бассейны, названные осадочными бассейнами. Глубоко под дном бассейна органический материал был сжат между мантией Земли с очень высокими температурами и миллионами тонн горных пород и отложений над ними. Кислород в этих условиях почти полностью отсутствовал, и органическое вещество начало превращаться в восковое вещество, называемое керогеном.

При повышении температуры, времени и давления кероген претерпел процесс, называемый катагенезом, и превратился в углеводороды. Углеводороды - это просто химические вещества, состоящие из водорода и углерода. Различные комбинации тепла и давления могут создавать разные формы углеводородов. Некоторые другие примеры - уголь, торф и природный газ.

Осадочные бассейны, где раньше лежало древнее морское дно, являются ключевыми источниками нефти. В Африке осадочный бассейн дельты Нигера покрывает сушу в Нигерии, Камеруне и Экваториальной Гвинее.Более 500 месторождений нефти были обнаружены в массивном бассейне дельты реки Нигер, и они составляют одно из самых продуктивных нефтяных месторождений в Африке.

Химия и классификация сырой нефти

Бензин, который мы используем для топлива наших автомобилей, синтетические ткани наших рюкзаков и обуви, а также тысячи различных полезных продуктов, изготовленных из нефти, имеют единообразные и надежные формы. Однако сырая нефть, из которой производятся эти предметы, не является ни однородной, ни однородной.

Химия
Сырая нефть состоит из углеводородов, которые в основном состоят из водорода (около 13% по весу) и углерода (около 85%). Другие элементы, такие как азот (около 0,5%), сера (0,5%), кислород (1%), и металлы, такие как железо, никель и медь (менее 0,1%), также могут быть смешаны с углеводородами в небольших количествах. .
Способ организации молекул в углеводородах является результатом первоначального состава водорослей, растений или планктона миллионы лет назад.Количество тепла и давления, которым подвергались растения, также вносит свой вклад в изменения, которые обнаруживаются в углеводородах и сырой нефти.

Из-за этой вариации сырая нефть, перекачиваемая из-под земли, может состоять из сотен различных нефтяных соединений. Легкие нефти могут содержать до 97% углеводородов, в то время как более тяжелые нефти и битумы могут содержать только 50% углеводородов и большее количество других элементов. Почти всегда необходимо очищать сырую нефть, чтобы получить полезные продукты.

Классификация
Нефть классифицируется по трем основным категориям: географическое местоположение, где она была пробурена, содержание в ней серы и плотность в градусах API (показатель плотности).

Классификация: География
Нефть добывается во всем мире. Однако есть три основных источника сырой нефти, которые задают ориентиры для ранжирования и ценообразования других поставок нефти: Brent Crude, West Texas Intermediate, а также Дубай и Оман.

Brent Crude - это смесь, поступающая с 15 различных нефтяных месторождений между Шотландией и Норвегией в Северном море.Эти месторождения поставляют нефть в большую часть Европы.

West Texas Intermediate (WTI) - более легкая нефть, которая добывается в основном в американском штате Техас. Он «сладкий» и «легкий» - считается очень качественным. WTI поставляет нефть в большую часть Северной Америки.

Дубайская сырая нефть, также известная как Фатех или Дубай-Оманская нефть, представляет собой легкую высокосернистую нефть, которая добывается в Дубае, часть Объединенных Арабских Эмиратов. Соседняя страна Оман недавно начала добычу нефти. Нефть из Дубая и Омана используется в качестве ориентира для ценообразования на нефть Персидского залива, которая в основном экспортируется в Азию.

Справочная корзина ОПЕК - еще один важный источник нефти. ОПЕК - Организация стран-экспортеров нефти. Справочная корзина ОПЕК - это средняя цена на нефть из 12 стран-членов ОПЕК: Алжира, Анголы, Эквадора, Ирана, Ирака, Кувейта, Ливии, Нигерии, Катара, Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратов и Венесуэлы.

Классификация: содержание серы
Сера считается «примесью» в нефти. Сера в сырой нефти может вызывать коррозию металла в процессе переработки и способствовать загрязнению воздуха.Нефть с содержанием серы более 0,5% называется «кислой», а нефть с содержанием серы менее 0,5% - «сладкой».

Сладкое масло обычно намного дороже кислого, потому что оно не требует такой очистки и менее вредно для окружающей среды.

Классификация: API Gravity
Американский институт нефти (API) - это торговая ассоциация предприятий нефтегазовой промышленности. API установил принятые системы стандартов для различных продуктов, связанных с нефтью и газом, таких как манометры, насосы и буровое оборудование.В API также установлено несколько единиц измерения. «Блок API», например, измеряет гамма-излучение в скважине (шахте, пробуренной в земле).

Плотность в градусах API - это мера плотности нефтяной жидкости по сравнению с водой. Если плотность нефтяной жидкости в градусах API больше 10, она «легкая» и плавает на поверхности воды. Если плотность в градусах API меньше 10, он «тяжелый» и тонет в воде.

Легкие нефтепродукты предпочтительны, потому что они имеют более высокий выход углеводородов.Более тяжелые масла содержат больше металлов и серы и требуют большей очистки.

Нефтяные резервуары

Нефть находится в подземных резервуарах, называемых резервуарами. Глубоко под землей давление чрезвычайно велико. Нефть медленно просачивается к поверхности, где давление ниже. Он продолжает движение от высокого к низкому давлению, пока не встретит непроницаемый слой породы. Затем нефть накапливается в резервуарах, которые могут находиться на глубине нескольких сотен метров от поверхности Земли.

Нефть может удерживаться с помощью структурных ловушек, которые образуются, когда массивные слои горных пород изгибаются или разрушаются (разрушаются) из-за движущихся массивов суши Земли. Нефть также может удерживаться стратиграфическими ловушками. Различные пласты или слои породы могут иметь разную пористость. Например, сырая нефть легко мигрирует через слой песчаника, но может оказаться в ловушке под слоем сланца.

Геологи, химики и инженеры ищут геологические структуры, которые обычно задерживают нефть.Они используют процесс, называемый «сейсмическое отражение», чтобы определить местонахождение подземных горных структур, которые могли удерживать сырую нефть. В процессе происходит небольшой взрыв. Звуковые волны проходят под землей, отскакивают от различных типов скал и возвращаются на поверхность. Датчики на земле интерпретируют возвращающиеся звуковые волны, чтобы определить геологическое строение подземелья и возможность залежи нефти.

Количество нефти в резервуаре измеряется в баррелях или тоннах.Бочка с маслом составляет около 42 галлонов. Это измерение обычно используется производителями нефти в США. Производители нефти в Европе и Азии обычно измеряют в метрических тоннах. В метрической тонне содержится от 6 до 8 баррелей нефти. Преобразование неточно, потому что разные сорта масла весят разное количество в зависимости от количества примесей.

Сырая нефть часто встречается в коллекторах вместе с природным газом. В прошлом природный газ либо сжигали, либо позволяли улетучиваться в атмосферу.Теперь была разработана технология улавливания природного газа и его повторного закачивания в скважину или его сжатия в сжиженный природный газ (СПГ). СПГ легко транспортировать и находить универсальное применение.

Добыча нефти

В некоторых местах нефть поднимается на поверхность Земли пузырями. Например, в некоторых частях Саудовской Аравии и Ирака пористая порода позволяет нефти просачиваться на поверхность в небольших прудах. Однако большая часть нефти задерживается в подземных нефтяных резервуарах.

Общее количество нефти в пласте называется нефтеотдачей.Многие нефтяные жидкости, составляющие нефтеотдачу коллектора, не могут быть извлечены. Эти нефтяные жидкости могут быть слишком сложными, опасными или дорогими для бурения.

Часть геологической нефти пласта, которая может быть извлечена и переработана, - это запасы нефти этого пласта. Решение об инвестировании в сложные буровые работы часто принимается на основании доказанных запасов нефти на участке.

Бурение может быть эксплуатационным, разведочным или направленным.

Бурение в районе, где уже обнаружены запасы нефти, называется эксплуатационным бурением.Прудхо-Бэй, Аляска, обладает крупнейшими запасами нефти в Соединенных Штатах. Эксплуатационное бурение в Прудхо-Бэй включает новые скважины и расширение технологий добычи.

Бурение при отсутствии известных запасов называется разведочным бурением. Разведочное бурение, также называемое «поисковым» бурением, является рискованным делом с очень высокой частотой отказов. Однако потенциальные выгоды от добычи нефти побуждают многих «искателей» попробовать поисковое бурение. «Бриллиант» Гленн Маккарти, например, известен как «король диких животных» из-за его успеха в обнаружении огромных запасов нефти недалеко от Хьюстона, штат Техас.В 30-е годы Маккарти 38 раз ударил по нефти, заработав миллионы долларов.

Направленное бурение включает бурение вертикально до известного источника нефти с последующим поворотом бурового долота под углом для доступа к дополнительным ресурсам. Обвинения в наклонно-направленном бурении привели к первой войне в Персидском заливе в 1991 году. Ирак обвинил Кувейт в использовании методов наклонно-направленного бурения для извлечения нефти из иракских нефтяных резервуаров недалеко от границы с Кувейтом. Впоследствии Ирак вторгся в Кувейт, что вызвало международное внимание и вмешательство.После войны граница между Ираком и Кувейтом была перекроена, и водохранилища теперь принадлежат Кувейту.

Нефтяные вышки

На суше нефть можно добывать с помощью устройства, называемого нефтяной вышкой или буровой установкой. В море нефть добывают с нефтяной платформы.

Первичная добыча
В большинстве современных скважин используется установка для пневматического роторного бурения, которая может работать 24 часа в сутки. В этом процессе двигатели приводят в действие буровую коронку. Сверло - это режущий инструмент, используемый для создания круглого отверстия.Буровые долота, используемые в установках воздушного роторного бурения, изготовлены из полой стали с вольфрамовыми стержнями, используемыми для резки породы. Нефтяные буровые коронки могут иметь диаметр 36 сантиметров (14 дюймов).

Когда буровое долото вращается и прорезает землю, небольшие куски породы отламываются. Мощный поток воздуха закачивается вниз по центру полого сверла и выходит через нижнюю часть сверла. Затем воздух устремляется обратно к поверхности, унося с собой крошечные глыбы камня. Геологи на месте могут изучить эти куски измельченной породы, чтобы определить различные пласты породы, с которыми сталкивается буровая установка.

Когда сеялка сталкивается с нефтью, часть нефти естественным образом поднимается с земли, перемещаясь из области высокого давления в зону низкого давления. Этот немедленный выброс нефти может стать «фонтаном», стреляющим на десятки метров в воздух, что является одним из самых драматических действий по добыче нефти. Он также является одним из самых опасных, и элемент оборудования, называемый противовыбросовым превентором, перераспределяет давление, чтобы остановить такой фонтан.

Насосы используются для добычи нефти. Большинство буровых установок имеют два комплекта насосов: буровые насосы и насосы для добычи.«Грязь» - это буровой раствор, используемый для создания скважин для добычи нефти и природного газа. Буровые насосы обеспечивают циркуляцию бурового раствора.

В нефтяной промышленности используются всевозможные откачивающие насосы. Какой насос использовать, зависит от географии, качества и положения нефтяного резервуара. Например, погружные насосы погружаются непосредственно в жидкость. Газовый насос, также называемый пузырьковым насосом, использует сжатый воздух для выталкивания нефти на поверхность или в скважину.

Один из наиболее известных типов откачивающих насосов - это насосная головка, верхняя часть поршневого насоса.Pumpjacks прозвали «жаждущими птицами» или «кивающими ослами» за их контролируемое, регулярное движение вниз. Кривошип перемещает большую насосную домкрат в форме молотка вверх и вниз. Глубоко под поверхностью насосная установка перемещает полый поршень вверх и вниз, постоянно вынося нефть обратно на поверхность или в колодец.

Успешные буровые площадки могут добывать нефть около 30 лет, хотя некоторые добывают еще много десятилетий.

Вторичная добыча
Даже после закачки подавляющая часть (до 90%) нефти может оставаться в плотно захваченном подземном резервуаре.Для извлечения этой нефти необходимы другие методы - процесс, называемый вторичным извлечением. Откачка лишнего масла была методом, использовавшимся в 1800-х и в начале 20-го века, но он улавливал только более тонкие масляные компоненты и оставлял после себя большие запасы тяжелой нефти.

Затопление обнаружено случайно. В 1870-х годах производители нефти в Пенсильвании заметили, что в заброшенных нефтяных скважинах накапливаются дождевая и грунтовые воды. Вес воды в скважинах вытеснял нефть из пластов в соседние скважины, увеличивая их добычу.Вскоре производители нефти начали намеренно затоплять скважины, чтобы добыть больше нефти.

На сегодняшний день наиболее распространенным вторичным методом извлечения является использование газа. Во время этого процесса скважина намеренно пробуривается глубже, чем нефтяной пласт. Более глубокая скважина попадает в резервуар природного газа, и газ под высоким давлением поднимается вверх, вытесняя нефть из резервуара.

Нефтяные платформы

Бурение на море намного дороже, чем бурение на суше. Обычно здесь используются те же методы бурения, что и на суше, но требуется массивная конструкция, способная выдержать огромную силу океанских волн в штормовом море.

Морские буровые платформы - одни из крупнейших искусственных сооружений в мире. Часто они включают в себя жилые помещения для людей, которые работают на платформе, а также причалы и вертолетную площадку для перевозки рабочих.

Платформа может быть либо привязана к дну океана и плавать, либо может представлять собой жесткую конструкцию, которая крепится к дну океана, моря или озера с помощью бетонных или стальных опор.

Платформа Hibernia, расположенная в 315 км (196 миль) от восточного побережья Канады в северной части Атлантического океана, является одной из крупнейших нефтяных платформ в мире.На платформе работают более 70 человек в трехнедельную смену. Платформа имеет высоту 111 метров (364 фута) и закреплена на дне океана. Для дополнительной устойчивости было добавлено около 450 000 тонн твердого балласта. Платформа может хранить до 1,3 миллиона баррелей нефти. Всего Hibernia весит 1,2 миллиона тонн! Однако платформа по-прежнему уязвима для сокрушительного веса и прочности айсбергов. Его края зазубрены и острые, чтобы выдерживать удары морского льда или айсбергов.

Нефтяные платформы могут вызвать огромные экологические бедствия.Проблемы с буровым оборудованием могут вызвать взрыв нефти из скважины в океан. Ремонт колодца на глубине сотен метров ниже уровня океана - это чрезвычайно сложно, дорого и медленно. Миллионы баррелей нефти могут вылиться в океан до того, как скважина закроется.

Когда нефть разливается в океане, она плавает по воде и наносит ущерб популяции животных. Одно из самых разрушительных воздействий на птиц. Масло нарушает гидроизоляционные свойства перьев, и птицы не защищены от холодной океанской воды.Тысячи людей могут умереть от переохлаждения. Разливы нефти также угрожают рыбе и морским млекопитающим. Темные тени от разливов нефти могут выглядеть как еда. Нефть может повредить внутренние органы животных и быть еще более токсичными для животных, находящихся на более высоких уровнях пищевой цепочки. Этот процесс называется биоаккумуляцией.

В 2010 году взорвалась массивная нефтяная платформа Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Это был крупнейший аварийный разлив нефти на море в истории. Одиннадцать рабочих платформы погибли, и более 4 миллионов баррелей нефти хлынули в Мексиканский залив.Ежедневно в океан текло более 40 000 баррелей. Под угрозой оказались восемь национальных парков, экономика сообществ вдоль побережья Мексиканского залива оказалась под угрозой, так как туризм и рыболовство пришли в упадок, и более 6000 животных погибли.

От буровых установок к рифам
Морские нефтяные платформы также могут выступать в качестве искусственных рифов. Они обеспечивают поверхность (субстрат) для водорослей, кораллов, устриц и ракушек. Этот искусственный риф может привлекать рыбу и морских млекопитающих и создавать процветающую экосистему.

До 1980-х годов нефтяные платформы демонтировали и выносили из океанов, а металл продавали как металлолом. В 1986 году Национальная ассоциация морского рыболовства разработала программу «От буровых установок до рифов». Теперь нефтяные платформы либо опрокидываются (в результате подводного взрыва), либо снимаются и отбуксируются на новое место, либо частично разбираются. Это позволяет морской жизни продолжать процветать на искусственном рифе, который десятилетиями служил местом обитания.

Воздействие программы Rigs to Reefs на окружающую среду все еще изучается.Нефтяные платформы, оставленные под водой, могут представлять опасность для судов и водолазов. Сети рыболовных судов застряли в платформах, и есть опасения по поводу правил безопасности заброшенных построек.

Экологи утверждают, что нефтяные компании должны нести ответственность за выполнение первоначально согласованного обязательства по восстановлению морского дна до его первоначального состояния. Оставляя платформы в океане, нефтяные компании освобождаются от выполнения этого соглашения, и есть опасения, что это может создать прецедент для других компаний, которые захотят утилизировать свой металл или оборудование в океанах.

Нефть и окружающая среда: битум и северный лес

Сырую нефть не всегда нужно добывать глубоким бурением. Если он не встретит под землей каменистые препятствия, он может просочиться на поверхность и пузыриться над землей. Битум - это черная, чрезвычайно липкая нефть, которая иногда поднимается на поверхность Земли.

В естественном состоянии битум обычно смешан с «нефтеносными песками» или «битуминозными песками», что делает его чрезвычайно трудным для добычи и является нетрадиционным источником нефти.Лишь около 20% мировых запасов битума находятся над землей и могут быть добыты на поверхности.

К сожалению, поскольку битум содержит большое количество серы и тяжелых металлов, его извлечение и рафинирование является дорогостоящим и вредным для окружающей среды. Производство битума в полезные продукты приводит к выбросам углерода на 12% больше, чем при переработке обычной нефти.

Битум - это консистенция холодной патоки, поэтому в скважину необходимо закачать мощный горячий пар, чтобы расплавить битум и извлечь его.Затем используется большое количество воды для отделения битума от песка и глины. Этот процесс истощает близлежащие источники воды. Выпуск очищенной воды обратно в окружающую среду может еще больше загрязнить оставшуюся воду.

Переработка битума из битуминозных песков также сложная и дорогостоящая процедура. Для производства одного барреля нефти требуется две тонны нефтеносных песков.

Однако мы зависим от битума из-за его уникальных свойств: около 85% добываемого битума используется для производства асфальта для мощения и ремонта наших дорог.Небольшой процент используется для кровли и других изделий.

Запасы битума
Большая часть мировых битуминозных песков находится в восточной части Альберты, Канада, в нефтеносных песках Атабаски. Другие крупные запасы находятся в Северо-Каспийском бассейне Казахстана и Сибири, Россия.

Нефтяные пески Атабаски являются четвертыми по величине запасами нефти в мире. К сожалению, запасы битума находятся под частью бореального леса, также называемого тайгой. Это делает добычу как трудной, так и экологически опасной.

Тайга окружает Северное полушарие чуть ниже замерзшей тундры, охватывая более 5 миллионов квадратных километров (2 миллиона квадратных миль), в основном в Канаде, России и Скандинавии. На его долю приходится почти треть всех лесных угодий на планете.

Тайгу иногда называют «легкими планеты», потому что она ежедневно фильтрует тонны воды и кислорода через листья и иголки своих деревьев. Каждую весну северный лес выбрасывает в атмосферу огромное количество кислорода и сохраняет наш воздух чистым.Это дом для мозаики растений и животных, все из которых зависят от зрелых деревьев, мхов и лишайников северного биома.

По оценкам, открытые рудники занимают лишь 0,2% бореальных лесов Канады. Около 80% нефтеносных песков Канады можно получить путем бурения, а 20% - с помощью открытых горных работ.

Переработка нефти

Переработка нефти - это процесс преобразования сырой нефти или битума в более полезные продукты, такие как топливо или асфальт.

Сырая нефть выходит из-под земли с примесями, от серы до песка.Эти компоненты необходимо разделить. Это достигается путем нагревания сырой нефти в дистилляционной башне, в которой установлены тарелки и разные температуры. Нефтяные углеводороды и металлы имеют разные температуры кипения, и когда масло нагревается, пары от различных элементов поднимаются на разные уровни башни, прежде чем снова конденсироваться в жидкость на многоярусных тарелках.

Пропан, керосин и другие компоненты конденсируются на разных ярусах башни и могут собираться индивидуально.Их транспортируют по трубопроводам, океанским судам и грузовикам в разные места для непосредственного использования или дальнейшей обработки.

Нефтяная промышленность

Нефть не всегда добывалась, очищалась и использовалась миллионами людей, как сегодня. Однако он всегда был важной частью многих культур.

Самые ранние известные нефтяные скважины были пробурены в Китае еще в 350 году нашей эры. Скважины были пробурены на глубину почти 244 метра (800 футов) с использованием прочных бамбуковых долот.Нефть добывалась и транспортировалась по бамбуковым трубопроводам. Его сжигали как отопительное топливо и как промышленный компонент. Китайские инженеры сжигали нефть, чтобы испарить рассол и получить соль.

На западном побережье Северной Америки коренные жители использовали битум в качестве клея для изготовления водонепроницаемых каноэ и корзин, а также в качестве связующего вещества для создания церемониальных украшений и инструментов.

К 7 веку японские инженеры обнаружили, что нефть можно сжигать для получения света. Позже персидский алхимик в IX веке перегонял масло в керосин.В течение 1800-х годов нефть постепенно вытеснила китовый жир в керосиновых лампах, что привело к радикальному сокращению охоты на китов.

Современная нефтяная промышленность возникла в 1850-х годах. Первая скважина была пробурена в Польше в 1853 году, и технология распространилась на другие страны и была усовершенствована.

Промышленная революция открыла огромные новые возможности для использования нефти. Машины, приводимые в движение паровыми двигателями, быстро стали слишком медленными, мелкосерийными и дорогими. Спросом пользовалось топливо на нефтяной основе.Изобретение серийного автомобиля в начале 20 века еще больше увеличило спрос на нефть.

Добыча нефти быстро увеличивалась. В 1859 году в США было добыто 2000 баррелей нефти. К 1906 году это количество составляло 126 миллионов баррелей в год. Сегодня в США ежегодно добывается около 6,8 миллиарда баррелей нефти.

По данным ОПЕК, ежедневно во всем мире добывается более 70 миллионов баррелей. Это почти 49 000 баррелей в минуту.

Хотя это кажется невероятно большим количеством, использование нефти распространилось почти на все сферы жизни.Нефть во многих отношениях облегчает нашу жизнь. Во многих странах, включая США, нефтяная промышленность предоставляет миллионы рабочих мест, от геодезистов и рабочих платформ до геологов и инженеров.

Соединенные Штаты потребляют больше нефти, чем любая другая страна. В 2011 году США ежедневно потребляли более 19 миллионов баррелей нефти. Это больше, чем весь объем нефти, потребляемой в Латинской Америке (8,5 миллиона), Восточной Европе и Евразии (5,5 миллиона) вместе взятых.

Нефть входит в состав тысяч предметов повседневного обихода.Бензин, который нам нужен для транспортировки в школу, на работу или на каникулы, производится из сырой нефти. Из барреля нефти производится около 72 литров (19 галлонов) бензина, который люди во всем мире используют для питания автомобилей, лодок, самолетов и скутеров.

Дизельные генераторы используются во многих удаленных домах, школах и больницах. Во время чрезвычайных ситуаций, когда электросеть прерывается, дизельные генераторы спасают жизни, обеспечивая электричеством больницы, многоквартирные дома, школы и другие здания, которые в противном случае были бы холодными и «в темноте».”

Нефть также используется в жидких продуктах, таких как лак для ногтей, медицинский спирт и аммиак. Нефть содержится в различных предметах для отдыха, таких как доски для серфинга, футбольные и баскетбольные мячи, велосипедные шины, сумки для гольфа, палатки, фотоаппараты и рыболовные приманки.

Нефть также содержится в более важных предметах, таких как протезы, водопроводные трубы и витаминные капсулы. В наших домах мы окружены продуктами, содержащими нефть, и зависим от них. Краска для дома, мешки для мусора, кровля, обувь, телефоны, бигуди и даже мелки содержат очищенную нефть.

Углеродный цикл

Добыча ископаемого топлива имеет серьезные недостатки, а добыча нефти является спорной отраслью.

Углерод, важный элемент на Земле, составляет около 85% углеводородов нефти. Углерод постоянно колеблется между водой, сушей и атмосферой.

Углерод поглощается растениями и является частью каждого живого организма при движении по пищевой сети. Углерод естественным образом выделяется из-за вулканов, эрозии почвы и испарения.Когда углерод выбрасывается в атмосферу, он поглощает и сохраняет тепло, регулируя температуру Земли и делая нашу планету пригодной для жизни.

Не весь углерод на Земле участвует в углеродном цикле над землей. Его огромные количества улавливаются или хранятся под землей в виде ископаемого топлива и в почве. Этот секвестрированный углерод необходим, потому что он поддерживает баланс «углеродного бюджета» Земли.

Однако этот бюджет выходит из равновесия. После промышленной революции ископаемое топливо активно добывалось и сжигалось для получения энергии или топлива.Это высвобождает углерод, который был изолирован под землей, и нарушает углеродный бюджет. Это влияет на качество воздуха, воды и климата в целом.

Тайга, например, улавливает огромное количество углерода в деревьях и под лесной подстилкой. При бурении в поисках природных ресурсов высвобождается не только углерод, хранящийся в ископаемом топливе, но и углерод, хранящийся в самом лесу.

Горючий бензин, производимый из нефти, особенно вреден для окружающей среды.Каждые 3,8 литра (1 галлон) газа, не содержащего этанол, который сжигается в двигателе автомобиля, выделяет в окружающую среду около 9 кг (20 фунтов) диоксида углерода. (Бензин, наполненный 10% этанолом, выделяет около 8 кг (17 фунтов).) Дизельное топливо выделяет около 10 кг (22 фунта) углекислого газа, в то время как биодизель (дизельное топливо с 10% биотоплива) выделяет около 9 кг (20 фунтов).

Бензин и дизельное топливо также напрямую загрязняют атмосферу. Они выделяют токсичные соединения и твердые частицы, включая формальдегид и бензол.

Люди и нефть

Нефть - важнейший компонент современной цивилизации. В развивающихся странах доступ к недорогой энергии может расширить возможности граждан и повысить качество жизни. Нефть служит топливом для транспорта, входит в состав многих химикатов и лекарств и используется для изготовления таких важнейших предметов, как сердечные клапаны, контактные линзы и бинты. Запасы нефти привлекают внешние инвестиции и важны для улучшения экономики страны в целом.

Однако доступ развивающейся страны к нефти может также повлиять на властные отношения между правительством и его народом.В некоторых странах доступ к нефти может привести к тому, что правительство станет менее демократичным - ситуацию прозвали «нефтедиктатурой». Россию, Нигерию и Иран обвиняют в нефтеавторитарных режимах.

Peak Oil
Нефть - невозобновляемый ресурс, и мировых запасов нефти не всегда будет достаточно для удовлетворения мирового спроса на нефть. Пик нефти - это момент, когда нефтяная промышленность добывает максимально возможное количество нефти. После нефтяного пика добыча нефти будет только уменьшаться.После пика добычи произойдет спад добычи и рост затрат на оставшиеся поставки.

При измерении пика нефти используется отношение запасов к добыче (RPR). Этот коэффициент сравнивает количество доказанных запасов нефти с текущим уровнем добычи. Отношение запасов к добыче выражается в годах. RPR различается для каждой нефтяной вышки и каждого нефтедобывающего района. В нефтедобывающих регионах, которые также являются основными потребителями нефти, RPR ниже, чем в нефтедобывающих регионах с низким уровнем потребления.

Согласно одному отраслевому отчету, в США RPR составляет около девяти лет. У богатой нефтью развивающейся страны Ирана с гораздо более низким уровнем потребления показатель RPR составляет более 80 лет.

Невозможно узнать точный год пика добычи нефти. Некоторые геологи утверждают, что это уже прошло, в то время как другие утверждают, что технология добычи задержит пик добычи нефти на десятилетия. По оценкам многих геологов, пик добычи нефти может быть достигнут в течение 20 лет.

Альтернативы нефти

Отдельные лица, отрасли и организации все больше обеспокоены пиковыми ценами на нефть и экологическими последствиями добычи нефти.В некоторых областях разрабатываются альтернативы нефти, и правительства и организации поощряют граждан изменить свои привычки, чтобы мы не полагались так сильно на нефть.

Биоасфальты, например, представляют собой асфальты, полученные из возобновляемых источников, таких как патока, сахар, кукуруза, картофельный крахмал или даже побочные продукты нефтяных процессов. Несмотря на то, что они представляют собой нетоксичную альтернативу битуму, биоасфальты требуют огромных урожаев, что создает нагрузку на сельскохозяйственную промышленность.

Водоросли - также потенциально огромный источник энергии.Масло водорослей (так называемое «зеленое сырье») можно превратить в биотопливо. Водоросли растут очень быстро и занимают лишь часть пространства, используемого другим сырьем для биотоплива. Около 38 849 квадратных километров (15 000 квадратных миль) водорослей - менее половины площади американского штата Мэн - обеспечат достаточно биотоплива, чтобы полностью восполнить потребности США в нефти. Водоросли поглощают загрязнения, выделяют кислород и не требуют пресной воды.

Швеция сделала своей приоритетной задачей радикальное сокращение своей зависимости от нефти и других видов ископаемого топлива к 2020 году.Специалисты в области сельского хозяйства, науки, промышленности, лесного хозяйства и энергетики объединились для разработки источников устойчивой энергии, включая геотермальные тепловые насосы, ветряные фермы, энергию волн и солнечную энергию, а также домашнее биотопливо для гибридных автомобилей. Изменения в привычках общества, такие как увеличение количества общественного транспорта и видеоконференцсвязи для предприятий, также являются частью плана по сокращению использования нефти.

Каким образом ископаемое топливо, по иронии судьбы, имеет решающее значение для развития возобновляемых источников энергии

3D иллюстрации соединения молекулы водорода и углерода.Атом Бензил для фона гемии. 3d ... [+] иллюстрация.

getty

Мишель Мишо Фосс

Мы все чаще говорим о «критических минералах», источниках элементов, входящих в периодическую таблицу, которые являются жизненно важными, считаются стратегически важными и для которых заменители очень сложны и дороги или просто отсутствуют.

В грандиозном соревновании между национальными государствами за «декарбонизацию» и достижение «чистого нуля» стремление к превосходству над одним игнорирует важную истину: Углеводороды - важнейшие минералы, пронизывающие все аспекты человеческого существования и стремления.

Множество давлений со стороны активистов и реакции правительства с целью ограничить, запретить или иным образом наказать доступ к добыче и использованию наиболее распространенных источников углеводородных молекул - нефти и природного газа - представляют собой формы торговых ограничений. Эти действия также создают ряд потенциально опасных факторов незащищенности и, в связи с увеличением импорта углеводородов и их заменителей, повышают вероятность ухудшения торгового дефицита. Мы были там, делали все это раньше с маслом и видели последствия.Этот прошлый опыт в значительной степени лежит в основе понятий «критичность».

Фундаментальная дилемма остается в том, что и энергия, и материалы необходимы и необходимы. Общественное понимание экономических рудиментов углеводородов оставляет желать лучшего. Отсутствие осведомленности позволяет легко игнорировать экономические реалии, лежащие в основе поставок углеводородов и огромного разнообразия продуктов, получаемых из них. Самым важным и, безусловно, самым большим препятствием на пути обезуглероживания является использование топлива (и хранения энергии, присущей этим видам топлива) и материалов, которые дают углеводороды. Побочные и побочные продукты углеводородов являются строительными блоками для промежуточных и конечных продуктов, которые мы используем каждый день. Благодаря амортизации затрат на добычу, переработку и производство топлива и материалов, результатом является достижение масштаба и размаха, которые делают повседневные продукты доступными.

Каждая оборонная и не связанная с обороной технология, каждый потребительский и промышленный продукт, каждое видение будущего требуют молекул, полученных из комбинации углерода и водорода с другими элементами.Они составляют основу материалов, без которых мы не можем жить. По крайней мере, пандемия пролила свет на огромное значение цепочек поставок материалов. Без пластика медицинского назначения для аппаратов ИВЛ и внутривенного оборудования, пластика пищевого качества для обеспечения и поддержки распределения расходных материалов и множества других незаменимых приложений само наше выживание находится под угрозой.

Из-за того, что подавляющее внимание уделяется топливу и его сжиганию, «простые» альтернативные решения для углеводородного энергетического топлива значительно занижают и искажают требования к материалам и проблемы.От лопастей для ветряных турбин до шин (и многого другого) для электромобилей (электромобилей) углеводороды останутся основными ингредиентами для всех энергетических технологий и видов транспорта. Пластмассы составляют примерно 50 процентов объема материалов, используемых в обычных автомобилях внутреннего сгорания. Это будет увеличиваться в связи со спросом на современные материалы для поддержки электрических и электронных компонентов, а также для снижения веса транспортных средств, поскольку производители стремятся улучшить характеристики аккумуляторов.

Потребители и избиратели также плохо осведомлены о множестве потенциальных непредвиденных последствий в стремлении исключить углеводороды и другие ископаемые виды топлива из энергобаланса.Возьмем, к примеру, ветроэнергетику. Золотая лихорадка для новых проектов вызывает всплеск сбора быстрорастущих легких пород древесины из редкоземельных элементов для изготовления лопастей ветряных турбин и магнитов. Пиломатериалы, на которые нацелены девелоперы, в основном происходят из экологически чувствительных экваториальных зон с чрезмерной вырубкой леса, деградацией земель и воды, прибрежными стоками и загрязнением морской среды, а также множеством других воздействий. Для производства лезвий по-прежнему требуются смолы и покрытия на углеводородной основе, а также полиэтилентерефталат (ПЭТ или ПЭТЭ) для замены древесных стержней.Как уже отмечалось, «одна лопасть из стекловолокна длиной 60 м весит 17 тонн, а это означает, что ветряная турбина мощностью 5 МВт производит более 50 тонн пластиковых композитных отходов только с лопастей». Проблемы надежности с ветром означают отказ от природного газа или, во многих странах, угля или нефти для резервного копирования и балансировки нагрузки или батарей для хранения энергии. Аккумуляторы охватывают обширные цепочки поставок минералов и материалов, а также энергоемкое производство и логистику. Металлы для батарей, магнитов и бесконечного множества других потребностей влекут за собой воздействие множества элементов, представляющих общественный риск.Ветроэнергетика требует больших обязательств в отношении новых мощностей по передаче высокого напряжения, которые, наряду с большими наземными и морскими следами ветряных электростанций и удалением списанных лопастей на сушу, увеличивают сопутствующее право отвода, видимость и нарушения экосистем. Очень мало контента, связанного с ветроэнергетикой, «Сделано в Америке», что приводит к неправильным представлениям о создании рабочих мест. Зависимость от импорта означает вклад в торговый дефицит. Поскольку поддержка налогоплательщиков имеет решающее значение для финансовой поддержки («рентабельности» ветроэнергетических проектов), налоговые доллары также утекают из экономики США.Усилия по патриотизации или репатриации ключевых сырьевых материалов и производства с целью увеличения доли США и смягчения различных системных факторов риска, связанных с интеграцией ветра в более крупном масштабе, могут привести к изгибу кривых затрат вверх, что противоречит основному аргументу в пользу ветра (а также солнечной энергии и батарей). ) что они «дешевые».

Множественные измерения в примере энергии ветра применимы ко всем вариантам альтернативной энергии. Биотопливо и биоматериалы (одна из немногих возможностей получения как энергии, так и потенциально материалов) несут огромные последствия для почв, воды и морской среды.Заманчивые концепции, связанные с водородом, с доступным и доступным источником углеводородов, влекут за собой требования к металлам и другим материалам, которые до сих пор затрудняли коммерциализацию топливных элементов. В общем, каждая альтернатива влечет за собой новые соображения и риски, которые необходимо выявить и уменьшить. По мере того, как мы пытаемся ускорить разработку любых альтернатив ископаемому топливу (и ядерному, чтобы удовлетворить эти диктаты), компромиссы станут более очевидными, и многие варианты могут оказаться просто неприемлемыми.

Когда дело доходит до рынков нефти и природного газа, десятилетия усилий привели к повышению прозрачности, созданию разнообразия поставок, достаточному для преодоления торговых барьеров, созданию реально конкурентных рынков и установлению умеренных цен на молекулы углеводородов.Эти достижения относятся к различным типам и сортам нефти и нефтяного топлива, для прямой доставки природного газа и для ряда жидких углеводородов природного газа, добываемых в различных и непредсказуемых количествах из каждой скважины и месторождения. У нас еще много незавершенных дел по улучшению или созданию устойчивых коммерческих структур во многих частях мира.

Напротив, комплексы критически важных нетопливных полезных ископаемых, попутных и побочных продуктов обременены отсутствием прозрачности, нехваткой открытых рынков, узкими местами для инвестиций и множеством торговых ограничений и барьеров.Они отмечены появлением доминирующего игрока - Китая. Помогая увеличить глобальные поставки важных элементов, минералов и материалов, Китай одновременно ограничивает доступ к цепочке поставок посредством своей практики инвестирования и кредитования, а также своих собственных ограничений на экспортную торговлю. Наряду с Россией две страны обладают чрезмерным влиянием в других регионах, богатых полезными ископаемыми. Они представляют соображения безопасности цепочки поставок, равные, если не превышающие, геополитические риски, присущие глобальным нефтегазовым предприятиям.

Чтобы по-настоящему достичь устойчивого роста во всех сферах защиты окружающей среды, нам необходимо изменить свое мышление, сосредоточиться на требованиях к материалам и компромиссах, а также выявить предполагаемые и непредвиденные последствия, все из которых обеспечит сбалансированный подход к тому, как мы справляемся. наши углеводородные ресурсы.

Мишель Мишо Фосс - научный сотрудник Центра энергетических исследований Института государственной политики им. Бейкера Университета Райса по вопросам энергетики, минералов и материалов.Зайдите сюда , , чтобы прочитать рекомендации по минералам и материалам, и сюда, , чтобы прочитать все сводки для новой администрации.

Состояние дел - Роль критических минералов в переходе к чистой энергии - Анализ

Минералы все чаще признаются необходимыми для хорошего функционирования развивающейся энергетической системы, переходя в область, где нефть традиционно играла центральную роль. Есть сходства в том, что угрозы надежному энергоснабжению могут иметь далеко идущие последствия для всей энергосистемы.Таким образом, традиционные опасения по поводу нефтяной безопасности (например, незапланированные перебои в поставках или скачки цен) актуальны и для полезных ископаемых.

Однако существуют фундаментальные различия в возможном воздействии сбоев. Кризис с поставками нефти, когда он случается, имеет широкие последствия для всех транспортных средств, которые на нем работают. Потребители, водящие бензиновые автомобили или грузовики с дизельным двигателем, сразу же страдают от повышения цен.

Напротив, нехватка или скачок цен на минерал, необходимый для производства батарей и солнечных панелей, влияет только на поставку новых электромобилей или солнечных электростанций.Потребители, управляющие существующими электромобилями или использующие электричество на солнечной энергии, не пострадают. Основными угрозами перебоев в поставках являются задержка и более дорогостоящая передача энергии, а не нарушение повседневной жизни.

Примечательно, что масло выгорает при его использовании, что требует постоянных входов для работы активов. Однако полезные ископаемые являются компонентом инфраструктуры, с возможностью извлечения и переработки в конце срока службы инфраструктуры (Hastings-Simon and Bazilian, 2020).

Более того, хотя нефть - это единый товар с большим ликвидным мировым рынком, в энергетическом секторе сейчас задействовано множество полезных ископаемых, каждый со своими сложностями и динамикой предложения.Отдельные страны могут занимать очень разные позиции в цепочке создания стоимости для каждого из полезных ископаемых, которые в настоящее время приобретают все большее значение в глобальных дебатах по энергетике.

Несмотря на эти различия, опыт нефтяных рынков может предложить ряд уроков для подхода к обеспечению безопасности полезных ископаемых. Подход к обеспечению нефтяной безопасности, как правило, был сосредоточен на мерах со стороны предложения. Стратегическое владение акциями долгое время находилось в центре усилий МЭА по обеспечению безопасности нефтяного рынка. Однако рамки нефтяной безопасности со временем эволюционировали и стали включать в себя аспекты спроса и устойчивости, включая усилия по выявлению непосредственных областей ограничения спроса, повышению топливной эффективности и проверке готовности стран к потенциальным сбоям.

Этот диапазон ответов и мер обеспечивает ценный контекст для обсуждения безопасности полезных ископаемых. Хотя меры со стороны предложения (например, обеспечение адекватных инвестиций в производство) по-прежнему имеют решающее значение, они должны сопровождаться усилиями по содействию более эффективному использованию полезных ископаемых, оценке устойчивости цепочек поставок и поощрению более широкого использования переработанных материалов для повышения эффективности .

Краткое содержание - Роль критических минералов в переходе к чистой энергии - Анализ

По мере того как энергетический переход набирает обороты, безопасность поставок полезных ископаемых приобретает все большее значение в дебатах по энергетической безопасности, в сфере, где нефть традиционно играла центральную роль.

Между безопасностью добычи нефти и безопасностью полезных ископаемых существуют существенные различия, особенно в том, какое влияние может иметь любой сбой. В случае кризиса поставок нефти все потребители, использующие бензиновые или дизельные грузовики, столкнутся с повышением цен. Напротив, нехватка или скачок цен на минерал влияет только на поставку новых электромобилей или солнечных электростанций. Потребители, управляющие существующими электромобилями или использующие электричество на солнечной энергии, не пострадают. Кроме того, сжигание нефти означает, что новые поставки необходимы для непрерывной работы нефтедобывающих активов.Однако полезные ископаемые - это компонент инфраструктуры, который может быть восстановлен и переработан.

Тем не менее, опыт нефтяных рынков может дать некоторые ценные уроки для подхода к обеспечению безопасности полезных ископаемых, в частности, чтобы подчеркнуть, что меры со стороны предложения должны сопровождаться широкомасштабными усилиями, охватывающими спрос, технологии, устойчивость и устойчивость цепочки поставок.

Быстрый и упорядоченный переход на энергоносители требует значительного роста инвестиций в поставку полезных ископаемых, чтобы не отставать от быстрых темпов роста спроса.Лица, определяющие политику, могут предпринять самые разные действия для поощрения новых проектов поставок: наиболее важным является предоставление четких и убедительных сигналов о переходе на энергоносители. Если компании не верят в политику страны в отношении климата, они, вероятно, будут принимать инвестиционные решения, основываясь на гораздо более консервативных ожиданиях. Учитывая длительные сроки разработки новых проектов, это может создать узкое место, когда внедрение экологически чистых энергетических технологий начнет быстро расти. Диверсификация поставок также имеет решающее значение; правительства, владеющие ресурсами, могут поддерживать разработку новых проектов путем усиления национальных геологических изысканий, оптимизации разрешительных процедур для сокращения сроков выполнения заказов, предоставления финансовой поддержки проектам, снижающим риски, и повышения осведомленности общественности о вкладе, который такие проекты играют в преобразование энергетического сектора. .

Снижение материалоемкости и стимулирование замены материалов с помощью технологических инноваций также может сыграть важную роль в снижении нагрузки на поставку, а также в сокращении затрат. Например, сокращение использования серебра и кремния в солнечных элементах на 40-50% за последнее десятилетие привело к впечатляющему росту использования солнечных фотоэлектрических систем. Инновации в производственных технологиях также могут открыть доступ к большим объемам поставок. Новые технологии, такие как прямое извлечение лития или повышенное извлечение металлов из потоков отходов или низкосортных руд, открывают потенциал для постепенного изменения объемов поставок в будущем.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *