Способы добычи химического сырья

Добывающая промышленность России

Несмотря на то, что Российская Федерация очень богата полезными ископаемыми, еще сто лет назад о них мало что знали. Активные поиски месторождений были начаты в 30-х годах в СССР.

Обнаруженные большие объёмы залежей в недрах земли на территории Союза вывели страну в бесспорные лидеры. Основную часть выявленных месторождений унаследовала Россия, благодаря чему получила статус самой обеспеченной минеральными ресурсами страны в мире.

По самым скромным оценкам зарубежных и отечественных специалистов стоимость полезных ископаемых составляет 27 триллионов долларов. С ростом темпов технического прогресса совершенствуются технологии, увеличиваются объёмы добычи, снижается трудоемкость, увеличиваются прибыли горнодобывающих компаний.

Несмотря на такие внушительные данные и перспективы развития, добывающая отрасль нуждается в значительных капитальных вложениях, которые, прежде всего, должны направляться на обеспечение инфраструктуры месторождений, налаживание транспортировки, модернизацию обогатительных комбинатов. Большие проблемы в России с перерабатывающей сырье отраслью.

Получается парадоксальная ситуация, когда на экспорт за небольшую стоимость идут огромные объемы добываемых ресурсов, а импортирует страна продукты переработки за цену, превышающую несколько раз стоимость сырья. Когда гораздо рентабельнее и экономически выгоднее основывать заводы по переработке внутри страны, а на экспорт давать излишки добычи.

Основные сведения

В России добыча полезных ископаемых идет практически во всех направлениях, в значительной мере страна богата:

Карта полезных ископаемых России

• природным газом;
• нефтепродуктами;
• рудами черных и цветных металлов;
• рудами драгоценных металлов;
• алмазным сырьем;
• торфяными сланцами;
• месторождениями природной соли;
• рудами, содержащими драгоценные и полудрагоценные камни;
• рудами, содержащими радиоактивные металлы;
• минеральными водами.

Федеральное законодательство, предотвращая образование добывающих монополий, способствует развитию бизнеса, предоставляя лицензии на добычу полезных ископаемых, налоговыми льготами и вычетами. Основными требованиями, выдвигаемыми к предприятиям отрасли, является обеспечение экологической и трудовой безопасности, а также своевременное пополнение казны сборами и налогами.

Крупнейшими предприятиями добывающей отрасли в России являются следующие:

Прогноз спроса и предложения алмазов на мировом рынке до 2020 года

• Роснефть;
• Лукойл;
• Татнефть;
• Газпром;
• Кузбассразрезуголь;
• Евраз;
• Атомредметзолото;
• Далур;
• Алроса;
• Севералмаз.

Месторождения полезных ископаемых в России

Добыча полезных ископаемых географически распределена практически по всей территории России. Однако выявлены некоторые закономерности и места наибольшей концентрации отдельных видов.

Угольные бассейны России

Каменным углем богаты бассейны Печеры, Урал, Башкирия.

Рудные полезные ископаемые сосредоточены в Сибирской платформе, здесь активно добывают медно-никелевые руды, платину, кобальт.

Калийная соль сосредоточена на Прикаспийской низменности, на территории озер Баскунчак и Эльтон. Предуралье также богато месторождениями поваренной соли.

Строительные материалы, такие как стекольные пески, гипс, песок, известняк добывают на территории Восточно-Европейской равнины.

Балтийский щит богат разнообразными рудами черных и цветных металлов.

Добыча полезных ископаемых, таких как нефть и газ осуществляется в низовье рек Волги и Урал, на территории северо-западной Сибирской плиты. Самое крупное месторождение газа расположено в Ямало-Ненецком автономном округе, а также на острове Сахалин.

Самый большой карьер по добыче алмазов в Якутии

Якутия богата алмазными рудами, золотыми приисками и каменным углем.

Полиметаллические руды залегают в недрах земли Алтайского края.

Золото, олово, полиметаллическое сырье добывают на Колыме, в горах Сихотэ-Алиня и отрогах Черского хребта.

В Читинской области сосредоточена основная добыча урана.

Медь и никель залегают в пластах, расположенных на Урале, Кольском полуострове. Эти руды богаты еще и сопутствующими ископаемыми – кобальтом, платиной и другими цветными металлами. Вблизи активных месторождений Восточной Сибири вырос крупнейший город – центр Заполярья – Норильск.

Породы горючих сланцев расположены в Европейской части Российской Федерации, самое крупное месторождение – Санкт-Петербургское, которое является частью прибалтийского сланцевого бассейна.

Торф добывают в 46 тысячах месторождений, основная масса которых сосредоточена на Северном Урале и в Западной Сибири. Общие запасы оцениваются в 160 миллиардов тонн. Некоторые месторождения имеют площадь около 100 км 2 .

Марганец в РФ добывается в 14 месторождениях, они небольшие по объемам залежей, а руда низкого качества, в ней большое содержание карбонатов, обогащение такой руды затруднительное. Крупнейшие залежи зафиксированы на Урале – Екатерининское, Юркинское, Березовское.

Добыча полезных ископаемых, таких как алюминиевые руды – бокситы, осуществляется на Северном Урале – Тихвинское и Онежское месторождения. В республике Коми зафиксирована группа бокситных залежей Среднетиманская. Руда здесь имеет высокое качество, а объем подтвержденных запасов оценивается в 200 миллион тонн.

Лекция «Месторождение полезных ископаемых»

По запасам серебра РФ занимает первое место в мире, основные месторождения наблюдаются в комплексных рудах, которые содержат цветные металлы и золото – 73%. Медно-колчеданные руды на Урале содержат до 30 грамм серебра на одну тонну. Свинцово-цинковые месторождения Восточной Сибири содержат 43 грамма серебра на тонну. Собственно серебряные руды добывают в Охотско-Чукотском вулканическом поясе.

Драгоценные и полудрагоценные камни

Драгоценные и полудрагоценные камни, такие как:

добывают на Урале и на Алтае.

Лазурит в Забайкалье, сердолик и халцедон в Бурятии и в Приамурье, аметист в районе Белого моря.

Основные способы добычи

В зависимости от вида ископаемого сырья, форм, в которых содержится, глубины его залегания, используются различные способы добычи.

В России в основном используют два способа – открытый и подземный. Открытый или карьерный метод добычи предусматривает разработку месторождений путем выемки полезной руды с помощью экскаваторов, тракторов и прочей техники.

Перед началом разработки проводятся взрывные работы, порода дробится, в таком виде ее легче добывать и транспортировать. Добыча открытым способом подходит для полезных ископаемых, которые залегают неглубоко под землей.

Карьеры, глубина которых достигает 600 м нельзя более разрабатывать. Таким способом добывается 90% бурого угля, 20% каменного угля, около 70% руд цветных и черных металлов. Многие строительные материалы и торф находятся на поверхности земли, добыча их происходит карьерным способом при полной механизации производственных процессов.

Добыча полезных ископаемых, таких как газ и нефть извлекаются из земных недр с помощью скважин, глубина которых порой достигает нескольких километров. Газ по скважине поднимается на поверхность под собственной энергией, в глубинах земли он скапливается и удерживается большим давлением, а на поверхность стремится, поскольку там оно в несколько раз ниже.

Нефть при первоначальной разработке скважины может некоторое время фонтанировать и таким способом подниматься на поверхность. Когда фонтан прекращается дальнейшая добыча осуществляется газлифтным или механическим способом. Газлифтный метод предусматривает скачивание сжатого газа, таким образом, создавая условия для поднятия нефти. Механизированный способ наиболее часто применяется, он предусматривает использование насосов:

Полезные ископаемые добываются из подземных и поверхностных вод, например, газ и нефть

• электроцентробежных;
• электровинтовых;
• электродиафрагменных;
• гидропоршневых.

Добыча полезных ископаемых шахтным или подземным способом применяется в случае глубокого залегания полезной породы. Шахта представляет собой тоннель, глубина которого иногда достигает нескольких километров. Этот способ трудоемкий, и довольно затратный.

Для обеспечения безопасных условий работы необходима развернутая инфраструктура и дорогостоящее оборудование. Эксплуатация шахт связана с большими рисками, обвалы породы встречаются в России довольно часто. Однако подземные способы добычи полезных ископаемых оказывают менее губительное воздействие на окружающую среду, по сравнению с карьерными.

Некоторые полезные ископаемые добываются из подземных и поверхностных вод, например, золото, литий, медь. Золотоносные пески можно найти на берегах горных рек, болотах, литий находят в составе подземных водах в виде несложных соединений. Медь также могут осаждать из некоторых подземных вод, растворяя серосодержащие соединения.

Объемы добычи

Несмотря на общий спад экономики в 2015 году в добывающей отрасли зафиксированы показатели роста. Общий объем добычи полезных ископаемых в России увеличился на 1,3% по сравнению с 2014 годом. На это в значительной мере повлияло открытие и разработка новых месторождений, за период с 2011 года их было освоено более пятидесяти.

По объемам добычи нефти Россия занимает второе место в мире, уступая лишь Саудовской Аравии. За год добывается порядка 530 миллион тонн. По этой отрасли неуклонно наблюдается прирост объемов добычи.

Добыча газа в 2015 году выросла на 6,2% в сравнении с предыдущим годом и составила 642 миллиардов кубометров. По оценкам специалистов доказанных объемов газа в стране 43,30 триллион тонн, этот показатель говорит о безусловном лидерстве России, на втором месте Иран, его запасы оцениваются в 29,61 триллион тонн.

Объемы добычи золота в первом полугодии 2015 года составили 183,4 тонны, и по этому полезному ископаемому Россия также среди мировых лидеров.

Видео: Добыча алмазов

Источник

Нефть: свойства, способы добычи и переработки

Нефть – природное ископаемое топливо, представляющее собой маслянистую жидкость мутно-жёлтого или светло-коричневого – вплоть до чёрного цветов, обладающую специфическим запахом. Вследствие содержания в составе значительного количества разнообразных углеводородов, это естественное сырьё стало занимать лидирующее положение среди других энергетических ресурсов.

Важнейшим достоинством нефти является возможность выделять при сгорании значительное количество тепловой энергии. Именно это качество, а также возможность транспортировки на значительные расстояния, превратили её в чёрное золото – самый востребованный энергоресурс планетарного масштаба. Кроме того, этот вид минерального сырья является основой нефтехимической отрасли, позволяющей получать широкий спектр веществ, столь необходимых для многих отраслей промышленности, энергетики и транспорта.

Методы добычи

Основные залежи нефти присутствуют в подземных месторождениях, представляющих собой пустоты, расположенные на глубине, не превышающей 3-х км. Чтобы её извлечь, строятся скважины, позволяющие с помощью шахт достичь необходимой отметки залегания.

Не вдаваясь во все технологические тонкости, методы добычи нефти в зависимости: от уровня давления внутри пласта, способа его обеспечения и технологии извлечения, подразделяются на три вида.

Первичный

Нефтесодержащая жидкость покидает своё место пребывания (коллектор нефтяной залежи) в результате воздействия естественных сил природы. Обычно её место занимает вода или газы. Если существующего давления не достаточно для самостоятельного выхода нефти (фонтанирования), то подключается специальные насосы. При таком методе добычи нефтеотдача скважины, как правило, не превышает 15%.

Вторичный

После исчерпания возможностей первичного метода нефтедобычи, на смену ему приходит вторичный метод, суть которого заключается в искусственном нагнетании давления внутрь залежи. Осуществляется это с помощью закачивания в пласт воды из близлежащих пресных водоёмов или газов естественного происхождения (воздух и продукты его разделения, попутный или природный газ). Подобные технологические решения увеличивают нефтеотдачу до 30%.

Третичный

Следующим этапом увеличения добычи нефти, позволяющим повысить продуктивность до 45%, является третичный метод. В основу, которого положены воздействия, повышающие энергетический уровень залегающего природного ресурса. Легко догадаться, что это, прежде всего повышение температуры, приводящее к увеличению, столь необходимого для извлечения нефти физического параметра – давления.

Но именно третичный метод, взятый на вооружение нефтяниками III-го тысячелетия, позволил обеспечить мировую экономику миллионами баррелей нефти.

Процессы переработки

Полученная в результате добычи нефть мало используется в чистом виде. Гораздо больший интерес представляют продукты её переработки – разнообразные виды топлива, а также исходные материалы для химической промышленности.

Первичные

Поступающее по трубопроводам или по железной дороге, а также транспортируемое водным путём с помощью танкеров сырьё, подвергается очистке и разделяется на фракции на нефтеперерабатывающих заводах. В этом и заключается суть первичной переработки.

Подготовка нефти

Доставленная на предприятия нефть содержит в своём составе примеси: газ, воду, твёрдые частицы, от которых необходимо избавиться. На этапе подготовки она подвергается:

• очистке от примесей механического происхождения,
• освобождению от углеводородов пониженной плотности (обычно – газообразных),
• обезвоживанию совместно с электрообессоливанием.

Атмосферная перегонка

Очищенная нефть поступает в цилиндрическую вертикальную (ректификационную) колонну, где подвергается воздействию пара, движущегося снизу вверх. В результате нагрева, доходящего до температуры достигающей 400 0 С, она разделяется на фракции:

Вакуумная дистилляция

Вакуум-дистилляция применяется для выделения из мазута масляных дистиллятов и вакуумного газойля. Продукции, необходимой для выпуска топлива, масел, парафина и целого ряда продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Оставшаяся тяжёлая фракция представляет собой гудрон, служащий для производства таких строительных материалов как битум и мазут.

Вторичные

Так как продукция первичной переработки нефти не отличается необходимыми товарными свойствами, то для улучшения качества её подвергают вторичной переработке.

Риформинг

Процесс каталитического риформинга, в основе которого лежит просачивание жидкости сквозь слой платинового катализатора, предназначен для получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов.

Гидроочистка

Этот технологический процесс предназначен для снижения количества примесей под воздействием водорода. При этом уменьшается количество смол, асфальтенов, а также веществ, имеющих в своём составе большое количество кислорода.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг – один из основных процессов вторичной переработки нефти, имеющий целью: повышение октанового числа бензина, получение углеводородных газов и кокса. Суть его заключается в получении мелких молекул из более крупных соединений с помощью нагрева и применения катализатора.

Гидрокрекинг

Для получения дизельного топлива и одного из компонентов автомобильного бензина – бензина гидрокрекинга, осуществляется расщепление средней фракции вакуумной дистилляции (газойля) в присутствии значительного количества водорода.

Коксование

Процесс бескислородного нагрева тяжёлых нефтяных фракций остатков вторичной переработки носит название «коксование». Целью его является получения нефтяного кокса – продукта, имеющего высокую стойкость против воздействия коррозии.

Изомеризация

Получение изомерного углеводородного сырья для нефтехимии и ряда компонентов бензина не может обойтись без изомеризации – изменения молекулярной структуры вещества с сохранением его качественных и количественных параметров.

Алкилирование

Цель повышения октанового числа бензина заставила технологов разработать данный процесс использования малоценных крекинговых продуктов в качестве важных компонентов бензина. Суть его заключена в молекулярном воздействии на исходный материал с помощью алкилов – частиц предельных углеводородов.

Хранение и транспортировка

Для хранения нефти применяют специальные вертикальные резервуары надземного и подземного типов. Как правило, современные хранилища представляют собой хорошо организованные структуры – нефтебазы, предназначенные для приёмки и распределения нефти.

Транспортировка голубого топлива осуществляется с помощью:

• Нефтеналивных танкеров – судов ёмкостью до 30 000 тонн, перевозящих этот жидкий вид энергоресурса по морям и рекам.
• Нефтепроводов, позволяющих перемещать огромные объёмы нефти на значительные расстояния с минимумом затрат подземным способом.
• Железнодорожных цистерн, доставляющих нефть в незначительных объёмах в отдалённые местности.

Автомобильный вид транспорта экономически не выгоден для доставки сырой нефти, поэтому его используют для перевозки готовых нефтепродуктов конечным потребителям.

Продукты переработки

Уникальность нефти заключается в том, что из неё посредством переработки получают продукцию, задействованную во всех отраслях народного хозяйства: от промышленности – до повседневного быта.

Топливо

Нефтяные топлива подразделятся на группы, основными из которых являются:

• авиационный и автомобильный бензин,
• дизельное топливо,
• мазут,
• керосин.

Они находят своё применение на транспорте и в энергетике.

Пластик

Пластмассы – одно из выдающихся изобретений учёных 20-го века. Эти высокомолекулярные соединения, благодаря своим свойствам: лёгкости, устойчивости к влаге и ряду агрессивных жидкостей, а также низкой тепло- и электропроводности, наряду с физиологической безвредностью для человеческого организма, широко используются в качестве сырья для изготовления ёмкостей, изоляционных материалов и даже предметов мебели.

Производство столь необходимого материала, каким сегодня является пластик, доходит до 200 млн. т в год.

Синтетические ткани

Широчайший спектр современных тканей, к которым относятся: полиэстер (лавсан), холлофайбер, акрил, капрон, нейлон, стрейч-ткани, а также искусственный мех и искусственная кожа, – являются продукцией нефтепереработки. Кроме чисто бытового назначения, обусловленного прочностью, эластичностью, стойкостью и практичностью этих материалов, синтетика находит использование в авиации, строительстве и сельском хозяйстве.

Каучук

Синтетические полимеры, обладающие эластичностью, вязкостью, водоотталкивающими и диэлектрическими свойствами, получили распространение благодаря изготавливаемой из них продукции: резины и эбонита. Если первые можно встретить в качестве шин для автомобилей, самолётов и велосипедов, то вторые незаменимы в качестве электроизоляционных материалов.

Пищевой блок

Проблема недостатка пищевых продуктов с каждым днём всё острее стоит перед человечеством. Вполне возможно, что на смену натуральным вскоре придут синтезированные из нефти продукты питания. Современная пищевая индустрия активно выдвигает на рынок: искусственную икру, жевательную резинку, ванилин, красители и концентраты. Естественно, что все они являются продукцией нефтепереработки.

Применение в медицине и косметике

Производные нефти уже давно заняли своё место на прилавках аптек в качестве средств от аллергии, головной боли, повышенной температуры, инфекций и стресса. Не говоря уже о множестве ёмкостей, используемых в чисто медицинских целях, можно отдельно отметить перспективы создания целого класса пластмассовых протезов, изготовленных при помощи 3D-моделирования.

Ещё одно направление использования нефтепродуктов заключается в том, что современные представительницы прекрасного пола не обходятся без целого набора косметических средств нефтяного происхождения. Это лаки, тени, карандаши, красители, бижутерия и парфюм. Стандартного набора средств, являющихся отличным дополнением к одежде, обуви и галантерее, также изготовленных на основе нефти.

Понятно, что столь широкий спектр употребления продуктов нефтепереработки требует открытия всё новых и новых месторождений.

Месторождения в России и мире

Россия занимает восьмое место в мире по запасам нефти. Крупнейшие месторождения расположены в Западной Сибири, на территории республик Башкортостан и Татарстан, а также на Кавказе, в Красноярском крае, Астраханской области и острове Сахалин.

Мировые нефтяные месторождения географически распределены следующим образом:

• Ближний Восток – 67%.
• Латинская Америка – 8%.
• Западная Африка – 7%.
• Россия и Средняя Азия – 6%.
• Северная Америка – 5%.
• Западная Европа – 3%.
• Юго-Восточная Азия – 3%.

Мировые запасы

Согласно последним данным февраля 2020 года, лидерами по запасам нефти являются:

• Венесуэла – 16,9% общемировых запасов, что составляет 300,878 млрд. баррелей.
• Саудовская Аравия – 16,7% =» 297,7 млрд. баррелей.
• Иран – 11,9% =» 211,6 млрд. баррелей.
• Канада – 9,5% =» 169,709 млрд. баррелей.
• Ирак – 8% =» 142,503 млрд. баррелей.
• ОАЭ – 5,9% =» 105,8 млрд. баррелей.
• Кувейт – 5,7% =» 101,5 млрд. баррелей.
• Россия – 4,5% =» 80,0 млрд. баррелей.

Необходимо отметить, что эти данные постоянно уточняются, благодаря геологоразведке. Также имеются огромные залежи углеводородов на дне Мирового океана.

Страны, добывающие нефть

Вследствие целого ряда экономических, политических и исторических причин, перечень государств, занимающих первые строчки рейтингов по уровню нефтедобычи, несколько отличаются от списка стран, располагающих значительными запасами этого вида природного топлива.

Список стран-лидеров по уровню добычи нефти:

• США – 18,7% =» 15,043 млн. баррелей/сутки.
• Саудовская Аравия – 14,9% =» 12,0 млн. баррелей/сутки.
• Россия – 13,4% =» 10,8 млн. баррелей/сутки.
• Ирак – 5,5% =» 4,452 млн. баррелей/сутки.
• Иран – 5,0% =» 3,991 млн. баррелей/сутки.

Вполне очевидно что, несмотря на ограниченные запасы (хотя, точный уровень этих запасов очень трудно оценить даже приблизительно), нефть ещё достаточно долгое время сохранит свои лидирующие позиции в качестве основного природного энергоресурса мировой экономики.

Источник